模具制造工艺培训课件

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。汽车轮毂压铸模2.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→平动加工单电极加工法4）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5）分解电极法用于复杂型腔加工6）棒状电极数控加工多电极加工法4.1.5.2型腔模电极设计与制造1.电极材料石墨

型号：KS-25，DS-52W，GS450，GS800，……，紫铜

大Ton，低Ip，Toff不应太大，不冲油Cu-W、Ag-W2.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(-δ)’=(1+β)H(-δ)电极总高度

a）整体式；b）组合式；c）镶拼式电极的结构形式（3）排气孔与与冲液孔直径Ф1~1.5；孔距20~40；错开布排排。冲液孔位置置不易排屑的的拐角、窄窄缝处（原原则：不留留死区）排气孔位置置面积大处，，端部凹入入处自然排屑粗加工有效效3.电极制造制造方法切削；压力力振动（对对石墨）；；液压放电电（对紫铜铜）；电铸铸（对紫铜铜）工艺过程石墨电极拼合要注意意方向性：：应使石墨墨压制时的的施压方向向与电火花花加工时的的进给方向向垂直。石墨电极的的方向性与与拼合法4.1.5.3型腔模电火火花成形加加工工艺1.加工前的准准备工艺方法，，电极，工工件坯料等等2.电极的装夹夹与校正操作要点指大电极小小电极极用电极夹夹具1）按电极侧侧面校正千分表2）以电极（（或固定板板）的上平平面作辅助助基准校正正（千分表表）3）按电极端端面火花放放电校正（（不提倡？？）1—调节螺钉；；2—摆动法兰盘盘；3—球面螺钉；；4—调角校正架架；5—调整垫；6—上压板；7—销钉；8—锥柄座；9—滚珠；10—电源线；11—垂直度调节节螺钉带垂直和水水平转角调节装置的的夹头3.工件的装夹夹与定位（（图）1）十字线法法定位2）定位板定定位3）块规角尺尺定位4）数控4.电规准的选选择与转换换1）电规准的的选择粗中精2）电规准的的转换粗（留余量量1）→中（修修平凹坑，，3Rmax）→精（2Rmax）→修光侧侧面【补充】生产技术安安全1.电气安全1）电源、油油箱外壳要要接地，防防触电，抗抗干扰，清清除静电；；2）加工中禁禁用手接触触金属物。。调整冲液液装置须停停机。工作作箱内不要要放置杂物物、工具，，以防意外外短路；3）电源进线线加装稳压压及滤波环环节，以提提高抗干扰扰能力，减减少对外电电磁污染。。2.防火1）机床所处处场地设置置防火隔离离层，厂房房耐火等级级不低于2级；2）划定禁火火区，防止止动用明火火，慎用非非明火加温温装置，控控制意外点点火因素；；配备灭火器器材（油着着火，应用用干粉灭火火器，沙土土等，不能能用水及泡泡沫灭火器器）3）工作液中中不得掺入入汽油；4）严格控制制加工液面面高出工件件加工面50~100mm以上，未放放足工作液液时,禁止放电；；5）严格控制制工作液温温度，增加加冷却装置置。3.通风净化有害气体有有：CO、丙烯醛、、低碳氢氧氧化物、氰氰化氢局部吸（排排）气4.2电火花线切切割加工4.2.1电火花线切切割加工原原理和特点点（钢丝锯木木板，或电电热丝切割割泡沫塑料料/冰块）4.2.1.1基本原理利用一根运运动着的金金属丝作为为工具电极极，在金属属丝与工件件之间通以以脉冲电流流，使之产产生放电蚀蚀除而进行行切割加工工与电火花成成形/穿孔加工的的不同点：：电极丝（（Φ0.02~Φ0.30，损耗小））代替专用用电极，穿穿过工件且且不断移动动。