1、书名：模具制作与装配技术 ISBN： 978-7-111-41430-8 作者：淮遵科 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件,模具制作与装配技术 ppt 课件,2,第三讲 电铸加工,第二讲 电火花线切割加工,第一讲 电火花加工,重要知识点,模块三 模具零件的电加工,第四讲 电解加工,模具制作与装配技术 ppt 课件,3,重要知识点,模具制作与装配技术 ppt 课件,4,电火花加工又称放电加工（Electrical Discharge Machining 简称EDM），按加工方式不同电火花加工又分为电火花成形加工，电火花线切割加工,电火花高速小孔加工，电火花磨削、电火花同步共轭回转加工和电火
2、花表面强化与刻字等六种。这里我们只学习工厂应用较普遍的电火花成形加工、电火花线切割加工的加工原理、特点、应用和工艺。,第一讲 电火花加工,模具制作与装配技术 ppt 课件,5,机床主体：用于夹持工具电极及支承工件，保证它们的相对位置，并实现电极在加工过程中的稳定进给运动 脉冲电源：把交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流 伺服系统：使主轴作伺服进给运动 工作液循环系统：提供清洁的、有一定压力的工作液,常见的电火花成形加工机床由机床主体、脉冲电源、伺服系统、工作液循环系统等几个部分组成。,电火花成型加工机床,模具制作与装配技术 ppt 课件,6,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
3、形成放电间隙 脉冲波形是单向的 放电必须在具在有一定绝缘性能的液体介质中进行 有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属被熔化或气化,电火花成形加工的基本原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。,电火花成形加工的条件,脉冲电流波形图,模具制作与装配技术 ppt 课件,7,自动进给调节装置能使工件和工具电极保持给定的放电间隙。 一次脉冲放电之后，两极间的电压急剧下降到接近于零，间隙中的电介质立即恢复到绝缘状态。此后，两极间的电压再次升高，又在另一处绝缘强度最小的地方重复上述放电过程。多次脉冲放电的结果，使
4、整个被加工表面由无数小的放电凹坑构成。,电火花成形加工原理图,模具制作与装配技术 ppt 课件,8,初始状态,介质电离、击穿，形成放电通道,火花放电产生熔化、气化、热膨胀,抛出蚀除物,间隙介质消电离（恢复绝缘状态）,模具制作与装配技术 ppt 课件,9,极 性 效 应,概念,产生 原因,火花放电时电极和工件都会被蚀除掉，但蚀除的速度是不同的，这种现象称为极性效应,由于电子的质量小、离子质量大，它们在电场力作用下轰击阳极和阴极的能量不同。长脉冲加工时，正离子对负极的轰击能量大，工件接正极（称正极性加工）。短脉冲加工时正好相反,极性效应愈显著愈好！,模具制作与装配技术 ppt 课件,10,适合于机
5、械加工方法难于加工的材料的加工，如淬火钢、硬质合金、耐热合金等。 可加工特小孔、深孔、窄缝及复杂形状的零件，如各种型孔、立体曲面、复杂形状的工件 ，小孔、深孔、窄缝等,优点,电火花成形加工的特点,缺点,只能加工导电工件 加工速度慢 由于存在电极损耗，加工精度受限制,模具制作与装配技术 ppt 课件,11,电火花成形加工的特点,1.没有机械力施加在工件上2.不受工件材料硬度等方面的限制,12,电火花成形加工主要用于电火花穿孔（用电火花成形加工方法加工通孔）和电火花型腔加工。 电火花穿孔加工：主要用于加工冲模和各种异形孔。 电火花型腔加工：主要用于加工各类型腔模和各类复杂的型腔零件。型腔加工属于盲
