彎曲凹模電火花成形電極穿孔加工工藝課程設(shè)計(jì)

1、 存檔資料 成績(jī)：華東交通大學(xué)理工學(xué)院 課 程 設(shè) 計(jì)（實(shí)訓(xùn)）報(bào) 告 書(shū)所屬課程名稱 模具制造工藝學(xué) 題 目 彎曲凹模電火花成形電極穿孔加工工藝分 院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 2014 年12 月 12 日目錄第一章、引言·····························

2、;···········4第二章、零件的技術(shù)要求及分析························52.1結(jié)構(gòu)分析···········

3、······················52.2圖紙技術(shù)要求分析·························5第三章、毛

4、坯的選擇與設(shè)計(jì)····························53.1選擇毛坯···················

5、83;·············53.2毛胚結(jié)構(gòu)尺寸及公差的確定·················63.3確定毛坯零件圖···············

6、············6第四章、擬定凹模板工藝路線··························74.1定位基準(zhǔn)的選擇········

7、;···················74.2加工階段的劃分···························74.3工序的集中與分散

8、·························74.4工序順序的安排·······················&

9、#183;···74.5確定工藝路線·····························8第五章、加工余量及工序尺寸的確定············

10、3;·······95.1加工余量的確定···························9第六章、電極的設(shè)計(jì)與電規(guī)準(zhǔn)的選擇···········

11、·········96.1電火花成形電極穿孔加工方法的選擇·········96.2電極材料好機(jī)構(gòu)的形式·····················116.3電極的結(jié)構(gòu)形式···&#

12、183;·······················136.4電極長(zhǎng)度·························

13、;········136.5電極截面尺寸······························136.6電規(guī)準(zhǔn)的選擇與轉(zhuǎn)換·······

14、3;················166.7電極制造································&

15、#183;·18第七章、各工序切削用量的選擇與計(jì)算···················18第八章、機(jī)械加工工藝過(guò)程卡·······················

16、83;···20第九章 心得體會(huì)······································23參考文獻(xiàn)······

17、;·······································23第一章、引言本課程設(shè)計(jì)是在完成模具制造工藝學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，為了達(dá)到理論和實(shí)踐結(jié)合的目的而進(jìn)行的，突出了模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的應(yīng)用，以提

18、供更準(zhǔn)確，實(shí)用，方便的計(jì)算方法，正確掌握并運(yùn)用沖壓工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀和尺寸的綜合應(yīng)用提高自我的模具設(shè)計(jì)和制造能力的綜合應(yīng)用。對(duì)本人而言，我相信通過(guò)本次課程程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)從事的工作能有一定的作用，從中鍛煉自己處理問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力，為今后很快的適應(yīng)工作打下基礎(chǔ)。本課程設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：零件的技術(shù)要求分析及結(jié)構(gòu)分析 主要包括功能結(jié)構(gòu)、尺寸精度、表面粗糙度、形位公差、表面質(zhì)量、硬度等機(jī)械性能要求、結(jié)構(gòu)分析等。   工藝規(guī)程設(shè)計(jì)   毛坯的選擇，根據(jù)零件的要求，進(jìn)行毛坯尺寸和公差等零件鍛件圖的確定。

19、60;毛胚制造工藝設(shè)計(jì)。   電極的設(shè)計(jì)與電規(guī)準(zhǔn)的選擇     包括電極加工方法的選擇，材料選擇，尺寸設(shè)計(jì)，電規(guī)準(zhǔn)等參數(shù)確定，及對(duì)零件的表面和凹?？坠ぃば騼?nèi)容的確定。   工序卡   填寫(xiě)工藝過(guò)程綜合卡片，根據(jù)前述各項(xiàng)內(nèi)容以及加工簡(jiǎn)圖，一并填入機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片中第二章、零件的技術(shù)要求及分析2.1結(jié)構(gòu)分析該零件屬于平板類，主要加工內(nèi)容為平面及孔系和凹模。平面的加工方法為刨、銑、磨，孔系和凹模用電火花加工。2.2圖紙技術(shù)要求分析圖2-1彎曲凹模電火花線切

