模具制造工艺5

4.1.5型腔模电火花加工•型腔——多为三维曲面，4.1.5.1工艺特点与工艺方法1.工艺特点（1）要求电极损耗小，以保证成形精度；（2）要求加工速度快；（3）侧面修光宜用精加工电极或平动头。汽车轮毂压铸模2.工艺方法及其选择1）单电极直接加工法•用于小截面型腔加工，形状简单，精度不高2）单电极平动加工法•粗加工基本成形后，平动（粗→中→精）•特点：一个电极，一次定位，精度：深100，误差0.1•电源：晶体管，可控硅3）单电极加工→电极修正→平动加工单电极加工法4）多电极法•电极需有定位基准，以保证重复定位精度•用于无平动头，因电极损耗不能保证工件尺寸精度的情况下•特点：多个电极，多次定位•电源：各类均可5）分解电极法•用于复杂型腔加工6）棒状电极数控加工多电极加工法4.1.5.2型腔模电极设计与制造1.电极材料•石墨型号：KS-25，DS-52W，GS450，GS800，……，•紫铜大Ton，低Ip，Toff不应太大，不冲油•Cu-W、Ag-W2.电极设计（1）结构形式•整体式用固定板，连接方式（图）；无固定板，小、简单电极；•组合式；镶拼式（机械紧固，粘接——用聚氯乙烯醋酸溶液或环氧树脂）；分解式（2）电极尺寸•水平尺寸•垂直方向尺寸补偿尺寸（预加损耗量）H(-δ)’=(1+β)H(-δ)•电极总高度a）整体式；b）组合式；c）镶拼式电极的结构形式（3）排气孔与冲液孔•直径Ф1~1.5；孔距20~40；错开布排。•冲液孔位置不易排屑的拐角、窄缝处（原则：不留死区）•排气孔位置面积大处，端部凹入处•自然排屑粗加工有效3.电极制造•制造方法切削；压力振动（对石墨）；液压放电（对紫铜）；电铸（对紫铜）•工艺过程•石墨电极拼合要注意方向性：应使石墨压制时的施压方向与电火花加工时的进给方向垂直。石墨电极的方向性与拼合法4.1.5.3型腔模电火花成形加工工艺1.加工前的准备•工艺方法，电极，工件坯料等2.电极的装夹与校正操作要点•指大电极小电极用电极夹具1）按电极侧面校正千分表2）以电极（或固定板）的上平面作辅助基准校正（千分表）3）按电极端面火花放电校正（不提倡？）14231—凹模；2—电极；3—千分表；4—工作台1—调节螺钉；2—摆动法兰盘；3—球面螺钉；4—调角校正架；5—调整垫；6—上压板；7—销钉；8—锥柄座；9—滚珠；10—电源线；11—垂直度调节螺钉带垂直和水平转角调节装置的夹头3.工件的装夹与定位（图）1）十字线法定位2）定位板定位3）块规角尺定位4）数控4.电规准的选择与转换1）电规准的选择粗中精2）电规准的转换•粗（留余量1）→中（修平凹坑，3Rmax）→精（2Rmax）→修光侧面【补充】生产技术安全1.电气安全1）电源、油箱外壳要接地，防触电，抗干扰，清除静电；2）加工中禁用手接触金属物。调整冲液装置须停机。工作箱内不要放置杂物、工具，以防意外短路；3）电源进线加装稳压及滤波环节，以提高抗干扰能力，减少对外电磁污染。2.防火1）机床所处场地设置防火隔离层，厂房耐火等级不低于2级；2）划定禁火区，防止动用明火，慎用非明火加温装置，控制意外点火因素；•配备灭火器材（油着火，应用干粉灭火器，沙土等，不能用水及泡沫灭火器）3）工作液中不得掺入汽油；4）严格控制加工液面高出工件加工面50~100mm以上，未放足工作液时,禁止放电；5）严格控制工作液温度，增加冷却装置。3.通风净化•有害气体有：CO、丙烯醛、低碳氢氧化物、氰化氢•局部吸（排）气4.2电火花线切割加工4.2.1电火花线切割加工原理和特点•（钢丝锯木板，或电热丝切割泡沫塑料/冰块）4.2.1.1基本原理•利用一根运动着的金属丝作为工具电极，在金属丝与工件之间通以脉冲电流，使之产生放电蚀除而进行切割加工•与电火花成形/穿孔加工的不同点：电极丝（Φ0.02~Φ0.30，损耗小）代替专用电极，穿过工件且不断移动。•高速走丝“疏松接触式”放电过程与电火花成形/穿孔加工理论有所不同：•电极丝高速运动，在一次脉冲宽度内，可能有多次多种形式的状态转换。