6、孔加工，金属蚀除量大，工作液循环困难，电蚀产物排除条件差，电极损耗不能用增加电极长度和进给来补偿；加工面积大，加工过程中要求电规准的调节范围也较大；型腔复杂，电极损耗不均匀，影响加工精度。,电火花成形加工的应用,13,电火花成型加工应用举例,花纹、文字加工,冷冲模穿孔加工,型腔加工,窄缝深槽加工,14,电火花成型加工应用举例,这是大量生产的塑料勺子示意图,1.首先进行产品设计,然后按照设计的图样制作铜电极,2. 铜电极安装到EDM机床上,作为塑料凹模的工件也安装到工作台上,15,电火花成型加工应用举例,3.利用火花放电原理加工,4.完成凹模的加工,5. 凸凹模分别安装到注塑机上,及可生产出合格
7、的塑料产品,16,影响加工速度的因素,影响加工精度的因素,影响表面质量的因素,矩形脉冲的峰值电流、脉冲宽度和脉间； 工件材料、工作液,机床精度、工件的装夹精度、电极制造及装夹精度 放电间隙、电极损耗和加工斜度,脉冲宽度 峰值电流,影响电火花加工的因素,17,工件表面粗糙度取决于火花的大小。如果放电能量大，则表面粗糙度大，另一方面，切割速度加快,如果火花放电能量小，工件表面粗糙度则细。但切割速度将变慢,电火花加工获得的不同表面粗糙度的表面,18,电火花冷冲模穿孔加工工艺方法,将凸模加长作电极，加工后去掉加长部分,凸模的加长部分选用与凸模不同的材料， 如铸铁、铜等粘接或钎焊在凸模上，与凸模一 起加
8、工，以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作 部分。当凸、凹模配合间隙很小不好直接保证 放电间隙时时，可将电极的工作部分用化学浸 蚀法蚀除一层金属，反之，可以用电镀法将电 极工作部位的断面尺寸均匀扩大以满足加工时 的间隙要求,直接法,混合法,穿孔加工图,19,电火花型腔加工工艺方法,用多个电极，依次更换加工同一个 型腔，用于精密型腔加工,根据型腔的几何形状，把电极分解成 若干个，用主型腔电极加工型腔主要 部分，再用副型腔电极加工出尖角、 窄缝型腔等部位,图片,单电 极法,多电 极法,分解电极法,单电极加工形状简单、精度要求不高的型腔 单电极摇动完成型腔的粗、中、精加工,20,电极材料,常用电极 材料种
9、类,电极材料 的选用,应选择损耗小、加工过程稳 定、生产率高、机械加工性 能良好、来源丰富、价格低 廉的材料作电极材料,表,型腔加工常用电极材料主要是石墨和 电火花穿孔：紫铜、铸铁、钢等。 紫铜。紫铜组织致密，适用于形状复杂 轮廓清晰、精度要求较高模具。石墨电 极容易成形，密度小，宜作大、中 型电极,21,电规准的选 择与转换,粗规准,中规准,精规准,电规准是电火花加工中所选用的一组电脉冲参数。电规准应根据工件的加工要求、电极和工件材料、加工的工艺指标等因素来选择。通常要用几个规准才能完成凹模型孔 或型腔模型腔加工的全过程,粗规准主要用于粗加工。一般采用较大的电流峰值，较长的脉冲宽度,中规准是
10、粗、精加工间过渡性的电规准，中等大小的电流峰值和脉冲宽度,精规准 用来进行精加工，采用小的电流峰值、高频率和短的脉冲宽度,22,电极的装夹和校正,常用的电极夹具,用直角尺、百分表测定电极垂直度,按电极固定板基准面校正电极,图,图,图,23,课堂讨论,电机风叶塑料模,图2,1.分析零件图 2.选择电极的材料 3.选择加工方式 4.加工中应注意的其它问题,图1,电火花加工如图电机风叶塑料模型腔，已知材料为 45号钢，型腔表面粗糙度Ra2.5m ，讨论以下问题：,24,电火花穿孔加工图,g入电间隙 z裁间隙 g=z,25,型腔加工工艺方法图,单电极摇动加工,多电极加工,模具 精加工后的型腔中加工后的
