第4章模具零件电火花加工
电火花加工原理简述
电火花加工原理简述电火花加工是一种常用的金属加工方法，通过电脉冲放电在金属工件上产生火花，在火花冲击和高温作用下使金属发生融化、氧化和蒸发等化学反应，从而实现对工件进行加工的目的。
本文将简述电火花加工的原理，包括其基本概念、工作过程和应用实例。
一、基本概念电火花加工，又称为电火花放电加工、电火花蚀刻加工，是一种以电脉冲放电作为能量源来加工金属工件的方法。
通过高频脉冲电流的通断控制，使电极与工件之间产生间断放电，形成火花放电区，通过火花的能量来蚀刻掉金属工件上的无规则形状或曲线形状的凹槽或者孔洞。
二、工作过程1. 基本装置电火花加工的基本装置由电源系统、工艺系统和控制系统组成。
其中，电源系统提供脉冲电流，工艺系统包括电极、冲击液和工件夹持设备，控制系统用于调节和控制电极与工件之间的间隙和放电参数。
2. 放电区形成在电火花加工中，电极和工件之间生成细小间隙。
当通入高频脉冲电流时，由于放电区间隙较小，电极与工件之间的电压梯度非常大，随着电压上升到一定值，间隙内空气被电离形成放电通道，从而使间隙电压骤降。
3. 火花放电当间隙电压骤降时，电极和工件之间产生放电，形成火花放电区域。
火花放电区域的高温和高压使空气在瞬间膨胀，形成冲击波和等离子区。
冲击波和等离子体对工件表面产生腐蚀和剥蚀作用，从而加工出所需形状的凹槽或孔洞。
4. 脉冲控制脉冲电流的控制是电火花加工中至关重要的一步。
通过调节脉冲电流的幅值、宽度和频率等参数，可以控制火花放电能量的大小和放电的稳定性，从而实现对工件加工精度的控制。
三、应用实例电火花加工是一种在模具制造、航空航天、汽车制造和微细加工等领域广泛应用的加工方法。
它被用于加工各种形状复杂、硬度高的金属材料，如工模、模具、钨钢、硬质合金等。
以模具制造为例，电火花加工在制造模具的过程中，能够加工出精细的孔洞和复杂的曲线形状。
相比传统机械加工，电火花加工可以避免工具磨损、提高加工精度和表面质量。
模具电火花加工
模具电火花加工模具电火花加工，即采用电极在模具材料上进行放电加工，使之形成零件的原形。
它具有非常高的加工精度和加工速度，能够对各种复杂形状的模具进行加工。
本文将详细介绍模具电火花加工的工艺过程、优势、应用领域以及趋势展望。
一、工艺过程模具电火花加工的工艺过程主要包括以下几个步骤：1. 进行设计和准备工作。
在进行模具电火花加工之前，需要对模具进行设计，并确定加工目标和参数。
对于所需的电极和加工设备，需要进行准备和调整。
2. 加工特定形状。
电极放置在模具材料上，并通过电极放电将电极的形状“刻”在模具材料上，从而形成特定的形状。
在加工过程中，必须控制放电量和频率，以保证加工的精度和质量。
3. 进行精加工。
完成零件的形状之后，需要进行精加工。
这通常包括磨削、打磨和抛光等操作，以确保零件的质量和完整性。
二、优势模具电火花加工比传统加工方法具有以下几个明显的优势：1. 加工精度高。
由于放电加工是一种非常精细的加工方法，因此可以实现较高的加工精度。
这对于模具的制造非常关键，因为它们的形状和尺寸必须非常精确。
2. 加工速度快。
相对于传统的加工方法，模具电火花加工能够实现较高的加工速度。
这可以减少生产周期，提高生产效率。
3. 适用性范围广。
虽然很难加工的特定形状常常是模具制造中的主要问题，但模具电火花加工能够适应各种复杂的形状和尺寸，包括非常小的细节和孔洞。
4. 无形变和热影响。
传统的加工方法，如铣削、钻孔和刨削等，会产生热和机械应力，并可能导致物料的变形或裂纹。
模具电火花加工不会产生这些问题，因此可以保证零件的完整性和一致性。
三、应用领域模具电火花加工广泛应用于制造各种模具和工装的领域。
这包括：1. 耐磨合金模具。
这些模具需要高度精密度，以确保最佳的性能和寿命。
模具电火花加工可以实现这种精度和质量要求。
2. 塑料模具。
塑料模具通常需要非常细致的加工，包括非常小的空间和孔洞。
模具电火花加工可以满足这些要求。
3. 电子产品模具。
模具电火花加工
冲裁模具的制造
模具设计
根据产品要求和工艺要求进行模具设 计，需要考虑冲裁件的形状、尺寸、 精度要求以及材料等因素。
01
02
毛坯准备
根据模具设计图纸准备毛坯，并进行 必要的预处理，如热处理、表面处理 等。
03
粗加工
对毛坯进行粗加工，初步形成模具的 基本形状和尺寸。
装配与调试
将各部分零件组装成完整的模具，并 进行调试，确保模具的正常运行和冲 裁件的质量要求。
电极的旋转可以减小电极与工件之间 的接触面积，从而减小热量的产生和 电极的损耗。而电极的振动则可以改 善加工表面的质量，减小粗糙度值。
冲压模具的电火花加工工艺
冲压模具的电火花加工工艺主要包括电极的设计与制造、工件的装夹与定位、加工参数的选择与调整 等步骤。
电极的设计需要根据冲压模具的形状和尺寸进行，电极的材料和制造精度对加工结果的影响很大。工 件的装夹与定位需要保证加工区域的稳定性和准确性。加工参数的选择与调整需要根据实际情况进行 调整，以达到最佳的加工效果。
表面粗糙度问题
表面粗糙度问题影响模具的外观和使用性能。
