1、4.1 4.1 电火花加工电火花加工4.2 4.2 电火花线切割加工电火花线切割加工4.3 4.3 电化学加工电化学加工第4章 模具零件的电加工返回目录第4章 模具零件的电加工 什么是电加工？什么是电加工？返回 4.1 电火花加工电火花加工 电火花加工？电火花加工？ 4.1.1 电火花加工原理电火花加工原理 4.1.2 电火花加工的特点电火花加工的特点 4.1.3 影响电火花加工的主要工艺因素影响电火花加工的主要工艺因素 4.1.4 凹模型孔的电火花加工凹模型孔的电火花加工 4.1.5 型腔的加工型腔的加工 4.1.6 电火花加工实例电火花加工实例脉冲放电用于零件加工应具备以下基本条件。脉冲放
2、电用于零件加工应具备以下基本条件。 (1)(1)接在不同极性上的工具和工件之间必须保持一定距接在不同极性上的工具和工件之间必须保持一定距离以形成放电间隙。离以形成放电间隙。 (2)(2)放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。液体介质能将电蚀产物从放电间隙中排除并对电极表面进行液体介质能将电蚀产物从放电间隙中排除并对电极表面进行冷却。冷却。 (3)(3)脉冲波形基本是单向的，如图脉冲波形基本是单向的，如图4.14.1所示。所示。 (4)(4)有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属熔化有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属熔化或气化。或气化
3、。4.1.1 电火花加工原理电火花加工原理返回图4.1 脉冲流波形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；3自动进给装置4工具电极；5工作液；6过滤器；7泵返回图4.3 放电状况微观图1阳极；2阳极气化、熔化区；3一熔化的金属微粒；4工作介质5凝固的金属微粒；6阴极气化、熔化区；7阴极；8气泡；9放电通道 返回 一次脉冲放电过程可分为电离、放电、热膨胀、抛出一次脉冲放电过程可分为电离、放电、热膨胀、抛出金属和消电离等几个连续阶段。金属和消电离等几个连续阶段。 (1)(1)电离电离 (2)(2)放电放电 ( (放电状况如图放电状况如图4
4、.44.4所示所示) )。 (3)(3)热膨胀热膨胀 (4)(4)抛出金属抛出金属 (5)(5)消电离消电离图图4.4 4.4 放电凹坑剖面示意图放电凹坑剖面示意图返回 多次脉冲放电使整个被加工面由无数小的放电凹坑构成，多次脉冲放电使整个被加工面由无数小的放电凹坑构成，如图如图4.54.5所示。工具电极的轮廓形状被复制在工件上，达到所示。工具电极的轮廓形状被复制在工件上，达到加工目的。加工目的。图图4.5 4.5 加工表面局部放大图加工表面局部放大图 返回 (1)(1)便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材料，便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材料，如淬火钢、硬质合金、耐热合金等。如淬火
5、钢、硬质合金、耐热合金等。 (2)(2)电极和工件在加工过程中不接触，两者间的宏观作电极和工件在加工过程中不接触，两者间的宏观作用力很小，所以便于加工小孔、深孔、窄缝等零件，而不受用力很小，所以便于加工小孔、深孔、窄缝等零件，而不受电极和工件刚度的限制。电极和工件刚度的限制。 (3)(3)电极材料不要求比工件材料硬。电极材料不要求比工件材料硬。 (4)(4)直接利用电、热能进行加工，便于实现加工过程的直接利用电、热能进行加工，便于实现加工过程的自动控制。自动控制。 4.1.2 电火花加工的特点返回 1.1.影响电火花加工精度的主要因素影响电火花加工精度的主要因素 (1)(1)放电间隙放电间隙
6、(2)(2)电极损耗电极损耗 4.1.3 4.1.3 影响电火花加工的主要工艺因素影响电火花加工的主要工艺因素返回2.2.影响电火花加工生产率的主要因素影响电火花加工生产率的主要因素 (1)(1)脉冲宽度脉冲宽度 (2)(2)脉冲间隙脉冲间隙 (3)(3)电流峰值电流峰值 (4)(4)加工面积的影响加工面积的影响 (5)(5)排屑条件排屑条件 (6)(6)电极材料和加工极性电极材料和加工极性 (7)(7)工件材料工件材料 (8)(8)工作液工作液返回 1.1.保证凸、凹模配合间隙的方法保证凸、凹模配合间隙的方法 (1)(1)直接配合法直接配合法 (2)(2)间接配合法间接配合法 (3)(3)修
