电火花加工工艺

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1、电火花加工工艺 1. 常用工件金属材料 1.1 钢的名称、牌号及用途 普通碳素结构钢：用于一般机器零件，常用的牌号有 A1A7，代号 A 后的数字愈大，钢的 抗拉强度愈高而塑性愈低。 优质碳素结构钢：用于较高要求的机械零件。常用牌号有钢 10钢 70。钢 15（15 号钢） 的平均含碳量为 0.15%，钢 40 为 0.40%，含碳量愈高，强度、硬度也愈高，但愈脆。合金结构钢：广泛用于各种重要机械的重要零件。常用的有 20Cr、40Cr（作齿轮、轴、杆） 、 18CrMnTi、38CrMoAlA（重要齿轮、渗氮零件）及 65Mn（弹簧钢） 。前边的数字 20 表示平 均含碳量为 0.20%，3

2、8 表示 0.38%。末尾的 A 表示高级优质钢。中间的合金元素化学符号 含义为：Mn 锰、Si 硅、Cr 铬、W 钨、Mo 钼、Ti 钛、AL 铝、Co 钴、Ni 镍、Nb 铌、B 硼、V 钒。碳素工具钢：因含碳量高，硬而耐磨，常用作工具、模具等。碳素工具钢牌号前加 T 字， 以此和结构钢有所区别。牌号后的 A 表示高级优质钢。常用的有 T7、T7A、T8、T8AT13、T13A 等。合金工具钢：牌号意义与合金结构钢相同，只是前面含碳量的数字是以 0.10%为单位（含碳 量较高） 。例如 9CrSi 中平均含碳量为 0.90%。常用作模具的有 CrWMn、Cr12MoV（作冷冲 模用） 、5

3、CrMnMo（作热压模用） 。 1.2 铸铁的名称、牌号及用途 灰口铸铁：牌号中以灰、铁二字的汉语拼音第一字母为首，后面第一组数字为最低抗拉强度， 第二组数字为最低抗弯强度。常用的有 HT10-26，HT15-33，HT20-40，HT30-54，HT40-68 等，用以铸造盖、轮、架、箱体等。球墨铸铁：比灰口铸铁强度高而脆性小，常用的牌号有 QT45-0，QT50-1.5，QT60-2 等。第 一组数字为最低抗拉强度，最后的数字为最低延伸率%。可锻铸铁：强度和韧性更高，有 KT30-6，KT35-10 等，牌号意义同上。 1.3 有色金属及其合金铜及铜合金：纯铜又称紫铜，有良好的导电性和导热

4、性、耐腐蚀性和塑性。电火花加工中广 泛作为电极材料，加工稳定而电极损耗小。牌号有 T1T4（数字愈小愈纯） 。 铜合金主要 有黄铜（含锌） ，常用牌号有 H59、H62、H80 等。黄铜电极加工时特别稳定，但电极损耗很 大。铝及铝合金：纯铝的牌号有 L1L6（数字愈小愈纯） 。铝合金主要为硬铝，牌号有 LY11LY13，用作板材、型材、线材等。 1.4 粉末冶金材料 最常用的是硬质合金，具有极高的硬度和耐磨性，广泛用作工具及模具。由于其成分不同而分为钨钴类和钨钛类两大类硬质合金。钨钴类硬质合金：用 YG 表示，如 YG6 代表含钴量为 6.0%，含碳化钨为 94%的硬质合金， 硬度极高而脆，不

5、耐冲击，主要用于切削加工钢的刃具和量具。钨钴钛类硬质合金：用 YT 表示，除含碳化钨和钴外，还加入碳化钛以增加韧性。例如 YT15 代表含碳化钛 15%的钨钴钛硬质合金，可用于制造模具。2. 常用电极材料 电极材料必须是导电性良好，损耗小，造型容易，并具有加工稳定、效率高、材料来源丰富、 价格便宜等特点。常用电极材料有紫铜、石墨、黄铜、铜钨合金和钢、铸铁等。紫铜电极：它质地细密，加工稳定性好，相对电极损耗较低小，适应性广，尤其适用于制造 精密花纹模的电极，其缺点为精车、精磨等机械加工困难。 石墨电极：特别适用于大脉宽大电流型腔加工中，电极损耗可做到小于 0.5%，抗高温，变 形小，制造容易，重

