电极设计方法及原则

page1電極設計方法及原則制作人:王紅剛審核:杜敬文制作日期:07/11/21page2目錄﹕•電極設計流程•電極設計的原則•電極設計的基礎•放電加工區域的判定•拆電極之常見問題&注意事項•實例講解•電極備料尺寸•電極設計檢查•電極圖紙page3電極設計流程設計MAIL通知圖檔抓取制程分析HSM電極制作電極投單組長工作分配電極拆解及明細整理組長審核電極備料電極編程放電現場依照明細借取電極進行加工NGpage4電極設計的原則﹕1能整體不分離﹔2Z軸優先之原則﹔3成品面與靠破面需分開拆解﹔4兩電極間的重合距離至少大於4mm以上﹔5開向尺寸延長至少大於1mm以上﹔6電極應易於加工、校正、對刀﹔7盡量釆用標准料電極或常用電極的備料外形尺寸﹔8電極基准角與工件基准角一致，一般情況電極基准角都在右下角;9整體拆解思路應單一方向或由里到外或外向里逐個拆解﹔10電極設計時盡量釆用平移，少用旋轉，以方便放電加工﹔11肋深在15mm以上時，優先考慮是否能拆解成側放電極﹔12盡量釆用EROWA治具電極﹔13電極命名從E01開始，設變修模電極接著以前的電極名稱命名，不可重復﹔14盡量少拆線割電極;15減少電極數量;page5電極設計的基礎1.電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系2.復合形狀電極設計3.電極拆分原則4.電極的工藝結構與制程排配5.電極的材質和間隙page6電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系1.方形﹕電極的截面尺寸可分別計算如下﹕B1=B-2*d’L1=L-2*d’B1﹕電極寬度B﹕工件寬度L1﹕電極長度L﹕工件長度d’﹕放電間隙在計算截面尺寸時﹐只要每邊均減去一個放電間隙即可Bd`’B1LL1工件電極page72.圓形﹕如圖所示電極的截面尺寸可計算如下﹕D1=D-2*d’D1﹕電極直徑D﹕工件直徑d’﹕放電間隙電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系DD1電極工件page8電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系3.球形﹕電極的截面尺寸可計算如下﹕SR1=SR-d’SR1﹕電極尺寸SR﹕工件尺寸d’﹕放電間隙搖擺方式﹕(1).對于有球形搖擺的機台來說﹐可使用該功能。(2).使用圓形加工方式(G02G03)。(3).使用圓形搖擺方式。SRSR1d’電極page9電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系2SRSSR’無論在使用圓形搖擺方式還是圓形加工方式均會造成加工后球面的底部有一小平面。如果工件底部不充許有平面﹐則需要再設計一精加工電極﹐則可以解決此問題。page10電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系CAC1A1B1δB工件電極4.倒角﹕如圖所示﹐計算如下﹕A1=A-(1-tgδ/2)*d’B1=B-(1-tg(90-δ)/2)*d’C1=C-2*d’搖擺方式﹕1.采用方形搖擺。2.采用方形跑位。page11電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系但是不論是采用方形搖擺還是直接采用方形跑位加工﹐如果只是采用一種粗放電極加工后倒角尺寸會偏小﹐對于這種狀況﹐可采取以下兩種方法解決﹕1.采用粗精兩種電極加工﹐但會增加制造成本。2.在設計電極時﹐尺寸C按粗加工間隙設計﹐而對尺寸A﹑B則按精加工間隙設計﹐計算如下﹕A1=A-(1-tgδ/2)*d”B1=B-(1-tg(90-δ)/2)*d”C1=C-2*d’d’﹕粗加工放電間隙d”﹕精加工放電間隙page12電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系RARA1RB1RBA1A5.倒圓﹕如圖所示﹐計算如下﹕Ra1=Ra+d’Rb1=Rb-d’A1=A-2*d’d’:粗加工放電間隙page13電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系RBRB1對于右圖﹐在設計時﹐可以采用兩種方法﹕1.