硅钢片冲裁模具设计及线切割加工

1、陕西理工学院毕业设计硅钢片冲裁模具设计及线切割加工（陕理工机械工程学院学院机机械设计制造及其自动化专业072班级，陕西 汉中 723003）指导老师： 【摘要】本次设计了一套冲孔、落料的模具。经查阅资料，首先要对零件进行工艺分析，经过工艺分析和对比，通过冲裁力、顶件力、卸料力等的计算，确定压力及的型号，再分析对冲裁件加工的模具，适用类型选择所设计的模具，得出将设计的模具的类型后，将模具的可工作零部件设计过程表达出来。在第一部分，主要叙述了冲压模具的发展情况，说明了模具的重要性与本次设计的意义，接着是对冲压件的工艺分析，完成工艺方案的确定。第二部分是对零件排样图的设计，完成材料利用率的计算，在进

2、行冲裁工艺力的计算及冲裁模具工作部分的设计计算，对选择冲压设备提供依据，最后对主要零部件的设计和标准的选择，为本次模具的绘制和模具的成形提供依据，以及装备图各尺寸提供要求。通过前面的设计方案，画出模具的零件图和装配图。在后面又对模具进行了三维建模，选择采用电火花线切割对模具中的凸凹模进行了仿真加工，分别介绍了电火花线切割的加工原理，电火花线切割的加工特点，电火花线切割的加工机床，并且在选择采用3B代码程序的进行数控编程，确定了间隙补偿量，走丝速度，以及工作液的选择，最后编程出走到路线的3B代码。在最后一部分，采用UGNX6.0，对凸凹模的外形轮廓进行了线切割仿真。【关键词】硅钢片；模具设计；三

3、维建模；线切割；仿真；寿命Die design and silicon steel sheet cutting line（Grade07,Class2,MajorMechanical Design, Manufacturing and Automation，Mechanical Design, Manufacturing and Automation Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Shaanxi）Abstract：This design carries on blanking, the piercing progr

4、essive dies design. The article has briefly outlined the press die at present development condition and the tendency.It has carries on the detailed craft analysis and the craft plan determination to the product.According to general step which the press die designs, calculated and has designed on thi

5、s set of mold main spare part, for example: The punch, the matrix, the punch plate, the backing strip, the matrix plate, stripper plate, stop pin, pilot pin and so on.The die sets uses the standard mould bases, has selected the appropriate press equipment.In the design has carries on the essential e

6、xamination computation to the working elements and the press specification.In addition, this die employs the finger stop pin and the hook shape stop pin.The mold piercing and blanking punch are fixed with the different plates separately in order to coordinate the gap cenveniently; The piercing matri

7、x and blanking matrix are fixed by the overall plate.Fell in the blanking punch is loaded by pilot pin, guarante the relative position of the hole and the contour , increase the processing precision.This structure may guarantee the die move reliably and the request of mass production.In the back and

8、 three-dimensional modeling of mold, choose WEDM mold punch and die in the simulation process, introduced the principle of EDM wire cutting process, the processing characteristics of WEDM, EDM wire Cutting machine tools, and 3B in the choice of using numerical control programming code for the progra

9、m to determine the clearance compensation, and take the wire speed, and the choice of working fluid, and finally walked out of line 3B programming code. In the final part, the use of UGNX6.0, and contour of the punch and die cutting simulation carried out.Keywords: Silicon steel; mold design; three-

10、dimensional modeling; line cutting;simulation; work life.序言模具是工业产品生产用的重要工艺装备，它是以其自身的特殊形状通过一定的方式使原材料成形。现代产品生产中，模具由于其加工效益的高、互换性好、节约原材料，所以得到广泛使用。按成形的对象和方式来分，模具大致可以分为三类：金属板料成形模具，入冷冲压模；金属成形模具，如锻造模、粉末冶金模、压铸模等，非金属材料成形模具，如塑料模，玻璃模，陶瓷模等。其中欧使用量最大的是冲压模和塑料模，约占模具总量的80%左右。模具是工业之母，模具技术已经成为衡量一个产品制造水平的重要标志之一。模具技术能促使工