电火花加工后的表面粗糙度主要取决于放电脉冲宽度、电极材料、工作液种类和加工参数等。为了获得更光滑的表面，可以 采用较小的放电脉冲宽度、选择合适的电极材料和工作液，以及调整加工参数，如电流、电压和频率等。
电极膨胀问题
电极膨胀问题会导致电极尺寸变化， 影响加工精度。
多轴联动加工
利用多轴联动技术，实现 复杂模具型面的高效加工， 提高加工精度和表面质量。
高精度电火花加工技术
高精度定位
采用高精度定位系统和误差补偿技术，减小加工 过程中的误差，提高模具的制造精度。
纳米级加工
电火花加工的基本原理基本特点和用途
电火花加工的基本原理、基本特点和用途1. 简介电火花加工是一种利用脉冲电流在工件表面产生电火花放电，通过放电产生的高温和高压力，将工件上的材料剥离或融化的先进加工技术。
2. 基本原理电火花加工的基本原理是利用电火花放电形成的高温、高速电浆等物理效应，在工件表面加工上形成微小的卸载和击打，从而使表面材料脱落或产生微小的坑洞等效果。
其原理可以概括为以下几个步骤：•通过电极间的电解质液形成电晕放电。
•电火花发生时，加工电极上的放电区内产生极高温度和压力。
•高温和高压力使材料表面受到局部熔融、汽化和剥落等作用。
•下一个脉冲的放电击打在已剥落的材料表面，进一步清除表面氧化物。
3. 基本特点电火花加工具有以下基本特点：3.1 非接触加工电火花加工是一种非物理接触的加工方式，电极不直接接触工件表面，避免了因接触而带来的磨损、变形等问题。
因此，适用于对硬度较高的材料进行加工，如淬火钢、硬质合金等。
3.2 微细加工能力电火花加工可以在微小的加工区域内进行精密加工，最小加工尺寸可以达到几个微米甚至更小。
这使得电火花加工在制造微型零部件、精密模具等领域有广泛的应用。
3.3 高表面质量由于电火花加工不涉及机械接触，因此能够在工件表面获得较高的加工质量。
通常情况下，电火花加工的表面粗糙度可以控制在Ra 0.2微米左右。
3.4 加工硬材料能力电火花加工不受工件材料硬度的限制，可以加工各种硬度的金属和非金属材料，包括硬质合金、不锈钢、陶瓷等。
4. 应用领域电火花加工在现代制造领域有广泛的应用，主要包括以下几个方面：4.1 模具制造电火花加工在模具制造中被广泛应用。
模具是制造业中不可或缺的工具，而电火花加工可以在制造过程中加工出高精度、高质量的模具零件，满足各种复杂形状的需求。
4.2 零部件制造电火花加工可以用于制造各种微型零部件，例如发动机喷油嘴、微机械零件等。
其微细加工能力和高表面质量使其成为制造微型零部件的理想选择。
4.3 表面处理电火花加工可以用于对金属表面进行清洁、修复和改性处理。
浅析模具制造中的电火花加工
开，以期为该数据集的价值和影响力提供更多的支撑。 参考文献： ［1］国家气象信息中心，湖北省气象局.QX/T 119—2010 气
象数据归档格式 地面［S］.北京：气象出版社，2010. ［2］国家气象信息中心.QX/T 93—2017 气象数据归档格式
影响材料放电腐蚀量（电蚀量）的因素有以下几个方面： ①电参数。通过调节各种电参数（脉冲宽度、脉冲频率和脉 冲能量等），可以改变电蚀量。如提高电流，可以加大电蚀 量。②极性效应。工具电极和工件使用相同的材料进行放电 加工，两者中一个被电蚀量一定比另外一个大，这就是极性 效应。当工具电极和工件使用不相同材料时，其极性效应更 大。③金属材料。当电参数相同时，工件材料的热学性能决 定着电蚀量，如果材料的比热容、熔点、热稳定性等越大， 其电蚀量越小。④工作液。在电火花加工中工作液被当作放 电介质，主要作用是冷却、排屑。常用的工作液具有黏度较 低、性能稳定等特点，如煤油、去离子水和乳化液等。 5.2 影响加工精度的因素
表 1 广东省审核气象历史资料专题库数据集说明信息
资料类别
资料名称
资料来源
时间和频率说明
站点范围
地面资料
广东历史审编资料 国家地面自动 气象站历史小时数据 广东历史审编资料 广东地面区域 自动气象站历史小时数据 广东历史审编资料 国家地面自动 气象站历史分钟数据
地面气象小时观测月报数据文件（A 文 件、A0 文件、A6 文件） 广东区域站地面气象小时观测月报数据 文件（DG 文件）
图 3 电火花线切割加工工作原理图
电火花线切割加工不需要单独制造电极，仅用一根电极 ·132·
电火花加工的基本原理及四个阶段
电火花加工的基本原理及四个阶段概述电火花加工（Electrical Discharge Machining, EDM）是一种使用离子流引发的电火花来加工材料的非传统加工方法。
它具有高精度、无需机械接触、适用于硬质材料等优点，在模具制造、航空航天、医疗器械等领域得到广泛应用。
本文将介绍电火花加工的基本原理以及涉及的四个阶段。
基本原理电火花加工是通过在工件和电极之间施加高电压产生的强电场中，通过离子击穿和放电放大的作用，使工件表面的材料蒸发、熔化、氧化和脱落，从而实现对工件进行加工的一种方法。
电火花加工的基本原理可分为以下几个步骤：一、电极初始化电极初始化是电火花加工的第一个阶段，也是整个加工过程非常重要的一步。
在电极初始化阶段，电极与工件之间的间隙会被填充上介质，通常为绝缘油。
电极初始化的主要目的是为了保证加工过程中电极与工件之间的电气隔离，并提供离子形成通道所需的条件。
二、击穿阶段击穿阶段是电火花加工的第二个阶段。
