模具成型表面的电火花加工ppt课件

也称为模具成型表面的放电加工、放电加工或电腐蚀加工，包含放电成型加工、线放电加工、放电成型磨削、放电同步旋转加工、放电表面强化和刻印等技术方法。 模具制造主要是放电成形加工和电火花线切割，1943年，前苏联拉贾林科夫妇研究了开关触电因火花放电腐蚀损伤现象的原因，发现放电的瞬间高温可以溶解局部金属，气化去除腐蚀。 4.1放电加工的基本原理，1 .放电加工原理，放电加工是在一定的介质中，通过刀具电极和工件电极间的脉冲放电时的电腐蚀作用，加工工件的工艺方法。 为了实现放电加工，必须具备以下条件：1)在脉冲放电点充分的火花放电强度，即局部集中的电流密度高，使局部金属溶解气化。 2 )放电是短时间的脉冲放电。 由于放电持续时间短，放电时产生的热不会传递到电极材料内部，保证了良好的加工精度和表面品质。 3 )前后2次脉冲放电期间，充分的休止时间，极间介电液充分电离，恢复其介电性能，保证每次脉冲放电在同一点不重复，避免局部烧伤现象发生。 4 )工具电极和工件之间总是保持一定的间隙。 (数微米到数百微米)，5 )极间填充一定的液体介质，迅速扩散排出脉冲放电产生的电食物，顺利地进行再现性放电。1、工件2 .脉冲电源3、自动进给装置4 .工具电极5、工作液6 .过滤器7、泵、放电加工是不断放电去除金属的过程。 一次脉冲放电的时间虽然很短，但它在电磁学、热力学和流体力学等综合作用过程中是相当复杂的。 总的来说，一次脉冲放电的过程可分为以下阶段： (1)极间介质的电离、破坏及放电路径的形成、电场强度与电压成正比，与距离成反比，随着极间电压的上升和极间距离的减少，极间电场强度增大。 电场强度增大到一定数量时，介质被破坏，放电间隙电阻从绝缘状态急速下降到几分之一欧姆，间隙电流急速上升到最大值。 因为通道直径小，所以通道中的电流密度高。 介质热分解，电极(工件)材料熔融，气化热膨胀，脉冲电源使通道间的电子高速向正极，正离子向负极行进。 电能变成动能，动能通过碰撞又变成热能。 于是，在通路内正极和负极的表面分别成为瞬时热源，达到高温度。 通道的高温使工作液体介质气化，进一步热分解而气化。 这些气化了的工作液和金属蒸汽具有体积瞬间激增，在放电间隙内成为气泡，迅速热膨胀爆炸的特性。 (3)排出电极(工件)材料，使通路中心压力最高，气化的气体向外膨胀，排出压力高的熔液和蒸汽，进入工作液。 由于表面张力和内聚力的作用，释放出的材料具有最小的表面积，凝结时凝聚成细小的球粒子。 (4)极间介质的离子化，随着脉冲电压的结束，脉冲电流也急速下降到零，但之后也隔一段时间使间隙介质离子化，即使放电路径中的带电粒子与中性粒子复合，在这次的放电路径中恢复间隙介质的绝缘强度，降低电极表面温度等， 下次要经常在同一地方反复放电，不要引起电弧放电，保证在两极间最近的地方和电阻率最小的地方形成下一个破坏放电路径。 4 )通过直接利用电能、热能进行加工，容易实现加工过程的自动控制。 *2.放电加工的特征，1 )用便于加工的机械加工难以加工的材料和不能加工的材料。 2 )电极和工件在加工中不接触，小孔、深孔、狭缝部件的加工容易。3 )电极材料不需要比工件材料硬。 优点，只能加工导电性工件。 加工速度慢。 由于有电极损失，加工精度有限。 缺点，狭缝深槽加工，花纹，文字加工，模腔加工，冷模具穿孔加工，多孔狭缝加工，冷冲模加工，放电成形加工的应用例子，这是大量生产的塑料勺子的形象，1 .首先进行产品设计， 之后按照设计的模式制作铜电极，2 .铜电极安装到EDM机床上， 作为塑料模具的工件也安装在桌子上，3 .利用火花放电的原理进行加工，4 .完成模具的加工，5 .凹凸模具分别安装在注塑成型机上，可以生产合格的塑料制品，4.2放电加工和编程，4.2.1电极的(1)设模孔放电加工方法模具的孔的尺寸为L2，工具电极的尺寸为L1 (图4-2所示)，单面放电间隙值为，则L2=L1 2中的放电间隙主要依赖于电参数和机床的精度。 如果电气规格合适，加工稳定，的误差就小。 这样可以用尺寸正确的工具电极加工出比较正确的凹型孔，冲压模具、凹型和凸型双边配合间隙z是重要的技术参数，其大小和均匀性直接影响冲压材料的质量和模具的寿命，在加工中必须保证。 间隙配合的放电加工方法主要有凸型修补法、直接配合法和混合法3种。 