非圓形凸凹模的電火花加工

電火花加工沖裁凸凹模的加工

材料：Cr12熱處理：淬火60～63HRC;刃口尺寸按沖裁間隙Z=0.03～0.05mm配作；表面粗糙度Ra0.04μm；凹模凸模11

1．什么是特種加工？特種加工是直接利用電能、熱能、光能、化學(xué)能、電化學(xué)能、聲能等進行加工的工藝方法。

2．常用的特種加工方法？在模具生產(chǎn)中常用的有電火花加工、電鑄加工、電解加工、超聲加工和化學(xué)加工等。電火花加工沖裁凸凹模的加工

2電火花加工又稱放電加工（ElectricalDischargeMachining簡稱EDM），按加工方式不同電火花加工又分為電火花成形加工，電火花線切割加工、電火花高速小孔加工，電火花磨削、電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工和電火花表面強化與刻字等六種。這里我們只學(xué)習(xí)工廠應(yīng)用較普遍的電火花成形加工、電火花線切割加工的加工原理、特點、應(yīng)用和工藝。沖裁凸凹模的加工

電火花加工3電火花成形加工原理

自動進給調(diào)節(jié)裝置能使工件和工具電極保持給定的放電間隙。脈沖電源輸出的電壓加在液體介質(zhì)中的工件和工具電極(以下簡稱電極)上，當(dāng)電壓升高到液體介質(zhì)的擊穿電壓時，會使液體介質(zhì)在絕緣強度最低處被擊穿，產(chǎn)生火花放電。瞬間高溫使工件和電極表面都被蝕除掉一小塊材料，形成小的凹坑。

一次脈沖放電之后，兩極間的電壓急劇下降到接近于零，間隙中的電介質(zhì)立即恢復(fù)到絕緣狀態(tài)。此后，兩極間的電壓再次升高，又在另一處絕緣強度最小的地方重復(fù)上述放電過程。多次脈沖放電的結(jié)果，使整個被加工表面由無數(shù)小的放電凹坑構(gòu)成。電火花成形加工原理沖裁凸凹模的加工

4電火花成形加工原理

3.2電火花成形加工原理圖3.3放電狀況微觀圖1—工件2—脈沖電源1一陽極2一陽極氣化、熔化區(qū)3—自動進給調(diào)節(jié)裝置4—工具電極3一熔化的金屬微粒4一工作介質(zhì)5—工作液6—過濾器7—泵5一凝固的金屬微粒6—陰極氣化、熔化區(qū)7—陰極8—氣泡9—放電通道沖裁凸凹模的加工

5電火花成形加工原理必須使接在不同極性上的工具和工件之間保持一定的距離以形成放電間隙。脈沖波形是單向的。放電必須在具在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行。有足夠的脈沖放電能量，以保證放電部位的金屬被熔化或氣化。

電火花成形加工的基本原理是基于工具和工件（正、負電極）之間脈沖火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達到對零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。電火花成形加工的條件脈沖電流波形圖沖裁凸凹模的加工

6電火花成形加工原理（1）電離、放電（2）熱膨脹（3）電極材料的拋出(4)消電離

3.4放電凹坑剖面示意圖圖3.35加工表面局部放大圖沖裁凸凹模的加工

7適合于機械加工方法難于加工的材料的加工，如淬火鋼、硬質(zhì)合金、耐熱合金等?？杉庸ぬ匦】住⑸羁?、窄縫及復(fù)雜形狀的零件，如各種型孔、立體曲面、復(fù)雜形狀的工件，小孔、深孔、窄縫等。電火花成形加工特點和應(yīng)用優(yōu)點電火花成形加工的特點缺點只能加工導(dǎo)電工件。加工速度慢。由于存在電極損耗，加工精度受限制。沖裁凸凹模的加工

8電火花成形加工的應(yīng)用沖裁凸凹模的加工

電火花成形加工特點和應(yīng)用電火花穿孔電火花型腔加工窄縫加工花紋加工9電火花成形加工機床機床主體：用于夾持工具電極及支承工件，保證它們的相對位置，并實現(xiàn)電極在加工過程中的穩(wěn)定進給運動。脈沖電源：把交流電流轉(zhuǎn)換成一定頻率的單向脈沖電流。伺服系統(tǒng)：使主軸作伺服進給運動，功能就是在加工過程中始終保持合適的火花放電間隙。工作液循環(huán)系統(tǒng)：提供清潔的、有一定壓力的工作液。