在这个阶段，施加在电极和工件之间的高电压会导致液体介质中形成离子通道，并在高电场的作用下形成离子击穿。
离子通道的形成可以导致液相电导率的急剧增加，从而产生电流，使电火花放电得以发生。
三、脉冲放电阶段脉冲放电阶段是电火花加工的第三个阶段。
在击穿阶段之后，电火花会在电极和工件之间发生放电，产生强大的电流。
电火花放电的时间通常在几十微秒到几百微秒之间，而间歇时间则在几微秒到几毫秒之间。
通过周期性的充电和放电过程，电火花能够不断地冲击、腐蚀和剥离工件表面的材料。
四、冲击腐蚀阶段冲击腐蚀阶段是电火花加工的最后一个阶段，也是整个加工过程的主要阶段。
在这个阶段，电火花不断地冲击和腐蚀工件表面的材料，使其熔化、蒸发、氧化和脱落。
通过不断重复脉冲放电和冲击腐蚀过程，工件的形状和尺寸最终得以加工完成。
总结电火花加工以其高精度、无需机械接触、适用于硬质材料等优点在工业领域得到广泛应用。
在电火花加工的过程中，电极初始化、击穿阶段、脉冲放电阶段和冲击腐蚀阶段是不可或缺的四个阶段。
电火花加工技术
电火花加工技术第一章绪论1.1 电火花加工技术的的发展历程电火花加工是利用两极见脉冲放电时产生的电腐蚀现象，对材料进行加工的方法。
早在十九世纪，人们就发现了电器开关的触点开闭时，因为放电，使接触部位烧蚀，造成接触面的损坏。
这种放电引起的电极烧蚀现象叫做电腐蚀。
起初，电腐蚀被认为是有害的，为减少和避免这种有害的电腐蚀，人们一直在研究电腐蚀产生的原因和防止的办法。
当人们掌握了它的规律之后，便创造条件，转害为益，把电腐蚀用于生产中。
研究结果表明，当两极产生放电的过程中，放电通道瞬时产生大量的热，足以使电极材料表面局部熔化或汽化，并在一定条件下，熔化或汽化的部分能抛离电极表面，形成放电腐蚀的坑穴。
二十世纪四十年代初，人们进一步认识到，在液体介质中进行重复性脉冲放电时，能够对导电材料进行尺寸加工，因此，创立了“电火花加工法”。
电火花加工技术作为特种加工领域的重要技术之一，最早应用于二战时期折断丝锥取出时的加工。
随着人类进入信息化时代，电加工技术取得了突飞猛进的发展，可控性更高，数字化程度更好。
电火花加工技术经历了手动电火花加工、液压伺服、直流电机、步进电机、交流伺服电机等一系列过程。
控制系统也越来越复杂，从单轴数控到轴数控、再到多轴联动。
20世纪90年代初期，3轴电火花机在国内还是空白，主要是从日本和瑞士引进。
直到90年代中期，北京市电加工研究所才和日本沙迪克公司合作开始制造3轴电火花加工机，也可以说开始步入国内电火花加工机的真正快速发展轨道，后来在此基础上又生产研发了4轴4联动电火花加工机。
以该合作为例，可以看出北京市电加工研究所的消化吸收再创新的道路大概经历了以下几个阶段：首先制造主机，也就是机械部分，相对较为简单；此后是数控系统部分，可以理解为引进；之后是整个电源，是消化阶段。
经历这三个阶段之后是吸收，最后是再创新。
对电火花加工而言电火花成形机下一步的发展空间在精密微细和特殊材料两个方面。
特殊材料（如航空航天领域用的材料）专机，窄槽窄缝、异型腔的加工，精密模具等领域都是发展重点。
模具零件电火花加工
模具零件电火花加工概述模具零件电火花加工是一种通过电火花放电的方式，在模具零件表面切割形成所需形状的加工方法。
它是一种非接触性的加工方式，广泛应用于模具零件加工行业。
本文将介绍模具零件电火花加工的原理、工艺步骤以及一些注意事项。
一、原理模具零件电火花加工是利用电火花放电瞬间高温等离子态的效应，通过放电电极与工件之间频繁的放电，溶化并蚀刻工件表面，从而实现对工件进行精确加工的一种方法。
电火花放电加工的原理由以下几个关键步骤组成：1.放电开始：在电极之间建立一定的电压和电流，达到一定程度后，放电开始。
2.放电瞬间：放电开始后，形成高温等离子体，使电极和工件之间的液体材料溶化。
3.放电间歇：放电瞬间后，电压降低，等离子体消失，电极和工件之间形成间隙。
4.清割作用：在放电间歇过程中，通过电解液的冲洗和电极的震荡，将溶化后的材料带走。
二、工艺步骤模具零件电火花加工的工艺步骤如下：1.设计加工路径：根据零件的要求设计出相应的加工路径，包括切割深度、加工速度等参数。
2.准备工作：选取合适的电火花加工机床和电极，准备工件和电解液。
3.安装工件和电极：将工件固定在工作台上，并安装好电极。
4.设置参数：根据实际情况设置加工参数，包括放电电流、放电时间等。
5.启动加工：打开加工机床电源，启动加工程序，开始电火花加工。
6.监控加工过程：通过监控系统实时监测加工过程中的电流、电压等参数，及时调整加工参数。
7.完成加工：当加工路径加工完毕后，停止加工程序，取出零件进行检测。
三、注意事项在模具零件电火花加工过程中，需要注意以下几个事项：1.安全操作：加工过程中需戴好防护眼镜，避免火花飞溅引起伤害。
2.加工材料：需根据零件的材质选择合适的电解液和电极材料，以保证加工效果和加工速度。
3.加工路径设计：加工路径应合理设计，避免过多的切削道次，提高加工效率。
4.加工参数设置：根据实际情况和加工要求，合理设置加工参数，以获得较好的加工效果。
【教学课题】电火花加工的原理、特点及分类【教学目的】1)、重点掌握
