模具特种加工方法.docx

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模具特种加工方法

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第三章模具特种加工方法

思考题答案

1、电火花加工的基本原理是什么？

答：

电火花加工的原理图参照如图3－1。

工具电极4与工件1分别与脉冲电源2的两个输出端连接，并且都浸在工作液里，自动进给调节装置3使工具电极与工件之间保持一定的放电间隙（一般约为0.01～0.2mm）。

脉冲电源不断发出脉冲电压加在工具电极与工件之间，当脉冲电压增大到间隙中工作液的击穿电压时，将会发生火花放电，放电区的高温把该处的电极和工件材料熔化，甚至汽化，在电极和工件表面都被蚀除一小块材料，形成小的凹坑。

随着脉冲电压的结束，一个放电过程完成。

紧接着下一个放电过程又开始，周而复始，工具电极不断地向工件进给，工件表面形成无数小的凹坑。

随着工件不断地被蚀除（工具电极材料尽管也会被蚀除，但其速度远小于工件材料），工具电极轮廓形状就能复制在工件上而达到加工目的。

2、电火花加工必须具备哪些条件？

答：

（1）必须使工件电极和工具电极之间经常保持一定的间隙，间隙一般为0.01～0.2mm，以便形成火花放电的条件。

在电火花加工过程中，必须用工具电极的自动进给调节装置来保持这个间隙。

（2）电火花放电必须是脉冲性和间歇性的，放电延续时间一般为10-7～10-4s，这样才能使放电所产生的热量来不及传导扩散到其余部分，从而只在极小的范围内使金属局部熔化。

（3）电火花放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。

液体介质没有一定绝缘性能，就不能击穿放电，形成火花通道。

在放电完成以后，液体介质能迅速熄灭火花，使火花间隙消除电离。

同时对电极表面进行较好的冷却，并能从工作间隙带走电蚀产物。

3、电火花加工有哪些特点？

答：

（1）可以加工用一般机械加工方法难以加工或无法加工的材料。

（2）工具电极和工件在加工过程中不接触，不存在明显的机械作用力，工件不会受力变形，便于加工小孔、深孔、薄壁、窄缝以及各种型面和型腔零件。

（3）直接利用电能进行加工，便于实现加工过程的自动控制。

（4）脉冲参数调节方便，在同一台机床上可以连续进行粗加工、半精加工和精加工。

（5）电极材料不必比工件材料硬，可以以柔克刚。

（6）只能对导电材料进行加工，且加工过程中有电极损耗，对加工精度有影响。

4、电火花加工机床由哪几部分组成？

自动进给调节系统和工作液净化及循环系统各有什么作用？

答：

电火花成型加工机床主要由主机、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液净化及循环系统等几部分组成。

自动进给调节系统的作用是确保工件与工具电极之间在加工过程中始终保持一定的放电间隙，并且能自动补偿放电蚀除金属后间隙增大的部分。

工作液净化及循环系统的作用是排除电火花加工过程中不断产生的电蚀产物，提高电蚀过程的稳定性和加工速度，减小电极损耗，确保加工精度和表面质量。

5、型孔电火花加工中保证凸、凹模配合间隙的方法有哪些？

各有什么特点？

答：

在型孔电火花加工中，保证凸、凹模配合间隙的常用方法有以下几种：

（1）直接配合法

这种方法是直接用适当加长的钢凸模作电极加工凹模的型孔，加工后将凸模上的损耗部分去除，凸、凹模的配合间隙由控制脉冲放电间隙来保证。

直接配合法的优点是可以获得均匀的配合间隙，模具质量高，电极制造方便，工艺简单。

缺点是用钢凸模作电极，加工速度低，在电流的直流分量作用下易磁化，使电蚀产物被吸附在电极放电间隙的磁场中形成不稳定的二次放电。

（2）混合法

混合法将凸模的加长部分选用与凸模不同的材料，如铸铁等粘接或钎焊在凸模上，与凸模一起加工，以粘接或钎焊部分作为穿孔电极的工作部分。

加工后，再将电极部分去除。

这种方法的优点是电极材料可以选择，因此电加工性能比直接配合法好；电极与凸模连在一起加工，电极形状、尺寸与凸模一致；加工后凸、凹模的配合间隙均匀，是一种使用较广泛的方法。

