电火花加工(模具设计与制造)

1、教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 12.1.612.1.6电火花加工电火花加工( (模具设计与制造模具设计与制造) )教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法12.1.612.1.6 电火花加工电火花加工o1 1常用的电火花加工方法；常用的电火花加工方法；o2 2电极设计电极设计 ；o3 3凹模模坯准备；凹模模坯准备；o4 4电规准的选择与转换；电规准的选择与转换；o5 5排气孔和冲油孔排气孔和冲油孔 。教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与

2、制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法概论：概论：o 用电火花加工通孔的方法称为用电火花加工通孔的方法称为电火花型孔电火花型孔加工加工。它在模具制造中主要用于加工用常规切。它在模具制造中主要用于加工用常规切削加工方法难于加工的凹模型孔。削加工方法难于加工的凹模型孔。 o 用电火花加工模具封闭腔的方法称为用电火花加工模具封闭腔的方法称为电火电火花型腔加工。花型腔加工。 o 与机械加工相比，电火花加工的型腔具有与机械加工相比，电火花加工的型腔具有加工质量好、粗糙度小、减少了切削加工和手加工质量好、粗糙度小、减少了切削加工和手工劳动，使生产周期缩短。特别是近年来由于工劳

3、动，使生产周期缩短。特别是近年来由于电火花加工设备和工艺的日臻完善，它已成为电火花加工设备和工艺的日臻完善，它已成为解决型腔中、精加工的一种重要手段。解决型腔中、精加工的一种重要手段。教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法 型孔加工型孔加工 ：1 1直接配合法直接配合法 2 2混合法混合法 3 3修配凸模法修配凸模法 型腔加工型腔加工 ：1 1单电极加工法单电极加工法2 2多电极加工法多电极加工法3 3分解电极法分解电极法4 4用平动法加工型腔用平动法加工型腔5 5数控电火花法数控电火花法1常用的电火

4、花加工方法常用的电火花加工方法教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法1 1直接配合法直接配合法 直接利用适当加长直接利用适当加长的凸模非刃口端作的凸模非刃口端作为电极对凹模进行为电极对凹模进行加工，加工后将损加工，加工后将损耗的加长局部切除。耗的加长局部切除。 型孔加工型孔加工 ：教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法2 2混合法混合法 混合法是将凸模的加长混合法是将凸模的加长局部选用与凸模不同的局部选用与凸

5、模不同的材料，如铸铁等粘接或材料，如铸铁等粘接或钎焊在凸模上，与凸模钎焊在凸模上，与凸模一起加工，以黏接或钎一起加工，以黏接或钎焊局部作穿孔电极的工焊局部作穿孔电极的工作局部。加工后，再将作局部。加工后，再将电极局部去除。电极局部去除。型孔加工型孔加工 ：教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法 3 3修配凸模法修配凸模法 凸模和工具电极分别制造，在凸模上留一定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的修配余量，按电火花加工好的凹模型孔修配凸模，到达所要求的凸、凹模

6、的配合间隙。凸模，到达所要求的凸、凹模的配合间隙。 型孔加工型孔加工 ：教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法1 1单电极加工法单电极加工法 指用一只电极由粗至精直接加工出所需要型指用一只电极由粗至精直接加工出所需要型腔的工艺方法。腔的工艺方法。 型腔加工型腔加工 ：教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法2 2多电极加工法多电极加工法 多电极加工法是用多个电极，依次更换加工多电极加工法是用多个电极，依次更换加

7、工同一个型腔。同一个型腔。型腔加工型腔加工 ：教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法3 3分解电极法分解电极法 分解电极法是根据型腔的几何形状，把电极分解电极法是根据型腔的几何形状，把电极分解成主型腔电极和副型腔电极分别制造。分解成主型腔电极和副型腔电极分别制造。 型腔加工型腔加工 ：教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法4 4用平动法加工型腔用平动法加工型腔 对有平动功能的电火花机床，可用一个或多对有平动功

