模具制造技术-3模具零件电加工总结课件.ppt
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- 模具 制造 技术 零件 加工 总结 课件
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1、安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院第三章第三章 模具零件电加工模具零件电加工 直接利用电能、光能、化学能、直接利用电能、光能、化学能、电化学能、声能等进行加工。可以电化学能、声能等进行加工。可以加工高强度、高硬度、高韧性、高加工高强度、高硬度、高韧性、高脆性、耐高温等材料。脆性、耐高温等材料。应用:电火花成型加工、数控线切应用:电火花成型加工、数控线切割加工、电解加工、电铸加工、超割加工、电解加工、电铸加工、超声加工和化学加工声加工和化学加工本章要点本章要点电加工原理电加工原理型孔电加工型孔电加工型腔电加工型腔电加工线切割加工线切割加工电化学电化学加工加工安徽机电职
2、业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院1 1、了解特种加工及其特点和应用范围;、了解特种加工及其特点和应用范围;2 2、理解电火花加工原理、特点和应用范围;掌握电极的、理解电火花加工原理、特点和应用范围;掌握电极的设计与制造,电规准的选择;设计与制造,电规准的选择;3 3、掌握型孔加工和型腔加工技术;、掌握型孔加工和型腔加工技术;4 4、了解线切割加工原理、特点和数字控制原理;、了解线切割加工原理、特点和数字控制原理;5 5、理解线切割加工和电火花成形加工的异同点;掌握线、理解线切割加工和电火花成形加工的异同点;掌握线切割加工程序(切割加工程序(3B3B、ISOISO代码)的编制
3、;代码)的编制;6 6、掌握典型零件的线切割加工工艺。、掌握典型零件的线切割加工工艺。本章知识要点本章知识要点安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院一、加工原理一、加工原理 1 1、原理:在一定的介质中,通过工具电极和工件之间、原理:在一定的介质中,通过工具电极和工件之间的脉冲放电产生电腐蚀作用,对工件进行加工的一种的脉冲放电产生电腐蚀作用,对工件进行加工的一种方法。方法。1)1)电极:铜电极:铜 、钢、石墨、钢、石墨 2)2)加工介质:煤油、加工介质:煤油、煤油和机油、水基工作液煤油和机油、水基工作液 3)3)脉冲电源脉冲电源 机床第一节第一节 电火花加工电火花加工安
4、徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院2、加工条件:、加工条件:1)必须使接在不同极性上的工具和工件)必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙。之间保持一定的距离以形成放电间隙。2)放电必须在具有一定绝缘性的液体介)放电必须在具有一定绝缘性的液体介质中进行。质中进行。3)脉冲波形基本是单向的。脉冲波形基本是单向的。4)有足够的脉冲放电能量,以保证放电)有足够的脉冲放电能量,以保证放电部位的金属溶化或气化部位的金属溶化或气化脉冲电流波形安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院3、加工过程加工过程1 1、电离、电离:电场强度大电场
5、强度大,液体介质液体介质电子、离子电子、离子2 2、放电:、放电:电子电子阴阴 离子离子 阳阳 介质绝缘形成电通道介质绝缘形成电通道3 3、热膨胀:电子、离子碰撞,、热膨胀:电子、离子碰撞,阴、阳极碰撞阴、阳极碰撞 1000012000 1000012000 工件表面熔化、汽化工件表面熔化、汽化 介质汽化、分离碳黑介质汽化、分离碳黑4 4、抛处金属:爆炸力使工件表面抛出金属,形、抛处金属:爆炸力使工件表面抛出金属,形 成凹坑。成凹坑。5 5、消电离:、消电离:带电粒子转变成中性粒子,介质带电粒子转变成中性粒子,介质 恢复成绝缘状态。为下一次准备恢复成绝缘状态。为下一次准备安徽机电职业技术学院模
6、 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院 4 4、极性效应、极性效应 正、负极腐蚀速度不同的现象正、负极腐蚀速度不同的现象 1 1、正极性接法:工件接正极,电极接负极、正极性接法:工件接正极,电极接负极 电子质量小,在电场力作用下较短时间轰击阳极电子质量小,在电场力作用下较短时间轰击阳极 表面;离子质量大,未达到阴极表面,脉冲就结表面;离子质量大,未达到阴极表面,脉冲就结 束了。束了。短脉冲短脉冲40300300微秒,表面质量低,效率高微秒,表面质量低,效率高;用用于粗于粗 加工。加工。安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院5 5电火花加工的特点电火花加工的特点1 1)