【教学课题】电火花加工的原理、特点及分类【教学目的】：1）、重点掌握电火花加工的物理本质；2）、掌握电火花线切割、成形加工的异同点。
3）、熟悉电火花加工的特点及其适用范围；【教学重点及难点】：电火花加工中一次放电现象所经过的过程【教学方法】：讲授、多媒体辅助教学等【教学准备】：多媒体课件【教学过程设想】：1、导入新课：通过电火花产品演示导入（提高学生学习的主动性、积极性及好奇心）2、讲授新课：讲授电火花的基本原理和基本工作过程后，播放电火花工作的全过程，进一步熟悉电火花加工的原理。
同时可使静态、抽象的概念动态、具体、直观化，进一步提高学生的学习兴趣。
3、突破难点：电火花加工中一次放电现象所经过的过程是本节的重点，通过多媒体播放，ppt课件展示讲解让学生掌握电火花加工的工作过程和原理。
4、知识拓展：课前布置学生查阅资料了解电火花加工及其应用领域，了解目前制造业的最新加工手段。
让学生以小组为单位查阅资料，课堂分享。
一次培养学生的自主学习能力，查阅资料能力，协作工作能力。
【教学时间】：1课时【教学过程】1.请一个小组展示收集的电火花加工零件，并做简单介绍。
引出问题：什么是电火花加工？2.新课讲授电火花加工（Electrical Discharge Machining,简称EDM）是通过工件和工具电极间的放电而有控制地去除工件材料，以及使材料变形、改变性能的特种加工。
其中成形加工适用于各种孔、槽模具，还可刻字、表面强化等；切割加工适用于各种冲模、粉末冶金模及工件，各种样板、磁钢及硅钢片的冲片，钼、钨、半导体或贵重金属。
（ppt课件）播放电火花加工视频（完整的加工过程,）基本原理一次电火花放电所经历的过程：电离—放电—热膨胀—抛金属—消电离图1-11—工件；2—脉冲电源；3—自动进给装置4—工具电极；5—工作液；6—过滤器；7—泵(ppt课件)电火花放电动画演示（ppt课件）电火花加工的物理本质电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除下来。
第4章模具零件电火花加工
XX电子机械高等专科学校教案课程名称模具制造工艺及实训任课教师谢建任课系机械工程系教研室模具专业教研室第4章模具零件电火花加工电火花加工是在加工过程中，利用两极（工具电极和工件电极）之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温把金属蚀除下来，以使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工方法。
电火花加工中工件和电极都会受到电腐蚀作用，只是两极的蚀除量不同，这种现象称为极性效应。
工件接正极的加工方法称为正极性加工；反之，称为负极性加工。
电火花放电加工按工具电极和工件的相互运动关系的不同，可以分为电火花穿孔成形加工、电火花线切割、电火花磨削、电火花展成加工、电火花表面强化和电火花刻字等。
其中，电火花穿孔成形加工和电火花线切割在模具加工中应用最广泛。
4.1电火花加工的基础知识4.1.1电火花加工的基本原理及必要条件1）工具电极和工件电极之间在加工时必须保持一定的间隙。
2）火花放电必须在一定绝缘性能的介质中进行。
3）放电点局部区域的功率密度足够高。
放电所产生的热量就足以使电极表面的局部金属瞬时熔化甚至汽化。
4）火花放电是瞬时的脉冲性放电。
5）在先后两次脉冲放电之间，应有足够的停歇时间，排除电蚀产物，使极间介质充分消电离，恢复介电性能，以保证每次脉冲放电不在同一点进行，避免发生局部烧伤现象，使重复性脉冲放电顺利进行4.1.2电火花加工的特点１、电火花加工中，加工材料的去除是靠放电时的热作用实现的，材料的可加工性主要取决于材料的导电特性及其热学特性，如熔点、沸点(汽化点)、比热容、热导率、电阻率等，而几乎与其力学性能(硬度、强度)无关，因此适合于加工难以切削加工的材料。
２、放电加工中，加工工具电极和工件不直接接触，没有机械加工中的切削力，因此适宜加工低刚度工件及微细加工。
由于可以简单地将工具电极的形状复制到工件上，因此特别适用于复杂表面形状的加工。
３、加工X围可小至几微米的小轴、孔、缝，大到几米的超大型模具和零件。
简述电火花加工的原理
简述电火花加工的原理电火花加工是一种常用的金属加工方法，它通过电火花放电来加工金属材料。
电火花加工主要用于加工硬质材料，如钢、铸铁、合金等，尤其适用于制造模具和模具零件。
电火花加工的原理是利用电火花的高温和高能量，使工件表面的金属材料瞬间熔化和蒸发，从而实现加工目的。
具体来说，电火花加工是通过在工件表面和电极之间施加高频脉冲电压，产生电火花放电。
电火花放电时，电极和工件之间会形成电火花通道，通道中的金属材料会发生电蚀和熔化。
随着放电的不断重复，金属材料逐渐被蚀去，形成所需的加工形状。
电火花加工的原理可以分为放电阶段和冲击阶段两个过程。
在放电阶段，通过电极和工件之间的电压差，形成电火花通道，放电时产生高温和高压的等离子体。
放电过程中，电火花通道中的金属材料受到电蚀和熔化，形成微小的坑洞。
在冲击阶段，电火花通道中的等离子体受到脉冲电压的作用，产生冲击波，将周围的金属材料冲击击碎，形成微小的金属颗粒。