8、能的电火花机床，可用一个或多个电极加工出所需型腔。个电极加工出所需型腔。1 1单电极平动法单电极平动法 ；2 2单极单极修正修正平动法平动法 。 型腔加工型腔加工 ：教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法1 1单电极平动法单电极平动法 它采用一只成形电极，它采用一只成形电极，先用脉冲电源的低损先用脉冲电源的低损耗、高加工速度规准耗、高加工速度规准进行粗加工，然后利进行粗加工，然后利用平动头依次加大平用平动头依次加大平动量，按照粗、中、动量，按照粗、中、精的顺序逐级改变电精的顺序逐级改变电规准，逐渐修整

9、型腔规准，逐渐修整型腔的侧壁和底面，完成的侧壁和底面，完成整个型腔的加工。整个型腔的加工。 型腔加工型腔加工 ：教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法2 2单极单极修正修正平动法平动法 这种方法和单电极平动加工法根本相同，只这种方法和单电极平动加工法根本相同，只是先用一只电极进行粗、中加工，然后卸下修是先用一只电极进行粗、中加工，然后卸下修整，再装夹后进行精加工。整，再装夹后进行精加工。 型腔加工型腔加工 ：教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零

10、件的特种加工方法模具零件的特种加工方法5 5数控电火花法数控电火花法 采用数控电火花机床，可同时控制四轴实现采用数控电火花机床，可同时控制四轴实现三轴联动，各数控轴均可进行伺服加工，机床三轴联动，各数控轴均可进行伺服加工，机床有自动分段抬刀排渣、分段加工、电规准自动有自动分段抬刀排渣、分段加工、电规准自动转换等功能，使用简单形状的电极就可完成多转换等功能，使用简单形状的电极就可完成多种插补功能以及各种复杂型腔加工。种插补功能以及各种复杂型腔加工。 型腔加工型腔加工 ：教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工

11、方法o1 1电极材料电极材料 ；o2 2电极结构电极结构 ；o3 3电极尺寸电极尺寸 。2电极设计电极设计教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法1 1电极材料电极材料教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法o1 1整体式电极整体式电极 ；o2 2组合式电极组合式电极 ；o3 3镶拼式电极镶拼式电极 。2电极结构电极结构教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零

12、件的特种加工方法模具零件的特种加工方法o 整体式电极是用一块整体材料加工而成，整体式电极是用一块整体材料加工而成，是最常用的结构形式。对于横断面积及重量较是最常用的结构形式。对于横断面积及重量较大的电极，可在电极上开孔以减轻电极重量，大的电极，可在电极上开孔以减轻电极重量，但孔不能开通，孔口向上如图但孔不能开通，孔口向上如图12.15 a12.15 a所示。所示。 1整体式电极整体式电极教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法 在同一凹模上有多个型孔时，在某些情况在同一凹模上有多个型孔时，在某些情况下可

13、以把多个电极组合在一起如图下可以把多个电极组合在一起如图12.15 b 12.15 b 所所示，一次穿孔可完成各型孔的加工，这种电极示，一次穿孔可完成各型孔的加工，这种电极称为组合电极。称为组合电极。 2组合式电极组合式电极教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法o 对于形状复杂的电极整体加工有困难时，对于形状复杂的电极整体加工有困难时，常将其分成几块，分别加工后再镶拼成整体常将其分成几块，分别加工后再镶拼成整体 。3镶拼式电极镶拼式电极教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制

14、造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法1 1电极横截面尺寸确实定电极横截面尺寸确实定 ；2 2电极长度尺寸确实定电极长度尺寸确实定 ；3 3电极公差确实定电极公差确实定 。3电极尺寸电极尺寸教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法 垂直于电极进给方向的电极截面尺寸称为垂直于电极进给方向的电极截面尺寸称为电极的横截面尺寸。在凸、凹模图样上的公差有电极的横截面尺寸。在凸、凹模图样上的公差有不同的标注方法。当凸模与凹模分开加工时，在不同的标注方法。当凸模与凹模分开加工时，在凸、凹模