6、量轻。缺点：容易脱落、掉渣，加工表面粗糙度较差，精加工时易拉弧。黄铜电极：黄铜电极最适宜中小规准情况下加工，稳定性好，制造也较容易，但缺点是电极 的损耗率较一般电极都大，不容易使被加工件一次成形，所以一般只用在简单的模具加工、 通孔加工、取断丝锥等。铸铁电极：目前较少应用的一种材料，主要特点：制造容易、价格低廉、材料来源丰富，放 电加工稳定性也较好，特别适用于复合式脉冲电源加工，电极损耗一般达 20%以下，对加工 冷冲模最适合。钢电极：钢电极在我国应用比较多，它和铸铁电极相比，加工稳定性差，效率也较低，但它 可把电极和冲头合为一体，只要一次成形，可缩短电极与冲头的制造工时。电极损耗与铸铁 相似

7、，适合“钢打钢”冷冲模加工。铜钨合金与银钨合金电极：由于含钨量较高，所以在加工中电极损耗小，机械加工成形也较 容易，特别适用于工具钢、硬质合金等模具加工及特殊异形孔、槽的加工。加工稳定，在放 电加工中是一种性能较好的材料。缺点：价格较贵，尤其是银钨合金电极。3. 热处理基本知识 任何金属材料，无论是黑色金属还是有色金属，一般都可以进行热处理，使金属材料内部金 相结构和晶粒粗细发生变化，从而获得所需的机械性能，例如改变强度、硬度、塑性、韧性 等。其中钢的热处理用得最为广泛，铸铁次之。常用的热处理方法有：退火、回火、正火、 淬火和调质等。具体应用如下述。 3.1 退火 将钢件加热到临界温度以上 3

8、050（一般加热到 750800） ，保温一段时间在炉中缓慢冷却。用于含碳量较高的铸件和冷轧坯件以及一些硬度较高的合金钢。其目的是：降低硬 度，改善加工性能；增加塑性和韧性；消除内应力，防止零件加工变形；细化晶粒，均匀组 织，为保证其他热处理的质量做好准备。 3.2 正火 钢加热到临界温度以上 3050左右，保温一段时间，在空气中冷却。正火实质是一种特 殊形式的退火，其区别在于冷却速度较退火快。用于低碳、中碳及渗碳钢件。其目的是得到 均匀、细密的结构组织，增加强度与韧性，改善加工性能，为保证其他热处理的质量做好准 备。 3.2 淬火 钢件加热到临界温度以上 3050，保温一段时间，在水、盐水或

9、油中急速冷却。用于中 等含碳量以上的各种钢材。其目的是提高中碳钢的硬度、强度和耐磨性。为提高中碳钢的机 械性能做好内容结构组织的准备。3.3 表面淬火 将工件表面迅速加热到淬火温度，然后用水或油使其急速冷却。根据加热方式的不同，分为 高频淬火和火焰淬火两种。用于中等含碳量以上的各种钢材，其目的是使零件表层获得高的 硬度 和耐磨性，而内部仍保持原有的强度和韧性。 3.5 回火 将淬硬钢件加热到临界温度以下，保温一段时间，在空气或油中冷却。根据不同要求，加热 温度也不同。其目的是消除淬火时产生的内应力及由此所产生的脆性，提高零件的塑性和韧 性，得到各种要求的机械性能，稳定组织，稳定尺寸。 3.6

10、调质 淬火后再经高温（500600）回火。用于各种中碳钢的毛坯或粗加工后的制件。其目的是 在塑性、韧性和强度方面能获得较好的综合机械性能。 4. 模具方面的知识 模具是利用压力变形来制做到具有一定形状和尺寸的制品的工具。在各种材料加工行业中广 泛使用着各种模具。根据有关资料统计，汽车、拖拉机、电器、仪表及计算机等工业，有 6080%的产品是靠模具冲制或压制而成的。显而易见，模具的制造能力与水平是衡量一个 国家工业水平的重要标志之一。 4.1 冲裁模的分类 冲裁模的形式很多，主要根据以下三个特征分类： 1) 按工序的性质分类，有冲孔模，落料模、切边模、切断模、剖切模、切口模、整修模等。2) 按工

11、序的组合分类，有单工序模和多工序模。单工序模又称简单模，指在冲床的一次行 程中，只完成冲裁中的一个工序，例如冲孔模，落料模。多工序模又分复合模和跳步模（又 称连续模级进模） 。 复合模指在冲床的一次行程内，在模具的同一位置上完成两个以上的冲 压工序。且每个工序都在同一制件上，如落料冲孔复合模。 跳步模是按照一定顺序，在冲 床的一次行程内，在模具的不同位置上完成两个以上的冲压工序。因此对制件来说，要经过 几个工步，也就是说要经过冲床的几个行程才能冲成。例如落料冲孔跳步模，就需经冲孔和 落料两次行程。 3) 按模具的结构分类，如按上下模间的导向形式分无导向（敞开式）和有导向（导板、导 柱、导筒）冲