7、便于加工用机械加工难以加工或无法加便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材料。工的材料。2 2)电极和工件在加工过程中不接触,便于电极和工件在加工过程中不接触,便于加工小孔、深孔、窄缝零件。加工小孔、深孔、窄缝零件。3 3)电极材料不必比工件材料硬。电极材料不必比工件材料硬。4 4)直接利用电能、热能进行加工,便于实直接利用电能、热能进行加工,便于实现加工过程的自动控制。现加工过程的自动控制。5)5)广泛应用于广泛应用于凹模型孔、型腔凹模型孔、型腔加工加工 安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院二、影响电火花加工质量及加工效率的主要因素二、影响电火花加工质量及加工效率的
8、主要因素 1 1、影响电火花加工精度、影响电火花加工精度(1 1)电极损耗对加工精度的影响)电极损耗对加工精度的影响 1 1)型腔加工;用电极的体积损耗率)型腔加工;用电极的体积损耗率 来衡量。来衡量。2 2)穿孔加工:用长度损耗率来衡量。)穿孔加工:用长度损耗率来衡量。(2 2)放电间隙对加工精度的影响)放电间隙对加工精度的影响 安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院(3)(3)加工斜度对加工精度的影响加工斜度对加工精度的影响 在加工过程中随着加工深度的在加工过程中随着加工深度的增加,二次放电次数增多,侧面增加,二次放电次数增多,侧面间隙逐渐增大,使加工孔入口处间隙逐
9、渐增大,使加工孔入口处的间隙大于出口处的间隙,出现的间隙大于出口处的间隙,出现加工斜度,使加工表面产生形状加工斜度,使加工表面产生形状误差,误差,2 2影响表面质量的工艺因素影响表面质量的工艺因素(1 1)表面粗糙度)表面粗糙度(2 2)表面变化层)表面变化层 经电火花加工后的表面将产生经电火花加工后的表面将产生包括凝固层和热影响层的表面变化层,包括凝固层和热影响层的表面变化层,安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院未淬火T10钢经电火花加工后的表面显微硬度 已淬火T10钢经电火花加工后的表面显微硬度 1 1)凝固层凝固层是工件表层材料在脉冲放电的瞬间高是工件表层材料在
10、脉冲放电的瞬间高温作用下熔化后未能抛出,在脉冲放温作用下熔化后未能抛出,在脉冲放电结束后迅速冷却、凝固而保留下来电结束后迅速冷却、凝固而保留下来的金属层。的金属层。2 2)热影响层)热影响层 位于凝固层和工件基体材料之间,该位于凝固层和工件基体材料之间,该层金属受到放电点传来的高温影响,层金属受到放电点传来的高温影响,使材料的金相组织发生了变化。使材料的金相组织发生了变化。3.影响电火花加工效率的主要因素安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院三、凹模型孔加工三、凹模型孔加工 (一)、加工方法(一)、加工方法1 1、直接加工法、直接加工法 凸模作电极间隙凸模作电极间隙 为
11、模具为模具Z Z Z Z 尺寸小尺寸小 电极需电镀电极需电镀 Z Z 尺寸大尺寸大 电极需腐蚀电极需腐蚀 如:如:电机定子、转子硅钢片冲模电机定子、转子硅钢片冲模 工艺简单,电加工性差工艺简单,电加工性差2 2、混合法、混合法 将凸模的加长部分选用与将凸模的加长部分选用与凸模不同的材料,与凸模一起凸模不同的材料,与凸模一起加工,以粘接或钎焊部分作穿加工,以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作部分。孔电极的工作部分。安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院3 3、修配凸模法、修配凸模法 凸模和工具电极分别制造,在凸模凸模和工具电极分别制造,在凸模上留一定的修配余量,按电火花加工好
12、上留一定的修配余量,按电火花加工好的凹模型孔修配凸模,达到所要求的凸、的凹模型孔修配凸模,达到所要求的凸、凹模的配合间隙。凹模的配合间隙。4 4、二次电极法、二次电极法 利用一次电极制造出二次电利用一次电极制造出二次电极,再分别用一次和二次电极加极,再分别用一次和二次电极加工出凹模和凸模,并保证凸、凹工出凹模和凸模,并保证凸、凹模配合间隙。模配合间隙。硬质合金,无成型磨情况下硬质合金,无成型磨情况下安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院(二)、电极设计(二)、电极设计 1、结构:2 2、尺寸:、尺寸:1)1)横截面尺寸横截面尺寸 以凹模为基准以凹模为基准 A,BA,B均