常見的電火花成形加工機床由機床主體、脈沖電源、伺服系統(tǒng)、工作液循環(huán)系統(tǒng)等幾個部分組成。電火花成型加工機床沖裁凸凹模的加工

10影響電火花成形加工因素

影響材料腐蝕的因素影響加工精度的因素影響表面質(zhì)量的因素極性效應(yīng)矩形脈沖的峰值電流、脈沖寬度和脈間；工件材料、工作液機床精度、工件的裝夾精度、電極制造及裝夾精度放電間隙、電極損耗和加工斜度脈沖寬度峰值電流沖裁凸凹模的加工

11電火花線切割加工工藝電火花線切割加工線切割加工工藝過程

分析l零件圖

擬定工藝路線

選配工作液

模坯準(zhǔn)備設(shè)計電極機械加工基準(zhǔn)凹模型孔漏料部分、螺釘孔、銷釘孔等

制造電極

編制程序

淬火回火

磨削基準(zhǔn)面

退磁

電火花

校正工件和電極

選擇電參數(shù)12電火花線切割加工工藝電火花線切割加工

一副電機定子模具的凸模和凸凹模，凸模（電極）的機械加工工藝過程：鍛造→退火→粗、精刨→淬火與回火→磨上下面→成形磨削?；蝈懺臁嘶稹?或銑)平面→淬火與回火→磨上、下平面→退磁→線切割加工。凸凹模型孔有24個槽，沖件厚度0.5mm，加工后保證雙面沖裁間隙為0.02～0.03mm，模具材料為Crl2MoV，淬火硬度為60～62HRC。凸凹模的機械加工工藝過程：鍛造→退火→車外圓、端面和中心大孔→磨上下面→鉗工劃線→鉆各孔→銑漏料孔→淬火與回火→磨上、下面→退磁→線切割內(nèi)孔及外形→電火花加工各腰形型孔→鉗工→檢驗。13電火花成形加工工藝電火花冷沖模穿孔加工工藝方法將凸模加長作電極，加工后去掉加長部分。凸模的加長部分選用與凸模不同的材料，如鑄鐵、銅等粘接或釬焊在凸模上，與凸模一起加工，以粘接或釬焊部分作穿孔電極的工作部分。當(dāng)凸、凹模配合間隙很小不好直接保證放電間隙時時，可將電極的工作部分用化學(xué)浸蝕法蝕除一層金屬，反之，可以用電鍍法將電極工作部位的斷面尺寸均勻擴大以滿足加工時的間隙要求。直接法混合法穿孔加工圖沖裁凸凹模的加工

14電火花成形加工工藝電火花冷沖模穿孔加工工藝方法凸模和工具電極分別制造，在凸模上留一定的修配余量，按電火花加工好的凹模型孔修配凸模，達到所要求的凸、凹模配合間隙。

根據(jù)模具尺寸要求設(shè)計并制造一次凸型電極→用一次電極加工出凹模(a)→用一次電極加工出凹型二次電極(b)→用二次電極加工出凸模(c)→凸、凹模配合，保證配合間隙(d)。二次電極法一般不常采用。可加工無間隙或間隙極小的精沖模。

修配凸模法二次電極法沖裁凸凹模的加工

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電火花成形加工工藝電火花加工過程

沖裁凸凹模的加工

粗加工時，用電極的前班部分，選用大的脈沖峰值電流和脈沖寬度；減小脈間，既可以提高生產(chǎn)率，又可以減少電極損耗。當(dāng)孔穿通后，電極繼續(xù)往下穿，用新的表面對型孔進行精加工。此時選用小的脈沖峰值電流和脈沖寬度；增大脈間和頻率，得到合格的刃口尺寸和表面粗糙度。

a)b)c)

階臺電極型孔加工電規(guī)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換

a)采用粗規(guī)準(zhǔn)加工b)轉(zhuǎn)換為中規(guī)準(zhǔn)加工c)轉(zhuǎn)換為精規(guī)準(zhǔn)加工16電火花成形加工工藝電規(guī)準(zhǔn)的選擇與轉(zhuǎn)換粗規(guī)準(zhǔn)