7、配凸模法修配凸模法 (4)(4)二次电极法二次电极法4.1.4 4.1.4 凹模型孔的电火花加工凹模型孔的电火花加工 返回 图图4.6 4.6 二次电极法二次电极法(a) (a) 加工凹模；加工凹模；(b) (b) 制造二次电极；制造二次电极；(c) (c) 加工凸模；加工凸模；(d) (d) 凸、凹模配合凸、凹模配合1 1一次电极；一次电极；2 2凹模；凹模；3 3二次电极；二次电极；4 4凸模凸模返回2.2.电极设计电极设计 (1)(1)电极材料电极材料 (2)(2)电极结构电极结构 整体式电极整体式电极 组合式电极组合式电极 镶拼式电极镶拼式电极 返回 图图4.7 4.7 整体式电极整体
8、式电极返回图图4.8 4.8 组合式电极组合式电极1 1固定板；固定板；2 2电极电极 返回 (3)(3)电极尺寸电极尺寸 电极横截面尺寸的确定电极横截面尺寸的确定 电极长度尺寸的确定电极长度尺寸的确定 电极公差的确定电极公差的确定返回图图4.9 4.9 按型孔尺寸计算电极横截面尺寸按型孔尺寸计算电极横截面尺寸1 1型孔轮廓；型孔轮廓；2 2电极横截面电极横截面返回图图4.10 4.10 电极长度尺寸电极长度尺寸返回图图4.11 4.11 阶梯电极阶梯电极返回3.凹模模坯准备常用的凹模模坯准备工序如下。常用的凹模模坯准备工序如下。(1)(1)下料下料 用锯床锯割所需的材料，包括需切削的材料。用
9、锯床锯割所需的材料，包括需切削的材料。(2)(2)锻造锻造 锻造所需的形状，并改善其内部组织。锻造所需的形状，并改善其内部组织。(3)(3)退火退火 消除锻造后的内应力，并改善其加工性能。消除锻造后的内应力，并改善其加工性能。(4)(4)刨刨( (铣铣) ) 刨刨( (铣铣) )四周及上下两平面，厚度留余量四周及上下两平面，厚度留余量0.4mm0. 6mm0.4mm0. 6mm。(5)(5)平磨平磨 磨上下平面及相邻两侧面，对角尺，达磨上下平面及相邻两侧面，对角尺，达R Ra0.63m 1.25ma0.63m 1.25m。(6)(6)划线划线 钳工按型孔及其他安装孔划线。钳工按型孔及其他安装孔
10、划线。(7)(7)钳工钳工 钻排孔，去除型孔废料。钻排孔，去除型孔废料。返回 (8)(8)插插( (铣铣) ) 插插( (铣铣) )出型孔，单边留余量出型孔，单边留余量0.3mm0.5mm0.3mm0.5mm。 (9)(9)钳工钳工 加工其余各孔。加工其余各孔。 (10)(10)热处理热处理 按图样要求淬火。按图样要求淬火。 (11)(11)平磨平磨 磨上下两面，为使模具光整，最好将四侧面磨上下两面，为使模具光整，最好将四侧面再磨一遍。再磨一遍。 (12)(12)退磁退磁 退磁处理。退磁处理。 返回 4.电规准的选择与转换 粗规准主要用于粗加工粗规准主要用于粗加工 精规准用来进行精加工。精规准
11、用来进行精加工。 中规准是粗、精加工间过渡性加工所采用的电规准，中规准是粗、精加工间过渡性加工所采用的电规准，用以减小精加工余量，促进加工稳定性和提高加工速度。用以减小精加工余量，促进加工稳定性和提高加工速度。 返回1.1.型腔加工方法型腔加工方法 (1)(1)单电极加工法单电极加工法 用于加工形状简单、精度要求不高的型腔。用于加工形状简单、精度要求不高的型腔。 用于加工经过预加工的型腔。用于加工经过预加工的型腔。 用平动法加工型腔。用平动法加工型腔。4.1.5 4.1.5 型腔的加工型腔的加工返回 (2)(2)多电极加工法多电极加工法 (3)(3)分解电极法分解电极法 图图4.12 4.12
12、 多电极加工示意图多电极加工示意图1 1模坯；模坯；2 2精加工后的型腔；精加工后的型腔；3 3中加工后的型腔；中加工后的型腔；4 4粗加工后的型腔粗加工后的型腔 返回2.2.电极设计电极设计 (1)(1)电极材料和结构选择电极材料和结构选择 电极材料电极材料 电极结构电极结构 (2)(2)电极尺寸的确定电极尺寸的确定 电极的水平尺寸电极的水平尺寸 电极垂直方向尺寸电极垂直方向尺寸返回图图4.13 4.13 电极水平截面尺寸缩放示意图电极水平截面尺寸缩放示意图1 1电极；电极；2 2型腔型腔返回图图4.14 4.14 电极垂直方向尺寸电极垂直方向尺寸1 1电极固定板；电极固定板；2 2电极；电
