模具制造技术——3模具零件电加工

安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院第三章模具零件电加工直接利用电能、光能、化学能、电化学能、声能等进行加工。可以加工高强度、高硬度、高韧性、高脆性、耐高温等材料。应用：电火花成型加工、数控线切割加工、电解加工、电铸加工、超声加工和化学加工本章要点电加工原理型孔电加工型腔电加工线切割加工电化学加工安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院1、了解特种加工及其特点和应用范围；2、理解电火花加工原理、特点和应用范围；掌握电极的设计与制造，电规准的选择；3、掌握型孔加工和型腔加工技术；4、了解线切割加工原理、特点和数字控制原理；5、理解线切割加工和电火花成形加工的异同点；掌握线切割加工程序（3B、ISO代码）的编制；6、掌握典型零件的线切割加工工艺。本章知识要点安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院一、加工原理1、原理：在一定的介质中，通过工具电极和工件之间的脉冲放电产生电腐蚀作用，对工件进行加工的一种方法。1)电极：铜、钢、石墨2)加工介质：煤油、煤油和机油、水基工作液3)脉冲电源机床第一节电火花加工安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院2、加工条件：1）必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙。2）放电必须在具有一定绝缘性的液体介质中进行。3）脉冲波形基本是单向的。4）有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属溶化或气化脉冲电流波形安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院3、加工过程1、电离:电场强度大,液体介质—电子、离子2、放电：电子——阴离子——阳介质绝缘形成电通道3、热膨胀：电子、离子碰撞，阴、阳极碰撞10000~12000工件表面熔化、汽化介质汽化、分离碳黑4、抛处金属：爆炸力使工件表面抛出金属，形成凹坑。5、消电离：带电粒子转变成中性粒子，介质恢复成绝缘状态。为下一次准备安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院4、极性效应正、负极腐蚀速度不同的现象1、正极性接法：工件接正极，电极接负极电子质量小，在电场力作用下较短时间轰击阳极表面；离子质量大，未达到阴极表面，脉冲就结束了。短脉冲40微秒，表面质量高，效率低；用于精加工。2、负极性接法：工件接负极，电极接正极长脉冲300微秒，表面质量低，效率高；用于粗加工。安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院5．电火花加工的特点1）便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材料。2）电极和工件在加工过程中不接触，便于加工小孔、深孔、窄缝零件。3）电极材料不必比工件材料硬。4）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过程的自动控制。5)广泛应用于凹模型孔、型腔加工安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院二、影响电火花加工质量及加工效率的主要因素1、影响电火花加工精度（1）电极损耗对加工精度的影响1）型腔加工；用电极的体积损耗率来衡量。2）穿孔加工：用长度损耗率来衡量。（2）放电间隙对加工精度的影响安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院(3)加工斜度对加工精度的影响在加工过程中随着加工深度的增加，二次放电次数增多，侧面间隙逐渐增大，使加工孔入口处的间隙大于出口处的间隙，出现加工斜度，使加工表面产生形状误差，2．影响表面质量的工艺因素（1）表面粗糙度（2）表面变化层经电火花加工后的表面将产生包括凝固层和热影响层的表面变化层，安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院未淬火T10钢经电火花加工后的表面显微硬度已淬火T10钢经电火花加工后的表面显微硬度1）凝固层是工件表层材料在脉冲放电的瞬间高温作用下熔化后未能抛出，在脉冲放电结束后迅速冷却、凝固而保留下来的金属层。2）热影响层位于凝固层和工件基体材料之间，该层金属受到放电点传来的高温影响，使材料的金相组织发生了变化。3.影响电火花加工效率的主要因素安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院三、凹模型孔加工（一）、加工方法1、直接加工法凸模作电极间隙δ为模具ZδZ尺寸小δ电极需电镀δZ尺寸大电极需腐蚀如：电机定子、转子硅钢片冲模工艺简单，电加工性差2、混合法将凸模的加长部分选用与凸模不同的材料，与凸模一起加工，以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作部分。安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院3、修配凸模法凸模和工具电极分别制造，在凸模上留一定的修配余量，按电火花加工好的凹模型孔修配凸模，达到所要求的凸、凹模的配合间隙。4、二次电极法利用一次电极制造出二次电极，再分别用一次和二次电极加工出凹模和凸模，并保证凸、凹模配合间隙。硬质合金，无成型磨情况下安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院（二）、电极设计1、结构:2、尺寸：1)横截面尺寸以凹模为基准A,B均为凹模尺寸a=A-2δb=B+2δc不变整体式组合式镶拼式安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院以凸模为基准Z=2δ电极与凸模尺寸相同Z2δ电极比凸模尺寸均匀缩小先腐蚀Z2δ电极比凸模尺寸均匀扩大电镀电极电极缩小或放大的数值可按下式计算2)长度尺寸L=Kt+h+l+(0.4～0.8）(n-1)Ktk---电极材料、型孔复杂系数。紫铜2～2.5,石墨1.7～2,钢3～3.5n----电极的使用次数3)公差1/2～1/3凹模刃口公差、尺寸精度不低于IT7级精度、表面粗糙度应在以上Ra0.63~1.25µm安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院4、电极材料损耗小、加工稳定性好铜：稳定性好、损耗大钢：稳定性差、损耗中石墨：稳定性好、损耗小5、电规准的选择电规准即是一组电加工参数如:tit0IU粗规准Ra12.5µmti=120~300µs中规准Ra1.6~0.8µmti=90~120µs精规准Ra0.63~0.32µmti=45µs正极性加工电规准在转换时，同时要调节油压，逐渐增大负极性加工安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院6、凹模型孔电火花加工实例所示为冲裁电机定子片的凸凹模，凹模型孔有24个槽，冲件厚度为0.5mm，配合间隙为0.03～0.07mm（双边），模具材料为。