圓形搖擺加工﹐RB1=RB-d’d’:粗加工放電間隙2.方形搖擺加工﹐RB1=RB-d’d’:精加工放電間隙page14AA1AA16.斷差﹕斷差的設計一般等于圖面的尺寸﹐即:A1=A一般來說﹐放電加工時的斷差尺寸由電極保証﹐因此﹐在電極設計時﹐對此類尺寸的公差要求要嚴一些;對深度方向的斷差﹐如右圖所示。由于較深的部分在加工時消耗要大一些﹐故在設計時應將尺寸標注為正公差電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系page15δd‘d‘7:斜面﹕斜面與倒角有類似之處﹐但斜面存在尖點﹐在加工時應特別注意到在精加工時﹐如果是用粗電極加工﹐應該先加工尖點的一側﹐再跑位加工另外一側﹐這時應該Z軸抬起一個深度﹕t=X’*tgδt﹕Z軸應減小的深度X’﹕X軸的搖擺量δ﹕斜面角度當然﹐采用粗﹑精兩種電極的設計方案也是可行的。電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系page16復合形狀電極設計復合形狀是一般我們要設計的圖形﹐它是基本几何形狀組合而成﹐其設計方法與基本几何形狀的設計大同小異﹐但由于各種几何形狀組合在一起他們之間相互有所制約。因此﹐在設計時應加以注意﹐特別是在只設計一種電極來完成粗﹑精加工的情況下﹐如果沒有注意選擇合適的設計方法﹐往往會造成加工后尺寸超差或不到位的情況發生﹐下面由一個例子來說明此種情況﹕page17ABCδE如圖所示﹐我們由前面的計算方法可得﹕粗放電極﹕A1=A-(1-tgδ/2)*dB1=B-2*dE1=E-2*d精放電極﹕A2=A-(1-tgδ/2)*d”B2=B-2*d”E2=E-2*d”#如要用一種電極加工﹐可以先將工件尺寸整體內縮精修間隙﹐再單獨對直邊進行間隙的縮放復合形狀電極設計page18電極拆分原則好的設計方案不僅能在電極的制造上節約很多成本﹐而且在放電加工時也方便﹑省時﹐對整個加工成本及加工時間的降低有很好的幫助。在實際的電極設計的工作中﹐很多時候的設計方案都不是唯一的。但以下几個方面是我們必須要考慮到的﹕page19電極拆分原則1﹑加工深度方向尺寸最淺之原則﹕在電極設計時﹐應保証在電極的放電加工的方向最淺(在可能的情況下)﹐向向page202﹑開向尺寸延長之原則﹕在放電設計時﹐由于電極的尖角極易消耗﹐加上放電的間隙﹐在角落處就會形成圓角。對于開向尺寸的加工時﹐如果電極設計得剛好和開向形狀一樣大小﹐則在開向尺寸的外邊就會有一部分余料留下﹐故在設計時﹐對于開向尺寸應加于延長.余料平直無余料電極拆分原則page213﹑可重復利用之原則﹕在電極設計時﹐可能同一工位可以有兩種或兩種以上的方案可供選擇﹐此時﹐可考慮使電極在加工后﹐經簡單的修整后即可再次使用﹐如例﹕方案A方案B電極拆分原則page224﹑電極應易于加工﹕在電極設計時﹐應注意設計出的電極在現有工藝條件下應能達到。同時﹐除非萬不得已﹐不可將電極設計成需要放電工段來加工﹐否則﹐會造成放電加工困難﹐電極制造成本過高等弊病。電極拆分原則page235﹑尺寸公差要合理﹕在尺寸的公差方面﹐應在保証圖面要求的情況下﹐盡可能降低對各加工工段的要求﹐用±0.10mm的公差能滿足使用要求﹐就決不要標注成±0.01的尺寸公差﹐否則造成各加工工段將時間花費在無關緊要的部分﹐造成不必要的浪費。電極拆分原則page246﹑電極的毛刺應易去除﹕1.電極的制程(工段的選擇及工段的先后順序)2.電極的拆解方式方案AA面方案BA面電極拆分原則page257﹑電極應易于校正﹑對刀﹕只要我們在設計時多考慮一點﹐增加校正面﹑對刀面﹐完全可以解決(見圖B)(電極由CNC加工)。圖B校正﹑對刀面圖A電極拆分原則page268﹑電極的種類盡可能少﹕電極是放電加工的刀具﹐電極的種類越多成本就會越高﹔對于現場加工來說﹐電極的種類越多﹐其加工前所花的輔助時間越多﹐抓尺寸次數也會越多﹐這樣阻礙了現場效率的提升。所以﹐電極拆分的種類越少越有利于現場加工﹐也有利于控制電極的成本!