模具制造技术习题与思考题第4章 模具零件电火花加工.docx

1、第4章模具零件电火花加工思考题与习题1.简述数控电火花成型加工的基本原理。答：电火花加工是通过电极间产生火花放电，把接触表面烧毛、腐蚀。电火花腐蚀的主要原因在于火花放电时，火花通道瞬时产生大量的热，以致使电极表面的金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来，形成放电凹坑。要实现电蚀加工，必须具备以下几个基本条件：1）需要有两个电极（工具电极和工件电极）。在两电极之间加工时必须保持一定的间隙,一般是几个微米至数百微米。2）火花放电必须在一定绝缘性能的介质中进行。3）放电点局部区域的功率密度足够高，即放电通道要有很高的电流密度。4）火花放电是瞬时的脉冲性放电。5）在先后两次脉冲放电之间，应有足够的停歇时间，

2、排除电蚀产物，使极间介质充分消电离，恢复介电性能。2.简述电火花成型加工机床的分类方法。答；（1）根据电极的选择不同分为：电火花成型机床（块状电极）和电火花线切割加工机床（丝状电极）；（2）根据加工特点分为：电火花成型机床（主要用于型腔、盲孔加工）、电火花穿孔机（主要用于高速加工小孔）、电火花线切割加工（用于加工外形和通孔）。3.电火花成型机床由哪几部分组成？电火花线切割加工机床由哪几部分组成？答：（1）电火花成型机床由哪几部分组成床身和立柱、工作台、主轴头、电火花加工机床的工作液和循环过滤系统、电火花成型机床的脉冲电源、电火花加工机床的伺服进给系统。（2）电火花线切割加工机床由哪几部分组成答

3、：机床机械部分：床身、坐标工作台、走丝机构、丝架、工作液箱、附件和夹具等几部分组成。脉冲电源：又称高频电源，其作用是把普通的50Hz交流电转换成高频率的单向脉冲电压。微机控制装置：主要功用是轨迹控制和加工控制。工作液循环系统：由工作液、工作液箱、工作液泵和循环导管组成。4 .什么是电火花加工过程中的极性效应?加工时如何正确选择加工极性？答：电火花加工中工件和电极都会受到电腐蚀作用，只是两极的蚀除量不同，这种现象成为极性效应。工件接正极的加工方法称为正极性加工；反之，称为负极性加工。在用短脉冲加工时，正极材料的蚀除速度大于负极材料的蚀除速度，这时工件应接正极;当采用长脉冲加工时，质量和惯性大的正

4、离子将有足够的时间加速，到达并轰击负极表面,由于正离子的质量大，对负极表面的轰击破坏作用强，故采用长脉冲时负极的蚀除速度要比正极大，工件应接负极。5 .电火花成型加工的主要工艺参数有哪些？答：电火花成形加工的主要控制参数有两类，可分为离线参数和在线参数，离线参数是在加工前设定的，加工中基本不再调节，如放电电流、开路电压、脉冲宽度、电极材料、极性等；在线参数是加工中常需调节的参数，如进给速度（伺服进给参考电压）、脉冲间隔、冲油压力与冲油油量等。6 .电火花加工要具备什么条件？答：电火花加工加工材料必须为导电材料。加工材料的去除是靠放电时的热作用实现的,材料的可加工性主要取决于材料的导电特性及其热

5、学特性，如熔点、沸点（汽化点）、比热容、热导率、电阻率等，而几乎与其力学性能（硬度、强度）无关。8 .电火花加工型腔与其它型腔加工的方法相比有何特点？答：电火花加工型腔与其他型腔加工方法相比由以下特点：（1）很多盲孔型腔用一般的机械加工是困难的，甚至使不能做到的，采用电火花成型加工能较好完成加工要求形状和尺寸；（2）能加工先淬火获得较高硬度的工件，避免了采用机加工后热处理变形的影响；（3）不受材料硬度和难切削的限制，如加工硬质合金等材料，扩大了模具材料的选用范围；（4）对于中小型复杂凹模，可以不用镶拼结构，采用整体式，简化模具结构等。9 .何谓电规准?电规准一般怎样进行选择？答：电规准是指电火

