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1、1 电火花加工 冲裁凸凹模的加工 材料 Cr12热处理 淬火60 63HRC 刃口尺寸按冲裁间隙Z 0 03 0 05mm配作 表面粗糙度Ra0 04 m 凹模 凸模1 2 1 什么是特种加工 特种加工是直接利用电能 热能 光能 化学能 电化学能 声能等进行加工的工艺方法 2 常用的特种加工方法 在模具生产中常用的有电火花加工 电铸加工 电解加工 超声加工和化学加工等 电火花加工 冲裁凸凹模的加工 3 电火花加工又称放电加工 ElectricalDischargeMachining简称EDM 按加工方式不同电火花加工又分为电火花成形加工 电火花线切割加工 电火花高速小孔加工 电火花磨削 电火花
2、同步共轭回转加工和电火花表面强化与刻字等六种 这里我们只学习工厂应用较普遍的电火花成形加工 电火花线切割加工的加工原理 特点 应用和工艺 冲裁凸凹模的加工 电火花加工 4 电火花成形加工原理 自动进给调节装置能使工件和工具电极保持给定的放电间隙 脉冲电源输出的电压加在液体介质中的工件和工具电极 以下简称电极 上 当电压升高到液体介质的击穿电压时 会使液体介质在绝缘强度最低处被击穿 产生火花放电 瞬间高温使工件和电极表面都被蚀除掉一小块材料 形成小的凹坑 一次脉冲放电之后 两极间的电压急剧下降到接近于零 间隙中的电介质立即恢复到绝缘状态 此后 两极间的电压再次升高 又在另一处绝缘强度最小的地方重
3、复上述放电过程 多次脉冲放电的结果 使整个被加工表面由无数小的放电凹坑构成 电火花成形加工原理 冲裁凸凹模的加工 5 电火花成形加工原理 3 2电火花成形加工原理图3 3放电状况微观图1 工件2 脉冲电源1一阳极2一阳极气化 熔化区3 自动进给调节装置4 工具电极3一熔化的金属微粒4一工作介质5 工作液6 过滤器7 泵5一凝固的金属微粒6 阴极气化 熔化区7 阴极8 气泡9 放电通道 冲裁凸凹模的加工 6 电火花成形加工原理 必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙 脉冲波形是单向的 放电必须在具在有一定绝缘性能的液体介质中进行 有足够的脉冲放电能量 以保证放电部位的金
4、属被熔化或气化 电火花成形加工的基本原理是基于工具和工件 正 负电极 之间脉冲火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属 以达到对零件的尺寸 形状及表面质量预定的加工要求 电火花成形加工的条件 脉冲电流波形图 冲裁凸凹模的加工 7 电火花成形加工原理 1 电离 放电 2 热膨胀 3 电极材料的抛出 4 消电离 3 4放电凹坑剖面示意图图3 35加工表面局部放大图 冲裁凸凹模的加工 8 适合于机械加工方法难于加工的材料的加工 如淬火钢 硬质合金 耐热合金等 可加工特小孔 深孔 窄缝及复杂形状的零件 如各种型孔 立体曲面 复杂形状的工件 小孔 深孔 窄缝等 电火花成形加工特点和应用 优点 电火花成形加
5、工的特点 缺点 只能加工导电工件 加工速度慢 由于存在电极损耗 加工精度受限制 冲裁凸凹模的加工 9 电火花成形加工的应用 冲裁凸凹模的加工 电火花成形加工特点和应用 电火花穿孔 电火花型腔加工 窄缝加工 花纹加工 10 电火花成形加工机床 机床主体 用于夹持工具电极及支承工件 保证它们的相对位置 并实现电极在加工过程中的稳定进给运动 脉冲电源 把交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流 伺服系统 使主轴作伺服进给运动 功能就是在加工过程中始终保持合适的火花放电间隙 工作液循环系统 提供清洁的 有一定压力的工作液 常见的电火花成形加工机床由机床主体 脉冲电源 伺服系统 工作液循环系统等几个部分组成