冲模的修补方法是分别用机械加工法制作冲模和工具电极，冲模留有一定的修补馀量，电极打出冲模后，以冲模为基准零件修补冲模，确保冲模和冲模之间的间隙。 直接配合法以伸长的钢凸模为电极加工凹模孔，加工后切除凸模的损失部分，凸模和凹模的配合间隙直接由控制脉冲放电间隙保证。 该方法能获得均匀的配合间隙，模具质量高，夹紧工作量少。 这种方法适合加工形状复杂的冲模或多模腔。 混合法是将不同材料的电极和凸模焊接或粘合，一起加工成形，最后将电极和凸模分离的方法。 这样，达到了直接配合法的工艺效果，生产率也提高了。 (2)在以电极材料和结构形式设计电极之前，必须了解电火花加工机床的特性(包括主轴头的负荷能力、工作台的尺寸和负荷)和电气标准的加工工艺指标(包括加工速度、电极消耗、加工间隙)。 并且，根据工件型孔的要求，决定电极材料、构造形式、尺寸及技术要求等。 电极的结构形式必须取决于模孔的大小和复杂性、电极的结构工艺性等因素。 常用的电极结构有三种。 一体式电极是用材料整体加工而成的，是最常用的结构形式。 对于体积小、容易变形的电极，可以在有效长度的上部扩大截面尺寸，提高刚性。对于体积大的电极，可以为了轻量化而开孔。马赛克电极一般在整体加工困难的情况下采用。 组合式电极将多个电极组合在一起，使用多型孔的冲模，一次穿孔就能加工各型孔。 采用组合式电极加工，生产率高，各类型孔的位置精度也准确，但对电极定位有很高的要求。 常用的电极夹具、电极柄、电极套筒、u形卡盘、钻头卡盘、管状电极卡盘、直角尺、百分表测量，人工校正一般以桌面x、y水平方向为基准，以百分表、千分表、块规、角度尺，电极横向、 在的两个方向上进行垂直校准和水平校准，保证电极轴线和主轴进给轴线一致，保证电极工艺标准和桌面x、y基准平行。 在电极固定板基准面校正电极，制造电极时，电极轴线必须与电极固定板基准面垂直。 校正时用百分率表保证固定板基准面和工作台平行，保证电极和工件的对位。尺寸精度在IT7级以上，公差一般在模孔公差的1/2以下，各表面的平行度以100mm的长度不足0.01mm表面粗糙度Ra不足1.25m，一般取与模孔的表面粗糙度相同的值。 电极尺寸主要包括截面和长度尺寸。 (3)电极的尺寸和技术要求对电极的要求，电极的尺寸主要包括截面和长度尺寸。 截面尺寸是与电极输送方向垂直的电极截面尺寸。 电极的轮廓尺寸使放电间隙比加工的孔均匀地小。 为了确保配合间隙，凸型、凹型的尺寸公差多只附加一个尺寸，与另一个尺寸公差组合。 因此，电极截面尺寸的设计可分为模具尺寸和公差下，电极截面尺寸通过穿孔加工得到的凹型孔和电极截面轮廓放电间隙(双点划线表示电极轮廓)不同的情况。 根据模具尺寸和放电间隙，可以计算出电极截面上的对应尺寸。 在、3.Z2的情况下，电极截面轮廓按凸型截面轮廓的边偏移l/2(Z2)，电极的长度取决于模具的有效深度、模孔的复杂性、电极材料、卡盘形式和制造工艺等一系列因素。 L=KH H1 H2 (0.40.8)(n-1)KH，式中： L:电极长； H:模具有效深度(需要放电加工的深度) H1:-在挖通凹型模板的底部时需要延长电极的部分H2:夹持部的长度，一般为1020mm的n:电极的使用次数K:电极材料、加工方式、模孔的复杂性紫铜22.5； 黄铜33.5； 石墨1.72； 铸铁2.53； 钢33.5。 电极材料的损失小，模孔简单，没有轮廓的棱角的情况下，k取小的值，相反取大的值。 3 .电火花线切割的特征(1)不需要制作电极，可以节约电极设计、制造费用，缩短生产周期。 (2)能够容易地加工复杂形状的细的贯通孔和外表面。 (3)电极损失极小，有利于提高加工精度。 (4)采用四轴联动，可加工锥形、上下表面异型体等零件。 4 .电火花线切割应用加工淬火钢、硬质合金模具零件、模板、各种形状细零件、狭缝等。 3、影响电火花加工质量的主要原因是，加工质量包括零件的加工精度和电腐蚀表面的质量。 (1)影响加工精度的工艺要素放电加工工艺复杂，是多参数输入和输出的工艺，影响加工精度的工艺要素很多，主要有机床自身的制造精度、工件的卡盘精度、电极制造和卡盘精度、电极消耗、放电间隙、加工倾斜等工艺要素。 在电极的消耗对加工精度的影响放电加工中，电极受到电腐蚀而消耗。 电极损耗是影响加工精度的重要因素，因此掌握电极损耗的规律，从各方面采取措施，尽量减少电极损耗，是保证加工精度的关键。 a .