（3）修配凸模法

修配凸模法是将凸模和工具电极分别制造，在凸模上留一定的修配余量，按电火花加工好的凹模型孔修配凸模，达到所要求的凸、凹模的配合间隙，不论配合间隙大小，均可采用。

这种方法的优点是电极可以选用电加工性能好的材料。

缺点是增加了制造电极和钳工修配的工作量，而且不宜得到均匀的配合间隙。

所以修配凸模法只适用于加工形状比较简单的冲模。

（4）二次电极法

二次电极法是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工出凹模和凸模，并保证凸、凹模配合间隙。

用二次电极法加工，操作较为复杂，一般不常采用。

但这种方法能够合理调整放电间隙，可以加工无间隙或间隙很小的精冲模。

对于硬质合金模具，在无成型磨削设备时可以采用二次电极法加工凸、凹模。

6、型孔电火花加工中常用的电极材料有哪几种？

电极的结构形式有哪几种？

答：

常用的电极材料有钢、铸铁、石墨、黄铜、紫铜、铜钨合金、银钨合金等。

常用的电极结构有三种：

整体式电极、组合式电极、镶拼式电极。

7、电火花加工型孔时，电极的长度尺寸应如何确定？

答：

电极的长度尺寸L可按照下列公式进行计算（参照图3－10）：

L＝KH+H1+H2+（0.4～0.8）（n－1）KH

式中：

H——凹模需要电火花加工的厚度，单位为mm；

H1——凹模模板挖穿后，电极需要加长的长度，单位为mm；

H2——夹持电极需要加长的长度，约为10～20mm；

N——电极使用的次数；

K——与电极材料、加工方式、型孔复杂程度等因素有关的系数。

K值可以按经验数据选用：

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。

当电极材料损耗小、型孔简单、电极轮廓无尖角时，K值取小值，反之取大值。

加工硬质合金时，由于电极损耗较大，电极还应适当加长一些。

8、装夹好的电极为什么要进行校正？

校正的方法是什么？

答：

电极校正的目的是将电极牢固地装夹在主轴的电极夹具上，并使电极轴线与主轴进给轴线一致，保证电极与工作台面和工件垂直，电极横截面上的基准还应与机床工作台拖板的纵、横运动方向平行。

常用的校正方法有精密角尺校正法和千分表校正法。

9、电火花加工的工件是如何定位的？

答：

工件常见的定位方法有以下两种：

（1）划线法这种方法是按照加工要求在凹模的上、下平面划出型孔轮廓，工件定位时将已安装正确的电极垂直下降，靠上工件表面，用眼睛观察并移动工件，使电极对准工件的型孔线后将其压紧。

经试加工后观察定位情况，并用纵、横拖板作补充调整。

划线法的定位精度不高，并且凹模的下平面不能有台阶。

（2）量块角尺法参照图3－16，按照加工要求计算出型孔至两基面之间的距离。

将安装正确的电极下降接近工件，用量块、角尺确定工件位置后将其压紧。

量块角尺法不需要专用工具，操作简单方便，定位精度较高，也可用于凹模的下平面有台阶的情况。

10、什么是电规准？

它分为哪几种？

加工中如何进行转换？

答：

电火花加工中所选用的一组电脉冲参数称为电规准。

电规准分为粗规准、中规准、精规准三种。

冲模加工时电规准的转换程序是：

先按选定的粗规准加工，当加工结束时，转换为中规准，加工1～2mm后转入精规准加工。

在电规准转换时，应注意其它工艺条件也要适当配合。

11、型腔电火花加工有何特点？

常用的工艺方法有哪些？

答：

型腔电火花加工属于盲孔加工，金属蚀除量大，工作液循环不流畅，电蚀产物排除困难；电极损耗不能用增加电极长度和进给来补偿；型腔复杂，电极损耗不均匀，影响加工精度。

型腔电火花加工常用的的工艺方法有：

单电极加工法、多电极加工法、分解电极法。

12、型腔电火花加工中常用的电极材料是什么？

答：

型腔电火花加工中常用的电极材料主要是石墨和紫铜。

此外，在特殊型腔的电火花加工中，也可采用铜钨合金和银钨合金作为电极材料。

13、型腔电火花加工的电极上为什么要设置排气孔和冲油孔？

如何设置？

答：

由于加工型腔时的排气、排屑条件比加工型孔时差，为了防止排气、排屑不畅而影响加工速度、加工稳定性和加工质量，设计电极时应在电极上设置适当的排气孔和冲油孔。

一般情况下，冲油孔要设计在难于排屑的拐角、窄缝等处。

排气孔要设计在蚀除面积较大的位置，

14、电火花线切割加工的工作原理是什么？

答：

电火花线切割加工的原理图参照如图3－26。

利用细钼丝或细铜丝作工具电极，穿过工件上预先钻好的小孔（穿丝孔），由导向轮由贮丝筒带动，相对工件作上下往复运动。

加工能源由脉冲电源供给，工件接脉冲电源的正极，电极丝接负极。

脉冲电压将电极丝和工件之间的间隙（放电间隙）击穿，产生瞬时火花放电，将工件放电区局部熔化或气化，从而实现切割加工。

15、与电火花加工相比，电火花线切割加工有哪些特点？

答：

与电火花加工相比，电火花线切割加工有如下特点：

（1）不需要制作成型的工具电极，可节约电极设计、制造费用，缩短生产周期。

（2）由于电极丝比较细，可以加工微细异形孔、窄缝和形状复杂的工件。

（3）加工过程中，电极损耗极小，有利于加工精度的提高。

（4）自动化程度高，操作方便，加工周期短，成本低。

（5）不能加工盲孔类或阶梯类成形表面。

16、3B程序格式是什么？

编写程序单时如何确定坐标系？

答：

3B程序格式为：

BXBYBJGZ

其中：

B为分隔符号；X、Y为坐标的绝对值；J为计数长度；G为计数方向；Z为加工指令。

编写程序单时应正确确定坐标系，由于切割图形上各条线段的交点坐标是按计算坐标系计算的，而加工程序中的数字和指令是按切割时所选的坐标系（即切割坐标系）来填写的。

因此在填写程序单时应根据各交点在计算坐标系中的坐标，利用坐标平移法求得它们在相应切割坐标系中的坐标。

17、电火花线切割加工的工艺过程包括哪些内容？

答：

电火花线切割加工过程可分为六个步骤：

图样分析、毛坯准备、工艺准备、工件装夹和调整、程序编制、加工及检验。

18、常用的电极丝有哪几种？

各有何特点？

答：

常用电极丝有钨丝、黄铜丝、钼丝等。

钨丝抗拉强度高，直径在0.03~0.1mm范围内，一般用于各种窄缝的精加工，但价格昂贵。

黄铜丝适用于慢速加工，加工表面粗糙度和平直度较好，但抗拉强度差，损耗大，直径在0.1~0.3mm范围内。

钼丝抗拉强度高，适用于快速走丝加工，直径在0.08~0.2mm范围内。