这些金属颗粒会随着电极和工件之间的间隙排出，从而实现材料的加工和去除。
电火花加工具有很多优点。
首先，它可以加工硬度较高的金属材料，如硬质合金和石英等。
其次，电火花加工可以实现高精度加工，加工表面粗糙度可以达到0.1微米。
此外，电火花加工不会产生应力和变形，对加工材料的性能影响较小。
另外，电火花加工还可以加工复杂形状和细小结构的工件，如细孔、细槽、螺纹等。
因此，电火花加工在制造模具和模具零件时得到广泛应用。
然而，电火花加工也存在一些局限性。
首先，加工速度较慢，通常需要几个小时甚至几十个小时才能完成一个工件的加工。
其次，电火花加工只适用于导电材料，无法加工非导电材料。
另外，电火花加工还存在电极磨损和放电气泡等问题，需要定期更换电极和清理工作。
总的来说，电火花加工是一种重要的金属加工方法，通过电火花放电来实现金属材料的加工和去除。
它具有可加工硬度高、加工精度高、加工复杂形状等优点，广泛应用于制造模具和模具零件。
模具典型零件的加工工艺
镗孔工序可以在专用镗床、坐标镗床、 双轴镗床上进行，为了保证上、下模座的 导柱、导套孔距一致，在镗孔时可以将上、 下模座重叠在一起，一次装夹，同时镗出 导柱、导套的安装孔。
2．导柱、导套的加工
（1）导柱、导套的技术要求 1）为了保证良好的导向作用，导柱和 导套的配合间隙应小于凸、凹模之间的间 隙，导柱和导套的配合间隙一般采用H7/h6， 精度要求很高时为H6/h5。导柱与下模座孔， 导套与上模座孔采用H7/r6的过盈配合。
2）导柱和导套的工作部分的圆度公差 应满足： 当直径d≤30mm时，圆度公差不大于 0.003mm；当直径d＞30～60mm时，圆度公 差不大于0.005mm；当直径d≥60mm时，圆 度公差不大于0.008mm。
（2）导柱和导套的加工工艺路线 1）导柱的加工工艺路线 对于图4－3（a）所示的导柱，采用如 表4－4所示的加工工艺路线。 导柱的心部要求韧性好，材料一般选用20 号低碳钢。 在导柱加工过程中，外圆柱面的车削 和磨削以两端的中心孔定位，使设计基准 与工艺基准重合。
（3）电火花线切割加工 如图4－21所示的凸模的电火花线切割工 艺过程如下： 1）准备毛坯，将圆形棒料锻造成六面体， 并进行退火处理。 2）在刨床或铣床上加工六面体的六个面。 3）钻穿丝孔。 4）钻孔、攻螺纹，加工出固定凸模用的两 个螺钉孔。
5）将工件进行淬火、回火处理，要求 表面硬度达到HRC 58～HRC 62。 6）磨削上、下两平面，表面粗糙度Ra ＜0.8μ m 。 7）去除穿丝孔内杂质，并进行退磁处 理。 8）线切割加工凸模。 9）研磨。线切割加工后，钳工研磨凸 模工作部分，使工作表面粗糙度降低。
第4章 模具典型零件的加工工艺
4.1
模架的加工
冲裁凸模和凹模的加工 塑料模型腔的加工
模具电火花加工
模具电火花加工简介模具电火花加工是一种高精度的加工方法，常用于制作金属模具的细微形状。
电火花加工利用电弧在金属材料上产生火花放电，通过火花的冲蚀作用来加工金属表面，从而实现精密加工的目的。
该方法具有精度高、加工效率高、加工质量稳定等优势，已广泛应用于模具制造行业。
加工原理模具电火花加工的基本原理是利用金属导电性好的特性，将工件（通常是金属）作为阳极，将装置中的电极（通常是铜或铜合金）作为阴极，两者之间形成电场。
当电流通过电极和工件之间的距离微小时，电压升高，形成高电位差。
在这种情况下，当电极与工件之间形成电晕放电时，电压会突然下降，形成电弧放电。
电弧放电引起的高温、高能量状态会使工件表面瞬间融化，并产生高温等离子体。
高温等离子体中带有高能量电子和离子，它们可以通过高速撞击工件表面，引起原子和分子的冲击和碰撞，进而冲蚀和溶解金属。
这样就可以在工件表面形成所需的形状、直径大小的孔洞等。
加工过程模具电火花加工的加工过程主要包括以下几个步骤：1.加工前准备：确定加工对象和加工光洁度要求，选择合适的电极和工件材料。
2.设计电极：根据加工对象的形状和尺寸，设计并制造适合的电极。
3.设置加工参数：根据加工对象的材料和形状，设置适当的电压、电流、脉冲间隔时间等参数。
4.安装电极：将设计好的电极安装到电火花加工设备中。
5.加工加工：将工件固定在加工台上，调整加工台的位置和加工角度，启动电火花加工设备进行加工。
6.检查加工质量：加工完成后，用测量工具检查加工表面的光洁度、尺寸和形状等指标是否符合要求。
7.修整加工表面：如有需要，进行表面修整和抛光。
加工优势模具电火花加工相比于传统的加工方法具有以下几个优势：1.高精度：电火花加工能够在微观层面上进行加工，实现高精度加工，满足工件形状和尺寸的要求。
2.加工难度低：对于一些传统加工难度高的形状和材料，电火花加工能够轻松实现精确加工。
3.加工效率高：由于电火花加工是通过电弧冲击金属表面实现加工，所以加工速度快，效率高。
模具零件的电火花加工培训课件
• 对工作液的要求：1）绝缘；2）闪点高；3） 无害；4）稳定；5）价廉
• 工作液种类： • 普通煤油 闪点低，易起火，价廉。使用多。
用于中、精加工；
• 机油、变压器油 闪点高，黏度大。用于粗加 工；
• 专用油 黏度低，闪点高，价格高。可用于各 种规准的加工；
