模具制造工艺5

1、4.1.5 型腔模电火花加工型腔多为三维曲面，4.1.5.1 工艺特点与工艺方法1. 工艺特点（1）要求电极损耗小，以保证成形精度；（2）要求加工速度快；（3）侧面修光宜用精加工电极或平动头。1汽车轮毂压铸模22. 工艺方法及其选择1）单电极直接加工法用于小截面型腔加工，形状简单，精度不高2）单电极平动加工法粗加工基本成形后，平动（粗中精）特点：一个电极，一次定位， 精度：深100，误差0.1电源：晶体管，可控硅3）单电极加工电极修正平动加工3单电极加工法44）多电极法电极需有定位基准，以保证重复定位精度用于无平动头，因电极损耗不能保证工件尺寸精度的情况下特点：多个电极，多次定位电源：各类均可

2、5）分解电极法用于复杂型腔加工6）棒状电极数控加工5多电极加工法674.1.5.2 型腔模电极设计与制造1. 电极材料石墨 型号：KS-25，DS-52 W，GS450，GS 800，紫铜 大Ton，低Ip，Toff不应太大，不冲油Cu-W、Ag-W82. 电极设计（1）结构形式整体式 用固定板，连接方式（图）； 无固定板，小、简单电极；组合式；镶拼式（机械紧固，粘接用聚氯乙烯醋酸溶液或环氧树脂）；分解式（2）电极尺寸水平尺寸垂直方向尺寸 补偿尺寸（预加损耗量）H(-)=(1+)H(-)电极总高度9 a）整体式； b）组合式 ； c）镶拼式电极的结构形式1011121314（3）排气孔与冲液孔

3、直径11.5；孔距2040；错开布排。冲液孔位置 不易排屑的拐角、窄缝处（原则：不留死区）排气孔位置 面积大处，端部凹入处自然排屑 粗加工有效153. 电极制造制造方法 切削；压力振动（对石墨）；液压放电（对紫铜）；电铸（对紫铜）工艺过程石墨电极 拼合要注意方向性：应使石墨压制时的施压方向与电火花加工时的进给方向垂直。16石墨电极的方向性与拼合法 174.1.5.3 型腔模电火花成形加工工艺1. 加工前的准备工艺方法，电极，工件坯料等2. 电极的装夹与校正 操作要点指大电极 小电极用电极夹具1）按电极侧面校正 千分表2）以电极（或固定板）的上平面作辅助基准校正（千分表）3）按电极端面火花放电校

4、正（不提倡？）181调节螺钉；2摆动法兰盘；3球面螺钉；4调角校正架；5调整垫；6上压板；7销钉；8锥柄座；9滚珠；10电源线；11垂直度调节螺钉带垂直和水平转角调节装置的夹头193. 工件的装夹与定位（图）1）十字线法定位2）定位板定位3）块规角尺定位4）数控4. 电规准的选择与转换1）电规准的选择 粗 中 精2）电规准的转换粗（留余量1）中（修平凹坑，3Rmax）精（2Rmax）修光侧面202122【补充】生产技术安全1. 电气安全1）电源、油箱外壳要接地，防触电，抗干扰，清除静电；2）加工中禁用手接触金属物。调整冲液装置须停机。工作箱内不要放置杂物、工具，以防意外短路；3）电源进线加装稳

5、压及滤波环节，以提高抗干扰能力，减少对外电磁污染。232. 防火1）机床所处场地设置防火隔离层，厂房耐火等级不低于2级；2）划定禁火区，防止动用明火，慎用非明火加温装置，控制意外点火因素；配备灭火器材（油着火，应用干粉灭火器，沙土等，不能用水及泡沫灭火器）3）工作液中不得掺入汽油；4）严格控制加工液面高出工件加工面50100mm以上，未放足工作液时,禁止放电；5）严格控制工作液温度，增加冷却装置。243. 通风净化有害气体有：CO、丙烯醛、低碳氢氧化物、氰化氢局部吸（排）气254.2 电火花线切割加工4.2.1 电火花线切割加工原理和特点（钢丝锯木板，或电热丝切割泡沫塑料/冰块）4.2.1.1

6、 基本原理利用一根运动着的金属丝作为工具电极，在金属丝与工件之间通以脉冲电流，使之产生放电蚀除而进行切割加工与电火花成形/穿孔加工的不同点：电极丝（0.020.30，损耗小）代替专用电极，穿过工件且不断移动。262728高速走丝“疏松接触式”放电过程与电火花成形/穿孔加工理论有所不同：电极丝高速运动，在一次脉冲宽度内，可能有多次多种形式的状态转换。如：开路正常火花放电，开路短路，正常火花放电短路；没有稳定的拉弧现象；在开路状态下仍有明显的极间电流，由于乳化液的电阻率不大（0.55kcm，比煤油和去离子水低得多），有电化学反应。294.2.1.2 电火花线切割加工的特点1）不需制造复杂形状的成形