11、型腔 粗加工后的型腔,基本摇动模式,锥度摇动模式,26,常 用 电 极 材 料,27,常用电极夹具,电极柄,钻夹头,U形夹头,电极套筒,管状电极夹头,28,用直角尺、百分表测定,人工校正一般以工作台面x、y水平方向为基准，用百分表、千分表、块规或角尺，在电极横、纵(即x、y方向)两个方向作垂直校正和水平校正，保证电极轴线与主轴进给轴线一致，保证电极工艺基准与工作台面x、y基准平行。,用直角尺测定 电极垂直度,用百分表测定 电极垂直度,29,按电极固定板基准面校正电极,在制造电极时电极轴线必须与电极固定板基准面垂直，校正时用百分表保证固定板基准面与工作台平行，保证电极与工件对正。,30,模具外观
12、图,31,电极图,模具零件图,32,第二讲 电火花线切割加工,电火花加工的原理与特点 影响电火花加工质量的主要因素 凹模型孔加工 型腔加工 电极的制造,上节内容回顾：,33,一、电火花线切割加工的基本概念,线切割加工是 利用线状电极丝（铜、钼、钨、钨钼）对工件进行脉冲放电时产生的电蚀现象来进行加工的。,1. 电火花线切割加工原理,34,2. 线切割加工的特点,（1）采用细金属丝作工具电极，不需要制造 特定形状的电极。 （2）电极丝损耗对加工精度影响较小。 （3）自动化程度高，柔性大，且操作方便。 （4）切割缝隙小，故切割余料可以再利用。 （5）加工表面粗糙度值小，但表面有硬化层。 （6）热变形
13、小。,35,3. 线切割机床类型,经济性好，但运丝稳定性差，加工精度相对较低，表面较粗糙。,电极丝运丝速度一般为8-10m/s，电极丝做往复移动，一般采用钼丝做电极丝。,（1）高速走丝线切割机床,36,高速走丝线切割机床,这类机床的电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为8 10ms，常用的电极丝为钼丝，加工液为乳化液。,37,（2）低速走丝线切割机床,走丝速度慢，一般小于0.2m/s，电极丝 做单向移动，一般采用铜丝做电极丝。运丝稳定性好，加工精度高，表面质量好，但成本高。,38,低速走丝线切割机床,这类机床的电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2ms，常用的电极丝为铜丝，加工液为去离子水
14、。,39,4. 线切割加工的应用,（1）主要适合直纹面零件加工。,（2）用于高硬度、高熔点等难加工金属材料。,（3）模具制造、 电极制造和复杂零件加工。,40,电火花线切割加工的应用实例,各种零件的加工,冷冲凸模的加工,棱锥体形件,多孔窄缝加工,41,5. 线切割机床结构及作用,机床本体 脉冲电源 控制系统 加工液循环系统,42,6. 脉冲电源波形及三个重要参数,Im 峰值电流 ton 脉冲宽度 toff 脉冲间隔,加工速度v、表面粗糙度Ra,43,1.电火花线切割加工工艺指标,切割速度,即单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积总和，快走丝线为40-80mm2min，慢走丝可达350mm2m
15、in。,切割精度,快走丝线切割精度可达一般为0.015-0.02mm；慢走丝线切割精度可达0.001mm左右。,表面粗糙度,快走丝线切割加工的Ra值一般为1.25-2.5m慢走丝线切割的Ra值可达0.3m。,二. 线切割加工工艺,44,2. 影响工艺指标的主要因素,主要电参数,线电极,工件厚度,峰值电流 脉冲宽度 脉冲间隔,直径 走丝速度,工件太薄，电极丝易产生抖动，对加工精度和表面粗糙度不利 。 工件太厚，工作液难于进入和充满放电间隙，加工稳定性差。,45,3、线切割加工的工艺过程,46,4. 模坯准备工序,凹模模坯的准备工序（凸模参照凹模进行取舍）1）下料：用锯床切割所需材料。2）锻造：改
