第八章 冲压模具加工方法及热处理1

加工形状和尺寸的控制
Байду номын сангаас
主要是使安装零件的工作台以一定规律 作 X 、 y 方向的运动。控制方式主要有靠 模仿形、光电跟踪、数字程序控制等。
二、电火花线切割加工特点：
(1)采用电火花线切割加工，由于只采用一根很细金属丝 (钼丝、黄铜丝) 作工具电极，因此，加工零件时不需要再加工相应的工具电极，从而大 大降低了由于制造工具电极所需要的工作量，节约了贵重的有色金属。 (2)利用线切割加工零件，可以切割任意形状的复杂型孔、窄槽和小圆角 半径 (R≤0.03mm)的锐角及带有各种台肩的非圆形型芯。 (3) 可以加工具有较高表面粗糙度等级 (Ra1· 60 ～ 0.40μm) 和精度等级 （±0.001mm）的零件。 (4)机床的自动化程度比较高，一般采用靠模仿形、光电跟踪和编程序即 可实现自动切割。 (5)在加工时，一般直接采用一个规准一次加工成形，中途不需要转换规 准。 (6)被加工工件，一般不需要预加工。在切缝宽度与凸、凹模间隙相当的 情况下，有可能一次切出凸、凹模来。 (7)所编制的程序、靠模、和光电跟踪图可以重复使用，而且可以利用间 隙补偿来加工出不同要求的工件。 (8)可以加工硬质合金和已经淬硬的零件，从而解决了冲模由于热处理变 形的问题。
电极的尺寸确定，如图9—47所示
90 2 g tg ( ) 2
'
式中：H’、R1’、R2’、B’分别为电极基本尺寸，而H、R1、R2、 B为对应的零件型腔尺寸，g为放电间隙。
（4）加工电极
无论紫铜还是石墨电极，一般都可用机械切削法加工成形， 紫铜电极也可以用线切割及精锻或电铸成形。石墨电极在加工前， 最好将坯料放在煤油中浸泡一段时间，以防在加工时产生粉尘。 另外，为了有利于排屑，电极上应开有冲油孔或排气孔，其孔的 位置可设在难以排屑部位，如拐角、窄缝、电极端部有凹入的位 置，孔径一般为Ф1~Ф2mm。孔的排列要错开，以减少波纹。 ·
二、采用电火花加工模具零件有如下特点：
(1)采用电火花加工零件， 由于火花放电的电流密度 很高，产生的高温足以熔化和气化任何导电材料。因 此．可以加工任何硬、脆、软粘或高熔点金属材料， 包括热处理后的钢制模具零件和合金材料。 (2)零件的加工不是靠刀具的机械力去除，加工时无 任何机械力作用，也无任何因素限制，因此，可以用 来加工小孔、窄缝、各种形状复杂的形孔和型腔。 (3)电脉冲参数可以任意调节，故在同一台机床可对 零件进行粗、中、精加工及连续加工。 (4)电火花加工是直接用电能加工，便于实现自动控 制及加工自动化。
(6)装夹零件与定位
一般先将零件直接放在工作台面上，然后将零件中心 线校正到与机床十字滑测量具定位、并压紧。若机床 装有光学读数头或数字显板移动的轴线相平行，并用 量块、高度尺、百分表等检示装置，即可直接进行坐 标定位。 (7)调整电极 将电极装夹在机床上，装夹时要注意电极与夹具 的接触面要保持清洁、接触良好，不能使电极发生变 形。对于细小的电极，要防止弯曲。电极装夹后，要 首先调整电极的角度和轴心线，使其垂直于工作台面 或加工零件。然后，借助于角尺和百分表，对电极进 行校正，最后定位、夹紧。
（3）数字程序控制线切割机
数字程序控制线切割机床，其控制机是由一台串行专 用的电子计算机构成的。它根据使用者预先编制好的 加工程序 (程序的编制方法参见有关资料)来自动控制 线切割机床的动作，可以切割x、y平面上由直线和圆 弧组成的任意的几何形状零件。对于由其它曲线函数 所组成的图形，在一定的精度要求下，可以用若干段 直线和曲线来作近似加工。 数字程序控制线切割机床加工零件时，首先应将图 形尺寸编制出程序，通过纸带输入计算机来实现自动 切割。其加工方法简单、制品精度较高。是模具制造 的专用设备之一。
2、间接加工法