空腔加工时，多使用电极体积损失率来测定电极损失情况。 CV=VE/VW100%、CV电极的体积损失率； VE电极的体积损失速度、mm3/min； VW工件的体积蚀刻速度、mm3/min。 b .模孔加工时，多使用长度损失来测量电极的损失。CL电极长度损失率hE电极长度方向的损失尺寸、mm； 在hw工件上自己加工山的深度尺寸、mm。 CL=hE/hw，损失因加工中电极的部位而异。 电极的尖角、边缘等突起部的电场强度强，容易形成前端放电，因此这些部分比平坦部损失快。 电极的不均匀损失会降低加工精度。 在放电间隙影响加工精度的放电加工的情况下，为了在电极和工件之间产生脉冲放电，需要保持一定的放电间隙，根据放电间隙的存在，使加工后的工件的孔(或空腔)尺寸和电极尺寸沿着加工轮廓放电间隙(单边缘间隙)不同如果不考虑电腐蚀生成物的二次放电(电腐蚀生成物滞留在侧面间隙引起的电极侧面与加工面之间的放电现象)、电极进给时的机械误差的影响，为了使放电间隙稳定，需要使脉冲电源的电参数稳定。 同时，机床的精度和刚性也必须稳定。 特别是必须注意电腐蚀生成物滞留在间隙中引起的二次放电对放电间隙的影响。 加工精度与放电间隙的大小是否稳定均匀有关，间隙越稳定均匀，加工精度越高。 一般的单侧放电间隙值为0.010.1mm。 加工梯度对加工精度的影响，在加工中随着加工深度的增加，二次放电的次数变多，侧面间隙逐渐变大，被加工孔入口的间隙比出口的间隙大，加工梯度出现，加工表面产生形状误差，二次放电的次数越多，单一脉冲的能量越大因此，必须采取工艺上的措施，立即排除电腐蚀产物，减少加工梯度。 现在加工时的倾斜可以控制在10以下。 (2)影响表面品质的工艺要素影响表面粗糙度的要素放电加工后的表面，是脉冲放电时形成的多个坑并排重叠而形成的。 在一定的加工条件下，脉冲宽度和电流峰值变大，单一脉冲能量变大，电蚀坑的截面尺寸也变大，因此表面粗糙度主要依赖于单一脉冲能量。 各个脉冲能量越大，表面越粗糙。 为了减小表面粗糙度，必须减小各个脉冲能量。4.3线切割和编程，1，概要1 .工作原理线切割是一种通过电极和工件间脉冲放电时的电腐蚀作用，加工工件的方法。 如图3-25所示，工件与脉冲电源的正极、电极与负极连接，工件相对于电极按照规定的要求移动，由此使导线沿所要求的切断线电腐蚀，实现切断加工。 2 .电火花线切割机的速度线和慢电火花线切割机两种。 应用、3 .电火花线切割的特点和电火花线切割和电火花线切割，具有不需要制作电极，能节省电极设计、制造费用，缩短生产周期的特征。 可以容易地加工复杂的形状、细小的贯通孔和外表面。 加工中，快速走丝切断采用低损耗电源，线电极高速移动，因此低速走丝切断单向走丝，在加工区域经常保持新的电极加工。 因此，电极损失极小，有利于加工精度的提高。 采用四轴联动，可加工锥形和上下异型体等零件。 电火花线切割广泛应用于淬火钢、硬质合金模具零件、模板、各种形状细的零件、狭缝等加工。 形状复杂、有尖角、狭缝的小型模具模孔可以采用整体结构淬火后进行加工，既能保证模具的精度，又能简化模具设计和制造。 线切割可用于加工盲孔以外的难以加工的金属零件。*模具准备、1、工件材料及毛坯模具的工作零件一般采用锻造材料，其线切割加工在淬火和回火后进行。 受材料淬火性的影响，如果大量去除或切断金属，材料内部残馀应力的相对平衡状态就会破坏而变形，影响加工精度，在切断过程中材料会突然破裂。 为了减少这种影响，除了采用设计时锻造性能好、淬火性好、热处理变形小的合金工具钢(Cr12、Cr12MoV、CrWMn等)作为模具材料外，还应该正确地进行模具坯料的锻造和热处理工艺。 2、模具准备工序模具的准备工序是指冲头或模具在线切割加工前的所有加工工序。 (1)模具准备工序1 )下材用锯子切断必要的材料。 2 )锻造改善内部组织，锻造成必要的形状。 3 )退火可以消除锻造内部应力，改善加工性能。 4 )切削六面(铣削)，留下0.40.6mm的磨削馀量。5 )研磨与上下平面邻接的两侧面，制作对角尺。 6 )划线边缘的轮廓线和孔(螺纹孔、销孔、穿线孔等)的位置。 7 )加工模具孔的部分模具大的情况下，为了减少电火花线切割量，必须用铣床(车)取出模具孔的材料泄漏部分，只切刀尖的高度，对于淬火性差的材料，去除模具孔的材料的一部分，留下35mm的切削馀量9 )淬火达到了设