模具制造工艺学+第4章++模具零件的电加工.ppt

1、4.1电火花加工4.2 EDM 4.3电化学加工，4章模具零件的传记加工，目录返回，4章模具零件的传记加工，4.1电火花加工，电火花加工是在特定介质中刀具电极与工件电极之间的脉冲放电时，通过传记腐蚀作用加工工件的一种茄子方法，可以加工各种高熔点、高硬度、高强度，电气加工是利用电能转换为热能，成型加工模具零件的工艺方法不仅克服了普通金属切削加工所需刀具硬度大于工件硬度的缺点，而且能加工形状复杂、精度高的零件，广泛应用于模具制造。随着返回、生产的发展，人们对传记腐蚀现象的研究越来越深入，认识到液体介质内重复脉冲放电可以加工导电材料，因此电火花加工开拓。脉冲放电在零件加工中应具备以下基本条件。(1)

2、徐璐在连接到其他极性的工具和工件之间保持一定的距离，以形成放电间隙。间隙大小与加工电压、加工介质等相关，通常为0.01mm0.1mm。加工过程中必须保持放电间隙，以便脉冲放电连续进行。(2)放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。液体介质可以将传记腐蚀物从放电间隙中排除，并冷却电极表面。大部分火花使用煤油作为工作液，机床穿孔和中空加工。在高功率工作条件下，为了防止煤油着火，应使用高沸点润滑油、煤油和润滑油的混合油等作为工作液。近年来，新开发的水系工作液可以大大提高粗加工效率。4.1.1电火花加工原理，返回，(3)脉冲波形基本上是单向的(见图4.1)。脉冲宽度(放电持续时间)ti必须小于10

3、-3s，以防止放电产生的热量从放电点传送到其他部位过多，从而在极小范围内部分熔化金属，直到汽化。相邻脉冲之间的间隔时间t0称为脉冲间隔，提供足够的时间将放电介质恢复到绝缘状态(称为去电离)。因此，不能使用持续电弧放电、烫伤加工表面作为尺寸加工。(4)有足够的脉冲放电能量，使放电部位的金属熔化或汽化。电火花加工原理如图4.2所示。自动进给曹征装置可确保工件和刀具电极始终保持指定的放电间隙。脉冲电源输出的电压添加到液体介质的工件和刀具电极(以下电极)。电压上升到间隙介质的屈服电压时，介质在绝缘强度最低的地方穿孔，产生火花放电，如图4.3所示。瞬间的高温腐蚀工件和电极表面，形成小凹痕。返回，图4.1

4、脉冲波形ti脉冲宽度；T0脉冲间隔；t脉冲周期I0电流峰值，返回，图4.2电火花加工原理1工件2脉冲电源供应装置；3自动输送装置4刀具电极；5工作液6过滤器7泵，返回，图4.3放电状态微观图1阳极；2阳极气化，熔融区；3熔融金属微粒；4工作介质5凝固金属微粒；6阴极气化，熔化区；7阴极8气泡；9放电通道、返回、脉冲放电过程可以分为电离、放电、热膨胀、金属投掷、电离去除等连续阶段。(1)电离在工件和电极表面有微小的凹凸度，在最近的点，电场强度最大，附近的液体介质首先转移到电子和阳离子。(2)放电在电场作用下，电子高速跑到阳极，正离子跑到阴极，产生火花放电，形成放电通道。在放电过程中，阳极间液体介

5、质的电阻能量从绝缘状态的几兆欧姆骤降到几分之一欧姆。放电通道放电时，由于磁场力和周围液体介质的压缩，剖面活跃、小，电流强度可能达到105 A/cm2106A/cm2(见图4.4)。，图4.4放电凹截面示意图，返回，(3)热膨胀在放电通道中的电子和离子高速运动时徐璐碰撞，产生大量热量。正极和负极表面被高速电子和离子流碰撞，其动能也转换成热量，沿着阳极之间的通道形成温度高达100012000的瞬时高温热源。热源作用区的电极和工件表面层金属可以快速熔化，甚至汽化。通道周围的液体介质除了部分气化外，被高温对流的碳黑和H2、C2H2、C2H4、CnH2n等气体分解(工作液变黑，两极冒出小气泡)。这种过程

6、在很短的时间内完成(10-7s10-5s)，因此有突然膨胀和爆炸的特性(噼啪声)牙齿。(4)投掷金属热膨胀的爆发力，把熔化和汽化的金属扔进附近的液体介质，冷却，凝固成小的球形粒子，其直径取决于脉冲能量。(。一般为0.1米500米，电极表面形成周围凸起的小圆形凹痕，如图4.4所示。(5)消除电离，使放电区域的传记粒子复合成为中性粒子过程的过程。一次脉冲放电后，必须以一定的时间间隔电离间隔内的介质以恢复绝缘强度，实现下一次脉冲破坏放电。返回，一次脉冲放电后，磁极之间的电压急剧下降到接近0的水平，间隙的传记介质立即恢复到绝缘状态。此后，阳极之间的电压再次上升，在绝缘强度最低的其他地方重复上述放电过程