15、图样上均标注公差；当凸模与凹模配合凸、凹模图样上均标注公差；当凸模与凹模配合加工时，落料模将公差标注在凹模上，冲孔模将加工时，落料模将公差标注在凹模上，冲孔模将公差标注在凸模上，另一个只标注根本尺寸。公差标注在凸模上，另一个只标注根本尺寸。 1电极横截面尺寸确实定电极横截面尺寸确实定教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法电极截面尺寸分别按下述两种情况计算电极截面尺寸分别按下述两种情况计算o当按凹模型孔尺寸及公差确定的横截面尺寸当按凹模型孔尺寸及公差确定的横截面尺寸时的计算；时的计算；o 按凸模尺寸和公

16、差确定电极的截面尺寸时按凸模尺寸和公差确定电极的截面尺寸时的计算。的计算。 教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法当按凹模型孔尺寸及当按凹模型孔尺寸及公差确定的横截面尺公差确定的横截面尺寸时的计算寸时的计算当按凹模型孔尺寸及公当按凹模型孔尺寸及公差确定的横截面尺寸差确定的横截面尺寸时，那么电极的轮廓时，那么电极的轮廓应比型孔均匀地缩小应比型孔均匀地缩小一个放电间隙值。一个放电间隙值。 教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件

17、的特种加工方法 按凸模尺寸和公差确定电极的截面尺寸时的计算按凸模尺寸和公差确定电极的截面尺寸时的计算当按凸模尺寸和公差确定电极的截面尺寸时，那么当按凸模尺寸和公差确定电极的截面尺寸时，那么随凸模、凹模配合间隙随凸模、凹模配合间隙Z Z双面的不同，分为双面的不同，分为三种情况：三种情况： 配合间隙等于放电间隙配合间隙等于放电间隙Z = 2 Z = 2 ) )时，电极与时，电极与凸模截面根本尺寸完全相同。凸模截面根本尺寸完全相同。配合间隙小于放电间隙配合间隙小于放电间隙Z 2 Z 2 Z 2 时，电极轮廓时，电极轮廓应比凸模轮廓均匀地放大一个数值应比凸模轮廓均匀地放大一个数值a1a1， 但形状相似

18、。但形状相似。 教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法2 2电极长度尺寸确实定电极长度尺寸确实定 型孔电极的长度取决型孔电极的长度取决于凹模结构形式、型孔于凹模结构形式、型孔的复杂程度、加工深度、的复杂程度、加工深度、电极使用次数、装夹形电极使用次数、装夹形式及电极制造工艺等一式及电极制造工艺等一系列因素，可按图系列因素，可按图12.17 12.17 进行计算。进行计算。 L = K H + H 1 + H 2 L = K H + H 1 + H 2 0.80.8n 1n 1K H K H 式式12

19、3 12 3 教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法型腔电极的长度可按下式计算型腔电极的长度可按下式计算oh h = = h h 1 1 + + h h 2 2oh h 1 1 = = H H 1 1 + + C C 1 1H H 1 1 + + C C 2 2 S S - - j j教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法3 3电极公差确实定电极公差确实定 截面的尺寸公差取凹模刃口相应尺寸公差的截面的尺寸公差

20、取凹模刃口相应尺寸公差的1 12 22 23 3。电极在长度方向上的尺寸公差没。电极在长度方向上的尺寸公差没有严格要求。电极侧面的平行度误差在有严格要求。电极侧面的平行度误差在l00 mml00 mm长度上不超过长度上不超过0.0l mm0.0l mm。电极工作外表的粗糙度。电极工作外表的粗糙度不大于型孔的外表粗糙度。不大于型孔的外表粗糙度。教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法3 3凹模模坯准备凹模模坯准备 凹模模坯准备指完成电火花加工前的全部工凹模模坯准备指完成电火花加工前的全部工序。常用的凹模模

21、坯准备工序见表序。常用的凹模模坯准备工序见表12.312.3。为了。为了提高电火花加工的生产率和便于工作液强迫循提高电火花加工的生产率和便于工作液强迫循环，凹模模坯应去除型孔废料，只留很少的余环，凹模模坯应去除型孔废料，只留很少的余量作为电火花穿孔余量。为了防止淬火变形的量作为电火花穿孔余量。为了防止淬火变形的影响，电火花穿孔加工应在淬火后进行。影响，电火花穿孔加工应在淬火后进行。 教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法表表12.3 12.3 常用的凹模模坯准备工作常用的凹模模坯准备工作序号序号工工

