薄壁橡胶制品的模具型腔和型芯的电火花套料加工的实验探讨.pdf

犯年月第卷第期机床与液压薄壁橡胶制品的模具型腔和型芯的电火花套料加工的实验探讨徐盛林,杨俊杰,李三岗江汉大学,湖北武汉摘共介绍了薄壁橡胶制品的模具的电火花套料加工的基本原理,描述了使用一个电极加工出这种,莫具的型腔和型芯的具体方法。列举了加工两套薄壁橡胶制品的模具的实例,而且对加工工艺性和实验结果进行了较详细的分析。关询薄壁制品模具电火花套料加工中圈分类号肠文献标识码文章编号的一【一一翻列目加刀加份幼,,川,,加。,肠州比户盯川鳍。】谓目】几玩耐切找泪曰,。记加飞。朋二确场】找日卜刃,盯血以姗恤助外认司灯,山布一耐比盯电火花套料加工模具型腔已进行了许多实验研究川,前期的这些研究都是采用一定直径的紫铜丝绕制成线框电极一次同时加工出型腔和型芯。为了使电极保持一定的刚性,所采用的电极丝直径不可能太小。根据套料加工的原理可知,套料加工为电极沿给定轨迹加工出模具。圆弧线框外表面放电加工出型腔,圆弧线框内表面放电加工出型芯,如图所示。工出型腔和型芯,尺寸较大的电极用来加工出型芯,尺寸较小电极用来加工出型腔,如图所示。然后再把它们合装在一起形成制品壁厚较御的模具。此加工需要两套电极,提高了制造成本。竺型腔部分型芯部分大尺寸轨迹加工出型芯小尺寸轨迹加工出型腔图电极走刀轨迹的偏移单方向如果仅用一个电图加工过程示意由此可知,一次加工同时得到的型腔和型芯组合成模具时,只能加工出壁厚。电极丝直径双边放电间隙值的橡胶制品。这样一来,制件的壁厚也不可能太小至少大于电极丝直径,探讨满足市场需求的各种薄壁制品的模具型腔和型芯的加工研究很有必要。,薄盈制品的模具的加工方法从以上分析可知,要加工出这样的薄壁橡胶制品模具,必须采用两种方法采用形状相似尺寸不同的线框电极分别加极完成型芯和型腔的加工,就得用电极先加工出型芯或型腔,再使电极的走刀轨迹在原来基础上偏移一定量来实现另一个与之配套的型腔或型芯的加图绒框电极形状分析工。而且要有套加工程序,也即电极各自有不同走刀轨迹。在加工空间曲面型腔中,甩极的走刀轨迹实际上是个平面曲线的交集。因为甩极在线框平面内的对称特性即横向对称,纵向不对称,如图所示,对称方向上的偏移实际上已经由电极尺寸的偏移实现了,所以此处所谓的偏移轨迹,也即不对称方向收稿日期一一若金项目湖北省科技攻关计划项目课题拓武汉市创新人才重大创新活动专项资助项习作者简介徐盛林一,男,工学硕士,江汉大学教授,主要从事先进制造技术和特种加工方面均教学和科研工作。电话一“,一。一耐。19942009CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP//WWWCNKINET第期徐盛林等薄壁橡胶制品的模具型腔和型芯的电火花套料加工的实验探讨上的一条平面曲线的偏移,使之与另一未偏移平面曲线形成一距离较近的封闭空间。从而得到薄壁橡胶制品的模具的型腔和型芯的加工轨迹。采用这种方案,用有关软件依据套料加工原理模拟出的不同壁厚的橡胶制品如图所示。壁厚也壁厚工迹加轨芯刀型走图薄壁和厚壁制品模拟图偏移的确定和程序的编制偏移量的计算综合前期的实验结果川,这次加工中采用电加工机床的条件号进行一次成型加工。那么可以计算出上述方法中电极的偏移量值。二电极紫铜丝半径放电间隙经验补偿值二这里的偏移量与前期实验分析中的偏移量所表达的含义一致,从所需加工的型腔或型芯的轮廓位置为基准出发,再偏置以上偏移量可以得到对应的电极进给走刀轨迹。薄壁形状简单橡胶制品的模具预计加工壁厚为的制品的模具,型腔零件为前期实验川加工所得,其尺寸可以通过测量得到,型腔轮廓的主视图和俯视图如图所示。这里只需要加工与之相匹配的型芯。系系下下’’图复杂橡胶制品型腔轮廓图预计加工壁厚为的制品的模具,型腔轮廓的主视图和俯视图如图所示。其型腔和型芯的轮廓及走刀轨迹位置分布如图所示。从型腔轮廓出发向左移动偏移量。