7、电极，形状由程序控制工作台移动获得。2）工件材料被蚀除量很少，边角余料可以利用。3）能方便地加工各种复杂形状，包括微槽、窄缝，切缝宽度可小到0.04，圆角R0.02。即使形状很复杂，其加工速度不变，加工费用也不甚高。4）电极损耗小。低速走丝机的电极丝只使用一次，电极损耗对加工精度影响更小。5）加工过程中，一般不转换加工规准，不会起火。6）自动化程度高，操作方便，加工周期短，成本低（0.002元/mm2）。7）主要用于平面形状（直母线曲面），有些机床也可加工锥面。切割锥度件时，凸、凹模同时加工30低速走丝机的放电特点：Ton小（ns），Ip大（粗加工时达80500A），工作液用电阻率可控的去离子

8、水（很少用煤油）；面积效应（工件厚度和电极丝直径的影响）非常显著。31324.2.2 电火花线切割机床4.2.2.1 电火花线切割机床分类1. 按控制方式分类1）靠模仿形电火花线切割机床 需制作靠模2）光电跟踪电火花线切割机床 可加工任意复杂曲线图形的工件，需画放大跟踪图（放在跟踪台上），控制精度不高3）数字程序控制电火花线切割机床 无编程功能4）微机数控电火花线切割机床 可自动编程，绘图，CRT显示332. 按机床精度分 普通型；精密型机床精度见GB7926-873. 按机床功能分 大型；专用型等高速走丝；低速走丝；中速（低速机上）双丝线切割 先粗后细，自动切换34中速走丝 低速走丝的性能，

9、高速走丝的成本种类及机床厂商最大加工效率mm2/min精度/m粗糙度Ra/m锥度/快移速度mm/min国产某中走丝机30030.6302000日本慢走丝机22020.4301000台湾慢走丝机15040.520600国产慢走丝机10050.615600国产快走丝机80152.51530性能比较（引自上海特略精密数控机床有限公司产品广告，2013）353637384.2.2.2 电火花线切割机床的组成1. 机床主机1）床身2）坐标工作台 丝杠、螺母间隙3）运丝机构 丝架 斜度切割4）工作液循环系统 组成：泵，液箱，过滤器，管道，控制阀等39对工作液（一般不用油）的要求： 介电能力适中，过低不产生

10、火花，过高击穿能耗大；冷却功能；洗涤功能 排屑，渗透性；润滑性 阻尼性；灭弧，消电离；防锈，防腐；无害，无污染；价廉，使用寿命长。405）机床控制电路的控制内容及控制功能走丝控制 正、反向，调速，断丝保护，电机制动走丝换向控制 停加工脉冲电源，停计算机运算工作台控制方式的选择 自动，手动，点动限位控制；照明控制；其它控制 工作液泵的启动、停止；自动绕丝，垂直检查等6）夹具 桥式，弱磁力，人工分度夹具7）附件 绕丝装置，手动紧丝工具，垂直检具，绘图划针，张力计412. 脉冲电源（框图）晶体管脉冲电源与成形机同，但功率小，频率高（适用于正极性加工），42分类：按电源功率放大级分：晶体管控制RC式；

11、晶体管式；VMOS管式按输出脉冲波形分：矩形波用于大、中、小型线切割加工分组波用于中、小型线切割加工前阶梯波用于中、小型线切割加工，电极丝损耗小，加工精度高，不易切割厚件前沿缓冲波用于小型精加工，不易切割厚件433. 数字程序控制系统运算器，控制器，译码器，输入回路，输出回路功率放大级，驱动电源，电阻板，显示器444.2.2.3 数字程序控制原理1. 逐点比较法斜线圆弧452. 偏差计算1）斜线 实质是角度比较tan=ye/xe tann=yn/xntanntan= yn/xnye/xe=（xeynyexn）/xnxe 规定|xnxe|0F= xeynxnyeF0， xF0， y462）圆弧