7、。多脉冲放电使整个加工面成为无数小放电凹坑，如图4.5所示。刀具电极的轮廓形状被复制到工件以供加工。图4.5加工表面部分扩大度，返回，脉冲放电过程中工件和电极都要电腐蚀，但是正负两极的侵蚀速度不同。这种侵蚀速度不同的现象称为极性效应。极性效应的原因是电子质量小，惯性小，由于电场力的作用，在短时间内容易获得更大的运动速度，所以用短脉冲加工也能快速到达阳极，轰击阳极表面。阳离子的质量大，惯性大小，因此在同一时间得到的速度比电子少得多。用短脉冲加工时，大部分阳离子达不到阴极表面，脉冲已经结束，因此阴极的腐蚀量小于阳极。但是，如果使用更长的脉冲加工，阳离子有足够的时间达到更大的速度，也有足够的时间到达

8、阴极表面。此外，由于它的质量大小，正离子对阴极的轰击作用远远大于电子对阳极的轰击，阴极的腐蚀量大于阳极。电极和工件的腐蚀量不仅受脉冲宽度的影响，还受电极和工件材料、加工介质、电源类型、单脉冲能量等因素的影响。在电火花加工过程中极性效果越明显越好。充分利用极性效应，合理选择加工极性，可以加快加工速度，减少电极损耗。生产中用阳极连接工件的加工称为“阳极加工”或“阳极连接”，用阴极连接工件的加工称为“阴极加工”或“阴极连接”。极性的选择主要由实验决定。返回，(1)加工用加工难加工或不可加工的材料，如淬火钢、硬质合金、耐热合金等。(2)电极和工件在加工过程中不接触，两者之间的宏观作用力较小，因此，无论

9、电极和工件的刚度如何，均可轻松加工小孔、深孔、窄间隙等零件。(3)电极材料不必比工件材料硬。(4)利用直接传记、热进行加工，便于加工过程的自动控制。凭借电火花加工固有的优势和数控火花机床的普及，在模具制造等部门广泛应用，解决各种加工困难的材料和复杂形状零件的加工问题。4.1.2电火花加工特征，返回，1 .影响电火花加工精度的主要因素(1)放电间隙电火花加工时，如果电极和工件之间发生脉冲放电，则应保持称为放电间隙的距离。因为放电间隙的存在。相对于电极尺寸(电极)均匀放置加工的工件孔或型腔尺寸(一般间隙值为0.01mm0.1mm)。加工精度与放电间隙的大小稳定性和间距是否均匀有关。间距越稳定均匀，

10、加工精度越高，工件加工质量越高。(2)电极损耗在电火花加工过程中，随着工件继续腐蚀，电极也必须发生损耗。电极损耗影响工件的加工精度，因此，研究电极损耗相关因素，减少电极损耗和不良影响至关重要。影响电极损耗的因素主要是电极形状和电极材料。4.1.3电火花加工，影响返回的主要工艺因素，在电火花加工过程中电极其他部分的损耗程度不同。电极的尖角、边缘等突出部位的电场强度比较强，容易形成尖端放电。因此，牙齿部位损失很快。电极损耗速度不均匀，加工精度必然下降。电极的材料不同，电极的损耗程度也不同。其损失主要受电极材料的热学物理常数综合影响。脉冲放电能量相同时，以钛钨和石墨为材料的电极熔点高，沸点高，腐蚀性

11、强，电极损耗小，因此在中空加工中经常使用石墨材料作为电极。2.影响电火花加工生产率的主要因素单位时间内被工件腐蚀的金属量，称为电火花加工生产率。生产率的高低受多种因素的影响。(1)对于脉宽矩形波脉冲电源供应装置，当脉冲电流峰值恒定时，脉冲能量与脉冲宽度成正比。换句话说，能量越大，处理效率越高。返回，(2)脉冲间隔在脉冲宽度的特定条件下，脉冲间隔小，处理效率高。但是，如果脉冲间隔小于特定值，则脉冲间隔的继续减少会降低处理效率。具有脉冲间隔自适应控制系统的脉冲电源可以根据放电间隔的状态在一定范围内调节脉冲间隔，在保持稳定加工的同时，获得更大的处理效率。(3)电流峰值脉冲宽度和脉冲间隔恒定时，随着电

12、流峰值的增加，处理效率也提高。但是，最大电流增加会增加工件的表面粗糙度值，并增加电极损耗。在生产中，应徐璐根据不同要求选择合适的电流峰值。(4)加工面积影响大，对加工效率影响不大。加工面积小于特定阈值时，加工效率明显降低。这称为面积效果。应根据徐璐不同加工面积确定工作电流，估计所需电流峰值。返回，(5)在头屑条件加工中，可用于浅腔的排气孔方法除外，通常使用油或油萃取头屑。适当增加油压力可以提高加工效率，但是如果压力超过特定值，加工效率会随着压力的增加而略有降低。为了有利于头屑，除了洗油外，还经常采用抬起电极头屑的方法。(6)电极材料和加工极性使用石墨电极，在同一加工电流下，双极比阴极加工效率高

