模具毕业设计——电火花加工成型工艺分析过程

1、 【摘要】 如今，机械行业发达，电火花加工已经成为模具厂必不可少的一部分，然而，电火花加工的方式又有很多，如利用铜来做电极，再如用石墨做电极，还有利用铁来做电极。加工过程又包含粗、精加工的加工方式。随着工业生产的发展和科学技术的进步，出现多种类型机床与加工方式，本课题当中的主要描述的是铜电极加工过程。【关键词】：电极；方式；加工过程目录引言1一、绪论2（一）电火花加工技术的发展2（二）电火花加工的基本现状3二、电火花加工的基本原理4 (一)加工条件 .5（二）分类 .6（三）使用说明.6（四）加工特点.6三、火花机以及工作内容7（一）火花机种类7（二）电火花工作场景12四、提高火花机加工效率的

2、工艺13（一）合理的选材13（二）考虑面积效应13（三）提高重复定位精度13五、机台的维护与保养14（一）火花机的维护14（二）机台的日常保养15六、火花机操作时注意事项16（一）操作人员16（二）防触电16（三）接地16（四）高压输出端和Return端以及测试线16（五）测试终止16（六）测试处于测试状态16（七）测试仪故障17（八）更换待测物17总结18谢辞19 引言 现在，模具行业发展的速度快之又快，这样的快节奏发展中，模具工业也紧随着发展。电火花加工作为模具制造技术的一个重要部分，其加工要求自然也相当高。在数控加工技术发展飞速的形势的影响下，使得电火花加工技术朝着更高水平、更深层次的数

3、控化方向快速发展。虽然模具高速加工技术的迅猛发展使电加工面临着严峻的挑战，目前放电加工技术部分工序已被高速加工的代替，但电火花加工方式依然会有比较好的加工前景。很多比较难加工的类型，比如深度加工，精密加工，细纹加工都需要运用电火花。并且电火花这么技术，还在被一直优化和改进，放电技术也因此在模具这个新兴行业中得以立足。电火花渐渐的普遍与各个大大小小的加工企业中，让很多人也见识到了电火花加工的优点，这深深的吸引了各个企业老总的重视和喜爱，让模具行业也有进一步的突破。- 18 -一、绪论（一）电火花加工技术的发展电火花加工是通过连接电源后，在介质的作用下，使得电与被加工的零件产生脉冲现象，然后腐蚀待

4、加工物体。简单称作EDM。曾近国外一位学者研究发明电火花加工，后来脉冲电源和控制系统的改进，电火花加工也迅速的发展起来了，加工方法也有很大的变化，学者们研究后，为了提高加工的效率，他们采用了脉冲发电机，使得加工效率得到很大的提升。与此同时，电极的损耗情况也得到大幅度的改善，随后还出现了高频电源脉冲和电子管。这些研究成果，在实践后，大大改善了加工效率。后来，相继出现了克操控硅的脉冲电源盒晶体制作的管子，进一步提高了能源利用率，也降低了电极的损耗，使得精加工的范围更容易的得到调整。1970年后，出现各种各样的可调整波型的脉冲电源，可调波形脉冲等电源，在加工表面粗糙度，工精度和降低工具电极损耗等方面

5、，有了新的发展从保持间隙，控制工具的进出，再到利用电脑控制达到时刻对参数可以进行随心所欲的调节，在工作人员进行放电加工时，被电零件和铜电极是被分隔在两端的，而且用火花油将零件完全浸泡在里面，以防止加工过程中发生火灾。使用电极间隙控制工具电极不断的往待加工工件靠近，当两者间隙达到一定值时，零件会慢慢的被电极击穿，这时候会产生电火花，也就是火花放电。然而，在放电的过程中，会在短时间里集合大量的热量，当温度达到一定的程度时，被加工的金属会被慢慢的融化掉，还会得到想要得到的图形或花纹。被电脉冲的金属碎屑在一瞬间，爆炸式的飞落到火花油中，然后顷刻间冷却。在加工完成后，技师会用刷子，把刚刚加工过程中产生的