间接加工法是指凸模与加工凹模 的电极分开制造。即根据凹模尺寸设 计电极→加工制造电极→凹模电加工 →按冲裁间隙配制凸模。如图9—38所示。 此方法适用于凸、凹配合间隙大于 0．12mm或小于0．02mm(双面)的凹模 加工。加工后的凸、凹模间隙值为： z=（d／2）+g–（D／2） 式中 d--电极尺寸(mm)； D--凸模尺寸(mm)； g--放电间隙(mm)； z——凸、凹模配合间隙 (mm)。 采用这种方法加工的特点是：电极材料可以自由选择，不受凸 模的限制；凸、凹模间隙受放电间隙限制，由于凸模单作，则间 隙不易保证均匀。
(5)准备零件
被加工的型腔零件，在电加工之前应将型孔用铣床预加工， 去除大部分余量，并留有一定的电加工余量。留量要均匀。对于 一些形状复杂、预加工困难的型腔，也可直接进行电火花加工。 被电加工的型腔坯料，一定要经去磁去锈处理，并在零件表面划 出型腔轮廓线和中心线，有时还需划出基准面和基准线，以利于 电极及零件的校正及定位。
第三节 模具材料及其热处理要求
第四节 冲压设备的选择方法
四、线切割机床的类型
目前，常用的电火花线切割机床主要有靠模仿形、 光电跟踪、数字程序控制三种类型。其中，数字 程序控制机床应用最为普遍。 （1）靠模仿形线切割机
靠模仿形线切割机是由脉冲电源、电极丝传动系统 及靠模系统和电器控制系统组成的。在切割时，电极丝 沿着事先加工并与零件形状和精度相同的靠模边缘轨迹 行走，而切割出与靠模相同的零件来。 其特点是:加工时需要预先做靠模板，再以靠模板仿 形加工出零件。其机床维修方便，复制精度高，适于模 具的维修与制造。
三、线切割加工的范围：
(1)可以切割任何硬度、高熔点包括经热处理后的模具 零件及硬质合金。 (2)加工冷冲模的凸模、凹模、固定板、卸料板及塑料 模的模套、固定板及拼块等。 (3)能加工制造模具零件用的成形刀样板、及各种金属 电极等。 (4)可加工复合模、多工位级进模、粉末冶金模、硬质 合金模等各种结构和类型的模具零件。 (5)可以加工微形孔槽、任意曲线窄缝并可对各种零件 进行切断。 (6)由于靠模、跟踪图、程序可以保存，并可重复使用， 故便于再生产和维修。
第八章 冲压模具加工方法及热处理
第一节 第二节 第三节 第四节 电火花加工 电火花线切割加工模具 模具材料及其热处理要求 冲压设备的选择方法
第一节
电火花加工
一、电火花加工原理
电火花加工是基于电火花腐蚀原理，即在工具 电极与零件互相靠近时，极间电压将在二极(正极 与负极)间使电介质电介液电离击穿而形成火花放电， 并在火花通道中瞬时产生大量热能，足以使金属 局部熔化甚至气化、蒸发．而将金属腐蚀下来，从 而形成所要求的形孔和盲孔，达到模具零件穿孔和 加工型腔的目的。如图9—36所示为电火花成形加工 原理图。零件l和工具电极4分别接脉冲电源2的两输出端。自动进给调节装置 3(液压油缸和活塞)使工具电极和零件间经常保持一很小的合理放电间隙。当 脉冲电压加到两个电极 (零件 l和工具电极 4)上时，便在当时条件下相对某一 间隙最小处或绝缘强度最低处击穿工作液介质，在此产生火花放电，瞬间产 生高温，便在工具电极和零件都蚀除掉 —小部分金属，形成一小凹坑。脉冲 放电结束后，经过—段时间间隔 (即脉冲间隔)使工作液恢复绝缘后，第二个 脉冲电压有重复上述动作。依此下去，即可将工具电极的形状复制在工件上， 从而加工出所需的零件形孔和型腔。
3、混合加工法
混合加工法是指电极与凸模 材料不同，但可通过焊锡或其 它粘合剂将其与凸模一起加工 成形，对凹模加工。加工后将 其分开，如图9—39所示。 采用这种方法，即可以达到直接加工法的工艺效果， 又可以提高生产率。同时采用材料较好的电极，电加 工性能比直接加工法好，质量、精度都比较稳定、可 靠。
（2）光电跟踪线切割机床
光电跟踪线切割机，是由光电头产生的光环照在 预先画好的 跟踪图形上，跟踪图下面与光电头作 同步运动的硅光电池就产生脉冲信号，这一信号 经整形放大，驱动执行电机带动光电头运动。光 电头的移动又继续扫描图形墨线产生脉冲信号， 驱动执行电机运动。同时，这一信号经自整角机 送给切割台作同步比例运动。因此，跟踪台上光 电头的光环沿跟踪图运动的轨迹，也就是切割台 比例运动的轨迹。从而完成零件的仿形加工。 光电跟踪线切割机的加工特点是图纸代替了靠 模，其加工方 便、精度高。适于加工尺寸小、形 状复杂的模具零件。