• 峰值电流Ip Ip↑，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
• 电规准其它参数：波形，击穿电压，放电脉冲 前、后沿，平均电流Im，脉宽峰值比Ton/Ip （μs/A）
• 单个脉冲能量=Im ×Ton 或
• 粗规准（大能量）：低电压，大Ton，大Ip，小 T粗off糙得负到极高性生产率，低θ，但加工精度差，表面
表4.1 脉冲电源性能比较
类型 弛 张 式
晶 体 管 式 闸流 管式
电子 管式 可控 硅式
优点
缺点
应用场合
结构简单；
可控性差；
主要用于精微加工
工作可靠；
加工去除率低；
维修方便；
电极损耗大
粗糙度小
电参数调节范围广； 成本较高，
适用于各种场合，
使用方便；
线路复杂
与计算机技术结合，
易实现自适应控制及计
可与多种加工工艺
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）存在电极损耗，并往往集中在某一局部，影响成
模具电火花加工技术
电极运动速度
• 电极运动速度：电极运动速度是电火花加工中的重要参数，它决定了加工效率 和表面质量。电极运动速度的选择需要根据实际加工需求和材料特性进行确定 。
• 电极运动速度对加工效率的影响：较快的电极运动速度可以提高加工效率，但 过快的速度会导致加工不稳定，从而降低加工精度。因此，需要在加工效率和 加工精度之间进行权衡。
电火花机床
加工精度
电火花机床的加工精度直接影响 模具的最终质量，高精度的机床 能够确保模具的尺寸和形状符合
设计要求。
加工效率
电火花机床的加工效率决定了模具 的生产周期，高效的机床能够缩短 模具的制造时间，降低生产成本。
稳定性与可靠性
电火花机床的稳定性与可靠性对于 保证模具的加工质量和一致性至关 重要，优质的机床能够降低故障率 和维护成本。
模具电极电火花加工
总结词
高效率、高精度
详细描述
模具电极电火花加工是利用电火花在电极材料上腐蚀出所需的形状，从而达到加工目的的技术。该技 术广泛应用于电极制造领域，如电火花线切割、电火花成型等。通过采用先进的电极材料和加工工艺 ，可以大幅提高加工效率和精度，减少电极损耗和加工误差。
高硬度材料电火花加工
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电火花加工操作流程
加工前准备
检查电源和放电设备是否正常
清洗工作台面
确保电源稳定，放电设备完好无损，能够 正常工作。
清除工作台面上的杂物，保持清洁，以便 放置工件。
准备电极和工具
准备冷却液
根据加工需求，准备合适的电极和工具， 确保其完好无损。
为了降低温度和带走产生的电蚀产物，需 要准备适量的冷却液。
放电间隙对加工精度的影响
放电间隙的大小直接影响到加工精度。较小的放 电间隙可以提高加工精度，但同时也会降低加工 效率。因此，需要根据实际加工需求和材料特性 选择合适的放电间隙。
模具电火花线切割加工的基本操作
任务3 线切割加工参数实训
➢ 认识电参数对加工的影响。 ➢ 分析修改电参数方式对零件加工有何影响，并填写在表4-2中。
任务3 线切割加工参数实训
➢ 1．电参数对加工的影响
（1）峰值电流。
（2）脉冲宽度Ti（单位为 s）。 （3）脉冲间隔To（单位为 s）。
（4）进给速度υi（单位：mm/min）。
➢ 由于切割速度和工件的表面粗糙度是互相矛盾的两个工艺指 标，所以，必须在满足工件的切割精度和表面粗糙度的前提 下，提高切割速度，即选择合理的电参数。
任务3 线切割加工参数实训
➢ 完成任务
填写表4-2中的栏目，完成任务的结果如表4-3所示。
任务4 线切割机床上丝操作实训
（2）工件准备。零件最大尺寸为70×50，故毛坯的尺寸选为长90×宽 60×厚10。毛坯加工过程：下料→锻造→退火→机械粗加工→淬火与高 温回火→磨加工（退磁）→线切割加工→钳工修整。
（3）工作液准备。根据所用机床说明书，使用线切割专用乳化油与自 来水按正确的比例配置出乳化型线切割工作液。
任务1 电火花线切割机床操作准备
1．线电极准备 ➢ 1）线电极材料的选择 ➢ 2）线电极直径的选择 ➢ 3）电极丝上丝、紧丝对工艺指标的影响 2．工件准备 ➢ 1）材料的选择 ➢ 2）加工基准的选择
（1）以外形为校正和加工的基准。 （2）以外形为校正基准，内孔为加工基准。 ➢ 3）穿丝孔的确定 3．工作液准备 ➢ 1）工作液的特性 （1）绝缘性。 （2）洗涤性。 （3）冷却性。 （4）无污染性。 ➢ 2）工作液的配制与使用
任务2 工件的装夹
找正工件 ➢ 工件在机床上有了正确的定位后，接下来就要对工件进行预夹紧。在此
电火花加工在模具加工中的应用及实例ppt课件
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电火花加工在模具加工中实例分析
二、V型数控电极片落料模加工 如图所示，材料为Cr12，凸凹模配合间隙为0.06~0.08mm，硬度为 60~62HRC
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电火花加工在模具加工中实例分析