13、为凹模均为凹模尺寸尺寸 a=A-2a=A-2 b=B+2 b=B+2 c c不变不变整体式组合式镶拼式安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院以以凸模为基准凸模为基准 Z=2 Z=2 电极与凸模尺寸相同电极与凸模尺寸相同 Z2Z2Z2电极比凸模尺寸均匀扩大电极比凸模尺寸均匀扩大 电镀电极电镀电极 电极缩小或放大的数值可按下式计算电极缩小或放大的数值可按下式计算 2)2)长度尺寸长度尺寸 L=Kt+h+l+(0.4L=Kt+h+l+(0.40.80.8)(n-1)Kt(n-1)Kt k-k-电极材料、型孔复杂系数。电极材料、型孔复杂系数。紫铜紫铜2 2 2.5,2.5,石墨
14、石墨1.71.72,2,钢钢3 3 3.53.5 n-n-电极的使用次数电极的使用次数3)3)公差公差 1/21/21/31/3凹模刃口公差、尺寸精度不低于凹模刃口公差、尺寸精度不低于IT7IT7级精度、表面粗糙度应在以上级精度、表面粗糙度应在以上 Ra0.631.25 m Ra0.631.25 m 安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院4 4、电极材料、电极材料 损耗小、加工稳定性好损耗小、加工稳定性好 铜:稳定性好、损耗大铜:稳定性好、损耗大 钢:稳定性差、损耗中钢:稳定性差、损耗中石墨:稳定性好、损耗小石墨:稳定性好、损耗小5 5、电规准的选择、电规准的选择 电规
15、准即是一组电加工参数电规准即是一组电加工参数 如如:ti ti t t0 0 I UI U 粗规准粗规准Ra12.5 m Ra12.5 m ti ti=120300 s=120300 s 中规准中规准 Ra1.60.8 m Ra1.60.8 m ti ti=90120 s=90120 s 精精规准规准Ra0.630.32 m Ra0.630.32 m ti ti=45 s =45 s 正极正极性加工性加工 电规准在转换时,同时要调节油压,逐渐增大电规准在转换时,同时要调节油压,逐渐增大负极性加工安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院6 6、凹模型孔电火花加工实例、凹模型
16、孔电火花加工实例 所示为冲裁电机定子片的凸凹模,凹模型孔有所示为冲裁电机定子片的凸凹模,凹模型孔有2424个槽,冲件厚度为个槽,冲件厚度为0.5mm0.5mm,配合间隙为配合间隙为0.030.030.07mm0.07mm(双边),模具材料为双边),模具材料为 。安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院 1).电极(凸模)的制造加工工艺 锻造退火粗、精刨淬火与回火成形磨削。或:锻造退火刨(或铣)淬火与回火磨上、下平面线切割加工。凸模长度应加长一段。作为电火花加工的电极,长度值根据凹模刃口高度而定。2).凸凹模加工工艺锻造退火粗车、精车(上、下面)样板划线加工螺钉孔、粗加工各
17、槽孔淬火与回火磨平面退磁用组合后的凸模作电极,电火花加工槽孔。安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院四、凹模型腔电火花加工四、凹模型腔电火花加工 盲孔盲孔加工,排屑难,加工面积大,电规准调节范围大加工,排屑难,加工面积大,电规准调节范围大(一)凹模型腔电火花加工方法(一)凹模型腔电火花加工方法(1)单电极加工法单电极加工法;指用一个电极加工出所需型腔 1)用于加工形状简单、精度要求不高的型腔。2)用于加工经过预加工的型腔。3)用平动法加工型腔。用一个电极完成型腔的粗、中、精加工 电极作平面圆周运动的回转半径,缺点是难以获得高精度的型腔,难以清棱、清角此外,电极在粗加工中
18、容易引起不平的表面龟裂,安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院 2.2.多电极更换法多电极更换法采用多个电极采用多个电极,依次更换加工同一个型腔的方法,采用不依次更换加工同一个型腔的方法,采用不同的电规准,一般用两个电极进同的电规准,一般用两个电极进 行粗、精加工行粗、精加工仿形精度高,尤其适用于尖角、窄缝多的型腔加工。要求多个电极的一致性好,制造精度高,装夹精度高,一般只用于精密型腔的加工。3.3.分解电极法分解电极法分解电极法是单电极平动法和多电极更换法的综合应用分解电极法是单电极平动法和多电极更换法的综合应用 安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业
19、技术学院 (二二)电极设计电极设计1.电极结构设计 2.电极尺寸的确定:(1)电极水平截面尺寸的确定确定方法与型孔加工相同采用电极平动加工时,其计算公式为安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院 a电极水平方向尺寸 A 型腔的基本尺寸 K 与型腔尺寸标注有关的系数 b电极单边缩放量 e 平动量 Hmax 粗规准加工时表面微观不平度最大值 Hmin精规准加工时表面微观不平度最大值式中安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院“”放大放大-“-“+”号;反之用号;反之用“-”-”号。号。当型腔尺寸以两加工表面为尺寸当型腔尺寸以两加工表面为尺寸界线标注时,若