13、极；3 3工件工件返回 (3) (3)排气孔和冲油孔排气孔和冲油孔 返回3.电规准的选择与转换 (1)(1)电规准的选择电规准的选择 图图4.17 4.17 脉冲宽度对电极损耗的影响脉冲宽度对电极损耗的影响电极电极CuCu；工件；工件CrWMnCrWMn；负极性加工；负极性加工1e=80A1e=80A返回 粗规准粗规准 中规准中规准 精规准精规准图图4.18 4.18 脉冲峰值电流对生产率的影响脉冲峰值电流对生产率的影响电极电极CuCu；工件；工件CrWMnCrWMn；负极性加工；负极性加工返回(2)电规准的转换电规准的转换 SYLSYL电机转子冲模，加工要求为：电机转子冲模，加工要求为：材料
14、为材料为Cr12Cr12；刃口高度为刃口高度为12mm12mm；淬火硬度淬火硬度62HRC64HRC62HRC64HRC；配合间隙配合间隙0.04mm0.06mm0.04mm0.06mm。1.1.工具电极工具电极 4.1.6 电火花加工实例返回4.加工规准5.加工效果 (1)(1)加工速度加工速度110mm3/min110mm3/min。 (2)(2)凸、凹模配合间隙凸、凹模配合间隙0.06mm0.06mm。 (3)(3)加工斜度加工斜度0. 04mm(0. 04mm(双边双边) )。 (4)(4)表面粗糙度表面粗糙度R Ra1.6ma1.6m。2.模块准备3.电极与工件装夹图图4.19 电极
15、装夹电极装夹1镶块；镶块；2热套圈；热套圈；3斜销；斜销；4电极；电极；5衬圈衬圈返回4.3 电化学加工 电化学加工的方法有电铸加工、电解加工和电解抛光。4.3.1 电铸加工4.3.2 电解加工图图4.75 4.75 电铸加工原理电铸加工原理1 1镀槽；镀槽；3 3阳极；阳极；3 3燕馏水瓶；燕馏水瓶；4 4直流电源；直流电源；5 5加热管；加热管；6 6恒温装置；恒温装置；7 7水银导电温度计；水银导电温度计；8 8母模；母模；9 9电铸层电铸层返回4.3.1 4.3.1 电铸加工电铸加工返回1. 电铸加工的特点2.电铸加工的应用3.电铸加工的工艺过程（1）电铸加工前的预处理）电铸加工前的预
16、处理（2）衬背起模）衬背起模返回图图4.76 4.76 电铸型腔与模套组合形式电铸型腔与模套组合形式1 1卸模架；卸模架；2 2型芯；型芯；3 3电铸型腔；电铸型腔；4 4粘接剂；粘接剂；5 5模套；模套；6 6垫板垫板返回(a)(a)(b)(b)图图4.77 4.77 螺钉起模螺钉起模(a) (a) 母模端部带螺孔；母模端部带螺孔；(b) (b) 母模端部带螺栓母模端部带螺栓1 1螺钉；螺钉；2 2探母；探母；3 3垫片；垫片；4 4母模；母模；5 5铸件；铸件；6 6套管套管 返回图图4.78 4.78 螺旋式起模螺旋式起模1 1螺钉；螺钉；2 2螺母；螺母；3 3套管；套管；4 4止推轴
17、承；止推轴承；5 5母模；母模；6 6铸件铸件 返回图图4.79 4.79 电铸起模架电铸起模架1 1起模架；起模架；2 2母模；母模；3 3电铸型腔；电铸型腔；4 4无机粘结荆；无机粘结荆；5 5模套；模套；6 6螺栓螺栓返回1.电解加工的基本原理、特点及适用范围 返回4.3.2 4.3.2 电解加工电解加工图图4.80 4.80 电解加工原理电解加工原理1 1电极电极( (阴极阴极) )；2 2工件工件( (阳极阳极) )；3 3泵；泵；4 4电解液；电解液；5 5直流电源直流电源 电解加工与其他加工方法比较具有以下特点；电解加工与其他加工方法比较具有以下特点； 加工范围广加工范围广 加工
18、速度快，约为电火花加工的加工速度快，约为电火花加工的510510倍以上倍以上 由于加工过程中不存在切削力作用，不会产生热变形及由于加工过程中不存在切削力作用，不会产生热变形及毛刺等，没有电火花加工那样的白亮变质层。毛刺等，没有电火花加工那样的白亮变质层。 电极损耗极小，加工表面粗糙度值小，电极损耗极小，加工表面粗糙度值小，R Ra a一般为一般为0.8m 0.8m 0.2m0.2m，尺寸精度为，尺寸精度为0.05mm 0.05mm 0.2 mm0.2 mm。 难以加工窄缝、小孔或尖细棱角的表面。难以加工窄缝、小孔或尖细棱角的表面。 对复杂型腔的加工，电极设计制造较困难。对复杂型腔的加工，电极设计制造较困难。 电解液在加工表面难以实现均匀流动，废液及析出物有电解液在加工表面难以实现均匀流动，废液及析出物有公害，电解液对机床、夹具、设备及工件等都有腐蚀作用。公害，电解液对机床、夹具、设备及工件等都有腐蚀作用。 返回2.电解液 电解液在电解过程中的主要作用电解液在电解过程中的主要作用 对电解液的基本要求对电解液的基本要求 常用电解液常用电解液返回图图4.81 4.81 混气电解加工混气电解加工1 1工件；工件；2 2电极；电极；3 3气液混合腔；气液混合腔；4 4电解液入口；电解液入口；5 5气源入口气源入口返回3.混气电解加工简介 4.电极材料的性能