6、 电火花成型加工机床 冲裁凸凹模的加工 11 影响电火花成形加工因素 影响材料腐蚀的因素 影响加工精度的因素 影响表面质量的因素 极性效应矩形脉冲的峰值电流 脉冲宽度和脉间 工件材料 工作液 机床精度 工件的装夹精度 电极制造及装夹精度放电间隙 电极损耗和加工斜度 脉冲宽度峰值电流 冲裁凸凹模的加工 12 电火花线切割加工工艺 电火花线切割加工 线切割加工工艺过程 13 电火花线切割加工工艺 电火花线切割加工 一副电机定子模具的凸模和凸凹模 凸模 电极 的机械加工工艺过程 锻造 退火 粗 精刨 淬火与回火 磨上下面 成形磨削 或锻造 退火 刨 或铣 平面 淬火与回火 磨上 下平面 退磁 线切割
7、加工 凸凹模型孔有24个槽 冲件厚度0 5mm 加工后保证双面冲裁间隙为0 02 0 03mm 模具材料为Crl2MoV 淬火硬度为60 62HRC 凸凹模的机械加工工艺过程 锻造 退火 车外圆 端面和中心大孔 磨上下面 钳工划线 钻各孔 铣漏料孔 淬火与回火 磨上 下面 退磁 线切割内孔及外形 电火花加工各腰形型孔 钳工 检验 14 电火花成形加工工艺 电火花冷冲模穿孔加工工艺方法 将凸模加长作电极 加工后去掉加长部分 凸模的加长部分选用与凸模不同的材料 如铸铁 铜等粘接或钎焊在凸模上 与凸模一起加工 以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作部分 当凸 凹模配合间隙很小不好直接保证放电间隙时时 可将
8、电极的工作部分用化学浸蚀法蚀除一层金属 反之 可以用电镀法将电极工作部位的断面尺寸均匀扩大以满足加工时的间隙要求 直接法 混合法 穿孔加工图 冲裁凸凹模的加工 15 电火花成形加工工艺 电火花冷冲模穿孔加工工艺方法 凸模和工具电极分别制造 在凸模上留一定的修配余量 按电火花加工好的凹模型孔修配凸模 达到所要求的凸 凹模配合间隙 根据模具尺寸要求设计并制造一次凸型电极 用一次电极加工出凹模 a 用一次电极加工出凹型二次电极 b 用二次电极加工出凸模 c 凸 凹模配合 保证配合间隙 d 二次电极法一般不常采用 可加工无间隙或间隙极小的精冲模 修配凸模法 二次电极法 冲裁凸凹模的加工 16 电火花成
9、形加工工艺 电火花加工过程 冲裁凸凹模的加工 粗加工时 用电极的前班部分 选用大的脉冲峰值电流和脉冲宽度 减小脉间 既可以提高生产率 又可以减少电极损耗 当孔穿通后 电极继续往下穿 用新的表面对型孔进行精加工 此时选用小的脉冲峰值电流和脉冲宽度 增大脉间和频率 得到合格的刃口尺寸和表面粗糙度 a b c 阶台电极型孔加工电规准的转换a 采用粗规准加工b 转换为中规准加工c 转换为精规准加工 17 电火花成形加工工艺 电规准的选择与转换 粗规准 中规准 精规准 电规准是电火花加工中所选用的一组电脉冲参数 电规准应根据工件的加工要求 电极和工件材料 加工的工艺指标等因素来选择 通常要用几个规准才能
10、完成凹模型孔或型腔模型腔加工的全过程 粗规准主要用于粗加工 一般采用较大的电流峰值 较长的脉冲宽度 中规准是粗 精加工间过渡性的电规准 中等大小的电流峰值和脉冲宽度 精规准用来进行精加工 采用小的电流峰值 高频率和短的脉冲宽度 冲裁凸凹模的加工 18 电火花成形加工工艺 电极材料 常用电极材料种类 电极材料的选用 应选择损耗小 加工过程稳定 生产率高 机械加工性能良好 来源丰富 价格低廉的材料作电极材料 表3 2 电火花穿孔 紫铜 铸铁 钢等 紫铜 紫铜组织致密 适用于形状复杂轮廓清晰 精度要求较高模具 石墨电极容易成形 密度小 宜作大 中型电极 冲裁凸凹模的加工 19 电火花成形加工工艺 电
11、火花成形加工 电极结构设计和模坯准备 穿孔电极设计 a 整体式电极b 组台式电极c 镶拼式电极图3 9电极的结构形式1一固定板 2一电极 1 2 3 4 5一电极拼块 6 定位销 7一固定螺钉 a 整体式电极b 组台式电极c 镶拼式电极图3 9电极的结构形式1一固定板 2一电极 1 2 3 4 5一电极拼块 6 定位销 7一固定螺钉 电极结构 整体式 组合式 镶拼式 分解式 20 电火花成形加工工艺 电火花成形加工 电极结构设计和模坯准备 穿孔电极设计 电极尺寸 1 当按凹模型孔尺寸及公差确定电极的横截面尺寸时 电极的轮廓应比型孔均匀地缩小一个放电间隙值 如图3 10所示 a A 2 b B