高速走丝““疏松接触触式”放电电过程与电电火花成形形/穿孔加工理理论有所不不同：电极丝高速速运动，在在一次脉冲冲宽度内，，可能有多多次多种形形式的状态态转换。如如：开路—正常火花放放电，开路路—短路，正常常火花放电电—短路；没有稳定的的拉弧现象象；在开路状态态下仍有明明显的极间间电流，由由于乳化液液的电阻率率不大（0.5~5kΩcm，比煤油和和去离子水水低得多）），有电化化学反应。。4.2.1.2电火花线切切割加工的的特点1）不需制造造复杂形状状的成形电电极，形状状由程序控控制工作台台移动获得得。2）工件材料料被蚀除量量很少，边边角余料可可以利用。。3）能方便地地加工各种种复杂形状状，包括微微槽、窄缝缝，切缝宽宽度可小到到0.04，圆角R0.02。即使形状状很复杂，，其加工速速度不变，，加工费用用也不甚高高。4）电极损耗耗小。低速速走丝机的的电极丝只只使用一次次，电极损损耗对加工工精度影响响更小。5）加工过程程中，一般般不转换加加工规准，，不会起火火。6）自动化程程度高，操操作方便，，加工周期期短，成本本低（0.002元/mm2）。7）主要用于于平面形状状（直母线线曲面），，有些机床床也可加工工锥面。切切割锥度件件时，凸、、凹模同时时加工低速走丝机机的放电特特点：Ton小（nμs），Ip大（粗加工工时达80~500A），工作液液用电阻率率可控的去去离子水（（很少用煤煤油）；面积效应（（工件厚度度和电极丝丝直径的影影响）非常常显著。4.2.2电火花线切切割机床4.2.2.1电火花线切切割机床分分类1.按控制方式式分类1）靠模仿形形电火花线线切割机床床需制作靠模模2）光电跟踪踪电火花线线切割机床床可加工任意意复杂曲线线图形的工工件，需画画放大跟踪踪图（放在在跟踪台上上），控制制精度不高高3）数字程序序控制电火火花线切割割机床无编程功能能4）微机数控控电火花线线切割机床床可自动编程程，绘图，，CRT显示2.按机床精度度分普通型；精精密型机床精度见见GB7926-873.按机床功能能分大型；专用用型等高速走丝；；低速走丝丝；中速（低速机上上）双丝线线切割先粗后细，，自动切换换中速走丝低速走丝的的性能，高高速走丝的的成本种类及机床厂商最大加工效率mm2/min精度/μm粗糙度Ra/μm锥度/°快移速度mm/min国产某中走丝机300±30.6±302000日本慢走丝机220±20.4±301000台湾慢走丝机150±40.5±20600国产慢走丝机100±50.6±15600国产快走丝机80±152.5±1530性能比较（引自上海海特略精密密数控机床床有限公司司产品广告告，2013）4.2.2.2电火花线切切割机床的的组成1.机床主机1）床身2）坐标工作作台丝杠、螺母母间隙3）运丝机构构丝架斜度切割4）工作液循循环系统组成：泵，，液箱，过过滤器，管管道，控制制阀等对工作液（（一般不用用油）的要要求：介电能力适适中，过低低不产生火火花，过高高击穿能耗耗大；冷却功能；；洗涤功能排屑，渗透透性；润滑性阻尼性；灭弧，消电电离；防锈，防腐腐；无害，无污污染；价廉，使用用寿命长。。5）机床控制制电路的控控制内容及及控制功能能走丝控制正、反向，，调速，断断丝保护，，电机制动动走丝换向控控制停加工脉冲冲电源，停停计算机运运算工作台控制制方式的选选择自动，手动动，点动限位控制；；照明控制制；其它控控制工作液泵的的启动、停停止；自动动绕丝，垂垂直检查等等6）夹具桥式，弱磁磁力，人工工分度夹具具7）附件绕丝装置，，手动紧丝丝工具，垂垂直检具，，绘图划针针，张力计计2.脉冲电源（（框图）晶体管脉冲冲电源与成成形机同，，但功率小小，频率高高（适用于于正极性加加工），分类：按电源功率率放大级分分：晶体管管控制RC式；晶体管管式；VMOS管式按输出脉冲冲波形分：：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3.