中規(guī)準(zhǔn)精規(guī)準(zhǔn)

電規(guī)準(zhǔn)是電火花加工中所選用的一組電脈沖參數(shù)。電規(guī)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)工件的加工要求、電極和工件材料、加工的工藝指標(biāo)等因素來選擇。通常要用幾個規(guī)準(zhǔn)才能完成凹模型孔或型腔模型腔加工的全過程。粗規(guī)準(zhǔn)主要用于粗加工。一般采用較大的電流峰值，較長的脈沖寬度。中規(guī)準(zhǔn)是粗、精加工間過渡性的電規(guī)準(zhǔn)，中等大小的電流峰值和脈沖寬度。精規(guī)準(zhǔn)用來進行精加工，采用小的電流峰值、高頻率和短的脈沖寬度。沖裁凸凹模的加工

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電火花成形加工工藝電極材料常用電極材料種類電極材料的選用應(yīng)選擇損耗小、加工過程穩(wěn)定、生產(chǎn)率高、機械加工性能良好、來源豐富、價格低廉的材料作電極材料。

表3.2電火花穿孔：紫銅、鑄鐵、鋼等。紫銅。紫銅組織致密，適用于形狀復(fù)雜輪廓清晰、精度要求較高模具。石墨電極容易成形，密度小，宜作大、中型電極。沖裁凸凹模的加工

18電火花成形加工工藝電火花成形加工電極結(jié)構(gòu)設(shè)計和模坯準(zhǔn)備

穿孔電極設(shè)計a)整體式電極b)組臺式電極c)鑲拼式電極

圖3.9電極的結(jié)構(gòu)形式

1一固定板；2一電極；1、2、3、4、5一電極拼塊；6——定位銷；7一固定螺釘a)整體式電極

b)組臺式電極

c)鑲拼式電極

圖3.9電極的結(jié)構(gòu)形式

1一固定板；2一電極；1、2、3、4、5一電極拼塊；

6——定位銷；7一固定螺釘

電極結(jié)構(gòu)：整體式、組合式、鑲拼式、分解式19電火花成形加工工藝電火花成形加工電極結(jié)構(gòu)設(shè)計和模坯準(zhǔn)備

穿孔電極設(shè)計

電極尺寸

（1）當(dāng)按凹模型孔尺寸及公差確定電極的橫截面尺寸時：電極的輪廓應(yīng)比型孔均勻地縮小一個放電間隙值。如圖3.10所示。a＝A－2δb＝B+2δc＝Cr1=R1+δr2=R2—δ

電極橫截面尺寸20電火花成形加工工藝電火花成形加工電極結(jié)構(gòu)設(shè)計和模坯準(zhǔn)備

穿孔電極設(shè)計

電極尺寸

當(dāng)按凸模尺寸和公差確定電極的橫截面尺寸時：隨凸模、凹模配合間隙Z(雙面)的不同,分為三種情況：配合間隙等于放電間隙（Z＝2δ）時，電極與凸模截面基本尺寸完全相同。b.配合間隙小于放電間隙（Z<2δ）時，電極輪廓應(yīng)比凸模輪廓均勻地縮小一個值：(2δ-Z)。c.配合間隙大于放電間隙(Z>2δ)時，電極輪廓應(yīng)比凸模輪廓均勻地放大一個值(2δ-Z)。

電極橫截面尺寸21電火花成形加工工藝電火花成形加工電極結(jié)構(gòu)設(shè)計和模坯準(zhǔn)備

穿孔電極設(shè)計

電極尺寸

L＝Kt+h+l+(0.4～0.8)(n一1)Kt

電極長度尺寸圖3.13電極長度尺寸22電火花成形加工工藝電火花成形加工電極制造采用混合法工藝時，電極與凸模連接后加工。

孔加工用電極切削加工、鉗工、電火花線切割加工。直接用鋼凸模作電極時，若凸、凹模配合間隙小可用浸蝕法均勻縮小。

型腔加工用電極：切削加工法、電鑄法、精鍛法、鉗工精修達到要求。。當(dāng)石墨坯料尺寸不夠時可制造成拼塊電極

23電火花成形加工

電火花成形加工工藝工件的裝夾和校正3.24用輔助支撐校正工件平面工件工藝基準(zhǔn)的校正是工件裝夾的關(guān)鍵，—般情況以水平工作臺為依據(jù)。當(dāng)加工工件上、下兩平面不平行。則必須采用輔助支撐措施。側(cè)面以X、Y方向為基準(zhǔn)。24電火花成形加工工藝電火花成形加工電極的裝夾和校正常用的電極夾具