11、业产品的发展和质量的提高，并能获得极大的经济效益模具是效益放大器，用模具生产的价值往往是模具价值的几十倍、上百倍。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”，日本把模具誉为“进入富裕社会的原动力”。模具工业在我国已经成为国民经济发展的重要基础工业之一。国民经济支柱产业，如机械、电子、汽车、石油化工和建筑，都要求模具工业的发展与之相适应，都需要大量模具，特别是汽车、电机、电器、家电和通信等产品中60%80%，的零、部件都要依靠模具成形。正因为如此，我国非常重视模具工业的发展，重视模具技术的提高。早在1984年久成立了全国模具工业协会。1989年在国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，模具就被

12、列为机械工业技术改造序列的首位。1997年以来，又相继把模具及其加工技术和设备列入当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术项目和鼓励外贸投资产业目录。经国务院批准，从1997年开始对部分模具企业实行了增值税返还70%的优惠政策。所有的这些政策的制定和贯彻，都加大的推动了我国模具工业的发展。目 录序言21.冲裁模具设计11.1冲裁件的工艺分析11.2模具材料的选择11.3确定冲裁工艺方案及模具结构形式11.4模具设计与计算11.4.1排样设计11.4.2 计算总压力21.4.3 计算压力中心。31.4.4刃口尺寸的计算41.4.5凸凹模尺寸的确定51.4.6模具零件结构尺寸的确定72.模具零件图的

13、设计92.1卸料板的尺寸的确定92.2落料凹模尺寸的确定102.3凸凹模尺寸的确定102.4凸模固定板113.零件三维模型的建立133.1Pro/E的介绍133.1.1 Pro/E的概述133.1.2Pro/E的特点和优势133.1.3 Pro/E的功能143.2凸凹模模型的建立154.采用电火花线切割加工194.1电火花线切割加工原理194.2电火花线切割的加工特点194.3电火花线切割加工机床204.1.1 机床本体204.1.2电火花的控制系统214.4电火花线切割编程224.5对工件进行编程加工224.5.1确定间隙补偿量234.5.2走丝速度飞确定234.5.3工作液的选择244.5

14、.4 3B代码程序的生成:255.仿真加工265.1UGNX6.0的介绍265.2两轴线切割加工26Task1。打开模型文件并进入加工模块26Task2.创建操作（一）26Stake1.创建机床坐标系26Stage2.创建几何体26Stage3.设置切削参数29Stake4.设置移动参数30Task3.生成刀路轨迹32Stage1.生成第一个刀路轨迹32Stage2.生成第二个刀路轨迹34Stage3.生成第一个刀路轨迹34致谢36参考文献37II1.冲裁模具设计1.1冲裁件的工艺分析设计模具时，首先应该根据生产批量、零件图纸及零件的技术要求进行工艺分析，判断该冲裁件进行冲裁加工的难易程度，对

15、不适合冲裁或者较难冲裁由冲裁来完成的部位，提出改进方案，与设计着协商。上图零件图，形状较为复杂，但是对称，是由圆孔和直线组成的，零件的各个尺寸都以完全标出，各个尺寸公差也都全部给出，查表2.4可知，冲裁件内外形的达到的经济精度为IT12IT13，将查到的数据与零件图中所标注的公差相比较，可认为零件的精度等级要求能够满足在冲裁加工中得到保证。其它尺寸标注、生产批量等情况，也符合冲裁工艺的要求。1.2模具材料的选择 零件图的材料为硅钢片DR315，厚度为0.5mm，抗剪强度为=441MPa,（以退火），所以凸模、凹模、凸凹模都选用材料为Cr12，热处理后的硬度为HR（5860）。1.3确定冲裁工艺

16、方案及模具结构形式该冲裁件为对称的冲裁件，内孔之间和内孔与外缘之间有较高的位置精度的要求，生产批量较大，采用冲孔落料复合模工艺方案，且一次冲压成形。模具结构采用固定弹簧挡料销和固定导料销，对工件进行定位、弹性卸料、后方出料的方式的到装式复合冲裁模结构式。1.4模具设计与计算1.4.1排样设计排样设计主要是确定排样形式、送料步距、条料宽度、材料利用率和绘制排样图1） 排样方式的确定 根据冲裁的结构特点，排样方式可以选择直排。2） 送料步距的确定 查表2.7，工件最小的打边工艺为1.8mm，可取a1=2mm，最小工艺边距打边值为2.0mm，取a=2mm。送料步距确定为h=52mm。3） 条料宽度的