20、蚀除方向相反,取界线标注时,若蚀除方向相反,取K=2K=2;蚀除方向相同,取蚀除方向相同,取K=0K=0;当当型腔尺寸以中心线或非加工面为基型腔尺寸以中心线或非加工面为基准标注时,取准标注时,取K=1K=1;凡与型腔中心凡与型腔中心线之间的位置尺寸以及角度尺寸相线之间的位置尺寸以及角度尺寸相对应的电极尺寸不缩不放,取对应的电极尺寸不缩不放,取K=0K=0。安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院 2)电极垂直方向尺寸:电极在平行于主轴方向上的尺寸 安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院(3)排气孔和冲油孔 1)冲油孔设计在难以排削、窄缝等处 2)排
21、气孔设计在蚀除面积较大的位置 安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院(三)电规准的选择与转换(三)电规准的选择与转换 1.电规准的选择 实现低损耗、高生产率加工。(1)粗规准 选用宽脉冲(),大峰值电流,用负极性。用石墨电极电流密度为 ,纯铜电极加工钢材的电流密度可稍大一些。(2)中规准 为精加工作准备;电极损耗尽可能小,选用脉冲宽度 ,电流密度也比粗加工小一些。(3)精规准 余量|X|时,取GY;|Y|X|时,取Gx;|Y|=|X|时,取Gx或GY,有些机床对此专门规定。根据终点坐标的绝对值,哪个方向数值小,就取该方向为计数方向。与直线相反。即:|Y|X|时,取Gx;
22、|Y|=|X|时,取Gx或GY,有些机床对此专门规定。直线直线圆弧圆弧安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院4计数长度J 根据计数方向,选取直线或圆弧在该方向上的投影总和(绝对值),单位m 线AB:取 GY 弧CD:取GYJ=3000 m 安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院5加工指令Z 根据被加工图形的形状,所在象限和走向等确定。控制台根据这些指令,进行偏差计算,控制进给方向 看走向,看起点象限直线直线圆弧圆弧安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院B2000 B3000 B3000 Gy L2B2 B3 B3000 G
23、y L2B13500B0B13500GxL3,或BBB13500GxL3 安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院B3000 B4000 B17000 Gy SR3安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院例题:弧AB1)由终点坐标B(2,-9)判断,|Y|X|,计数方向取Gx;2)圆弧半径:计数长度:3)加工指令Z取 SR34)4)程序 B9000 B2000 B25880 Gx SR3?弧BA安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院(二)间隙补偿(二)间隙补偿 电极丝 中心轨迹凸模凹模间隙补偿量:R=电极丝半径r+放电间隙 安
24、徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院(1 1)切割凹模或样板零件)切割凹模或样板零件 R=r+(2 2)切割凸模时)切割凸模时 (3 3)切割固定板时:)切割固定板时:(4 4)切割卸料板时)切割卸料板时 R=r+Z/2R=r+Z/2+gR=r+-S放电间隙放电间隙 约约0.01mm,在在3B3B格式程序中,无间隙补格式程序中,无间隙补偿,编程时需要考虑间隙补偿量,但目前的线切割偿,编程时需要考虑间隙补偿量,但目前的线切割机床广泛采用自动补偿功能的数控装置机床广泛采用自动补偿功能的数控装置安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院(三)编程步骤(三)
25、编程步骤 在编程前应了解数控线切割机床的规格及主要技术参数,数控装置的功能及适应程序代码格式。1正确选择穿丝孔和电极丝切入位置 穿丝孔是电极丝加工的起点,也是程序的原点,O点为穿丝孔。一般选工件的基准点附近。穿丝孔到工件之间有一条引入线段,称为引入程序段。在手工编程时,应减去一个间隙补偿量R,从而保证图形位置的准确性。如OA段 安徽机电职业技术学院模 具 制 造 技 术安徽机电职业技术学院3确定加工路线 根据工件的装夹情况,建立坐标系。正确的加工路 线能减小工件的变形,保证加工精度。4求各线段的各交点坐标值 将图形分割成若干条单一的直线或圆弧,按图纸尺寸 (平均尺寸)求出各线段的交点坐标值。5
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