20、割加工工藝設(shè)計(jì)（材料：t10a）1.上、下平面：平行度誤差不能超過(guò)0.02um，達(dá)到it5，表面粗糙度為1.6；2.孔：2個(gè)螺紋孔2-m10；3中心電火花電極穿孔達(dá)到it9, 表面粗糙度為0.4。第三章、毛坯的選擇與設(shè)計(jì)3.1選擇毛坯凹模板選用自由鍛件（碳素工具鋼t10淬火+低溫回火：hrc6064）。3.2毛胚結(jié)構(gòu)尺寸及公差的確定毛胚加工余量的確定經(jīng)過(guò)查表（模具機(jī)械加工工藝-郭鐵良，）可知，初步選取毛胚余量為5mm(雙邊余量)。則毛坯結(jié)構(gòu)尺寸為：長(zhǎng)：118mm 寬：50mm 高：38mm。3.3確定毛坯零件圖如下圖3-1 毛坯圖第四章、擬定凹模板工藝路線4.1定位基準(zhǔn)的選擇基面選擇是工藝規(guī)程

21、設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，更為嚴(yán)重的還會(huì)造成零件大批量的報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。對(duì)于墊板作如下基準(zhǔn)選擇：選擇上下平面，相鄰互相垂直的兩側(cè)面為定位基準(zhǔn)面，即三基面體系定位，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。加工凹模時(shí)以加工好的孔的圓心為基準(zhǔn)來(lái)定位，符合基準(zhǔn)重合原則。4.2加工階段的劃分該凹模板零件質(zhì)量要求不高，可將加工階段劃分成粗加工和精加工兩個(gè)階段。4.3工序的集中與分散選用工序集中原則安排定模板的加工工序。運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面

22、之間的相對(duì)位置精度要求。4.4工序順序的安排1.機(jī)械加工工序(1)遵循“先基準(zhǔn)后其他原則”原則。(2)遵循“先粗后精”原則。先安排粗加工工序，后安排精加工工序。(3)遵循“先主后次”原則。先加工主要表面凹模板上、下平面，后加工次要表面?zhèn)让妗?4)遵循“先面后孔”原則。先加工平面，再加工各孔。2.熱處理工序鍛造毛坯后，先進(jìn)行退火，退火硬度為197hbw。粗加工后，再進(jìn)行調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)硬度為183207hbw。3.輔助工序精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。4.5確定工藝路線表4-2 凹模工藝路線及設(shè)備、工裝的選用工序號(hào)工序名稱機(jī)床設(shè)備刀具量具1備料游標(biāo)卡尺2退火3粗銑上下面、側(cè)面立式銑床端銑刀，立

23、銑刀游標(biāo)卡尺4精銑上下面、側(cè)面立式銑床端銑刀，立銑刀游標(biāo)卡尺5電火花成形電極穿孔d7125b成形電極游標(biāo)卡尺6鉆2-m10立式鉆床麻花鉆卡尺、塞規(guī)7攻2-m10螺紋攻絲機(jī)攻絲卡尺、塞規(guī)8銑r5和1*45的倒角立式銑床倒角刀9淬火+低溫回火10表面清潔鉗工11終檢塞規(guī)、百分尺、卡尺等第五章、加工余量及工序尺寸的確定5.1加工余量的確定上下面：機(jī)械加工總余量10/2=5mm 精銑：0.70.9，取0.9粗銑：5-0.9=4.1側(cè)面： 機(jī)械加工總余量10/2=5mm 精銑：0.60.8，取0.6粗銑：5-0.6=4.4mm2-m10： 鉆：9.8攻絲：10第六章、電極的設(shè)計(jì)與電規(guī)準(zhǔn)的選擇6.1電火花