6、花加工时选用的电加工用量、电加工参数，主要有脉冲宽度顷脉冲间隔“、峰值电压山、峰值电流ic等脉冲参数等。脉冲宽度ti（卜）是加到工具和工件上放电间隙两端的电压脉冲持续时间。粗加工时,用较大的脉宽，ti>lOOps；精加工时，只能用较小的脉宽，ti<50|iso脉冲间隔to（ms）它是两个电压脉冲之间的间隔时间。间隔时间太短，放电间隙来不及消电离和恢复绝缘，容易产生电孤放电，烧伤工具和电极；脉间选择的太长，将降低加工生产率。放电时间（电流脉宽）te（PS）是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电流的时间,它对表面粗糙度和电极损耗等有很大的影响。开路电压（空载电压）或峰值电压Ui（V）是

7、间隙开路时电极间的最高电压，等于电源的直流电压。峰值电压高时，放电间隙大，生产率高，但成形复制精度稍差。峰值电流ie（A）是间隙火花放电时脉冲电流的最大值（瞬时），它是实际影响生产率、表面粗糙度等指标的重要参数。10.在电火花加工中，根据型腔的结构和要求，可采用哪些加工方法？答：型腔加工属盲孔加工，根据型腔的结构和要求可采用如下加工方法：单电极加工法：用于加工形状简单，精度不高的型腔，用于经过机械加工预加工留有电加工余量的型腔；平动法：采用单电极、平动头平动加工型腔；多电极加工法:采用多个电极依次加工型腔，特别针对加工尖角你、窄缝多的型腔；分解电极法：根据型腔的几何形状，将电极分解为主型腔电极

8、、副型腔电极分别加工。11.在电火花加工中怎样协调生产率和加工表面粗糙度之间相互矛盾的关系？答：粗规准和精规准的正确配合，可以适当的解决电火花加工的质量和生产效率之间的相互矛盾。也可以选择不同材质的电极加工，要求效率用石墨电极，要求表面粗糙度用紫铜电极。12.在用电火花加工方法进行凹模型孔加工时，怎样保证凸模和凹模的配合间隙？答：用电火花加工方法进行凹模型孔加工时，保证凸模和凹模的配合间隙是方法是：1）“钢打钢”、“反打正用”直接配合法该方法是直接用加长的钢凸模作为电极直接加工凹模，加工时将凹模刃口端朝下形成向上的“喇叭口”，加工后将工件翻过来使“喇叭口”向下作为凹模（喇叭口正好符合刃口斜度，

9、有利于漏料），电极倒过来切除损耗部分或用低熔点合金浇固作为凸模。配合间隙靠调节脉冲参数、控制火花放电间隙来保证。2）间接配合法间接配合法是将电火花性能良好的电极材料与冲头材料粘结在一起，共同线切割或磨削成型。然后，用电极材料的一端作为加工端，将工件反置固定，用“反打正用”的方法实行加工。这种方法可以充分发挥加工端材料好的电火花加工工艺性能，还可以达到与直接配合法相同的加工效果。3）阶梯工具电极加工法阶梯工具电极加工法在冷冲压模具电火花成型加工中极为普遍。其应用有两种：当无预孔或加工余量较大时，可以将工具电极制作为阶梯状，将工具电极分为两段，即缩小了尺寸的粗加工段和保持凸模尺寸的精加工段。加工小

10、间隙、无间隙的冷冲压模具时,配合间隙小于最小的电火花加工放电间隙，用凸模作为精加工段是不能保证凸、凹模之间的配合间隙的，则可将凸模加长后加工或腐蚀成阶梯状，使阶梯的精加工段与凸模有均匀的尺寸差，通过电加工规准对放电间隙尺寸控制，使之加工后符合凸、凹模配合的技术要求。13 .电火花线切割加工的主要特点是什么？答：电火花线切割加工的主要特点是：电火花线切割加工与电火花成型加工原理相似，都属电蚀加工。它的主要特点是采用；的电极工具是直径较小的细丝，省掉了成形的工具电极，大大降低了成形工具电极的设计和制造费用。电火花线切割采用移动的电极丝进行加工，可用于通孔的型孔或直壁（或斜壁）凸模加工；由于电极丝比

11、较细，可以加工微细异型孔、窄缝和复杂形状的工件。线切割采用水或者水基工作液。14 .简述数控线切割机床的加工原理。答：数控线切割机床的加工原理是利用移动的细金属丝导线（铜丝或铜丝）作电极切割,加工能源由脉冲电源供给。在电极丝和工件之间浇注工作液介质，工作台在水平面两个坐标方向各自按预定的控制程序，根据火花间隙状态作伺服进给移动，从而合成各种曲线轨迹,把工件切割成形。15.3B代码的一般格式中各项的含义是什么？3B程序格式NBxByBJGz序号分隔符X轴坐标值分隔符y轴坐标值分隔符计数长度计数方向加工指令16 .电火花数控线切割加工的工艺指标有哪些？答：电火花数控线切割加工的工艺指标有：脉冲参数

