模块五模具零件的现代加工与成形方法.ppt

模块五 模具零件的现代加工与成形方法 知识点 1.电火花成形加工。 2.电火花线切割加工。 3.电化学及化学加工。 4.超声加工。 模块五 模具零件的现代加工与成形方法 任务一 掌握电火花成形加工 任务二 电火花线切割加工 任务三 电化学及化学加工 任务四 认识超声波加工 任务一 掌握电火花成形加工 电火花加工是特种成形工艺方法的一种，它不同于传统的切削加工，虽然也属于材料去除成形工艺，但它是直接利用电能、热能对工件实施成形加工的，尤其是对那些具有特殊性能（硬度高、强度高、脆性大、韧性好、熔点高）的金属材料和结构复杂、工艺特殊的工件实现成形加工特别有效。 在模具的制造过程中，对于一些形状复杂的型腔、型孔和型槽往往都采用电火花加工。电火花加工发展到今天，其技术在模具制造领域的应用已经非常成熟，成为主要的加工方法之一。电火花加工分为电火花成形加工和电火花线切割加工，本节主要介绍电火花成形加工。 任务一 掌握电火花成形加工 一、电火花加工的基本原理 1.电火花加工的基本原理 电火花成形加工（简称电火花加工）的基本原理是通过电极与工件之间脉冲放电时的电腐蚀现象，有控制地去除材料，达到成形工件的目的。图5-1所示是电火花加工的基本原理。 工具电极2和工件3保持适当间隙，并相对置于绝缘的工作液4（如煤油）中，并分别与直流电源 E 的负极、正极相连接。脉冲发生器1由限流电阻 R 和电容器 C 构成。它的作用是利用电容器 C 充电和放电，把电源 E 的直流电转变为脉冲电流。当接上电源 E 后，通过限流电阻 R 使电容器 C 充电，于是，电容器两端的电压由0迅速上升，电极与工件之间的电压也随之升高。 任务一 掌握电火花成形加工 当电压升高到等于电极与工件之间的放电间隙的击穿电压时，间隙介质被击穿，形成放电通道而产生火花放电，电容器将所储存的能量瞬间（在电极与工件之间）释放出来，形成脉冲电流。由于放电时间极短，放电区域集中，因此能量很大，放电区的电流密度很大，温度很高（可达10000℃左右），引起工件和工具电极表面的金属材料局部熔化或部分气化。熔化或气化了的金属在爆炸力的作用下被抛入工作液冷却为球状小颗粒，并被工作液立即冲离工作区，使工件表面腐蚀出一个微小凹坑，如图5-2所示。 电火花加工是一次次火花放电蚀除金属的过程。每次放电产生一个微小凹坑，多次放电便产生无数小坑，就形成一个面（曲面或平面），如图5-3所示。电极在机床控制下，不断下降（相当于切削加工的进给运动），金属表面也就不断被蚀除，于是，电极的轮廓形状便可复制到工件上，达到加工的目的。 任务一 掌握电火花成形加工 一次脉冲放电的过程可以分为电离、放电、热膨胀、抛出金属和消电离等几个连续的阶段： ①电离——液体介质被电离为电子和正离子。 ②放电——电场作用，电子奔向阳极，正离子奔向阴极，产生火花放电。 ③热膨胀——电子、正离子相互碰撞，两极间形成高温热源，金属熔化、气化。 ④抛出金属——热膨胀具有的爆炸力，将金属抛入液体介质。 ⑤消电离——放电区的带电粒子复合为中性粒子的过程。 在脉冲放电过程中，工件和电极都要受到电腐蚀，但正、负两极的被腐蚀量是不同的，其中一个电极比另一个电极的蚀除量大，这种现象叫做极性效应。 任务一 掌握电火花成形加工 产生极性效应的基本原因是由于电子的质量小，惯性也小，在电场力的作用下容易在短时间内获得较大的运动速度。而正离子由于质量大，惯性也大，在相同的时间内所获得的速度远小于电子。在短脉冲进行加工时，大部分正离子尚未到达负极表面，脉冲已结束，所以负极的蚀除量小于正极。 但是，当用较长的脉冲加工时，正离子可以有足够的时间加速，获得较大的运动速度，并有足够的时间到达负极表面。又因为正离子的质量大，所以对负极的轰击作用远大于电子对正极的轰击，负极的蚀除量则大于正极。 电极和工件的蚀除量不仅与脉冲宽度有关，而且还受电极及工件材料、加工介质、电源种类、单个脉冲能量等多种因素的综合影响。 任务一 掌握电火花成形加工 在电火花加工过程中，极性效应越显著越好，因此必须充分利用极性效应，合理选择加工极性，以提高加工速度，减少电极的损耗。在实际生产中把工件接正极，称为“正极性加工”或“正极性接法”。工件接负极，称为“负极性加工”或“负极性接法”。 电极是以一定的尺寸关系或者公差关系，严格按照工件的表面形状加工出来的，也可以说，工件的表面形状是由电极复制出来的，只是表面的凹凸方向恰好相反而已。 要使脉冲放电能够用于零件加工，应具备下列基本条件： ①必须使接在不同极性上的工具和工件之间必须保持一定距离以形成放电间隙。 放电间隙的大小与加工电压、加工介质等因素有关，一般为0.01～0.1 mm。 任务一 掌握电火花成形加工 在加工过程中还必须用工具电极的进给和调节装置来保持这个放电间隙