6、碎屑清理掉。火花油也会随之恢复到绝缘的状态，然后，下一组电极又会在电脉冲的作用下，进入下一次的火花加工。，重复上述过程。这样，每个脉冲被击落的金属量会很少，但是电脉冲的速度太快，还是会有较多的金属，也会有一定的生产率。 然而，在电极和待加工工件保持不变的间隙下，脉冲在击落零件金属的同时，也让零件电极不停的在向里进给，在一段加工时间后，你就可以得到你想要的形状或花纹。修改电极的形状和电极与待加工零件之间的运动方法后，也可以加工处更加复杂，难加工的图案。另外，电极的选材也很重要，首先必须导电，然后耐高温。比如石墨，铜，合金等等。电极的材料在各位学者的研究后，逐渐改善，使得电极的耗损运来越小，打出来

7、的图案越来越精致。至于冷却液也是一个重要的选择。好的冷却液也会防止火灾的发生，其性能要稳定，如专用火花油，煤油等。 把电火花加工的方法可以分为五大类：利用加工电极，对比工件做简单进给运动的火花加工；运用轴移动的金属作为电极，零件按所需形状作特定运动，来切割导电材料的电火花线加工；利用金属或成形导电轮当做电极，进行孔磨削或加工成型电火花磨削；用于加工齿轮，塞规等等电火花回转加工；小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。还有其他的火花分类，以不同的特性来区分。 （二）电火花加工的基本现状火花加工技术正在迈向高速化、自动化、智能化等方向快速发展。如今新型电火花机床不断被研制出来，阿奇、

8、夏米尔、沙迪克、牧野、三菱等机床在这方面技术都有了不错的提高。高速化 如今加工的技术要求在不断的提供不同的加工模式，现在，电火花加工在保证生产速度的同时，还要追求更好的加工效率。社会上大部分产品也都用到了电火花加工。例如手机外壳，日常家庭用品等等。所加工产品的技术要求也在不断提高，不断地改进。使放电后不必再进行抛光处理。这不但减少了加工过程且省却后加工的难度，也改善了模具质量，使用喷粉加工机器可以达到要求。并且减少加工时，这就需要改变机床的编程功效，安装电极与工件定位的配置、工具。如在大工件的粗加工中采取石墨电极材料也是改善工作速度的好方法。最好的加工方式是公司扩大市场空间、改善市场竞争力的资

9、格，其发明而成的新品种、新技术也越受欢迎。自动化 现在最先进的电火花机床在配有多电极和正常电极夹具的情况下，只要在加工前把电极装入电库，写好加工程序，整个电火花工作过程便能不断的自动运转，基本不需要人为操控。机床的安全化运转减少了作业人员的劳动强度、改善生产速度。但自动装置配件的价钱非常昂贵，多数模具公司的电火花机床的装置也不全。电火花机床具有的自动测量找正、定位、多零件的不停加工等功效已较好地发出了它的自动化性能。自动操作过程不需人员干涉，并且改善加工精度、速度。普及机床的安全化程度是如今数控电火花机床行业的发展趋势之一。智能化 自动控制技能的产生把电火花加工推进了一个新的发展空间。如今数控

10、电火花机器采用了自动控制技能。学者系统是数控电火花机床智能化的重要表现，它的智能性体现在准确地查验技术和模糊控制技术两部分。技术系统采取人机说话方法，根据加工的条件、要求，合理打入设定值后可以自己创建工作程序，采取最好加工条件组合来进行工作。在线自己监测、调整工作过程，实现工作过程的完美化控制。专家系统在检查加工要求时，只要输入加工类型、电极与工件材料、工作位置、粗糙度值、锥度等要求。可自己算出且装置最好加工要求。控制技能是由电脑监测来判别电火花加工空隙的状态，在保持稳定电弧的范围内自己选择使加工速度达到最好的加工要求；自己监控加工过程，完成最稳定的加工过程的操控技能。专家系统智能技术的使用使

11、机床操控更方便，对工作人员的技术水平要求更低。现在智能化技术不停地升级，使得智能控制技能的使用范围更加的宽广。随着市场对电加工条件的改善，智能化技术将获得更为广阔的开发空间。精密化 电火花加工的精密内容主要表现在对尺寸精度、微型精度、质量的要求。现在数控电火花机床加工的精度已有全面改善，尺寸加工要求也不断提高，底面拐角R值被调整更小，最好加工表面粗糙度可降低0.3m。在采取一系列先进操作技术和工艺方式，可达到镜面加工要求且能够顺利地完成小型接插件、手机、CD盒等高精密模具部分的电火花加工。从总的看来，现在模具公司在先进数控电火花机床的使用上，还没有较好的发现出机器的精密加工性能。所以有必要全方