12、、电极丝、加工速度、表面粗糙度和加工精度，放电间隙等。17 .如何调整数控线切割加工进给速度？答：可从选择线电极的材质入手，如选择导电性好的、涂覆能提高放电性能的锌复合丝,这种材料的电极丝曾使加工速度。选择不同线径的线电极，线径越大，越有利于提高加工速度。选用提高价格速度的电参数：脉冲宽度增加，脉冲间隔减小，脉冲电压幅值增大（电源电压升高），峰值电流增大（功放管增多）都会使切割速度提高，但加工工件的表面粗糙度和精度则会下降。18 .数控线切割加工时，安装工件应注意什么问题？答：工件的基准面应清洁无毛刺。热处理过的工件要清除热处理残余物及氧化皮。 夹具应具有必要的精度，将其稳固地固定在工作台上，

13、夹紧力要均匀，不得使工件变形或翘起。 工件装夹的位置应有利于工件找正，并应与机床行程相适应，工作台移动时工件不得与Z轴相碰。 大批零件加工时最好采用专用夹具，以提高生产效率。 细小、精密、薄壁的工件应固定在不易变形的辅助夹具上。19. 冲孔凸模的断面尺寸如图4.1所示，相应凹模采用电火花加工。已知加工时的放电间隙（单面）8=0.03mm,模具的冲裁间隙（双面）2cmin=0.04mm,试确定加工电极的横断面尺寸。解：已知如图所示凸模尺寸及制造公差，根据题意放电间隙（单面）8=0.03mm,模具的冲裁间隙（单面）Cmm=0.02mm,且凸模、凹模单边配合间隙小于放电间隙（cmin<8）,电

14、极应按凸模四周每边均匀缩小一个值（5-cmin）o缩小后电极轮廓见图示红线标注，16.3、4.4、2.5、R3.2电极尺寸比凸模尺寸小，1.1尺寸不变；电极尺寸的制造工程按凸模制造公差的1/2选择。计算公式：q=A2（$CmQ*c=C±Ar2=质2-（-Cmin）-A将各类尺寸分别带入以上三式：(16.3)：16.3-2(0.03-0.02)%02/2=16.28°(4.4)：4.42(0.030.02)%02/2=4.38°(2.5)：2.5-2(0.03-0.02)Z0>02/2=2.48°001(R3.2)：3.2(0.030.02)oq9/

15、?=3.19（1.1）：1.1±0.0120. 落料凹模的型孔尺寸如图4.2所示，型孔采用电火花加工。已知加工时的放电间隙（单面）8=0.02mm,模具的冲裁间隙（双面）2cmin=0.06mm,试确定加工电极的横断面尺寸。R0.5160.98叩5R1035.5OT图4.2落料凹模解：已知如图所示凹模型孔尺寸及制造公差，根据题意放电间隙（单面）如0.02mm,模具的冲裁间隙（单面）Cmin=0.03mmo电极轮廓见图示红线标注，35.50、19、16、R20、R0.5电极尺寸比凸模尺寸小，0.98尺寸不变；R1电极尺寸变大，电极的制造工程按凹模制造公差的1/2选择或按IT6级制造。s

16、t平。R0.516。章0.98噂53R1035.50¥计算公式:i=(A2S+G*Z?=(B+25-A)Jac=C±A=(&$+)*将各类尺寸分别带入以上公式:(35.50)：a=(35.502x0.02+O.Ol)ool=35.47_00(19)：。=(192x0.02+0.05)*05=19.01°(R20)：r2=(20-0.02)00I=19.98_00I(0.5)：r2=(0.5-0.02)?()()=0.48_()()(0.98)c=0.98±0.01(RD人=(1+2x0.02片=1.0220.自己设计一个有创意的适合于数控线切割加工的零件或工艺品，并用3B格式进行编程并加工出来。解：设计零件如图a所示，用3B格式编写该零件切割程序。选择一个0.5mm的不锈钢钢板尺寸见图b,钢板上小圆孔为穿丝孔，该位置与R20.7圆心同在一直线上，为零件起切点。切割顺序。(穿丝孔)