24、成形電極穿孔加工方法的選擇電火花加工模具的尺寸精度主要靠工具電極來(lái)保證，因此，對(duì)工具電極的精度和表面粗糙度都應(yīng)有一定的要求。如凹?？卓诘某叽鐬閘2，工具電極相應(yīng)的尺寸為l1(如圖6-1所示)，單邊火花間隙值為，則l2=l1+2其中放電間隙主要取決于電參數(shù)與機(jī)床的精度。只要加工規(guī)準(zhǔn)選擇恰當(dāng)，加工穩(wěn)定，火花間隙值的波動(dòng)范圍會(huì)很小。因此，只要工具電極的尺寸精確，用它加工出的凹模的尺寸也是比較精確的。 圖6-1凹模的電火花加工保證配合間隙的電火花加工工藝方法主要有凸模修配法、直接配合法和混合法三種。1. 凸模修配法是把凸模好工具電極分別用機(jī)械加工方法制出，凸模留一定的修配余量，在電極“打”出凹模后，以

25、凹模為基準(zhǔn)件修配凸模，以保證凹、凸模的間隙，此法加工精度好，效率高。2. 直接配合法是用加長(zhǎng)的鋼凸模作電極加工凹模型孔，加工后將凸模上的損耗部分去除，凹、凸模的配合間隙靠控制脈沖放電間隙直接保證。用這種方法可以獲得均勻的配合間隙，模具質(zhì)量好，鉗工工作量少。此法適用于加工形狀復(fù)雜的凹?；蚨嘈颓话寄?。3. 混合法是把不同材料的電極和凸模錫焊或黏接起來(lái)，然后一起加工成形，最后將電極與凸模分開(kāi)的方法。這樣，既達(dá)到直接配合法的工藝效果，又提供了生產(chǎn)率。在此我選擇凸模修配法，因?yàn)榭梢宰杂蛇x擇電極材料，電加工性能好；又因?yàn)橥鼓Ｊ歉鶕?jù)凹模另外進(jìn)行配制，所以凸模和凹模的配合間隙與放電間隙無(wú)關(guān)。6.2電極材料好機(jī)

26、構(gòu)的形式1電極材料的選擇從理論上講，任何導(dǎo)電材料都可以做電極。但由第四章所述，不同的材料做電極對(duì)于電火花加工速度、加工質(zhì)量、電極損耗、加工穩(wěn)定性有重要的影響。因此，在實(shí)際加工中，應(yīng)綜合考慮各個(gè)方面的因素，選擇最合適的材料做電極。目前常用的電極材料有紫銅(純銅)、黃銅、鋼、石墨、鑄鐵、銀鎢合金、銅鎢合金等。表6-2電火花加工常用電極材料的性能電極材料電加工性能機(jī)加工性能說(shuō)明穩(wěn)定性電極損耗鋼較差中等好在選擇電規(guī)準(zhǔn)時(shí)注意加工穩(wěn)定性鑄鐵一般中等好為加工冷沖模時(shí)常用的電極材料黃銅好大尚好電極損耗太大紫銅好較大較差磨削困難，難與凸模連接后同時(shí)加工石墨尚好小尚好機(jī)械強(qiáng)度較差，易崩角銅鎢合金好小尚好價(jià)格貴，在

27、深孔、直壁孔、硬質(zhì)合金模具加工中使用銀鎢合金好小尚好價(jià)格貴，一般少用紫銅(純銅)電極的特點(diǎn)：(1) 加工過(guò)程中穩(wěn)定性好，生產(chǎn)率高。(2) 精加工時(shí)比石墨電極損耗小。(3) 易于加工成精密、微細(xì)的花紋，采用精密加工時(shí)能達(dá)到優(yōu)于1.25 m的表面粗糙度。(4) 因其韌性大，故機(jī)械加工性能差，磨削加工困難。(5) 適宜于做電火花成型加工的精加工電極材料。因此此次電極材料的選擇為紫銅。6.3電極的結(jié)構(gòu)形式整體式電極：對(duì)于較大體積電極可在端面開(kāi)孔或挖空，以減輕質(zhì)量。對(duì)于小體積、易變形的電極，可在有效長(zhǎng)度上部將截面尺寸增大。6.4電極長(zhǎng)度電極的長(zhǎng)度取決于模具的結(jié)構(gòu)形式、模版厚度、電極材料、型孔的復(fù)雜程度、