如：开路—正常火花放电，开路—短路，正常火花放电—短路；•没有稳定的拉弧现象；•在开路状态下仍有明显的极间电流，由于乳化液的电阻率不大（0.5~5kΩcm，比煤油和去离子水低得多），有电化学反应。4.2.1.2电火花线切割加工的特点1）不需制造复杂形状的成形电极，形状由程序控制工作台移动获得。2）工件材料被蚀除量很少，边角余料可以利用。3）能方便地加工各种复杂形状，包括微槽、窄缝，切缝宽度可小到0.04，圆角R0.02。即使形状很复杂，其加工速度不变，加工费用也不甚高。4）电极损耗小。低速走丝机的电极丝只使用一次，电极损耗对加工精度影响更小。5）加工过程中，一般不转换加工规准，不会起火。6）自动化程度高，操作方便，加工周期短，成本低（0.002元/mm2）。7）主要用于平面形状（直母线曲面），有些机床也可加工锥面。切割锥度件时，凸、凹模同时加工•低速走丝机的放电特点：•Ton小（nμs），Ip大（粗加工时达80~500A），工作液用电阻率可控的去离子水（很少用煤油）；•面积效应（工件厚度和电极丝直径的影响）非常显著。4.2.2电火花线切割机床4.2.2.1电火花线切割机床分类1.按控制方式分类1）靠模仿形电火花线切割机床需制作靠模2）光电跟踪电火花线切割机床可加工任意复杂曲线图形的工件，需画放大跟踪图（放在跟踪台上），控制精度不高3）数字程序控制电火花线切割机床无编程功能4）微机数控电火花线切割机床可自动编程，绘图，CRT显示2.按机床精度分普通型；精密型•机床精度见GB7926-873.按机床功能分大型；专用型等•高速走丝；低速走丝；•中速（低速机上）双丝线切割先粗后细，自动切换中速走丝低速走丝的性能，高速走丝的成本种类及机床厂商最大加工效率mm2/min精度/μm粗糙度Ra/μm锥度/°快移速度mm/min国产某中走丝机300±30.6±302000日本慢走丝机220±20.4±301000台湾慢走丝机150±40.5±20600国产慢走丝机100±50.6±15600国产快走丝机80±152.5±1530性能比较（引自上海特略精密数控机床有限公司产品广告，2013）4.2.2.2电火花线切割机床的组成1.机床主机1）床身2）坐标工作台丝杠、螺母间隙3）运丝机构丝架斜度切割4）工作液循环系统组成：泵，液箱，过滤器，管道，控制阀等•对工作液（一般不用油）的要求：•介电能力适中，过低不产生火花，过高击穿能耗大；•冷却功能；•洗涤功能排屑，渗透性；•润滑性阻尼性；•灭弧，消电离；•防锈，防腐；•无害，无污染；•价廉，使用寿命长。5）机床控制电路的控制内容及控制功能•走丝控制正、反向，调速，断丝保护，电机制动•走丝换向控制停加工脉冲电源，停计算机运算•工作台控制方式的选择自动，手动，点动•限位控制；照明控制；其它控制工作液泵的启动、停止；自动绕丝，垂直检查等6）夹具桥式，弱磁力，人工分度夹具7）附件绕丝装置，手动紧丝工具，垂直检具，绘图划针，张力计2.脉冲电源（框图）•晶体管脉冲电源与成形机同，但功率小，频率高（适用于正极性加工），•分类：•按电源功率放大级分：晶体管控制RC式；晶体管式；VMOS管式•按输出脉冲波形分：矩形波用于大、中、小型线切割加工分组波用于中、小型线切割加工前阶梯波用于中、小型线切割加工，电极丝损耗小，加工精度高，不易切割厚件前沿缓冲波用于小型精加工，不易切割厚件3.数字程序控制系统•运算器，控制器，译码器，输入回路，输出回路•功率放大级，驱动电源，电阻板，显示器4.2.2.3数字程序控制原理1.逐点比较法•斜线•圆弧2.偏差计算•1）斜线实质是角度比较•tanα=ye/xetanαn=yn/xn•tanαn－tanα=yn/xn－ye/xe=（xeyn－yexn）/xnxe规定|xnxe|＞0•F=xeyn－xnye•F≥0，→Δx•F＜0，→Δy2）圆弧实质是半径比较•F=x2+y2－R2•F≥0，在圆弧外（上），→－Δx•F＜0，在圆弧内，→Δy3.