17、确定 按照无侧压装置的条料宽度计算公式，查表2.9和表2.8可以确定条料与导料的间隙和条料的宽度偏差分别为=0.8mm。4） 材料的利用率的确定 5) 绘制排样图。冲裁件排样图如下：1.4.2 计算总压力 该模具采用弹性卸料个后方出料的方式，总压力 由冲裁力，卸料力和推件力组成。由于采用复合冲裁模，其冲裁力由落料冲裁力和冲裁力两部分组成。1） 落料、冲孔冲裁力。材料Cr12的抗剪强度MPa。 N N N2) 推件力。查表2.13，推件力系数凹模中的卡件数n设为2. N3) 卸料力。查表2.13，卸料力系数系数。 N。4） 总冲压力力的确定。KN。压力机的公称压力应大于计算的总压力77KN，所以

18、可以选择压力机为J23-25开式双柱可倾式压力机。1.4.3 计算压力中心。 压力中心的计算可以按式（2.18）、式（2.19）（参考模具设计与制造第二版）将冲裁件轮廓分段后计算，也可以按力矩平衡原理直接求解，在本次设计中复合冲裁模的冲裁压力中心受落料和冲孔的共同影响，由于零件左右对称，即,如下图所示。将工件冲裁周边分成基本线段，求出各线段长度及各段的中心位置。， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 1.4.4刃口尺寸的计算 本设计模具刃口尺寸计算中，冲口3.488mm的圆孔，采用凸模、凹模分开加工的方法，外轮廓的落料采用配合加工的方法。 查表2.10得间隙值， 冲3.48

19、8mm的圆孔的凸、凹模刃口尺寸如下： 查表2.11得凸、凹模制造公差： 由于 满足 查表2.12得摩擦系数。 mm 1.4.5凸凹模尺寸的确定 凸凹模在复合冲裁模具中结构中，起着一个落料的凸模，冲孔的凹模，凸凹模的试图如下：由于工件为落料件，所以计算时应以凹模为基准，但是凹模的磨损情况分为三第一类是凹模磨损后增大尺寸；第二类尺寸是凹模磨损后减小的尺寸，第三类尺寸是凹模磨损后保持不变的尺寸，对凸凹模进行分析A类尺寸有：50mm、25mm、6.73mm、4mm。B类尺寸有：37mm。C类尺寸有：43.5mm、31mm、17mm、12mmA类尺寸的计算50mm、25mm为自由尺寸公差，其极限偏差为，

20、。查表2.12，因为=0.25，所以其磨损系数X=0.75。查表2.12，=0.20，所以其磨损系数为X=0.75。查表2.12，=0.025，所以其磨损系数为X=1。查表2.12，=0.3，所以其磨损系数为X=0.75。B类尺寸的计算查表2.12，=0.34，所以其磨损系数X=0.75。 C类尺寸的计算 。 。 。 。 注：模具制造公差，可取（），或者IT7级左右精度，mm。 以上为模具刃口尺寸的计算。1.4.6模具零件结构尺寸的确定1） 凹模结构尺寸的确定。凹模的外形尺寸主要包括凹模的厚度、凹模的壁厚C、凹模的宽度尺寸和凹模的长度。凹模厚度的尺寸的确定。查表2.15凹模的厚度修正系数K=0

21、.2，凹模厚度尺寸凹模壁厚C=（1.52.0），但是为了装配方便，凹模壁厚C取2025mm。凹模宽度，为了装配方便，可取凹模宽。凹模长度尺寸的确定。根据排样图，凹模长度。所以，设计的时候，考虑到转配的方便，最后去其尺度。2）凸模尺寸的确定。凸模长度尺寸与凸模固定板的和推件板的厚度有关。所以应先确定凸模固定板和推件板的尺寸。为了装配方便，凸模固定板的厚度，推件板的厚度，自由尺寸与修模量级进入凹模的深度总设计取为7mm。所以凸模的长度。3) 凸凹模尺寸的确定 根据模具的具体情况，为了便于安装，凸凹模可做成有两边有土台的那一种，下土台可以做成厚度为5mm，上部分做成厚度为21mm。 凸凹外刃口尺寸按