28、裝夾形式，使用次數(shù)以及電機(jī)制造工藝等一系列因素。其估算公式如下：l=kh+h1+h2+(0.40.8)(n-1)kh式中：l電極長(zhǎng)度（mm）；h凹模的有效厚度，即要求加工的厚度28（mm）；h1凹模版底部挖空時(shí)電極需要加長(zhǎng)的部分（mm）；h2夾持部分長(zhǎng)度，一般取1020 mm；n一個(gè)電極使用的次數(shù)；k與電極材料、加工方式、型孔復(fù)雜程度等有關(guān)的系數(shù)。紫銅：22.5。從而得到此次電極長(zhǎng)度取70mm。6.5電極截面尺寸實(shí)際上，電極輪廓線要比凹模型孔的輪廓線均勻縮小一個(gè)單面放電間隙。根據(jù)凹模尺寸和放電間隙大小，便可計(jì)算出電極截面尺寸。即有： a=a±k式中：a電極的名義尺寸；a凹模的名義尺寸

29、；單面放電間隙，即末檔精歸準(zhǔn)加工時(shí)凹模下口工作部分的放電間隙；±電極輪廓凸起部分尺寸為“-”，凹部分為“+”；k單邊（半徑）為1，雙邊（直徑）為2，無(wú)縮放的為0。為了保證凹模的尺寸精度，電極尺寸公差通常取凹模型孔相應(yīng)尺寸公差的1/21/3。電極表面粗糙度一般為ra0.81.6um。如果按凸模尺寸和公差確定電極截面尺寸，則根據(jù)凹、凸模配合間隙不同可分為下述三種情況：1）凹、凸模的配合間隙等于放電間隙時(shí)，電極截面尺寸和凸模截面尺寸完全相同。2）凹、凸模的配合間隙大于放電間隙時(shí)，電極的輪廓應(yīng)比凸模輪廓均勻放大一個(gè)數(shù)量，但形狀相同。3）凹、凸模的配合間隙小于放電間隙時(shí)，電極的輪廓應(yīng)比凸模輪廓

30、均勻縮小一個(gè)數(shù)量，但形狀相同。電極每邊放大或縮小的量為a1=½（-2）式中：a1單邊放大或縮小量；凹、凸模雙面配合間隙；單面放電間隙。我們知道，工具電極與工件之間都存在一定的放電間隙，如果加工過(guò)程中放電間隙能保持不變，則可以通過(guò)修正工具電極尺寸來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，也能獲得較高的加工精度。然而，放電間隙的大小實(shí)際上是變化的，并可用下述經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)表示：=ku+kt·1/t +krw0.4+am式中：?jiǎn)蚊娣烹婇g隙（mm）；u脈沖電壓幅值（v）；t脈沖電壓延續(xù)時(shí)間（s）；w單個(gè)脈沖放電能量（j）； ku與工作液介電強(qiáng)度有關(guān)的常數(shù)（mm/v）；在煤油中約為5×10¼mm/

31、v； kt與液體介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)（mm·s）；n與液體介質(zhì)有關(guān)的常數(shù)；對(duì)于礦物油n=4；kr與加工材料有關(guān)的常數(shù)（mm/j），對(duì)于fe為0.25mm/j，對(duì)于wc為0.14mm/j，對(duì)于cu為0.23mm/j；am機(jī)械因素引起的放電間隙擴(kuò)大量（mm），約為0.003mm左右。除了間隙能否保持一致外，實(shí)際上放電間隙大小也會(huì)直接影響加工精度，尤其是在加工復(fù)雜形狀的工件時(shí)，間隙越大，棱角部位電場(chǎng)不均的影響也越明顯。為了提高加工精度，應(yīng)采用小規(guī)準(zhǔn)加工，以便縮小放電間隙。這樣，不但可以提高仿形精度，而且小間隙時(shí)可能產(chǎn)生的間隙變化量也小。電參數(shù)對(duì)放電間隙的影響是很大的，精加工時(shí)的單面放電間隙一般只

