模具制造工艺4.pptx

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1、第4章模具零件的电火花加工特种加工与传统切削加工本质不同点：不要求工具材料比工件材料硬；不需要施加明显的机械力，而是利用电能、化学能、光能、声能、热能等对工件进行加工。常用特种加工方式：电能、热能——电火花成形加工（EDM），电火花线切割加工（WEDM），电子束加工（切割、打孔、焊接，EBM），等离子弧加工（切割/喷镀，PAM）电能、动能——离子束加工（电－机械）（IBM）电化学能——电解加工（ECM）,电铸（EF）,涂镀（EP）电化学能、机械能——电解磨削（ECG）,阳极机械磨削，电解珩磨（EC

2、H）声能、机械能——超声波加工（USM）光能、热能——激光加工（切割、打孔、打标记，LBM），激光处理、表面改性（LBT）化学能——化学铣削（CHM），化学抛光（CHP）光能、化学能——光刻（照相腐蚀，PCM）液流、机械能——磨粒流加工，磨料喷射加工（喷砂，喷丸？）,液体喷射加工,挤压珩磨（AFM）,水射流切割（WJC）特种加工引起机械制造工艺技术领域的变革提高了材料的可加工性；改变了零件的典型工艺路线（热处理前后，分散—集中）；缩短了新产品试制周期；对产品零件的结构设计带来了很大影响（清角与圆角

3、，镶拼与整体）；对传统的结构工艺性的好坏需要重新衡量。4.1电火花成形加工（ElectricalDischargeMachining）4.1.1电火花加工的基本原理及特点4.1.1.1电火花加工的基本原理工具电极与工件之间脉冲性火花放电时的电腐蚀。1752年，本杰明.富兰克林以雷电为例对放点现象作了说明；1943年，前苏联学者拉扎林柯夫妇利用RC回路发明了电加工机床；1952年，瑞士夏米尔（后并入阿奇）技术公司量产工业级机床逆向思维经典案例1）防腐——腐蚀加工（玻璃上刻图案）2）雷击——避雷针3）

4、润滑——摩擦/高尔夫球4）茅草——锯子（鲁班）……电腐蚀用于金属加工的必备条件：局部电流密度105~106A/cm2，产生10000℃以上高温，使金属气化；脉冲宽度Ton，放电持续时间10－7~10－3sec；脉冲间隔Toff，足够的停歇时间，不在同一点重复放电；放电间隙δ，电极与工件间隙nμm~n×102μm；工作液。脉冲电流波形4.1.1.2电火花加工的物理本质单次脉冲放电的物理过程（慢动作）：1）电离—击穿：脉冲电压加至两极，极间立即建立起电场。场强足够大时，极间产生极化或搭桥，电子从阴极向

5、阳极发射，进而形成雪崩式电离过程，极间形成等离子体放电通道，产生击穿。2）放电—热蚀：阳极和阴极表面分别受到带电粒子流高速冲击，电流密度可达105~106A/cm2，通道中心温度高达104℃以上，瞬时压力高达107Pa，电极材料熔化和气化，形成过热金属。同时，通道周围的工作液变热，气化，气泡区形成并扩展。3）抛出—消电离：随着放电延续，熔化的金属断续从电极表面抛离。脉冲电流终止时，气泡由于惯性继续向外扩展，内部压力降低，过热熔融金属抛离电极后，电极表面形成放电凹坑。随着气泡收缩而破裂，带电离子迅速

6、减少，极间恢复绝缘状态。从工艺观点出发，电火花加工过程可以归结为3个基本矛盾Ⅰ)工具电极损耗与工件成形精度之间的矛盾；Ⅱ)加工生产率和加工表面质量之间的矛盾；Ⅲ)电蚀产物的产生与排除之间的矛盾。4.1.1.3电火花加工的特点1）主要用于加工金属等导电材料，但在一定条件下也可加工半导体和非导体材料；2）加工不靠明显的作用力，可用于加工小孔、窄槽等复杂孔、腔加工；3）脉冲放电持续时间短，工件被加工表面受影响小；4）可完成粗、中、精、精微加工；5）便于实现自动化；6）去除材料率与质量指标无法兼顾（矛盾Ⅱ

7、）；7）存在电极损耗，并往往集中在某一局部，影响成形精度（矛盾Ⅰ）；8）一般加工速度较慢（矛盾Ⅲ？）；9）最小角部半径有限制。电火花加工解决了高熔点、高硬度、高强度、高脆性、高粘性、高韧性、高纯度材料和具有各种复杂结构与特殊工艺要求的零件长期以来存在的加工难题电火花加工按工艺方法分类电火花成形、穿孔电火花磨削平面、内外圆、成形电火花线电极加工电火花线切割，其它线电极电火花加工电火花展成加工利用简单形状电极与工件作相对应的展成运动，逐点加工，实现整体成形（共轭旋转、螺旋面、……）电火花强化？新技术（

8、日本）气中放电加工的最大优点是电极损耗极低，且与脉宽无关。混粉（硅、铝等）工作液可达到类似镜面效果4.1.2电火花加工的基本规律4.1.2.1影响加工速度的主要因素电规准3元素（应可调）：脉宽Ton范围0.1~2000μs（微秒）Ton↑，电极损耗θ↓，生产率↑，间隙δ↑，表面粗糙，表面变质层↑，斜度↑，加工稳定性好脉冲间隔ToffToff↑，加工稳定性好峰值电流IpIp↑，电极损耗θ↑，生产率↑，间隙δ↑，表面粗糙，表面变质层↑，加工稳定性好一般用加工速度、加工精度、加工表面质量