安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院1）.电极(凸模)的制造加工工艺锻造→退火→粗、精刨→淬火与回火→成形磨削。或：锻造→退火→刨(或铣)→淬火与回火→磨上、下平面→线切割加工。凸模长度应加长一段。作为电火花加工的电极，长度值根据凹模刃口高度而定。2）.凸凹模加工工艺锻造→退火→粗车、精车(上、下面)→样板划线→加工螺钉孔、粗加工各槽孔→淬火与回火→磨平面→退磁→用组合后的凸模作电极，电火花加工槽孔。安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院四、凹模型腔电火花加工盲孔加工，排屑难，加工面积大，电规准调节范围大（一）凹模型腔电火花加工方法（1）单电极加工法；指用一个电极加工出所需型腔1）用于加工形状简单、精度要求不高的型腔。2）用于加工经过预加工的型腔。3）用平动法加工型腔。用一个电极完成型腔的粗、中、精加工电极作平面圆周运动的回转半径，缺点是难以获得高精度的型腔，难以清棱、清角此外，电极在粗加工中容易引起不平的表面龟裂，安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院2.多电极更换法采用多个电极,依次更换加工同一个型腔的方法，采用不同的电规准，一般用两个电极进行粗、精加工仿形精度高，尤其适用于尖角、窄缝多的型腔加工。要求多个电极的一致性好，制造精度高，装夹精度高，一般只用于精密型腔的加工。3.分解电极法分解电极法是单电极平动法和多电极更换法的综合应用安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院(二)电极设计1.电极结构设计2.电极尺寸的确定：（1）电极水平截面尺寸的确定确定方法与型孔加工相同采用电极平动加工时，其计算公式为安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院a——电极水平方向尺寸A——型腔的基本尺寸K——与型腔尺寸标注有关的系数b——电极单边缩放量e——平动量Hmax——粗规准加工时表面微观不平度最大值Hmin——精规准加工时表面微观不平度最大值式中安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院“±”放大---“+”号；反之用“-”号。当型腔尺寸以两加工表面为尺寸界线标注时，若蚀除方向相反，取K=2；蚀除方向相同，取K=0；当型腔尺寸以中心线或非加工面为基准标注时，取K=1；凡与型腔中心线之间的位置尺寸以及角度尺寸相对应的电极尺寸不缩不放，取K=0。安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院2）电极垂直方向尺寸：电极在平行于主轴方向上的尺寸安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院（3）排气孔和冲油孔1）冲油孔设计在难以排削、窄缝等处2）排气孔设计在蚀除面积较大的位置安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院（三）电规准的选择与转换1.电规准的选择实现低损耗、高生产率加工。（1）粗规准选用宽脉冲（），大峰值电流，用负极性。用石墨电极电流密度为，纯铜电极加工钢材的电流密度可稍大一些。（2）中规准为精加工作准备；电极损耗尽可能小，选用脉冲宽度，电流密度也比粗加工小一些。（3）精规准余量0.1～0.2mm。采用窄的脉冲宽度（）和小的峰值电流，正极性加工，电极损耗大（25％左右安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院2.电规准的转换粗规准一般选择l档；中规准和精规准一般选择2～4档型腔的侧面修光，是靠调节电极的平动量来实现的。当采用单电极平动加工时，应相应调节电极的平动量。（四）型腔电极的制造1.电极材料的选择采用石墨与紫铜，黄铜、铸铁、钢不适于型腔加工，原因是加工时损耗较大安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院石墨紫铜材料的成形性能易成形，大型电极可采用拼块组成不易成形，磨削等机械加工较困难电极制造方法可用机械加工、加压振动或成形烧结机械加工、电铸、放电压力成形等电火花加工性能良好，电极损耗小，但精加工时易烧弧性能好，不易烧弧，与石墨相比损耗较大适用范围大、中、小型腔小型腔、高精度型腔安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院2.电极制造工艺紫铜、黄铜电极，不能进行成形磨削加工，由数控铣床加工成形，经钳工锉削作最后修整。（1）磨：按图样要求在平面磨床上磨六面(铜及石墨电极，应在小台钳上，用刮研的方法刮平或磨平)。（2）划线：按图样要求在划线平台上划线。（3）铣：按划线线条及轮廓，在数控铣床上加工成形，并留有0.2mm左右的精加工余量。（4）钳工修整：按图样要求，将电极精修成形，并进行钻孔和装夹等工作。安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院五）凹模型腔电火花加工实例注射模镶块，材料为40Cr，硬度为38~40HRC，表面粗糙度,侧面棱角清晰。加工工艺安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院第二节数控线切割加工一、概述（一）线切割机床的加工原理1、电火花线切割加工也是利用电极和工件之间的脉冲放电的电腐蚀作用，对工件进行加工的一种工艺方法。其加工原理与电火花成型加工相同，但加工中利用的电极是金属丝（钼丝或铜丝），工件接在脉冲电源的正极，电极丝接负极。线切割机床安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院A．微细结构和复杂形状应用安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院零件工艺分析手工自动编程数控装置功放机床步进电机脉冲运丝变频2、加工过程安徽机电职业技术学院模具制造技术安徽机电职业技术学院3、快走丝、慢走丝线切割机床快走丝：0.08～0.22mm的钼丝作电极，往复循环，走丝速度为8～10m/s，加工精度为±0.01mm表面粗糙度Ra1.6~6.3µm。工作液为乳化液