12、模。 按挡料或送料形式分类，有固定挡料钉，活动挡料销，导头和侧刃定距 的冲模。 冲裁模的分类如按凸凹模选用材料不同，又可分为硬质合金冲模、钢结硬质合金 冲模，钢皮冲模，橡皮冲模等，还有根据凹模的厚薄而著称的薄板冲模等。 4.2 冲压模的分类 压弯模： 压弯是使板料、棒料等产生弯曲变形的一种加工方法。压弯模的结构与一般冲裁 模结构相似，分上模部分和下模部分，它由凸凹模定位、卸件、导向及紧固零件等组成。但 是压弯模有它自己的特点，如凸凹模，除一般动作外，有时还需要摆动、转动等动作。设计 压弯模时，应考虑到制造及修理中能消除回弹的可能性，并能防止压弯件的偏移，尽量减少 压弯件的拉长，变薄等现象。引伸

13、模：引伸是将板料冲压成各种简单立体形状的一种加工方法。引伸模的结构一般比较简 单，根据使用的冲床不同，可分为单动冲床引伸模和双动冲床引伸模；根据引伸工序复合情 况，又可分为落料引伸模和落料引伸冲孔模等。 冷挤压模：冷挤压是对金属制件进行少无切削的压力加工方法之一。金属的冷挤压是指在常 温条件下，将冷态的金属毛坯放在冷挤压模具的模腔中，利用压力机的往复运动和压力作用， 使金属毛坯产生塑性变化，从而获得所需的形状尺寸及具有一定机械性能的挤压件。 冷挤压模具按工艺性质分类有正挤压模、反挤压模、复合挤压模、镦挤复合模等。 按导向装置分类，可分为无导向挤压模和导向挤压模。导向挤压模又可分为导柱导套导向冷

14、 挤压模，导板导向冷挤模和导口导向冷挤模等。按生产的性质分为专用冷挤模和通用的冷挤 模。成形模：当冲裁弯曲、引伸等方法不能满足制件形状尺寸要求时，可以采用成形的方法对制 件进行加工。所谓成形就是利用各种局部变形（翻边或起伏、缩口、胀形、矫形和旋压等） 来改变毛坯形状、尺寸的一种冲压方法。 4.3 型腔模的分类 型腔模的种类是很多的，按压制的材料可分为：塑料模、金属压铸模、陶土模、橡胶模、玻 璃模及粉末冶金模等。下面以塑料成形为例，简单介绍型腔模的情况。 4.3.1 按塑料的成形方法分类 1) 压胶法（又称压制法） ：是热固性塑料的主要成形方法之一。在成形前，根据压制工 艺条件，需把模具加热到成

15、形温度，然后将压塑粉或预压料团加入金属压胶模内，使其软化， 并在压力作用下，使模具闭合，并使塑料流动而充满型腔，同时发生物理、化学变化而固化 定形，脱模后得塑件。 压胶法成形的特点：塑料容易成形，使用较方便。 成形纤维状塑件时，热固直压成形的，纤维不容易碎断，故塑件强度较高。 无浇口痕迹，塑件修整容易，外形美观，但成形纤维状塑料时，塑件毛边较厚，塑件修整较 为困难。 不能成形外形复杂、壁厚相差较大的塑件。 塑件尺寸，特别是厚度尺寸不易保证精度。 成形周期长。 2) 挤胶法（又称挤塑法、压塑法）：闭模后将塑料放入加断腔，在压力和成形温度的作用 下，使塑料变成半熔融状态，通过模具的浇注系统，以高速

16、挤入型腔，并经一定时间的保压 保温，塑料完全固化，然后开模取出塑件。 挤胶法成形的特点： 可成形带有复杂且细薄而需两端定位金属嵌件的塑件。 可成形深孔及复杂形状的塑件。塑料在热与压力下，通过模具浇注系统，加热迅速而均匀，保证硬化时间较短。 塑件尺寸精度容易保证，分型面飞边薄。 对流动性小于 80mm 的塑料挤胶较为困难。 成形压力比压胶法大。 耗用塑料须增加（浇注部分） 。3) 注射法：将粒状或粉状塑料在注射机料筒内受热熔化到流动状态，然后用很高压力和较 差快的速度，通过一个狭小的喷嘴和模具的浇注系统，充满整个型腔，经过一定时间的 定形，开启模具，即可从模具中取出塑件。 注射成形的特点： 成形周期短，容易实现。 塑件尺寸精度容易保证。 模具通常设计成固定式，塑件金属嵌件较多时，嵌件的安装就较困难。 4.3.2 塑料模具按成形方式分类 可分为：热固性塑料压胶模、热固性塑料挤胶模、热固性塑料注射模及热塑性塑料注射模。 热固性塑料压胶模