22、凹模刃口尺寸配制，并保证间隙0.490.55mm， 凸模上孔的中心距、孔与边缘的距离应比零件图所标精度高34级，既定公差为 0.05mm。为了便于安装，凸凹模的宽度可取24.85mm，凸凹模的长度可取101mm。 4） 凸模固定板的尺寸，为了便于安装，可取凸模固定板的长度为140mm，凸模固定板的厚度可取5mm，其宽度可取为70mm。材料可取为Q235。 5) 凸、凹模垫板的尺寸，一般情况下，凸、凹模垫板的长度以宽度和凸模固定板的尺寸相同，这样可以方便安装。所以，凸、凹模垫板的的长度尺寸为140mm，宽度尺寸为70mm，厚度尺寸为5mm。2.模具零件图的设计2.1卸料板的尺寸的确定 卸料装置主

23、要是用来在在冲压过程完成后，从凸模上卸 下条料或者废料，有时候也起压料和凸模导向作用，此外还兼有保护凸模强度、防止冲裁时材料变形等作用。本次设计采用弹性卸料装置，卸料板的厚度。为凹模厚度。所以卸料板的厚度可取15mm左右。长度=140mm，宽度为mm。材料可以选择45刚。 卸料板的绘图如下：2.2落料凹模尺寸的确定 落料工序以凹模为基准件，先确定凹模的刃口尺寸，凹模刃口尺寸接近或者近似等于工件的最小极限尺寸，以保证模具在一定的范围磨损后，仍能冲出合格零件。 落料凹模的绘图如下：材料选择Cr12。2.3凸凹模尺寸的确定 凸凹模在复合模具中，起着一个冲孔凹模。落料凸模的作用，材料选择Cr12，其绘

24、图如下。2.4凸模固定板凸模固定板在模具中起着固定凸模的作用，可以保证凸模的定位，材料选择45刚。注：其余零件试图在图纸上显示。3.零件三维模型的建立3.1Pro/E的介绍3.1.1 Pro/E的概述Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。在中国也有很多用户直接称之为

25、“破衣”。1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENGINEER WildFire6.0（中文名野火6)。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER还提供了全面、集成紧密的产品开发环境。是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能的综合性MCA

26、D软件。 3.1.2Pro/E的特点和优势经过20多年不断的创新和完善，Pro/E现在已经是三维建模软件领域的领头羊之一，它具有如下特点和优势： (1).参数化设计和特征功能：Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。 (2).单一数据库：Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不像一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每

27、一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。 (3).全相关性：Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据

28、。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。 (4).基于特征的参数化造型：Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。 (5).数据管理：加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多

29、的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。 (6).装配管理：Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。 (7).易于使用：菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使

30、用。 3.1.3 Pro/E的功能Pro/Engineer是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不像其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可

31、任意建立形体上的尺寸和功能之间的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持Postscript格式的彩色打印机。Pro/Engineer还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现，用户更可配上Pro/Engineer软件的其它模块或自行利用 C语言编程，以增强软件的功能。它在单用户环境下(没有任何附加模块)具有大部分的设计能力，组装能力(人工)和工程制图能力(不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS标准)，并且支持符合工业

32、标准的绘图仪(HP，HPGL)和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。Pro/Engineer功能如下： 1特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）； 2参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）；3通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计。 4支持大型、复杂组合件的设计(规则排列的系列组件，交替排列，Pro/PROGRAM的各种能用零件设计的程序化方法等)。 5贯穿所有应用的完全相关性(任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动)。其它辅助模块将进一步提高扩展 Pro/ENGINEER的基本功能。3.2凸凹模模型的建立这里对凸凹模进行

33、三维模型的建立，首先分析凸凹模的二维图，然后根据其尺寸进行三维模型机建立。第一步：新建一个零件选项，然后进入拉伸的内部草绘中，然后选择TOP面为拉伸草绘平面，选择拉伸实体，然后对其进行草绘。如下图：然后单击对号，完成草绘，选择拉伸实体按钮，输入高度为21mm，完成对其的拉伸，点击对号完成拉伸。第二步，选择拉伸按钮，继续对其进行内部草绘，选择TOP平面为草绘平面，并且选择草绘工具栏中的草绘参照，选择要参照的对象，完成下面一部分的拉伸，点击对号完成草绘，选择拉伸实体，输入拉伸高度为5mm，因为刚刚选择的是TOP平面，所以选择反向拉伸按钮，点击后，再单击对号，完成第二步拉伸，拉伸出的图形如下：第三步