12、改进已有数控加工技术的进一步发展，不停改善模具加工技巧。二、电火花加工的基本原理 图1-1加工原理：电火花加工是在液体介质中进行的，机床的自动进给调节装置，使工件和工具电极之间保持适当的放电间隙，当工具电极和工件之间施加很强的脉冲电压时，会击穿介质绝缘强度最低处，如图所示。由于放电区域很小，放电时间非常短，所以，能量高度集中，使放电区的温度瞬时高达10000-12000，工件表面和工具电极表面的金属局部熔化。 局部熔化和汽化的金属在爆炸力的作用下抛入工作液中，并被冷却为金属颗粒，然后被工作液迅速冲离工作区，从而使工件表面形成一个微小的凹坑。一次放电后，介质的绝缘强度恢复等待下一次放电。如此反复

13、使工件表面不断被蚀除，并在工件上复制出工具电极的形状，从而达到成型加工的目的。（一）加工条件 1.工具电极和零件电极之间一定保证合理的间隙。在该长度范围内，又可以满足脉冲电压不停冲击介质，发生火花放电，也可以适用在火花通道灭了后介质消电离以及排放碎屑产物的要求。如两电极相距太远，那脉冲电压不能打穿介质、不能发生火花放电，如两电极短路，那在两电极间会无脉冲力量损耗，也不可能实现电腐蚀加工。 2.两电极之间一定需要介质。在进行材料火花长度加工时，电极间是液体介质；在进行材料电火花表面强化时，两极间为气体介质。 3.运送到两电极间的，能量密度应该够大。在火花形成后，脉冲电压不断变大，因此，通道的电流

14、密度，可通道的能量密度。能量密度如果大，就可以使被加工材料部分融化或汽化，因此待加工材料表面形成一个腐蚀印，完成火花加工。所以，通道一般必须有一定密度。放电通道必须具有足够大的充电电流，通道就可以在脉冲期间得到维护。正常情况下，维持通道的峰值电流不可能小。 4火花必须是短时间的放电。放电维持时间正常是0-7-10-3s。但是放电时间短，使放电时产生的能量来不及在被加工零件内部散开，把能量作用限制在很小范围内，保持火花放电的冷极特征。 5.脉冲放电要重复几次才行，而且几次脉冲放电在时间上和地点上是分散的。这里包含两个方面的意义：第一时间上相邻的两个脉冲不在同一点上形成过道；第二，如在一定时间范围

15、内脉冲放电集中发生在这个地方，那么另一段时间内，脉冲放电应转移到别的区域。只有这样，才可避免积炭现象，而且避免发生电弧和局部烧损 6.放电后的击落碎屑能及时排放至放电间隙以外，使重复放电一直进行。在电火花工作的生产实际中，上面过程通过两个方法完成。第一，火花放电以及电腐蚀过程本身具备将碎屑物排到别地方特性；蚀除物以外的其余放电产物，可以促进上述过程。第二，还必要用一些人为的辅助工艺方式，例如工作液的循环使用，加工过程用的抽油，冲油措施等等。（二）分类按照零件电极的种类和它对工件之间相对运动的特性，可以电火花加工方式分几类：运用成型零件电极，相对工件作简便运动的电火花成形工作；运用轴向移动的金属

16、丝作工具电极，零件按所需要求和尺寸作轨迹运动，来切割导电材料的电火花线切割加工；运用金属丝或成形导电磨轮作工具电极，进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削；用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工；电火花加工表面刻纹，会优越于其他的公司，在市场上，也会广受欢迎。（三）使用说明电火花加工能加工日常切削加工方式难以切削的零件和复杂形状零件；加工时没切削力；不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷；工具电极材料无须比工件材料硬；直接使用电能加工，便于实现自动化；加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除；工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。电火花加工的主要用于加工具有复杂形状的型孔和型腔