16、善内部组织，并锻成所需的形状。3）退火：消除锻造内应力，改善加工性能。4）刨（铣）：刨六面，厚度留余量0.4-0.6mm。5）磨：磨出上下平面及相邻两侧面，对角尺。,47,6）划线：划出刃口轮廓，孔（螺孔、销孔、穿丝孔等）的位置。 7）加工型孔部分：当凹模较大时，为减少线切割加工量，需将型孔漏料部分铣（车）出，只切割刃口高度；对淬透形差的材料，可将型孔的部分材料去除，留35mm切割余量。 8）孔加工：加工螺孔、销孔、穿丝孔等。 9）淬火：达设计要求。 10）磨：磨削上下平面及相邻两侧面，对角尺。 11）退磁处理。,48,（1）脉冲参数的选择,5工艺参数的选择,表3-13 快速走丝线切割加工脉冲
17、参数的选择,49,钨丝抗拉强度高，直径在0.030.1mm范围内，一般用于各种窄缝的精加工，但价格昂贵。黄铜丝适用于慢速加工，加工表面粗糙度和平直度较好，但抗拉强度差，损耗大，直径在0.10.3mm范围内。钼丝抗拉强度高，适用于快走丝加工，直径在0.080.2mm范围内。,（2）电极丝的选择,50,快走丝乳化液；慢走丝去离子水,压缩放电通道，提高除蚀效果 加速消电离过程，防止持续电弧放电 在极间流动，加速蚀除产物的排除冷却,（3）工作液的作用及选配,51,工件校正和装夹,夹具定位 用百分表找正,悬臂式,两端支 撑 式,桥式支 撑 式,工件的校正,工件的装夹方式,6. 工件的装夹与调整,52,数
18、控快走丝线切割 机床操作视频,53,小结及课后作业,通过这节课的学习，要求：熟悉线切割加工的原理、特点和应用掌握线切割加工的工艺过程和参数选择学会线切割加工模坯准备作业：教材P148 3-11,54,电铸是利用金属的电解沉积，翻制金属复制品的加工方法。,1电铸加工的原理和特点 （1）原理,电铸材料,电铸层,原模,含电铸材料的金属盐溶液,第三讲 电铸加工,55,（2）特点1）能准确地复制形状复杂的成形表面，制件表面粗糙度小，用同一原模能生产多个电铸件。2）设备简单、操作容易。3）电铸速度慢；电铸件的尖角和凹槽部位不易获得均匀的铸层；尺寸大而薄的铸件容易变形。4) 适用塑料压模及注射模，不宜受冲击
19、载荷,56,2电铸法制模的工艺过程原模设计与制造原模表面处理电铸至规定厚度衬套处理脱模清洗干燥成品 （1）原模设计与制造原模的尺寸应与型腔一致，沿型腔深度方向应加长5-8mm，以备电铸后切除端面的粗糙度部分，原模电铸表面应有脱模斜度，并进行抛光，使表面粗糙度达Ra0.16-0.08。 材料：不锈钢、铝、有机玻璃、塑料、石膏,57,（2）电铸金属及电铸溶液 常用的电铸金属有铜、镍和铁三种，相应的电铸溶液为含有所选用电铸金属离子的硫酸盐、氨基磺酸盐和氧化物等的水溶液。 （3）衬背和脱模有些电铸件电铸成形之后，需要用其它材料在其背面加工（称为衬背），以防止变形，然后再对电铸件进行脱模和机械加工。,5
20、8,（1）基本原理是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理，将工件加工成形的一种工艺方法。,第四讲 电解加工,1电解加工的基本原理和特点,59,（2）特点1）可加工高硬度、高强度、高韧性等难切削的金属，适用范围广。2）加工生产率高。3）加工中工具和工件间无切削力存在，适用于加工易变形的零件。4）加工后的表面无残余应力和毛刺，粗糙度可达Ra1.250.2，平均加工精度可达0.1mm左右。5）加工过程中工具损耗极小，可长期使用。,60,（3）电解加工的应用,电解加工在各种炮膛膛线、花键孔、深孔、内齿轮、链轮、叶片、异形零件及模具型腔等方面获得了广泛的应用。,61,2型腔电解加工工艺 （1）电解液的选择：中性、酸性和碱性溶液NaCl （2）工具电极设计与制造1）电极材料：黄铜、紫铜和不锈钢2）电极尺寸确定：一般是先根据被加工型腔尺寸和加工间隙确定电极尺寸，再通过工艺试验对电极尺寸、形状加以修正，以保证电解加工的精度。3）电极制造 机械加工、仿行铣、数控铣和反拷贝制作。,62,3混气电解加工是将具有一定压力的气体与电解液混合后，再送入加工区进行电解加工 压力高，气体体积小，电阻率低，电解作用强。具有电阻特性，能较高的成型精度。,