数字程序控控制系统运算器，控控制器，译译码器，输输入回路，，输出回路路功率放大级级，驱动电电源，电阻阻板，显示示器4.2.2.3数字字程程序序控控制制原原理理1.逐点点比比较较法法斜线线圆弧弧2.偏差差计计算算1）斜斜线线实质质是是角角度度比比较较tanα=ye/xetanαn=yn/xntanαn－tanα=yn/xn－ye/xe=（xeyn－yexn）/xnxe规定定|xnxe|＞0F=xeyn－xnyeF≥0，→ΔxF＜0，→Δy2）圆弧实质是半径比比较F=x2+y2－R2F≥0，在圆弧外（（上），→－ΔxF＜0，在圆弧内，，→Δy3.加工长度控制制（终点判断断）计数长度J（投影长度））累计总和计数方向G正确选择（象象限区间）：：1）斜线2）圆弧优弧，劣弧4.2.2.4程序编制将人们的意图图用机器所能能接受的““语言”编排排好“命令””告诉控制台台。1.程序格式“3B”指令（已有有扩充的“4B”、“5B”指令）：BxByBJGZBxByBJGZ1）“B”为分隔符2）圆弧：原点点为圆心，x、y为起点坐标；；斜线：原点点为起点，x、y为终点坐标3）单位μm，x或y为0时，可不写；；J写足6位4）坐标轴方向向不变，原点点随线走5）规定直线（（平行于坐标标轴）x、y坐标可不填，，直接由J、G、Z控制即可6）Z有12种：L1~L4（分别含x轴，y轴，－x轴，－y轴），SR1~SR4，NR1~NR4（起点在轴上上看方向）2.纸带编码纸带：5单位I1，I2，I3，I4，I5(补奇孔)，+I0(同步孔)代码3.加工程序编制制计算相应数据据影响精度的因因素有设备精度、计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和方向起始点一般选选交叉点或粗粗糙度大处；；方向要考虑虑工件自重的的作用编程6步骤：1）图形分析；；2）点坐标计算算；3）编程序；4）检验程序；；5）纸带穿孔；；6）穿孔检验序号BXBYBJGZ备注1BBB001040GXL3穿丝切割2B1040BB004160GYSR23BBB001040GXL14K拆卸钼丝5BBB013000GYL4空走6BBB003740GXL3重新装上钼丝7D切入并加工BC段8BBB012190GYL29BBB000740GXL110BB1940B000629GYSR111B1570B1439B005641GYNR312B1430B1311B001430GXSR413BBB000740GXL314BBB001300GYL215BBB003220GXL316BBB004220GYL417BBB003220GXL118BBB008000GYL4退出19D加工结束ISO代码数控程序序编制ISO代码为国际标标准化机构制制定的用于数数控的一种标标准代码，与与数控车、数数控铣ISO代码一致，采采用8单位补编码。。1．程序格式一个完整的加加工程序由程程序名、若干干个程序段和和程序结束指指令组成。其其格式如下：：其中，N：顺序号字，，位于程序段段之首。G：准备功能字字，用于建立立机床或控制制系统工作方方式的一种命命令。X、Y：尺寸字，主主要用来指令令电极丝运动动到达的坐标标位置。M：辅助功能字字。用来指令令机床辅助装装置的接通和和断开。N____G_____X____Y____M2．ISO代码及编程DK7625机床常用G功能和M功能指令见表表2-3。注：①表内内00组为非模态指指令，只在本本程序段内有有效。其他组组为模态指令令，一次指定定后持续有效效，直到碰碰到本组其他他代码。②标有*的的G代码为数控系系统通电启动动后的默认状状态。