三、电火花加工模具的优点：
（1）由于电火花加工能加工尺寸细小的窄槽和形状复杂的形孔， 及用一般加工方法难以加工的零件，因此，为模具加工与制作提 供了方便。 （2）由于能加工经淬火后的零件，因此，模具零件加工后并不 受热处理后变形的影响，从而提高了模具加工精度。 （3）可以加工硬质合金零件，为制造硬质合金冲模，提高模具 寿命与耐用度创造了方便条件。 （4）采用电火花加工模具零件、操作方便。加工后的零件精度 较高，表面粗糙度一般可达到Ra1.25～2.5μm。因此，加工后的 零件，钳工稍加修整后，便可以装配使用。
第二节
电火花线切割加工模具
一、线切割加工的原理
电火花线切割加工和电火花成形加工 的原理，都是基于工具电极和零件(正、负 电极)之间脉冲火花放电时的电腐蚀现象 来蚀除多余的金属，从而达到对各种金属 的零件加工。不过电火花线切割加工，是 以电极丝做为工具电极与高频脉冲电源的 负极相接，零件与电源的正极相接。在加工时，是用连续往复运动的电 极丝 (直径为Ф0.03～0.15mm的钨丝，铝丝和以直径Ф0.08 ～0.15mm的 黄铜，紫铜丝)与零件之间在介质中产生火花放电而腐蚀零件 (如图9一 48所示)，而切割出零件的一种加工方法。 在加工中，若使电极丝按照图纸所要求的形状轨迹运动，便可以切 出与图纸一样的形状及尺寸的凸、凹模拼块来，从而可以达到加工模具 零件的目的。 ·
利用电火花穿孔机床，对模具零件进行穿孔 加工的工艺方法有如下几种：
l 、 直接加工法
直接加工法是指将凸模直接作为电极加 工凹模形孔的工艺方法，如图9-37所示。 这种方法是，将凸模长度在加工时， 适当加长，其非刃口端面加工凹模后再 按图纸割去。此方法适用于形状复杂、 凸、凹模配合间隙在0.03~0.08mm的多 形孔凹模加工，如电机定、转子片及各 种规钢片冲模等。这种加工方法的凸、 凹模配合间隙z，就等于放电间隙g。 其特点是：工艺简单，加工后的凸、凹模配合间隙均匀，在加工 时，不需单做电极，但电加工性能较差。
五、电火花型腔加工的工艺过程
(1)加工方法的选择。按零件的加工工艺要求，可选择单电极 — 平动加工法、单电极—修正—平动加工法，多电极加工法等其中 的任意一种。 (2) 选择电极材料。型腔电火花加工常用紫铜及石墨作为电极材 料。石墨电极应具有质细、致密、颗粒均匀、气孔小、强度高的 特点；而铜电极应选用无杂质、经锻造后的电解铜。 (3) 设计电极。电极结构与穿孔加工一样，一般有整体电极、镶 块电极和组合电极三种。整体电极主要用于形状简单、尺寸较小 的型腔加工；镶块电极适用于形状复杂及尺寸较大的型腔；而组 合电极是由多个电极组成的，主要适用于多孔型腔加工。
四、电火花穿孔的工艺方法：
前述巳知：电火花穿孔主要用于冲裁模的凹模、凸凹模、凸模固 定板、卸料板的形孔加工；粉末冶金模直壁且深度较大的形孔； 硬质合金模、拉伸模、拉丝模、弯曲模的复杂形孔；经淬硬钢质 零件及韧性材料的螺孔加工。其最小可加工 Ф 0．015mm以上的 小圆孔及异形小孔，窄槽(缝隙可达0.12mm)等零件的加工。 电火花加工使用的机床规格型号很多，主要有D6120、D6125、 双闸流管式，D6140、D6140A式晶体管式，D6180、D5540可控 硅式电火花穿孔机床。其设备结构主要包括机身、电气控制箱、 工作液循环过滤系统三个基本部分，如果采用液压伺服进给系统， 则还包括液压系统。机身主要由床身、立柱、主轴头、工作台及 润滑系统等组成。电气控制箱包括脉冲电源、自动进给调节装置 和其它电气控制系统组成。工作液循环系统包括工作液泵、容器 及过滤器、管道组成。加工零件时，可以根据零件形状、大小及 加工的孔深度、孔的大小选择不同规格、型号机床。