（1）凹模在电火花加工前的工艺准备：按图样要求备料→刨削凹模六 面，上下端面留0.3~0.5mm的单面磨量→钳工划线，用钻床加工∮6mm 两销孔和4个M8螺纹孔→铣削凹模的空刀部分成形→淬火60~62HRC→ 磨削上下端面→钳工修正待用。 （2）工具电极（凸模）在电火花加工前的工艺准备：按图样要求备料 其厚度为60mm→刨削凸模六面，上下端面留0.3~0.5mm的单面磨量→ 磨削上下端面→淬火58~60HRC→用线切割按凹模刃口形状、尺寸加工 →钳工修正待用。 （3）加工方法：采用凸模直接加工凹模的方法，如图所示把凹模的空 刀部分向上，开始加工，直到加工成形为止，“反打正用”。
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电火花加工模具中精度问题分析及对策
现代模具企业使用的电火花机床一般都是数显和数控的，机床本身的精度对 加工精度起着主要影响。另外影响加工精度的因素还有： （1）放电间隙的大小及其一致性对加工精度的影响； （2）工具电极损耗对加工精度的影响； （3）工件结构形状对加工精度的影响。这些影响精度的因素是不容忽视的。 质量问题分析： （1）型腔的尺寸误差。（电极的尺寸精度及相对型腔的位置精度直接影响 型腔的尺寸精度） （2）平面度及形状误差。（由放电时工件和电极的移动、偏斜或二者装卡 定位不准确造成。） （3）孔壁出现台阶。（机床进给主轴发生抖动，电极表面不垂直，电极相 对于工件发生位置改变，电极的上下部分磨损不一致）
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结语
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成都电子机械高等专科学校教案第4章模具零件电火花加工电火花加工是在加工过程中，禾u用两极（工具电极和工件电极）之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温把金属蚀除下来，以使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工方法。
电火花加工中工件和电极都会受到电腐蚀作用，只是两极的蚀除量不同，这种现象称为极性效应。
工件接正极的加工方法称为正极性加工；反之，称为负极性加工。
电火花放电加工按工具电极和工件的相互运动关系的不同，可以分为电火花穿孔成形加工、电火花线切割、电火花磨削、电火花展成加工、电火花表面强化和电火花刻字等。
其中，电火花穿孔成形加工和电火花线切割在模具加工中应用最广泛。
4.1电火花加工的基础知识4.1.1电火花加工的基本原理及必要条件1 ）工具电极和工件电极之间在加工时必须保持一定的间隙。
2）火花放电必须在一定绝缘性能的介质中进行。
3）放电点局部区域的功率密度足够高。
放电所产生的热量就足以使电极表面的局部金属瞬时熔化甚至汽化。
4）火花放电是瞬时的脉冲性放电。
5）在先后两次脉冲放电之间，应有足够的停歇时间，排除电蚀产物，使极间介质充分消电离，恢复介电性能，以保证每次脉冲放电不在同一点进行，避免发生局部烧伤现象，使重复性脉冲放电顺利进行4.1.2电火花加工的特点1、电火花加工中，加工材料的去除是靠放电时的热作用实现的，材料的可加工性主要取决于材料的导电特性及其热学特性，如熔点、沸点（汽化点）、比热容、热导率、电阻率等, 而几乎与其力学性能（硬度、强度）无关，因此适合于加工难以切削加工的材料。
2、放电加工中，加工工具电极和工件不直接接触，没有机械加工中的切削力，因此适宜加工低刚度工件及微细加工。
由于可以简单地将工具电极的形状复制到工件上，因此特别适用于复杂表面形状的加工。
3、加工范围可小至几微米的小轴、孔、缝，大到几米的超大型模具和零件。
4、电火花加工的局限性在于：用于导电材料的加工；一般加工速度较慢；存在电极损耗。
4.1.3电火花加工的微观过程1. 极间介质的击穿与放电图4.1.4矩形波脉冲放电时的电压（u）和电流（i）波形2. 能量的转换、分布与传递3. 电极材料的抛出4. 极间介质的消电离4.1.4电火花加工常用术语和符号1）工具电极2）放电间隙3）脉冲电源4）伺服进给系统5）工作液介质6）电蚀产物7）电规准电参数8）脉冲宽度t i （⑹9）脉冲间隔t o （⑹10）放电时间（电流脉宽）t e （⑹11）击穿延时t d （阳）12）脉冲周期t p （⑹13）开路电压（空载电压）或峰值电压u i（V）14）加工电流I（A ）15）峰值电流i e（A）16）正、负极性加工17）放电状态18）加工速度V w （mm3/min ）或V m （g/min）19）损耗速度V E（mm3/min 或g/min ）4.2 电火花成形加工4.2.1 电火花成形加工机床图 4.2.1 所示的电火花成形加工机床通常包括：床身、立柱、工作台及主轴头等主机部分；液压泵（油泵）、过滤器、各种控制阀、管道等工作液循环过滤系统；脉冲电源、伺服进给（自动进给调节）系统和其他电气系统等电源箱部分。