4.2.2.5间隙补偿和斜斜度切割的控控制原理1.间隙补偿的控控制原理2.切割带斜度工工件的控制原原理（1）偏移丝架用于高速走丝丝机，锥度较较小，仅1.5°（2）双坐标联动动装置用于低速走丝丝机，最大可可达30°，一般±5°锥度切割1）坐标系的设设定格式：G92X－Y－I－J－；X、Y为电极丝的起起始坐标，这这就确定了程程序原点。I－确定零件的的厚度，J－工作台表面面到编程表面面的距离，I有正负之分，，如图零件编程表面面示意图3）直线插补格式：G01X－Y－U－V－F－；X、Y：指定的终点点坐标，U、V－斜度切割装置置的运动坐标标，采用不带带小数点的格格式，单位μm，F－在伺服模式式下运动速度由机床给给定，不起作作用，在常量量模式下指定定运动速度。。4）圆弧插补格式：G02(G03)X－Y－I－J－F－；X、Y－圆弧的终点点坐标，I、J－圆心相对于于起点的增量量坐标。2）快速定位格式：G00X－Y－X.Y：指定的终点点坐标。例：图中快速速从O到A点编程如下：：G00X30000Y37000编程规则和方方法与数控轮轮廓铣削基本本类似，在此此只是对其不不同之处进行行重点说明。。1)加工平面设定定只可能是XY平面，内部已已设定为G17状态，因此G17可不写。程序序代码中不可可能出现Z坐标值，刀补补代码只有G40、G41、G42及Dxx。2)在圆弧插补指指令中，有关关圆心坐标的的信息只可用用I、J格式，R代码已被用于于锥度加工中中表示转角半半径的信息，，而不再是表表达圆弧插补补的圆弧半径径信息。3)F代码用于指令令每分钟的加加工进给量(进给速度)。其指令单位位为：米制为为0.01mm/min，英制为0.0001in/min。4)T代码在此不再再表示刀具号号，而是用于于指令锥度加加工中的丝倾倾斜角度。5)程序中坐标地地址后跟的数数值，若不带带小数点，则则其单位为m，即0.001mm；若带有小数数点，则其单单位为mm。6)G04用于指令中途途想停止的时时间，时间用用地址X字符指令，指指令单位为0.001s。4.2.2.6电火花线切割割加工工艺及及应用1.工艺应用和工工艺路线使用领域：平面形状金属属模具：冲裁裁模，烧结模模，拉拔模，，挤压模立体形状金属属模具：塑料料模，模具分分型面，冲模模落料部分电火花成形加加工用电极：：微细复杂形形状电极，通通孔加工用电电极，带斜度度的型腔加工工用电极微细加工：化化学纤维喷丝丝头，异形窄窄缝、窄槽，，标准缺陷（（检测用）工量具轮廓：：成形刀具外外形，各种样样板，凸轮及及模板试制品及零件件加工：直接接加工试制品品，多品种、、小批量零件件，特殊材料料零件，材料料试片线切割机在工工作ISO编程实例1【例】如图所示零件，按按图中箭头所所示加工轨迹迹方向，在暂暂不考虑线径径补偿的情况况下，以绝对对坐标编程方方式进行编程程。编程图例分析（1）根据装夹方位位建立一坐标标系。（2）求出各节点点的坐标按图示作辅助助线后，即可可得知该公切切线的法线与与X轴的夹角为30， 因此可按按式X=X0+Lcos30；Y=Y0+Lsin30算出公切线的的两端点坐标标分别为(17.32,10)和(8.66,25)。（3）按加工顺序序对直线和圆圆弧段分别编编程即可。图图中，加工起起始点即为穿穿丝孔所在位位置，此点坐坐标为：(−20，40)。整个图形编编程如下(沿逆时针方向向加工)：O0001;G92X−−20.0Y40.0;建立工件坐标标系G90G01X−−20.0Y30.0;从穿丝孔到工工件轮廓的引引入线G02X−−30.0Y20.0I-10.0J0.0;左上方R10的顺圆G03X−−30.0Y−20.0I0.0J−−20.0;左下方R20的逆圆G01X0.0Y−20.0;正下方的水平平直线G03X17.321Y10.0I0.0J20.0;右下方R20的逆圆G01X8.66Y25.0;右方公切线G03X0.0Y30.0I−8.66J−−5.0;右上方R10的逆圆G01X−−20.0Y30.0;正上方的水平平直线X−20.0Y40.0;返回穿丝孔的的引出线M02;程序结结束工艺路路线图样分分析、、计算算准备机床；；工作作液；；电极极丝；；模坯坯；编编程；；电参参数加工检验2.