12、实质是半径比较F=x2+y2R2 F0，在圆弧外（上）， xF0，在圆弧内， y473. 加工长度控制（终点判断）计数长度J（投影长度） 累计总和计数方向G正确选择（象限区间）：1）斜线2）圆弧优弧，劣弧484.2.2.4 程序编制将人们的意图用机器所能接受的 “语言”编排好“命令”告诉控制台。1. 程序格式“3B”指令（已有扩充的“4B”、“5B”指令）：B x B y B J G Z49B x B y B J G Z1）“B”为分隔符2）圆弧：原点为圆心，x、y为起点坐标；斜线：原点为起点，x、y为终点坐标3）单位m，x或y为0时，可不写；J写足6位4）坐标轴方向不变，原点随线走5）规定直

13、线（平行于坐标轴）x、y坐标可不填，直接由J、G、Z控制即可6）Z有12种：L1L4（分别含x轴，y轴，x轴，y轴），SR1 SR4，NR1NR4（起点在轴上看方向）5051522. 纸带编码纸带：5单位 I1，I2，I3，I4，I5(补奇孔) ，+I0(同步孔)代码533. 加工程序编制计算相应数据 影响精度的因素有 设备精度、计算误差等补偿 电极丝直径，放电间隙考虑补偿量连续曲线几何计算公差 取中值选择起始点和方向 起始点一般选交叉点或粗糙度大处；方向要考虑工件自重的作用54编程6步骤：1）图形分析；2）点坐标计算；3）编程序；4）检验程序；5）纸带穿孔；6）穿孔检验5556ISO代码数控

14、程序编制 ISO代码为国际标准化机构制定的用于数控的一种标准代码，与数控车、数控铣ISO代码一致，采用8单位补编码。 1程序格式 一个完整的加工程序由程序名、若干个程序段和程序结束指令组成。其格式如下： 其中，N：顺序号字，位于程序段之首。 G：准备功能字，用于建立机床或控制系统工作方式的一种命令。 X、Y：尺寸字，主要用来指令电极丝运动到达的坐标位置。 M：辅助功能字。用来指令机床辅助装置的接通和断开。N_ G_ X_ Y_ M572ISO代码及编程 DK7625机床常用G功能和M功能指令见表2-3。 注： 表内 00 组为非模态指令，只在本程序段内有效。其他组为模态指令，一次指定后持续有效

15、， 直到碰到本组其他代码。 标有* 的G代码为数控系统通电启动后的默认状态。584.2.2.5 间隙补偿和斜度切割的控制原理1. 间隙补偿的控制原理2. 切割带斜度工件的控制原理（1）偏移丝架用于高速走丝机，锥度较小，仅1.5（2）双坐标联动装置用于低速走丝机，最大可达30，一般559锥度切割601）坐标系的设定 格式：G92XYIJ； X、Y为电极丝的起始坐标，这就确定了程序原点。I确定零件的厚度，J工作台表面到编程表面的距离，I有正负之分，如图零件编程表面示意图613）直线插补 格式：G01XYUVF； X、Y：指定的终点坐标， U、V 斜度切割装置的运动坐标，采用不带小数点的格式，单位m

16、， F在伺服模式下运动 速度由机床给定，不起作用，在常量模式下指定运动速度。4）圆弧插补 格式：G02(G03)XYIJF； X、Y圆弧的终点坐标，I、J圆心相对于起点的增量坐标。2）快速定位 格式：G00 X Y X.Y：指定的终点坐标。 例：图中快速从O到A点编程如下： G00 X30000 Y3700062 编程规则和方法与数控轮廓铣削基本类似，在此只是对其不同之处进行重点说明。 1) 加工平面设定只可能是XY平面，内部已设定为G17状态，因此G17可不写。程序代码中不可能出现Z坐标值，刀补代码只有G40、G41、G42及Dxx。 2) 在圆弧插补指令中，有关圆心坐标的信息只可用I、J格

17、式，R代码已被用于锥度加工中表示转角半径的信息，而不再是表达圆弧插补的圆弧半径信息。 3) F代码用于指令每分钟的加工进给量(进给速度)。其指令单位为：米制为0.01 mm/min，英制为0.0001 in/min。 63 4)T代码在此不再表示刀具号，而是用于指令锥度加工中的丝倾斜角度。 5)程序中坐标地址后跟的数值，若不带小数点，则其单位为m，即0.001 mm；若带有小数点，则其单位为mm。 6)G04用于指令中途想停止的时间，时间用地址X字符指令，指令单位为0.001 s。 644.2.2.6 电火花线切割加工工艺及应用1. 工艺应用和工艺路线使用领域：平面形状金属模具：冲裁模，烧结模