二得到加工型腔时电极的走刀轨迹以型腔轮廓为基准向左偏移所设定壁厚值得到型芯轮廓,再由该型芯轮廓向右偏移一个加工偏移量。二得到加工型芯时电极的走刀轨迹。这样就可以得到四个电极走刀轨迹薄壁简单橡胶制品型腔、型芯加工电极进给轨迹、薄壁复杂橡胶制品型腔、型芯加工电极进给轨迹,分别画出图形,导人编程软件,生成加工轨迹程序,最后手动修改程序为机床的可读程序。实验数据的分析型芯轨型腔加走刀轨型腔轨迹图型腔和型芯轮廓及走刀轨迹位置分布图简单橡胶制品的模具型腔图薄壁形状复杂橡胶制品的模具本实验研究的主要目的是探讨电火花套料加工对薄壁橡胶制品模具的型腔和型芯加工的可行性,由于要加工壁厚没有限制的橡胶制品的模具,型腔和型芯都是分别加工得到,加工过程中工艺参数对加工效果的影响是否有特殊性需要通过实验来摸索。加工工艺性的分析前期实验中已经对电规准参数和加工条件对加工效果加工速度、精度、工件表面粗糙度和电极损耗的影响关系进行了一些分析,但由于套料为窄缝深槽区域的加工,随着电极进给深度和缝隙的复杂程度的变化,相同条件号地加工效果也可能不尽相同。因此,应该尽可能多地加工一些不同形状的型腔,分析加工结果,尽可能收集较为全面的数据资19942009CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP//WWWCNKINET机床与液压第卷料,为以后套料加工的实际应用提供依据。同时,当实验和加工经验积累的数据量达到一定程度时,就可以对其进行分类整理,针对不同类型加工归纳出比较全面和可信的经验公式和数据参照。对薄壁制品的模具的型腔和型芯分别加工后进行测量和处理,得到的工艺结果数据综合归纳如表所示。由上面的数据可知,虽然是采用同一个条件号进行实验加工,而且前期的实验证明【’〕这是一组优化的电规准,但得到的加工结果却还是存在一定的差异。复杂制品的模具型腔和型芯加工结果的差值相对于简单制品的模具型腔和型芯加工结果的差值要大很多,说明加工表面的复杂程度对加工结果的影响很大。衰薄盛翻品棋具型腔和型芯加工移了一定距离,故图的型芯比图的型芯大,其型腔也比图的型腔大。当将图的型芯放人图的型腔中可以看出左右两端的间隙变得更大如图。而当将图的型芯放人图。型腔中的情况下,其两端的间凉大小正好与图的情况相反,如图所示,这正是薄壁制品所需的较小的封闭空间。形状复杂的模具,最终在轨迹偏移方向上型腔和型芯之间的间隙为,与原设计间隙相差较大但在另外一方向上原本应该为电极尺寸偏移方向,壁厚为,与理论值相差。如图所示。参数薄壁简单制品模具薄壁复杂制品模具型腔型芯型腔型芯’型腔型腔和型芯的匹配型芯平均曲率表面粗糙度阿电极损耗率加工速度,而一’经验补偿值如实脸结果的分析用价二电极丝加工出的间眯大于二的型芯和型腔用沙电极丝加工出的间陈大于二的型芯和型胶其型芯较时的型芯增大句的型腔和的型芯的配合的型腔和伪〕的型芯配合图简单薄壁制品模具型腔和型芯加工结果在加工两套模具的型腔和型芯的实验中,形状简单的模具加工比较成功,匹配效果较好。在轨迹偏移方向上,型腔和型芯之间的间隙为,与原设计的间隙相差了,这是由电极本身尺寸偏差造成而在另外一方向上原本应该为电极尺寸偏移方向,壁厚为,与理论值相差。如图所示。其中加工图的型芯时,将电极向深度进给方向比加工图的型芯偏图复杂薄壁制品模具型腔和型芯加工结果通过对比分析可知复杂型腔的加工进给路程比简单型腔的加工路程的长度要短,而加工深度的平均值相差不大,这样,复杂型腔的匹配面的面积比‘荀单型腔的匹配面的面积要大,实现匹配一致性的难度也大,在同等加工条件下加工出的型腔和型芯的匹配偏差也就越大。在加工过程中,电极本身也被损耗,从而引起工件尺寸的改变,而且在这种复杂的进给轨迹中,电极表面的放电部位的不固定,电极的损耗部位和程度也不确定,而电极走刀轨迹越复杂,这些不确定因素引起工件尺寸的改变也就越大卜〕。