影响加加工效效果的的主要要因素素衡量效效果的的参数数：切切割速速度；；粗糙糙度；；加工工精度度；电电极丝丝损耗耗1）切割割速度度提高效效率的的途径径（与与成形形加工工类似似）：：增大脉脉冲电电压幅幅值；；Ton↑；Toff↓；适适当增增大脉脉冲电电源的的功率率2）表面面粗糙糙度高速机机为Ra5~2.5μm，精到到1μm低速机机为Ra1.25~0.2μμm慢走丝丝线切切割样样品影响因因素：：导丝轮轮及其其轴承承磨损损；电极丝丝移动动不平平稳，，有振振动；；电极丝丝绕得得太松松，张张力不不够；；电参数数选择择不当当，拉拉弧现现象太太多；；电极丝丝损耗耗、变变细，，在导导丝轮轮内窜窜动；；进给速速度调调节不不当，，加工工不稳稳定3）加工工精度度尺寸，，形状状，位位置高速机机为0.01~0.02mm；低速速机为为0.005~0.002mm保证加加工精精度的的措施施：保持恒恒定的的放电电间隙隙，力力求电电源电电压波波动小小；电极丝丝垂直直于工工作台台；提高机机床精精度；；减少电电极丝丝振动动4）电极极丝损损耗电极丝丝种类类：Mo丝GB4182—84；MoW丝GB4183—84；线径0.08~0.18；一般要要求切切割10000mm2后，直直径Ф减小≤≤0.01W丝脆；；黄铜丝丝（慢慢走丝丝）抗抗拉强强度低低，损损耗大大包芯丝丝？对电极极丝的的基本本要求求：a）材质质均匀匀，直直径尺尺寸精精度高高；b）高熔熔点，，抗电电饰，，使用用寿命命长；；c）延伸伸率小小（抗抗拉强强度高高）；；d）不氧氧化霉霉变，，能长长期保保存；；e）电阻率率小，导导电性好好。脉冲参数数对加工工效果的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↑↑↑↑70~90V加工稳定性稍↑Ton↑（Toff不变）较大↑较大↑稍↑精＜10μs不稳定（厚件尤甚）半精10~20μs较稳定粗20~50μs容易稳定Toff↓（Ton不变）明显↑稍↑明显↑＞100μsToff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。电极丝移移动速度度对加工工效果的的影响速度快，，有利于于排屑，，增大电电流，加加工厚件件；但换换向频繁繁，有效效时间减减少快走丝速速度7~10m/s慢走丝速速度ncm/m工件材料料及其厚厚度对加加工效果果的影响响切割淬火火钢、铜铜、铝稳稳定性好好，可快快；切割不锈锈钢、磁磁钢、硬硬质合金金不稳定定，应慢慢。切割薄件件稳定性性好，切切割厚件件主要是是排屑困困难。（因果图图——可推广））3.工工件的装装夹与找找正1）工件装装夹方法法特点与应应用悬臂支承承小件两端支承承大件桥式支承承大、小件件弱磁夹具具装夹困难难或薄壁壁、易变变形件专用夹具具组合夹具具2）工件的的找正拉表法；；划线法法；基面面靠定法法；4.切切割加工工中的注注意事项项1）复杂件件应先试试割，后后实际切切割2）进给速速度宜稳稳定，不不宜轻易易变动3）注意观观察拖板板手轮4）不要轻轻易中途途停机5）角部塌塌边的解解决办法法（图））原因：电电极丝绕绕曲，放放电不平平衡加工路线线的选择择在加工中中，工件件内部应应力的释释放要引引起工件件的变形形，所以以在选择择加工路路线时，，应尽量量避免破破坏工件件或毛坯坯结构刚刚性。