34、：选择拉伸命令，继续对其去除材料拉伸，这样可以将下面左右对称的两个孔拉伸出来，选择第二次拉伸成形的上表面为草绘平面，并且选择草绘工具栏中的草绘参照，选择要参照的对象，绘制两个圆，大小按要求输入，然后选择对称标注，以中心轴为对称轴，选择镜像命令，完成镜像操作，这样就可以完成草绘，单击对号，完成草绘，选择去除材料按钮，并且选择拉伸到指定平面，选择下底面为要拉伸到的平面，然后单击对号，完成此次去除材料的拉伸。结果如下图：第四步：在凸凹模设计的时候，为了将来好线切割加工，所以需要将下平板的一部分材料去除掉，所以继续选择拉伸命令，选择在第三步中的草绘平面为草绘平面，然后选择通过边创建图元按钮，然后选择要

35、去除的材料的外轮廓线，如下图：选择完成按钮，完成对其的草绘，选择去除材料按钮，并且选择拉伸到指定平面，选择下底面为要拉伸到的平面，然后单击对号，完成此次去除材料的拉伸。结果如下图：第五步：对四个孔进行扩孔，选择拉伸命令，进入到内部草绘，选择下底面为草绘平面，然后选择工具栏中的草绘参照，选择四个圆为草绘参照对象，分别绘制四个圆，大小按要求输入，选择完成草绘按钮对号，单击完成草绘，选择去除材料，然后输入要拉伸的距离23mm，选择去除材料，单击完成按钮，完成对四个孔的扩孔，结果如下：以上是对凸凹模的三维建模，其余零件的三维建模这里不再写出。4.采用电火花线切割加工电火花线切割加工（Wire Cut

36、EDM WCEDM）是在电火花加工基础上发展起来的一种新的工艺形式，是用线状电极（钼丝或者铜丝等）依靠火花放电对工件进行线割加工，固称为电火花线切割。4.1电火花线切割加工原理电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原理一样，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐蚀原理，实现零部件的加工。所不同的是，电火花线切割加工部需要制造复杂的的成形电极，而是利用移动的西金属丝作为工具电极，工件按照预定的轨迹运动，切割出各种尺寸的形状，根据电极丝的运动速度，电火花线切割机床通常分为两大类：高速走丝电火花机床（WEDM-HS）,低速走丝电火花线切割机床（WEDM-LS）。4.2电火花线切割的加工特点（1）电火花线

37、切割加工的电压、电流波形与电火花加工的基本相似。都叫个高频脉冲电源，单个脉冲也有很多形式的放电状态。（2）线切割加工的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律。材料的可加工性等也都与电火花加工基本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。（3）线切割一0.030.035mm的金属丝作为电极工具，不需要制造特定形状的电极。（4）虽然加工的对象主要是平面形状，但是除了有金属丝直径决定的内侧步脚的最小直径R（金属丝半径+放电间隙）这样的限制外，任何复杂的形状都可以加工。无论被加工工件的硬度如何，只要是导体或者半导体的材料都能实现加工。（5）轮廓加工所需加工的余量小，材料的利用率高，能有效节约贵重的材料。（

38、6）可忽视电极丝损耗（高速走丝线切割采用低损耗脉冲的电源；慢速走丝线切割采用单行加工，在加工区总是保持新电极丝加工），加工精度高。（7）电极与工件之间存在着疏松接触式轻压放电现象。（8）采用乳化液或去离子水的工作液，不必担心发生火灾，可以昼夜无人连续加工。（9）一般没有稳定电弧放电状态。（10）任何复杂的零件，只要能编制加工程序就可以进行加工，因而很适合小批量零件和试制品的生产加工，加工周期短，应用灵活。（11）依靠微型计算机控制电极丝轨迹和间隙补偿功能，同时加工凹凸两种模具的时候，间隙可以任意调节。（12）由于电极工具是直径较细的细丝，固脉冲宽度。平均电流等不能太大，加工工艺参数范围较小，属

39、中、精正极性电火花加工，工件常接脉冲电源正极。4.3电火花线切割加工机床电火花线切割技术的生产比电火花成形加工的历史要稍短一些，但也经历了半个世纪的发展历程，现在已经十分成熟，并已经达到了相当高的工艺水平，切割速度从最初的10100，发展到目前大于400，表面粗糙度值达到0.10.2um，尺寸精度可以控制在几个微米之内，且设备自动化、智能化程度不断提高，已经成为现代制造业的先进加工手段之一和不可缺少的一种重要工艺方法。电火花线切割机床可以分为高速走丝电火花机床，高速走丝线切割机床有设备投资小、生产成本低的特点，国内现有的线切割机大多数为高速线切割机，根据GB/T153731994金属切削机床