加工长度控制（终点判断）•计数长度J（投影长度）累计总和•计数方向G•正确选择（象限区间）：1）斜线2）圆弧•优弧，劣弧4.2.2.4程序编制•将人们的意图用机器所能接受的“语言”编排好“命令”告诉控制台。•1.程序格式“3B”指令（已有扩充的“4B”、“5B”指令）：BxByBJGZBxByBJGZ1）“B”为分隔符2）圆弧：原点为圆心，x、y为起点坐标；斜线：原点为起点，x、y为终点坐标3）单位μm，x或y为0时，可不写；J写足6位4）坐标轴方向不变，原点随线走5）规定直线（平行于坐标轴）x、y坐标可不填，直接由J、G、Z控制即可6）Z有12种：L1~L4（分别含x轴，y轴，－x轴，－y轴），SR1~SR4，NR1~NR4（起点在轴上看方向）2.纸带编码•纸带：5单位I1，I2，I3，I4，I5(补奇孔)，+I0(同步孔)•代码3.加工程序编制•计算相应数据影响精度的因素有设备精度、计算误差等•补偿电极丝直径，放电间隙•考虑补偿量•连续曲线•几何计算•公差取中值•选择起始点和方向起始点一般选交叉点或粗糙度大处；方向要考虑工件自重的作用•编程6步骤：1）图形分析；2）点坐标计算；3）编程序；4）检验程序；5）纸带穿孔；6）穿孔检验序号BXBYBJGZ备注1BBB001040GXL3穿丝切割2B1040BB004160GYSR23BBB001040GXL14K拆卸钼丝5BBB013000GYL4空走6BBB003740GXL3重新装上钼丝7D切入并加工BC段8BBB012190GYL29BBB000740GXL110BB1940B000629GYSR111B1570B1439B005641GYNR312B1430B1311B001430GXSR413BBB000740GXL314BBB001300GYL215BBB003220GXL316BBB004220GYL417BBB003220GXL118BBB008000GYL4退出19D加工结束ISO代码数控程序编制ISO代码为国际标准化机构制定的用于数控的一种标准代码，与数控车、数控铣ISO代码一致，采用8单位补编码。1．程序格式一个完整的加工程序由程序名、若干个程序段和程序结束指令组成。其格式如下：其中，N：顺序号字，位于程序段之首。G：准备功能字，用于建立机床或控制系统工作方式的一种命令。X、Y：尺寸字，主要用来指令电极丝运动到达的坐标位置。M：辅助功能字。用来指令机床辅助装置的接通和断开。N____G_____X____Y____M2．ISO代码及编程DK7625机床常用G功能和M功能指令见表2-3。G代码组意义G代码组意义M代码意义*G00快速点定位*G40刀补取消M00进给暂停G01直线插补G41左刀补M01条件暂停G02顺圆插补G42右刀补M02程序结束G0301逆圆插补*G5007丝倾斜取消M30程序结束并复位G0400暂停延时G51丝倾斜左M40放电加工OFFG20英制单位G5208丝倾斜右M80放电加工ON*G2106公制单位*G90绝对坐标编程M98子程序调用G2800回参考点G9103增量坐标编程M99子程序结束并返回G3000回加工原点G9200工件坐标系指定注：①表内00组为非模态指令，只在本程序段内有效。其他组为模态指令，一次指定后持续有效，直到碰到本组其他代码。②标有*的G代码为数控系统通电启动后的默认状态。4.2.2.5间隙补偿和斜度切割的控制原理1.间隙补偿的控制原理2.切割带斜度工件的控制原理（1）偏移丝架•用于高速走丝机，锥度较小，仅1.5°（2）双坐标联动装置•用于低速走丝机，最大可达30°，一般±5°锥度切割1）坐标系的设定格式：G92X－Y－I－J－；X、Y为电极丝的起始坐标，这就确定了程序原点。I－确定零件的厚度，J－工作台表面到编程表面的距离，I有正负之分，如图零件编程表面示意图3）直线插补格式：G01X－Y－U－V－F－；X、Y：指定的终点坐标，