数控电加工技术电子教案：项目二 电极设计

教学设计方案课型应用课时6课时总课时10课题项目二电极设计教学目标知识目标1.不同种模具的工艺分析;2.工具电极尺寸的计算。技能目标1.掌握电火花冲孔落料模工具电极的设计方法；2.掌握电火花型腔模工具电极的设计方法。素养目标有创新精神，养成查阅资料的习惯，提升与人沟通交流的技巧，贯彻环保理念。教学重点难点重点掌握不同种模具的工艺分析以及工具电极尺寸的计算。难点掌握不同工具电极的设计方法。教学方法讲授法、引导发现法，实操法教学准备教材、PPT教学过程设计教学环节教学内容教师活动学生活动导入电极是电加工中至关重要的组成部分，电极的设计将直接影响电加工的加工精度、加工效率和加工成本等方面。电极的设计对加工精度的稳定性和精度水平产生直接影响，电极的形状和尺寸需要与加工零件的形状和尺寸匹配；要根据加工要求和加工材料的特性，选择合适的电极材料和电极表面处理方式。电极的设计需要考虑加工速度、加工深度、电极寿命等因素，合理设计电极可以提高加工效率和生产效率，降低加工成本。电极的设计对加工成本的影响，不同的电极材料和电极表面处理方式对加工成本的影响不同，合理的电极设计可以降低加工成本，提高经济效益。通过讲述电极的作用，引导学生从三个影响方面思考电极的设计方法。激发学生的兴趣，引入本节课主题，并引导学生思考。新课教学一、电火花冲孔落料模工具电极设计1.电火花冲孔落料模工艺分析电火花冲孔落料模生产上应用较多的一种模具；形状复杂和尺寸精度要求高，是生产中的关键技术之一。凹模加工用电火花线切割加工凸模；利用凸模作为工具电极在电火花成型机床上“反打”来加工凹模。2.工具电极的高度设计工具电极的高度取决于电火花冲孔落料模的结构形式、模板厚度、电极材料、装夹方式、电极使用次数和电极制造工艺等因素。L=KH+H1+H2+(0.4~0.8)(n-1)KHL：工具电极的高度；H：凹模需要加工的深度；H1：当模板后部挖空时，电极所需加长部分的深度；H2：一些小电极端部不宜开连接螺孔，而必须用夹具夹持电极尾部时，需要增加的夹持部分长度（10~20mm）；n：一个电极使用的次数，一般情况下，多用一次电极需要比原有长度增加（0.4~0.8）倍；K：与电极材料、加工方式、型腔复杂程度有关的系数，对不同的电极材料，其取值不同。紫铜为2~2.5，黄铜为3~3.5，石墨为1.7~2，铸铁为2.5~3，钢为3~3.5。3.工具电极的水平尺寸设计电火花冲孔落料模工具电极的水平尺寸应比预定的冲孔截面尺寸均匀地缩小一个单边的放电间隙。d=D–2Sd：工具电极的水平尺寸；D：加工后的冲孔尺寸；S：单边的放电间隙。通常情况下，模具样图只标注凸模的具体尺寸，而凹模样图只标注与凸模的配合间隙。1.对电火花冲孔落料模工艺进行分析；讲解工具电极的高度设计公式；讲解工具电极的水平尺寸设计公式。2.审查学生对公式的理解掌握程度。1.能够掌握电火花冲孔落料模工艺分析。2.掌握工具电极的高度设计以及工具电极的水平尺寸设计。4.设计工具电极加工一个“口”字形冲压件，根据以下数据设计工具电极。冲压件尺寸：10mm×10mm材料：硅钢片凹模加工深度：60mm凹模与凸模的配合间隙：0.1mm(1)工具电极材料的选择根据加工的冲压件大小，采取凸模加工凹模的方法，即钢打钢，工具电极材料为钢。(2)工具电极高度的设计L=KH+H1+H2+(0.4~0.8)(n-1)KH=3×60+20+20+0.6×(2–1)×3×60=328(mm)(3)工具电极水平尺寸的设计设电火花冲孔落料模工具电极单边放电间隙为0.1mm，单边放电间隙等于凹模与凸模的配合间隙，因此工具电极尺寸按凸模计算。d=D–2S=(10–2×0.1)mm=9.8mm根据任务案例，进行设计过程分析，并引导学生设计工具电极。在老师引导下，尝试设计工具电极，掌握电火花冲孔落料模工具电极的设计方法。二、电火花型腔模工具电极设计1.电火花型腔模工艺分析电火花型腔模型腔模的电火花加工属于盲孔加工，在加工过程中，应注意电蚀物的排出和工作液气体的排出。型腔模形状复杂，加工面积变化大，电规准的选择比较困难。在设计电火花型腔模工具电极尺寸时，考虑模具型腔的尺寸、形状和复杂程度；考虑电极材料和电规准的选择；若采用单电极平动法加工侧面，则还需考虑平动量的大小。2.工具电极的高度设计公式：H≥l+LH：除装夹部分外的电极总高度；l：电极每加工一个型腔，在垂直方向上的有效高度，其应等于型腔深度减去端面的放电间隙和电极的端面损耗；L：考虑到加工结束时，电极夹具不和模块或压板发生接触，以及同一电极需重复使用而增加的高度。3.工具电极的水平尺寸设计(1)在设计电火花型腔模工具电极时，应将放电间隙和平动量计算在内。a=A±Kb±：分别表示电极的“缩和放”，工具电极内凹，则设计尺寸增加，取“＋”，工具电极外凸，则设计尺寸减小，取“－”。a：加工后的冲孔尺寸；A：单边的放电间隙；K：与型腔尺寸注法有关的系数（直径方向（双边）K=2；半径方向（单边）K=1；b：电极的单边缩放量（或平动头偏心量，一般取0.7~0.9mm）。(2)电火花型腔模工具电极的单边缩放量的计算公式：b=S+Ra1+Ra2+zS：单边放电间隙，一般放电间隙为0.1mm左右；Ra1：前一电规准时的表面粗糙度；Ra2：本次电规准时的表面粗糙度；z：平动量，一般为0.1~0.5mm。1.对电火花型腔模工艺进行分析；讲解工具电极的高度设计公式；讲解工具电极的水平尺寸设计公式。2.审查学生对公式的理解掌握程度。1.能够掌握电火花型腔模工艺分析。2.掌握电火花型腔模工艺工具电极的高度设计以及工具电极的水平尺寸设计。4.设计工具电极根据以下数据设计工具电极。深度：10mm×10mm端面放电间隙：0.1mm单边的放电间隙：0.1mm(1)工具电极材料的选择电火花型腔模工具电极材料为紫铜。(2)工具电极的高度设计H≥l+L=20–0.1+10=29.9(mm)(3)工具电极的水平尺寸设计根据电火花型腔模工具电极的水平尺寸计算公式，计算得出工具电极的水平尺寸。(4)工具电极平动量的确定电火花型腔模工具电极的平动量为0.1mm。根据任务案例，进行设计过程分析，并引导学生设计工具电极。在老师引导下