40、型号编制方法的规定，线切割机床型号是以DK77开头的，如DK7732的含义如下：D 为机床的类别代号，表示电加工机床；K 为机床的特性代号，表示数控；7 为组别代号，表示电火花加工机床；7 为型别代号，表示线切割机床；32 为基本参数代号，表示工作台横向行程为320mm。电火花线切割机床的主要技术参数包括工作台的行程（纵向行程横向行程）、最大切割厚度、加工表面粗糙度、加工精度、线割速度以及数控系统的控制功能等。电火花线切割加工机床的种类不同，其设备内容也不一样，但是必须包括三个主要部分：线切割机床、控制器、脉冲电源。4.1.1 机床本体机床本体由机床床身、X/Y坐标工作台，走丝机构，工作液箱、

41、附件和夹具等几部分组成。1） 机床床身机床床身通常采用箱式结构铸件，它是X、Y坐标工作台、走丝机构及丝架的支撑和固定基础，应有足够的强度和刚度。床身内部可安置电源和工作液箱，考虑到电源的发热和工作液泵的振动对机床精度的影响，有些机床将电源和工作液箱移出床身外另行安置。2） X、Y坐标工作部分， 工件装夹在X、Y坐标工作台上，电火花线切割机床最终通过X、Y坐标工作台与电极丝的相对运动来完成对零件加工，机床的精度将直接影响工件的加工精度。为了保证机床精度、对导轨的精度、刚度和耐磨性有较高的要求。一般都采用“十”字滑板、滚动导轨和丝杆传动副将电动机的旋转运动变为工作台的直线运动，通过X、Y两个坐标方

42、向各自的进给移动，可合成获得各种平面图形曲线轨迹。为保证工作台的定位精度和灵敏度，传动丝杆和螺母之间必须消除间隙。3) 走丝机构走丝机构使电极丝以一定的速度运动并保持一定的张力。在高速走丝的机床上，一定长度的电极丝平整的卷绕在储丝筒上，丝张紧力与排绕时的拉紧力有关，储丝筒通过连联轴节与驱动电动机相连。为了重复使用该段电极丝，电动机由专门的换向装置控制正反向交替运转，走丝速度等于储丝筒周边的线速度，通常为810m/s。4.1.2电火花的控制系统电火花控制系统是进行线切割加工的重要组成环节，是机床工作的指挥中心。控制系统的技术水平、稳定性、控制精度及自动化程度等直接影响工件的加工工艺指标和工人的劳

43、动强度。控制系统的作用是：在电火花线切割加工过程中，根据工件的形状和尺寸要求，自动控制电极丝想对与工件的运动轨迹：同时自动控制伺服进给速度，实现对工件的形状和尺寸的加工。电火花线切割加工机床控制系统的主要功能包括以下两个方面。（1）轨迹加工。 精确控制电极丝相对于工件的运动轨迹，加工出需要的工件形状和尺寸。 轨迹控制的原理：数字程序控制系统能够控制加工同一平面上由直线和圆弧组成的任何图形耳朵工件，这是最基本的控制功能。控制方法有逐点比较法，数字积分法、矢量判别法、最小偏差法等。每种插补方法各有其特点。高速走丝线切割机床的控制系统普遍采用逐点比较法。机床在X、Y 两个方向不能同时进给，只能按直线

44、的斜度和圆弧的曲率来交替地一步一步微米分步“插补”，进给。采用逐点比较法时，X或Y每进给一步，每次插补都要进行四个节拍。第一拍：偏差判别：其目的是判别目前的加工坐标点对规定几何轨迹的偏离位置，然后决定托板的走向。一般用F代表偏差值，F=0，表示加工点恰好在线上；F0，表示加工点在线的下方或者右方，F0，表示加工点在线的上方或者左方，以此来决定第二怕进给的轴向和正、负方向。第二拍：进给。根据F偏差值命令坐标工作台沿+X向或者-X向；或者+Y向或-Y向进给一步。第三拍：偏差计算。按照偏差计算公式，计算和比较进给一步后新的坐标点对规定轨迹新的偏差F值，作为下一步判别走向的依据。第四拍：终点判定。根据