32、有0.01mm，而粗加工時(shí)的單面放電間隙可達(dá)0.5mm以上。6.6電規(guī)準(zhǔn)的選擇與轉(zhuǎn)換在凹模電火花穿孔加工時(shí)，必須根據(jù)工件的要求以及電極與工件材料、加工工藝指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)效果等因素，合理選擇加工電規(guī)準(zhǔn)，并在加工過(guò)程中及時(shí)轉(zhuǎn)換。穿孔時(shí)的粗規(guī)準(zhǔn)，主要用于蝕除加工余量大的部分。其加工速度快，電極損耗小。一般脈寬為2060us，表面粗糙度為ra6.3um，加工速度可達(dá)50100mm³/min。中規(guī)準(zhǔn)介于上述二種規(guī)準(zhǔn)之間，用于從粗加工轉(zhuǎn)換為精加工時(shí)，中間過(guò)渡的加工片刻。電規(guī)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換程序：先用粗規(guī)準(zhǔn)加工到刃口處，或者階梯電極的臺(tái)階處進(jìn)給到刃口部分，就轉(zhuǎn)換成中規(guī)準(zhǔn)過(guò)渡，加工12mm后再轉(zhuǎn)換為精規(guī)準(zhǔn)加工。

33、在轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)時(shí)，其他工藝條件也要適合配合。如精規(guī)準(zhǔn)加工時(shí)，因間隙小，排屑困難，而要求增大沖油壓力；電極快穿透工件時(shí)，沖油壓力又應(yīng)適當(dāng)降低。表6-3 電規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換與平動(dòng)量分配電規(guī)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換與平動(dòng)量分配序號(hào)脈沖寬度（us）脈沖電流幅值（a）平均加工電流（a）表面粗糙度ra（um）單邊平動(dòng)量（mm）端面進(jìn)給量（mm）16030146.3019.9025018850.10.1234012630.170.074309420.210.05520621.30.230.036631.50.60.2450.027210.50.30.250通過(guò)上述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算分析，這里的精加工是的單面放電間隙取0.01mm，粗加工時(shí)選取

34、0.5mm。則電極形狀、尺寸確定，如圖6-4所示：最后通過(guò)清潔機(jī)進(jìn)行表面清潔。6.7電極制造在進(jìn)行電極制造時(shí)，盡可能將要加工的電極坯料裝夾在即將進(jìn)行電火花加工的裝夾系統(tǒng)上，避免因裝卸而產(chǎn)生定位誤差。常用的電極制造方法有：切削加工、線切割加工和電鑄加工。然而由于此次電火花穿孔加工的電極形狀一般，存在較小圓角，所以采用電鑄加工方法制造電極。電鑄方法主要用來(lái)制作大尺寸電極，特別是在板材沖模領(lǐng)域。使用電鑄制作出來(lái)的電極的放電性能特別好。用電鑄法制造電極，復(fù)制精度高，可制作出用機(jī)械加工方法難以完成的細(xì)微形狀的電極。它特別適合于有復(fù)雜形狀和圖案的淺型腔的電火花加工。電鑄法制造電極的缺點(diǎn)是加工周期長(zhǎng)，成本較

35、高，電極質(zhì)地比較疏松，使電加工時(shí)的電極損耗較大。第7章、各工序切削用量的選擇與計(jì)算工序一、備料按118×50×38mm將毛坯鍛造成型。由于凹模在工作壓力狀態(tài)中承受能力要求較高，而且結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單所以選用鍛件毛坯比較合理。刀具選yt30硬質(zhì)合金刀。選用三向鐓拔的方式鍛成方形毛坯。始鍛溫度1050-1100，終 鍛 溫 度 800-850,700以上風(fēng)冷，加熱時(shí)咬經(jīng)常翻動(dòng)，加熱時(shí)間為1-1.5min，最后得到所要鍛件。工序二：熱處理鍛后退火：加熱溫度為750770，保溫12h，爐冷至550一下出爐空冷，退火后硬度197hbw。退火主要目的：（1）降低硬度，提高塑性，改善切屑加工性能和壓力工作性能。（2）細(xì)化晶粒，調(diào)整組織，改善機(jī)械性能，為下步工序作準(zhǔn)備。工序三：粗銑上下面、側(cè)面粗銑上下面留0.9mm余量，側(cè)面留0.6mm余量工序四：精銑上下面、側(cè)面 精銑上下面及側(cè)面不留余量工序五