17、的模具和零件；加工各种硬、脆材料，如硬质合金和淬火钢等；加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。（四）加工特点 火花操作速度与表面样式，零件在电火花机加工正常能采用精、中、粗分档加工方法。粗加工使用功率大、损耗低的方法，而中、精操作电极损耗较大，但是正常情况下，精加工余量很少，所以电极损耗也很小，通过控制尺寸可以进行补偿，或者不影响精度指标时予以忽略。电火花排屑与碳屑，火花机加工在产生碳屑和排除碳屑平衡的状况下才可继续进行。现实中正常以牺牲加工速率去排除碳屑，比如在中，精加工时应用大电压，高休止脉冲等等。另一个影响排除碳屑的问题是加工面比较复杂

18、，使排屑路径不顺畅。只有努力开创良好排除的性能，应用一些方法来细心解决。火花零件与电极相互损耗，电火花机放电脉冲时间长，有利于减小电极损伤。电火花机粗加工往往采取大放电脉波和大电流放电，加工速率高电极损伤小。在精加工时，低电流放电必须缩小放电脉波时长，这样不仅加快了电极损耗，也大幅度减少了加工速度。三、火花机以及工作内容 图3-1群基火花机（一）火花机种类1.细孔放电火花机，也是火花机的一种，它的主要作用在于打孔加工上面，就是在零件上打个洞，现在应用也非常的广泛。2.塑胶模具放电加工机，这种也是我们正常见到的火花机，它正常用在塑胶模具的加工放电，这种火花机在我国非常的常见。它的价格便宜，应用广

19、泛，价格不超过十万，日后还有降价的可能性，现在很多中小企业也使用这种机器，这款火花机也是非常的适用于中小模具企业。3.镜面火花机，镜面火花机是我们常见而且相对比较高端的火花机，是一种可以加工出镜面效果的火花机，是当今最好的火花机，镜面火花机的用途很广的,只要是金属类的都可以进行加工,一般主要用来加工一些要求比较光滑的镜面模具及成品.4.CNC火花机，它是三轴数控。CNC火花机可以自动靠模、独立编程、自动对心、G码编程、三轴应用放电等很多功能。5.ZNC火花机，Z 轴数控，X轴及Y轴是手动的，是实用型的火花机！6.专用火花机，如专打石墨的，专打钨钢的.（二）电火花工作场景 图3-2群基火花机的控

20、制面板如图3-2，这里只是面板的一部分，其中包括电流、高压、脉宽、工时等等一些必要的加工条件。这里是群基火花机控制面板中的放电参数栏，在加工模具的过程中，需要根据技术要求以及速度要求，不断的调节高压，脉宽，电流等各个加工条件。当加工一些较大的模具时，我们通常会采用较大的电流，因为电极会比较大，如果使用较小的电流，那么加工速度会被大大降低。再如加工一些很小的零件时，我们就会使用较小的电流和较高的上高，不然很快就会因为积碳而停止加工。往往上夜班的时候，机器都会设置加工完成后，自动断电，以防止因人为疏忽，而打错或打坏模具。 在我刚刚学习的过程中，也遇到很大的麻烦，因为会经常搞错加工条件，需要你操作的

21、加工条件往往会有十多个，在没有适应这个加工方法前，根本无法区分出这些加工条件的区别，所以，在初学电火花的时候，我在师傅的指导下，经过1个月的培训和指导，可以独自开启机器来加工待加工的零件。具体的加工条件还有工时，间隙等等。 图3-3加工前准备如图3-3，每次加工前，我们都需要清理干净机器的工作台，因为一点点铁屑都会导致下一次加工的精度，通常我们会用洗模水先擦拭磁性工作台，其次用风枪吹扫干净，再用手去轻轻的擦拭，最后再把需要加工的工件轻放到位。 这个步骤在整个加工过程中是很重要的，因为我们所加工的模具都属于精加工范畴，需要保证误差在3丝以内才算合格。当前一次加工完成后，在把下一个待加工模具放上机

22、器前，我们需要用磨石将磁性工作台打磨干净，然后用工业酒精冲洗，再用风枪不断的吹试，在吹试的同时，用手心去擦拭工作台，当有细小的铁屑，都可以感觉的到。就这样重复两次后，才可以将待加工的模具放在磁性工作台上。 之前，就因为技师的一时疏忽，他凭着自己的经验来做，并没有把细节做到最好，就因为几个毛刺的存在，将一块模具直接打报废。所以，后来这个细节也成为我们必须注意的。每次都会把上机的模具认真清理，去除它上面的毛刺和油垢。另外机台上的清扫更是细心，就为了避免出现一点点误差。 图3-4待加工模具如图3-4，通常待加工的模具，我们会有一张待加工的摆放位置，当机台上的模具加工完毕后，我们会将其送至已完成加工的