45、计算长度判断是否达到程序规定的加工点。若到达终点，则停止插补进给，否则再返回到下一拍。（2）加工控制。主要包括对伺服进给速度、脉冲电源、走丝机构、工作液循环系统以及其他的机床操作的控制。此外，失效安全及自诊断功能等也是重要方面。4.4电火花线切割编程数控线切割加工机床的控制系统是根据人的命令，控制机床进行加工的。因此，必须先将要加工工件的图形用机器所能接受的语言编好命令，以便输入控制系统，这种命令就是线切割加工的程序。这项工作称为数控线切割编程，简称编程。数控线切割编程的方法分为手动编程和微机自动编程。手工编程能使操作者比较清楚地了解编程所需要进行的各种计算和编程过程，但计算工作比较繁忙。近年

46、来，由于微机的快速发展，线切割加工的编程越来越多地普遍采用微机自动编程。为了便于机器接受命令，必须按照一定的格式来编制线切割加工机床的数控程序。目前高速走丝线切割机床一般采用3B代码数控程序格式，儿低速走丝线切割机床普遍采用ISO活EIA数控格式。以下是我国高速走丝线切割机床应用较广的3B程序编程方法：BXBYJGZ分隔符X坐标值Y坐标值分隔符计算长度计算方式加工指令4.5对工件进行编程加工下图外轮廓是要加工的部分 4.5.1确定间隙补偿量1）电极丝直径和损耗量直接影响值。切割时，电极丝往返于加工区，损耗量很大，在高速走丝加工的时候，一般取0.180.20mm，所以去钼丝直径为0.18mm。2

47、）放电间隙的确定 放电间隙与工件的材料及结构、走丝速度、电极丝的张紧程度、导论的运动状态、工作液种类及脏污程度、脉冲电源的电规准、加工变频调节等诸多因素有关。用高速走丝电火花线切割机床进行加工时，一般单边放电间隙S为0.010.02mm。，所以，取放电间隙为0.01mm。 取钼丝直径为0.18mm，单边放电间隙为0.01mm，所以补偿量的大小为 钼丝半径+单边放电间隙=0.09mm+0.01mm=0.1mm4.5.2走丝速度飞确定 走丝速度决定着加工出来零件的表面质量，走丝速度越高，切割加工出来的零件的表面质量越差，走丝速度越低，零件的表面质量越好，通常，高速走丝线切割的走丝速度为711m/s

48、，所以选取走丝速度为10 m/s。4.5.3工作液的选择 工作液的主要作用是在电火花线切割加工过程中脉冲间歇时间内及时将一除下来的电蚀产物从加工区域中排除，使电极丝与工件间的介质迅速恢复到绝缘状态，保证火花放电不会变成连续的弧光放电，使线切割顺利进行下去。此外，工作液还有另外两个作用：一方面有助于压缩放电通道，是能量更加集中，提高电腐蚀能力；另一方面可以冷却受热的电极丝，防止放电产生的热量扩散到不必要的地方，有助于保证工件表面的质量和提高电蚀能力。 工作液在线切割加工中对加工工艺指标的影响很大，如对线切割速度、表面粗糙度、加工精度和生产率影响很大。因此，工作液应噶具有一定的介电能力、较好的消电

49、能力、渗透性好等特性，还应该有较好的洗涤性能、对人体无害等。低速走丝线切割机床大多采用离子水作工作液，只有在特殊加工时才采用绝缘性能较高的DX-2、DX-3等多种，各有其特点，有的适应于快速加工，有的适应于大厚度切割，也有的是在原来工作液中添加了某些化学成分来改善其线切割表面 粗糙度或增加防锈能力等，一般线切割机床的工作循环系统包括：工作液箱、工作液泵，流量控制阀、进液管、回流管及过滤网罩等，对于高速走丝线切割机床，通常采用浇注式的供液方式；而对于低速走丝线切割机床，近年来已采用侵泡式供液方式。所以，在高速走丝的时，可以选择的工作液为乳化液。 下图为外轮廓为线切割的走刀路线，先对其使用3B代码