用直角尺、百分表測定電極垂直度

圖圖25電火花成形加工

電火花成形加工工藝

圖3.28按電極固定板基準(zhǔn)面校正BCAK

圖3.27人工校正工具電極的吊裝裝置電極的裝夾和校正電極的校正

26電火花成形加工

電火花成形加工工藝圖3.30工件與工具電極垂直基準(zhǔn)接觸定位對正

BCAK

圖3.29按電極端面進行校正電極的裝夾和校正電極的校正

27電火花成形加工工藝電火花成形加工電極結(jié)構(gòu)設(shè)計和模坯準(zhǔn)備

凹模坯準(zhǔn)備表3.3常用的凹模模坯準(zhǔn)備工序28

沖裁凸凹模的加工

電火花加工異形凸模的機械加工工藝過程29

沖裁凸凹模的加工

電火花加工異形凹模的機械加工工藝過程30

工序號工序名稱工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)1備料按毛坯尺寸鍛造2熱處理退火3銑銑各面，留0.5mm磨削余量對應(yīng)平面4磨磨上、下平面和兩相鄰側(cè)面，保證各面相互垂直對應(yīng)平面5鉗工劃刃口輪廓線和螺孔線

相鄰側(cè)面6鉆鉆螺孔端面和按線7刨按線刨刃口輪廓,留0.2余量端面和按線8檢驗8熱處理淬火58～62HRC9磨磨上、下平面及基準(zhǔn)達要求對應(yīng)平面10磨成形磨削刃口輪廓端面11鉗工修整12檢驗沖裁凸、凹模的機械加工

異形凸模的機械加工工藝過程沖裁凸凹模的加工

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工序號-工序名稱工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)1備料按毛坯尺寸鍛造2熱處理退火3銑銑各面，留0.5mm磨削余量對應(yīng)平面4磨磨上、下平面和兩相鄰側(cè)面，保證各面相互垂直對應(yīng)平面5鉗工劃中心線和各孔位置線相鄰側(cè)面6鉆加工孔，型孔鉆去多于金屬端面、按線7銑銑漏料孔達要求，刃口留0.4mm余量端面、按線8檢驗9熱處理淬火58～62HRC10磨磨上、下平面及基準(zhǔn)達要求對應(yīng)平面11電火花電火花加工刃口尺寸端面、相鄰側(cè)面12鉗工修整13檢驗沖裁凸、凹模的機械加工

異形凹模的機械加工工藝過程沖裁凸凹模的加工

32影響電火花成形加工因素極性效應(yīng)概念

產(chǎn)生原因火花放電時電極和工件都會被蝕除掉，但蝕除的速度是不同的，這種現(xiàn)象稱為極性效應(yīng)。

由于電子的質(zhì)量小、離子質(zhì)量大，它們在電場力作用下轟擊陽極和陰極的能量不同。長脈沖加工時，正離子對負極的轟擊能量大，工件接負極（稱負極性加工）。短脈沖加工時正好相反。極性效應(yīng)愈顯著愈好！沖裁凸凹模的加工

33電火花成形加工工藝電火花冷沖模穿孔加工工藝方法沖裁凸凹模的加工

a)加工凹模b)制造二次電極c)加工凸模d)凸、凹模配合1一次電極2—凹模3一二次電極4——凸模二次電極法34影響電火花成形加工因素

圖3.6電火花加工斜度1—電極無損耗時工件輪廓線2—電極有損耗而不考慮二次放電時的工件輪廓線

沖裁凸凹模的加工

35影響電火花成形加工因素圖3.7表面粗糙度與脈寬、峰值電流的關(guān)系

沖裁凸凹模的加工

36電火花線切割加工工藝電火花線切割加工電機定子沖槽凸模零件圖37電火花線切割加工工藝電火花線切割加工

電機定子凸凹模零件圖38電火花成形加工工藝電火花穿孔加工圖g—放電間隙z—沖裁間隙g=z

沖裁凸凹模的加工

39電火花成形加