12、2 c Cr1 R1 r2 R2 电极横截面尺寸 21 电火花成形加工工艺 电火花成形加工 电极结构设计和模坯准备 穿孔电极设计 电极尺寸 当按凸模尺寸和公差确定电极的横截面尺寸时 随凸模 凹模配合间隙Z 双面 的不同 分为三种情况 配合间隙等于放电间隙 Z 2 时 电极与凸模截面基本尺寸完全相同 b 配合间隙小于放电间隙 Z2 时 电极轮廓应比凸模轮廓均匀地放大一个值 2 Z 电极横截面尺寸 22 电火花成形加工工艺 电火花成形加工 电极结构设计和模坯准备 穿孔电极设计 电极尺寸 L Kt h l 0 4 0 8 n一1 Kt 电极长度尺寸 图3 13电极长度尺寸 23 电火花成形加工工艺
13、电火花成形加工 电极制造 采用混合法工艺时 电极与凸模连接后加工 孔加工用电极切削加工 钳工 电火花线切割加工 直接用钢凸模作电极时 若凸 凹模配合间隙小可用浸蚀法均匀缩小 型腔加工用电极 切削加工法 电铸法 精锻法 钳工精修达到要求 当石墨坯料尺寸不够时可制造成拼块电极 24 电火花成形加工 电火花成形加工工艺 工件的装夹和校正 3 24用辅助支撑校正工件平面 工件工艺基准的校正是工件装夹的关键 般情况以水平工作台为依据 当加工工件上 下两平面不平行 则必须采用辅助支撑措施 侧面以X Y方向为基准 25 电火花成形加工工艺 电火花成形加工 电极的装夹和校正 常用的电极夹具 用直角尺 百分表测
14、定电极垂直度 图 图 26 电火花成形加工 电火花成形加工工艺 图3 28按电极固定板基准面校正 BCAK 图3 27人工校正工具电极的吊装装置 电极的装夹和校正 电极的校正 27 电火花成形加工 电火花成形加工工艺 图3 30工件与工具电极垂直基准接触定位对正 BCAK 图3 29按电极端面进行校正 电极的装夹和校正 电极的校正 28 电火花成形加工工艺 电火花成形加工 电极结构设计和模坯准备 凹模坯准备 表3 3常用的凹模模坯准备工序 29 冲裁凸凹模的加工 电火花加工 异形凸模的机械加工工艺过程 30 冲裁凸凹模的加工 电火花加工 异形凹模的机械加工工艺过程 31 冲裁凸 凹模的机械加工
15、 异形凸模的机械加工工艺过程 冲裁凸凹模的加工 32 冲裁凸 凹模的机械加工 异形凹模的机械加工工艺过程 冲裁凸凹模的加工 33 影响电火花成形加工因素 极性效应 概念 产生原因 火花放电时电极和工件都会被蚀除掉 但蚀除的速度是不同的 这种现象称为极性效应 由于电子的质量小 离子质量大 它们在电场力作用下轰击阳极和阴极的能量不同 长脉冲加工时 正离子对负极的轰击能量大 工件接负极 称负极性加工 短脉冲加工时正好相反 极性效应愈显著愈好 冲裁凸凹模的加工 34 电火花成形加工工艺 电火花冷冲模穿孔加工工艺方法 冲裁凸凹模的加工 a 加工凹模b 制造二次电极c 加工凸模d 凸 凹模配合 1一次电极
16、2 凹模3一二次电极4 凸模 二次电极法 35 影响电火花成形加工因素 图3 6电火花加工斜度1 电极无损耗时工件轮廓线2 电极有损耗而不考虑二次放电时的工件轮廓线 冲裁凸凹模的加工 36 影响电火花成形加工因素 图3 7表面粗糙度与脉宽 峰值电流的关系 冲裁凸凹模的加工 37 电火花线切割加工工艺 电火花线切割加工 电机定子冲槽凸模零件图 38 电火花线切割加工工艺 电火花线切割加工 电机定子凸凹模零件图 39 电火花成形加工工艺 电火花穿孔加工图 g 放电间隙z 冲裁间隙g z 冲裁凸凹模的加工 40 电火花成形加工 电火花成形加工工艺 常用电极材料 41 电火花成形加工工艺 电火花成形加工 电极结构设计和模坯准备 穿孔电极设计 Z 2 时 电极按凸模均匀缩小 2 Z Z 2 时 电极按凸模均匀放大 Z 2 42 电火花成形加工 电火花成形加工工艺 人工校正一般以工作台面x y水平方向为基准 用百分表 千分表 块规或角尺 在电极横 纵 即x y方向 两个方向作垂直校正和水平校正 保证电极轴线与主轴进给轴线一致 保证电极工艺基准与工作台面x y基准平行 用直角尺测定电极垂直度 用百分