13、，但在粗加工中电极损失很大。使用阴极加工，加工效率较低，但电极损失明显减少，加工稳定性提高。因此，精加工脉冲宽度小的时候一般使用双极加工，粗加工脉冲宽度大的时候一般使用阴极加工。(7)工件材料一般具有熔点，沸点越高，比热容、熔体潜热、汽化潜热越大，加工效率越低，难以加工。硬质合金的加工效率比钢低4060。导热性能好的材料热损失快，加工效率也低。返回，(8)工作液在用石墨，自动等电极加工钢时使用煤油，效率高于机油加工。使用水或酒精溶液时处理效率低，但可以减少电极损耗。变更油的黏度也会影响处理效率。例如，在煤油中加入半个机油可以提高处理效率。，对于返回，使用电火花加工，孔复杂的模具，可以使用整体结

14、构，而不使用雕塑结构，从而节省模具设计和制造时间并提高模具强度。使用电火花加工模具，可以轻松获得均匀的配合间隙和所需的下降斜度，切削边平整，耐磨性好，有助于充分提高冲压质量和模具寿命。但是加工过程中电极的损耗会影响加工精度，很难达到小表面粗糙度，也很难得到小边和尖角。随着电火花加工技术日益完善，这些问题将逐步解决。1.如何确保凸模、凹模配合间隙是冷模的配合间隙是非常重要的技术指标，确保电火花加工过程中常用的配合间隙要求的工艺方法如下：4.1.4凹模型孔的电火花加工、返回，(1)直接拟合方法是使用延长的钢冲压成型作为电极加工冲压成型孔，消除加工后冲压成型的损失部分。凸，模的拟合间距通过控制脉冲放

15、电间隔来保证。用这种方法可以获得均匀的配合间隙，模具质量高，电极单独制作，工艺简单。但是，如果使用钢冲压成形作为电极，处理速度低，在直流成分的作用下容易磁化，因此电动产物吸附在电极放电间隙的磁场中，形成不稳定的二次放电。牙齿方法适用于电机定子、转子钢模等复杂形状的冲模或多形孔模。(2)间接拼写间接拼写，将冲压成型的延长部分与冲压注释不同的材料(例如铸铁等粘合或钎焊)与冲压一起加工，将粘合或焊料部分作为穿孔电极的工作部分。加工后除去电极部分。牙齿方法可以选择电极材料，因此传记加工性能优于直接配方。电极与凸模一起加工，电极形状、尺寸和凸模一致，加工后凸模、凹模配合间距均匀。更广泛使用的方法。上述加

16、工方法是调整放电间隙，确保配合间隙。凸、模配合间隙非常小的情况下，放电间隙也很小，但放电间隙太小，难以加工。在牙齿情况下，电极的工作部分可以通过化学侵蚀法腐蚀一层金属而返回，截面尺寸均匀收缩(Z/2)(Z为凸面，模具双面配合间距)。单边放电间隙)，便于控制放电间隙。相反，如果凸模、凹模的配合间隙较大，则可以使用电镀方法将电极工作部分的截面尺寸均匀扩展到Z/2，以满足加工时的间隙要求。(3)凸模凸模和刀具电极分别制造，在凸模上留下一定的维修馀量，根据电火花加工凹模型孔修复凸模，实现所需的凸模和凹模管接头间隙。牙齿方法的优点是电极可以选择传记加工性能好的电极材料。凸模和凹模配合间隙由凸模保证，因此

17、凸模和凹模配合间隙大小均可使用牙齿方法。缺点是增加制作电极和夹具的工作量，并不易获得均匀的配合间隙。因此，冲压成型仅适用于加工形状相对简单的模具。(4)二次电极法二次电极法加工是利用一次电极制作二次电极，然后分别用一次电极和二次电极加工冲模和凸模，并保证凸模配合间隙。二次电极法有两种茄子情况。一个是一次电极为凹型，冲压制造困难的人。第二，一次电极是凸形的，用于制造冲模有困难的人。图4.6显示了第一电极为凸形电极时的加工方法。工艺过程如下：根据模具尺寸要求设计和制造凸模电极。用一个电极(请参阅4.6(a)，用一个电极加工凹型二次电极(图4.6(b)，图中1、2和3分别是加工冲模、二次电极和凸模时的放电间隙。，图4.6二次电极法(a)加工模；(b)二次电极的制备；(c)凸模加工；(d)具有初级电极的凸、凹；二模三次电极；4冲压成型，返回，用二次电极法加工，工作过程比较复杂，一般不常用。但是，牙齿方法可以合理调整放电间隔1、2、3，以加工没有间隙或间隙非常小的精密模。对于硬质合金模具，在未成型的研磨设备中，可以用二次电极方法加工冲压成型