電極拆分原則page279﹑薄電極﹑小齒電極采用銅鎢或銀鎢材料﹕由于銅鎢及銀鎢材料具有較好的剛性﹐用它們制成的薄小電極剛性較銅材好﹐不易變形﹐對電極的制作工段來說﹐難度也降低了﹐故對于在0.20mm以下的小齒﹐一般均要采用銅鎢材料﹐但是無論銅鎢還是銀鎢材料﹐在加工效率上都比不上銅﹐而且價格昂貴。因此﹐在銅材料的剛性夠的情況下﹐還是優先采用銅材料。電極拆分原則page28電極拆分原則10﹑盡量采用EROWA電極﹕EROWA治具能節省電極的校正時間﹐可大大提高工作效率;同時EROWA治具也給電極加工單位帶來了方便﹔使用EROWA電極可將備料的動作提前﹐可提高電極制作的速度。因此﹐應盡量采用EROWA投制電極。但在投制時﹐應讓CNC或WE來加工電極﹐避免讓磨床加工。page29電極的工藝結構與制程配﹕電極的工藝結構主要有﹕校正﹐對刀和防呆﹔在制程排配時要注意WE工段的工藝圓角﹐G工段的毛刺﹐要考慮到各工段的加工特性及加工極限﹔page30電極的材質和間隙電極常用材質有﹕銅:Cu石墨:Gr銅鎢與銀鎢:CuW&AgW電極常用間隙有﹕0.030.050.10.150.2page31放電加工區域的判定放電加工區域的判定電極設計之前,對于工件上需放電加工之區域的判定是很重要的。只有正確的判斷出哪些區域以一般加工方法（如銑削﹑研磨﹑線切割等）無法完成而必須放電加工﹐才能有效的減少電極的數量﹐從而降低模具制造成本。因此﹐首先應該掌握判定放電區域的能力.下面﹐逐一分需放電加工的因素.page321面與面間的構成形式是影響需否放電的重要因素﹐如下圖﹕圖一圖二page332.刀具的最小直徑與最大刃長也是影響放不放電的重要因素﹐如下圖﹕圖一page34圖二page35圖三page363.工件上特征的構成形式影響蓍工件是否需放電加工﹐如下圖﹕page374.工件的局部結構直接關系其是否需要放電加工﹐如下圖﹕page38拆電極之常見問題1.漏拆2.未做好加強,延伸不夠3.表面處理要求處理不當4.曲面建型有問題page39拆電極之常見問題1.檢查組立檔時,需用反向搜索,看沒有電極的地方是否加工到位,否則補電極.2.拆電極可將所有面都拆出,很明顯的的平面等除外,再將可加工出來的地方之電極剔除.(對經驗不足的人員尤其重要)3.拆完電極組合完成後,交給班長,負責人做複項檢查,確保無漏拆電極.預防漏拆電極方法:page40拆電極之常見問題需仔細檢查開放區域的電極體是否有延伸:會產生段差的地方page41拆電極之常見問題如下需仔細檢查開放區域的電極體是否有延伸:合適方法:如左圖拆成一體page42拆電極之常見問題對表面處理要求的檢查:對表面處理的判斷,往往會在有入子,滑塊的區域處理不當如下圖:藍色面為入子,綠色面為成品表面處理VDI-21,紅色面靠破兩處需拆一體,電極入子不可單拆page43拆電極之常見問題檢查電極曲面是否有問題方法:a.線性顯示,看曲面經緯線是否有斷開的地方曲面有問題,生成刀路會過切page44拆電極之常見問題檢查電極曲面是否有問題方法:b.檢查電極建型是否光滑平順使用命令:AnalysisshapeFacereflectionpage45拆電極之常見問題檢查電極曲面是否有問題方法:c.分析拔模角,檢查是否有倒勾對有倒勾的曲面,路徑有時無法生成d.檢查是否有微小邊界,小曲面體,尖點,曲面是否有交差用檢查几何體命令ExamineGeometry分析page46電極設計注意事項1.母模成品表面要求為VDI﹑鏡面放電時﹐電極需拆成一支整體電極﹐NC無法加工處可採用EW或電極清角方法來完成.例如﹕此支整體電極表面要求為SPI-A3,局部需用線割﹑放電清角.page472電極基座與放電部分在沒有EROWA治具的情況下的關系電極基座的尺寸比放電部分的尺寸大﹐所多出的部分即為現場EDM校表的位置﹐XY轴校表位预设单边&電極基座的高度設置最少不能低于5mm,方便校表通过,如下图所示:page483電極基准的方向電極基准的方向與模仁或工件的基准同一位置﹐以倒一R角為記號.電極基准角與模仁基准角方相同page494電極基准平面與工件的距離EDM冲水位高度的预设在工件所拆電極部分最高处加3mm以上,这样方便火花机加工时冲走残渣和EDM操作人員的查看。,EDM放电加工时会产生残渣,如果不能及时冲走碳粉的话,EDM的二次放电会损伤电极,更致命的是积碳造成工件损坏。特别是加工深骨位(加强筋之类),由于积碳造成大肚倒扣,注塑时会出现粘模现