23、区域，等候其他部门来领取。在电火花加工车间，都会有一个工作台，上面划分为三个区域。第一个就是电极图纸区，每次设计部门的图纸出来后，都会送至我们EDM部，然后放在图纸区的对应地点，以方便我们加工。第二个是待加工模具区，当钳工需要放电的模具拉到我们部门时，就可以将他需要加工的模具放在待加工区域，让我们可以按照次序一次加工，有条不紊的进行。第三个是已完成区域，这里放置的是我们加工完毕后的工件和模具。这个工作台诶个星期都会有一次大清理，我们将会清理出没人认领的模具和图纸，然后可以根据工作进度表上的安排，找到该模具的主装配人。在经过各个部门的协调下，我们才可以顺利的完成生产部门给我下达的工作指标。每次主

24、管经过的时候，都会通过我们的工作台来判断加工进度。 图3-5黄铜电极如图3-5，该电极为本公司正在加工的一批眼睛模。 图3-5就是眼睛模具中的黄铜电极。电极的制作是我们公司的CNC部门，电极一般是由CNC机床在编程的协调下，加工而成。当电极加工完成后，我们会将电极送至抛光部门，由他们把电极上的毛刺选择性的抛光。 当抛光完成后，电极又会回到CNC部门，由他们把抛光后的电极用酒精清洗干净，然后按照图纸依次分类到各自的电极摆放地点。最后会由我们EDM部门的相关人员去领取到EDM车间，我们会根据加工的要求和批次，将电极按顺序编号摆放到电极摆放区。 每次加工完的电极，我们会根据需求取舍，例如还要返修的模

25、具的电极，我们会单独摆放到一个指定地点。对于那些一次性加工的模具电极，我们会将电极送至铜公房里放置。 图3-6现场操作如图3-6，这是操作员操作的现场，在机台下放置的是图纸以及所需要的电极。 图中也就是我的同事，在操作群基火花机的全景，图中的火花机为台湾产的手动火花机，此机型较小，价格10万人民币左右。该机床适合加工一些小的模具零件。它的有点在于灵活，容易操作，而且轮转的快，也很容易上手。这种机器也是我们学徒工最初要操作的机器。四、提高火花机加工效率的工艺（一）合理的选材1.紫铜做电极较容易获得稳定的加工状态，还可以获得清晰的型腔，表面粗糙度值也不高，适合低耗损的加工条件，不适合大电流加工，不

26、然就会导致生产率降低，也会影响公司的进度。2.石墨电极在加工量较大的情况下能实现低的耗损，可以稍微减小加工的成本，还可以做到高速粗加工，但是石墨在精加工中的放电稳定性较差，甚至会过渡到圆弧放电，从而影响产品的质量。（二）考虑面积效应 1.电极的缩小量需要考虑来自各方面的原因，比如火花机的加工方法中有不平动和平动的两种加工方式。2.面积效应指电火花的加工过程中，因为加工面积的变化而引起的速度等工艺指标的变化效应。（三）提高重复定位精度 1.利用电极与工件来进行接触感知的定位方法在模具企业被广泛的应用，这种接触感应的方式虽然比较简单易接受，但是这种方法的偏差较大，不适合高精密的模具加工和修复。2.间接定位方法可以提高模具加工的精度，这种方法采用的是点接触，可以在最大范围内减小误差。五、机台的维护与保养（一） 火花机的维护 火花机的维护与保养，是为了该机台可以延长寿命，正常使用，并且有效的提高产品的质量和工作的效率。 日常维护 表5-1上表格为火花机在工作前、中、后，以及周末需要进行维护的地方，这些维护方式可以大大提高机器的使用寿命，而且还能提高工件的加工精度，以更好的满足客户的需求度。 （二）机台的日常保养 保养内容 表5-2这是我们员工日常需要做的事情 日常保养负责表 表5-3 这个表格就是为了更