形状越复杂,则由其它因素引起的型芯和型腔的匹配偏差也就越明显。因此,必须要从尽可能多的实验中归纳出加工中所需的经验补偿值电极损耗、热塑效应等一些加工因素的总和,采取补偿措施减小所产生的尺寸偏差。小结实验中,虽然因为尺寸精度‘的偏差造成了复杂薄壁制品模具型腔和型芯的不完全匹配,但总的来说方法是可行的,小结起来有以下几个方面薄壁制品的模具的型腔和型芯的加工可以通过电极的偏移来实现,也即电火花套料工艺加工薄壁橡胶制品的模具是可行的。形状简单的模具的型腔和型芯可以较好地匹配而要实现形状复杂的模具的型芯与型腔的很好匹配还需进一步探讨。电极在加二复杂模具过程中的损耗较大,从而降低了工件的成型精度。电极的损耗造成的偏差比电极本身的制造下转第页毛今19942009CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP//WWWCNKINET第期邹辉等回转支承双圆弧滚道磨削砂轮修整方法优化示。弧口是当金刚笔的笔尖正处在点位置,且在修整臂的旋转轴线上时,修出的砂轮轮廓形状。设二,,二,图中点相对于点的坐标为,,点相对于点的坐标为以口一,图砂轮成形方法优化一。依次类推,将砂轮上圆轮廓分为“等份,得出每一等分线与弧口交点相对于前一点坐标,当为。时坐标点所组成的正多边形近似一个圆弧。如果金刚笔的笔尖超出修整臂的旋转轴线,即点口为金刚笔的笔尖位置,点口,为修整臂的旋转轴线位置,那么当机床、轴做插补运动即点运动到点口时,金刚笔的笔尖绕着点口,运动到点’。当点运动到点口时,金刚笔的笔尖绕着点口运动到点’。依次类推,修出的砂轮形状将如图中曲线偏离正确轨迹。为了修出形状正确的圆弧,当机床、轴做插补运动,点运动到点口时,继续运动点‘,即方向运动一,方向运动。。当点运动到点时,继续运动点‘,即方向运动一,方向运动,一。依次类推,修出的砂轮形状将如图中曲线,该曲线是正确轨迹。根据以上原理,结合西门子加工编程语言,开发出如下砂轮修整宏程序。金刚笔的伸出长度不再受限,在其第一次安装直至报废,不必再对其位置进行调整,只需调整宏程序中的一个参数,就可以继续对砂轮进行修整。宏程序如下上下圆弧编程方法雷同,为节省篇幅,现仅以上圆弧为例砂轮截面中心与金刚笔尖重合位置砂轮外廓与金刚笔尖接触位置钢球直径偏心量超心量二二二根据图纸附值二二二给参数附值二二到向对刀位置到向对刀位置邢二二二二二二二二一二一邢二心二二一二一二形咫二二科二邢二参数运算过程二一二修整砂轮二二循环次程序结束结论本文作者开发的宏程序在数控滚道磨床上进行实验获得成功,确保了砂轮的修整精度和表面质量,提高了加工效率,在双圆弧滚道磨削加工中实现了高效率、高精度和柔性化。参考文献【黄筱调回转支承数控加工工艺与装备的应用研究设计制造,叉一【】崔丽琴立式数控磨床砂轮修整装置【〕轴承,一上接第页误差造成的模具尺寸的偏差要小。因此,如果加工中采用两个电极分别加工型腔和型芯,就必须要保证这两个电极制作的形状和尺寸精度以及定位安装的高度一致性如果采用同一个电极先后加工出型腔和型芯,则必须考虑电极的损耗情况,并在进给中采取措施补偿以减小匹配偏差。加工过程中要尽可能减少热应力的影响,由于加工中型腔或型芯本身的壁厚的突变引起变形应力等原因产生附加力时,电极加工会被加工区域的窄槽深缝的变形卡住’〕,使机床停止加工。因此,在实验设计阶段应该将这些因素一并考虑,减少加工过程中出现的意外故障,从而保证实验的顺利进行。参考文献【徐盛林,等模具的电火花套型加工工艺的研究〔」中国机械工程,拓【李三岗电火花套料加工中工艺条件对加工效果的影响的实验研究〔〕江汉大学,【】邓容,等微细电火花加工损耗补偿的研究【屯加工与模具,【张晓燕,等电火花加工中降低电极损耗的措施【模具工艺,以抖19942009CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP//WWWCNKINET