50、进行编程。 建立坐标系，以对称中心线为Y轴，以下水平线为X轴，加工轨迹与零件图相差一个补偿量，补偿量大小为0.1mm。4.5.4 3B代码程序的生成:程序BXBYBJGZZ备注1B0B0B3900加工AB线段2B0B0B55100加工BC线段3B0B24950B24950加工CD线段4B36605B0B36605加工DE线段5B0B12500B12500加工EF线段6B15223B0B15223加工FG线段7B0B12500B12500加工GH线段8B6445B0B6445加工HJ线段9B0B12500B12500加工JL线段10B15233B0B15233加工LM线段11B0B12500B1

51、2500加工MN线段12B36605B0B36605加工NO线段13B0B24950B24950加工OP线段14B0B0B55100加工PB线段15B0B0B3900加工BA线段5.仿真加工在本才设计中，我才用的是UGNX6.0对凸凹模的外行轮廓进行了线切割仿真加工，5.1UGNX6.0的介绍 UG是由美国UGS公司推出的功能强大的三维CAD/CAM/CAE软件系统，其内容涵盖了产品从概念设计、工业制造设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出，到生产加工成产品的全过程，应用范围涉及到航天、汽车、机械、造船、数控加工、医疗器械和电子的诸多领域。UGNX6.0数控加工技术：包括了数

52、控加工概论，数控工艺概述，平面铣加工、轮廓铣削加工、多轴加工、孔加工、车削加工、线切割加工、后置处理以及数控加工的综合知识，这些在UGNX6.0中都可以完成。5.2两轴线切割加工两轴线切割加工可以用于任何类型的二维轮廓切割，加工时刀具沿着指定的路径切割工件，在工件上留下细丝切割所留下的痕迹线，从而使工件和毛坯分开来，等到需要的零件。Task1。打开模型文件并进入加工模块Step1；打开加工环境。选择下拉菜单“开始”，选择加工命令，在弹出的加工环境的对话框的要创建的CAM设置列表框中选择wire_edm选项，单击确定按钮，进入加工坏境。Task2.创建操作（一）Stake1.创建机床坐标系在操作

53、导航器中调整到几何状态，双击节点按钮，系统弹出“MCS线切割对话框”，单击确定按钮，完成机床坐标系的定义。Stage2.创建几何体Stpe1.在操作导航中调整到集几何试图状态，双击节点，然后右击在系统弹出的快键菜单中选择插入命令几何体命令，系统弹出创建几何体对话框，如下图：Step2.在创建几何体对话框中单击SEQUENCE_EXTERNAL_TRIM_1按钮，单击确定，系统弹出“顺序外部修剪”对话框。Step3、单击顺序外部修剪的对话框几何体区域中的按钮，系统弹出线切割几何体对话框。Step4.在线切割几何体对话框主要选项卡的轴区域中单击“2轴”按钮，在“过滤器类型”下选择“边界线”按钮，选

54、择零件图的一个面，然后单击确定按钮，系统生成两条线切割轨迹，如下图，并返回到顺序外部修剪对话框，Step5.在顺序外部修剪对话框的几何体区域中单击按钮，系统弹出“编辑几何体”对话框。Step6.在“编辑几何体”对话框中的割线位置区域中选中单选项，单击下一个按钮，选中几何体的内轮廓，然后单击按钮，保留下图所示的几何体外形轮廓。Step7.单击“编辑几何体”对话框中的确定按钮，返回“顺序外部邪修剪”对话框。Stage3.设置切削参数在顺序外部修剪对话框中的文本框中输入值1，单击其中的切削按钮，系统弹出“切削参数”对话框。Step2.在切削参数对话框中，设置参数如图，单击确定按钮，返回到“顺序外部修

55、剪”对话框。Step3，单击“顺序外部修剪”对话框的“拐角控制”按钮，系统弹出拐角控制对话框，采用系统默认设置，单击确定按钮，系统返回“顺序外部修剪”对话框。Stake4.设置移动参数Step1.在顺序外部修剪对话框中单击移动控制按钮，弹出移动控制对话框。Step2.指定出发点。在移动控制对话框中单击复选框后的按钮，系统弹出“出发点”对话框，在出发点下拉列表中选择“点构造器”按钮，系统弹出点对话框，在点对话框中的X文本框中输入值5.0，在Y文本框中输入值40.0，单击确定按钮，返回到“出发点”对话框，单击确定按钮，同时在图形区显示出“From”点，如下图。Step3.指定前导点。在移动控制对话框中单击前导点复选框后的指定按钮，系统弹出点对话框，然后再模型上选取点为输入点，然后单击确定按钮，系统返回到“移动控制”对话框。St