22、序序加加 工工 内内 容容 及及 技技 术术 要要 求求1下料下料用锯床锯割所需的材料用锯床锯割所需的材料,包括需切削的材料包括需切削的材料2锻造锻造锻造所需要的形状锻造所需要的形状,并改善其内部组织并改善其内部组织3退火退火消除锻造后的内应力消除锻造后的内应力,并改善其加工性能并改善其加工性能4刨（铣）刨（铣）刨（铣）四周及上下二平面刨（铣）四周及上下二平面,厚度留余量厚度留余量0.4 0.6mm5平磨平磨磨上下平面及相邻两侧面磨上下平面及相邻两侧面,对角尺对角尺,达达Ra=0.63 1.25m6划线划线钳工按型孔及其它安装孔划线钳工按型孔及其它安装孔划线7钳工钳工钻排孔钻排孔,去除型孔废料

23、去除型孔废料8插（铣）插（铣）插（铣）出型孔插（铣）出型孔,单边留余量单边留余量0.3 0.5mm9钳工钳工加工其余各孔加工其余各孔10热处理热处理按图样要求淬火按图样要求淬火11平磨平磨磨上下面，为使模具光整，最好再磨四侧面磨上下面，为使模具光整，最好再磨四侧面12退磁退磁退磁处理（目前因机床性能提高退磁处理（目前因机床性能提高,大多可省略）大多可省略）教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法4 4电规准的选择与转换电规准的选择与转换 电火花加工中所选用的一组电脉冲参数脉电火花加工中所选用的一组电脉冲

24、参数脉宽、间隔、低压加工电流宽、间隔、低压加工电流IPIP、高压加工电流、高压加工电流HPHP等称为电规准。等称为电规准。 通常要用几个规准才能完成加工的全过程。通常要用几个规准才能完成加工的全过程。电规准分为粗、中、精三种。从一个规准调整电规准分为粗、中、精三种。从一个规准调整到另一个规准称为电规准的转换。到另一个规准称为电规准的转换。 1 1粗规准；粗规准；2 2中规准；中规准；3 3精规准；精规准；4 4电规准的转换。电规准的转换。教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法1 1粗规准粗规准 粗加工

25、目的在保证低损耗的情况下，实现较粗加工目的在保证低损耗的情况下，实现较高的加工速度。应采用较长的脉冲放电时间和高的加工速度。应采用较长的脉冲放电时间和较大的脉冲放电流，进行负极加工。在使用紫较大的脉冲放电流，进行负极加工。在使用紫铜电极材料时，脉冲宽度一般大于铜电极材料时，脉冲宽度一般大于600s 600s ，使，使用石墨电极材料时，脉冲宽度一般大于用石墨电极材料时，脉冲宽度一般大于300s300s，根据不同的尺寸、不同形状的工件要求，可以根据不同的尺寸、不同形状的工件要求，可以较大幅度地选择脉冲放电电流。加工电流要在较大幅度地选择脉冲放电电流。加工电流要在十几安培至几十安培。十几安培至几十安

26、培。教育部十一五规划教材教育部十一五规划教材模具设计与制造模具设计与制造 第第1212章章 模具零件的特种加工方法模具零件的特种加工方法2 2中规准中规准 对于中规准，一般的要求是：对于中规准，一般的要求是：1 1脉冲宽度脉冲宽度 对于紫铜电极脉冲宽度应从对于紫铜电极脉冲宽度应从400s400s到到30s 30s 逐步减小。逐步减小。2 2脉冲间隔脉冲间隔 脉冲间隔要随着脉冲宽度的减小脉冲间隔要随着脉冲宽度的减小而减小，但是当脉冲宽度小于而减小，但是当脉冲宽度小于200s200s时，脉冲时，脉冲宽度与脉冲间隔比应适当增大。宽度与脉冲间隔比应适当增大。3 3脉冲电流脉冲电流脉冲宽度和脉冲电流都直接影响脉冲宽度和脉冲电流都直接影响工件的外表粗糙度，所以加工电流的选择应与工件的外表粗糙度，所以加工电流的