18、，拉拔模，挤压模立体形状金属模具：塑料模，模具分型面，冲模落料部分电火花成形加工用电极：微细复杂形状电极，通孔加工用电极，带斜度的型腔加工用电极微细加工：化学纤维喷丝头，异形窄缝、窄槽，标准缺陷（检测用）工量具轮廓：成形刀具外形，各种样板，凸轮及模板试制品及零件加工：直接加工试制品，多品种、小批量零件，特殊材料零件，材料试片65线切割机在工作6667 ISO编程实例1 【例】如图所示零件，按图中箭头所示加工轨迹方向，在暂不考虑线径补偿的情况下，以绝对坐标编程方式进行编程。 编程图例68 分析（1）根据装夹方位建立一坐标系。 （2）求出各节点的坐标按图示作辅助线后，即可得知该公切线的法线与X轴的

19、夹角为30，因此可按式X=X0+Lcos30；Y=Y0+Lsin30算出公切线的两端点坐标分别为(17.32,10)和(8.66, 25)。 （3）按加工顺序对直线和圆弧段分别编程即可。图中，加工起始点即为穿丝孔所在位置，此点坐标为：(20，40) 。整个图形编程如下(沿逆时针方向加工)： 69O0001 ;G92 X 20.0 Y 40.0 ; 建立工件坐标系G90 G01 X 20.0 Y 30.0 ; 从穿丝孔到工件轮廓的引入线G02 X30.0 Y 20.0 I -10.0 J 0.0 ; 左上方R10的顺圆G03 X30.0 Y20.0 I 0.0 J20.0 ; 左下方R20的逆圆

20、G01 X 0.0 Y 20.0 ; 正下方的水平直线G03 X 17.321 Y 10.0 I 0.0 J 20.0 ; 右下方R20的逆圆G01 X 8.66 Y 25.0 ; 右方公切线G03 X 0.0 Y 30.0 I8.66 J5.0 ; 右上方R10的逆圆G01 X20.0 Y 30.0 ; 正上方的水平直线X20.0 Y 40.0 ; 返回穿丝孔的引出线M02 ; 程序结束 7071工艺路线图样分析、计算准备 机床；工作液；电极丝；模坯；编程；电参数加工检验722. 影响加工效果的主要因素衡量效果的参数：切割速度；粗糙度；加工精度；电极丝损耗1）切割速度提高效率的途径（与成形加

21、工类似）：增大脉冲电压幅值；Ton；Toff；适当增大脉冲电源的功率732）表面粗糙度高速机为Ra52.5m，精到1m低速机为Ra1.250.2m慢走丝线切割样品7475影响因素：导丝轮及其轴承磨损；电极丝移动不平稳，有振动；电极丝绕得太松，张力不够；电参数选择不当，拉弧现象太多；电极丝损耗、变细，在导丝轮内窜动；进给速度调节不当，加工不稳定763）加工精度 尺寸，形状，位置高速机为0.010.02mm；低速机为0.0050.002mm保证加工精度的措施：保持恒定的放电间隙，力求电源电压波动小；电极丝垂直于工作台；提高机床精度；减少电极丝振动774）电极丝损耗电极丝种类：Mo丝 GB41828

22、4；MoW丝 GB418384；线径0.080.18；一般要求切割10000mm2后，直径减小0.01W丝脆；黄铜丝（慢走丝）抗拉强度低，损耗大包芯丝？78对电极丝的基本要求：a）材质均匀，直径尺寸精度高；b）高熔点，抗电饰，使用寿命长；c）延伸率小（抗拉强度高）；d）不氧化霉变，能长期保存；e）电阻率小，导电性好。79脉冲参数对加工效果的影响工艺指标电参数加工速度表面粗糙度电极丝损耗参数选用范围加工情况空载电压幅值7090V加工稳定性稍Ton（Toff不变）较大较大稍精10s不稳定（厚件尤甚）半精1020s较稳定粗2050s容易稳定Toff（Ton不变）明显稍明显100sToff太短，易使加工不稳定脉冲电源输出级限流电阻阻值保持不变的条件下。80电极丝移动速度对加工效果的影响速度快，有利于排屑，增大电流，加工厚件；但换向频繁，有效时间减少快走丝速度710m/s慢走丝速度n cm/m81工件材料及其厚度对加工效果的影响切割淬火钢、铜、铝稳定性好，可快；切割不锈钢、磁钢、硬质合金不稳定，应慢。切割薄件稳定性好，切割厚件主要是排屑困难。8283（因果图可推广）843. 工件的装夹与找正1）工件装夹方法 特点与应用悬臂支承 小件两端支承 大件桥式支承 大、小件弱磁夹具 装夹困难或薄壁、易变形件专用夹具 组合