4.2.2 电火花成形加工的控制参数和主要影响因素1、影响工件的加工速度、工具电极的损耗速度的主要因素（ 1 ）极性效应的影响在用短脉冲加工时，正极材料的蚀除速度大于负极材料的蚀除速度，这时工件应接正极；当采用长脉冲加工时，质量和惯性大的正离子将有足够的时间加速，到达并轰击负极表面，由于正离子的质量大，对负极表面的轰击破坏作用强，故采用长脉冲时负极的蚀除速度要比正极大，工件应接负极。
（2）工具电极材料的影响铜钨、银钨合金等复合材料，熔点高，并且导热性好，因而电极损耗小，但也由于成本高且机械加工比较困难，一般只在少数的超精密电火花加工中采用。
故常用的是纯铜和石墨，这两种材料在宽脉冲粗加工时都能实现低损耗。
铜的熔点虽然低，但其导热性好，会使电极表面保持较低温度从而减少损耗。
纯铜不易产生电弧，在较困难的条件下也能实现稳定加工；精加工时比石墨电极损耗小，易于加工成精密、微细的花纹，采用精微加工能达到R a1.25呵的表面粗糙度；用过的电极经锻造后还可加工为其他形状的电极，材料利用率高。
但纯铜的机械加工性能不如石墨好。
石墨电极的优点是：机械加工成形容易（但不易做成精密、微细的花纹）；电火花加工的性能也很好，在长脉冲粗加工时能吸附游离的碳来补偿电极的损耗，因此目前已广泛用做型腔粗加工的电极。
缺点是石墨电极容易产生电弧烧伤现象。
（3）电参数的影响提高电蚀量和生产率的途径：1）减小脉冲间隔，提高脉冲频率；2）增加放电电流及脉冲宽度，增加单个脉冲能量。
3. 影响工件加工精度的主要因素（1）放电间隙的大小（2）工具电极的损耗4. 影响工件表面质量的主要因素（1）表面粗糙度对表面粗糙度影响最大的是单个脉冲能量。
（2）表面力学性能电火花表面由于瞬间的先热胀后冷缩，因此加工后的表面存在残余拉应力，使抗疲劳强度减弱，比机械加工表面低了许多。
采用回火热处理来降低残余拉应力，或进行喷丸处理把残余拉应力转化为压应力，能够提高其耐疲劳性能。
4.2.3 电火花成形加工工具电极的设计与制造1. 对电极的技术要求1）电极的几何形状要和模具型孔或型腔的几何形状完全相同，其尺寸大小根据模具型孔或型腔的尺寸及公差、放电间隙的大小、凸模与凹模配合间隙来决定。
2）电极的尺寸精度不低于IT7 级精度。
3）电极的表面粗糙度应在R a0.63〜1.25 ^m以上，如果采用铸铁或铸铜时，表面不能有砂眼。
4）各表面的平行度，100 mm 长度内不能大于0.01〜0.02mm。
5）电极加工成形后变形小，具有一定强度。
2、电极材料常用的电极材料有：铸铁、钢、纯铜、黄铜、铜钨合金、银钨合金、石墨等。
这些材料的性能见表 4.2.2 所示。
3、电极的结构形式常用的电极结构有下列几种形式：（1）整体电极（2）组合电极1 ）分解式电极2）镶拼式电极4、电极尺寸的确定（1）电极横截面尺寸的确定1）按凹模尺寸和公差确定电极横截面尺寸如图4.2.9所示为凹模型孔不同部位的尺寸公差标注。
其相应部位电极横截面尺寸的计算公式如下：a （A 2S ）0b(B2S)0c Cr i(R i S)0「2(R2S)0a [A 2(S Z/2)]0b [B 2(S Z/2)]0c Cr i [R i (S Z/2)]。
D [R2 (S Z/2)]0值（Z/2 - S）,电极横截面尺寸计算公式如下:a [A 2(Z/2 S)]0b [B 2(Z/2 S)]0c Cr i [R i (Z/2 S)]0D [R2 （Z/2 S）]0以上式中：S――单面放电间隙；Z/2 ――凸模、凹模单边间隙；2）按凸模尺寸和公差确定电极横截面尺寸于凹模、凸模配合间隙的不同又存在三种情况：①凸模、凹模单边配合间隙等于放电间隙（完全相同，电极公差取凸模公差△的1/2~2/3。
②凸模、凹模单边配合间隙小于放电间隙（一个值（S- Z/2）,电极横截面尺寸计算公式如下:图4210所示为凸模尺寸及公差标注，由Z/2 = S）:电极横截面尺寸和凸模截面尺寸Z/2 v S）:电极应按凸模四周每边均匀缩小③凸模、凹模配合间隙大于放电间隙（Z/2 >S）,电极应按凸模四周每边均匀放大一个图4.2.9凹模尺寸及公差标注图4.2.10凸模尺寸及公差标注8电极制造公差，通常取模具公差△的 1/2〜2/3，并按“入体原则” 标注。
（2）电极长度的确定在电极长度确定方面， 穿孔加工与型腔加工是不同的， 穿孔加工只计算电极长度， 而型腔加工还须考虑各纵截面的形状和尺寸。
1）穿孔加工电极长度的确定图4.2.11所示为穿孔加工用电极长度。
电极长度按下式计算：L L 1 L 2t 1.3~1.8T 12）型腔加工电极纵截面尺寸的确定 底部的形状和尺寸并考虑放电间隙而确定。
也有所不同。
图4.2.12所示为加工型腔时,H ' HR 1 R 1 S R 2 R 2 S1B B 2Stan (90)/25、电极的制造 （1） 机械加工方法机械加工电极除采用一般的加工方法外，已广泛采用成形磨削。
对于纯铜、黄铜一类的电极，由于不能用成形磨削加工，一般可用仿形刨床加工而成， 并经钳工锂削进行最后修整。
（2） 电极与凸模联合成形磨削当电极材料为铸铁时， 电极与凸模常用环氧树脂等胶合在一起， 如图4.2.13所示。
但对 于截面积较小的工件则不易粘牢， 为防止在磨削过程中发生电极或凸模脱落， 可采用锡焊或 机械方法使电1.6 ~2.0 T T 2型腔加工电极纵截面的形状和尺寸，应根据型腔 对型腔底部不同部位的尺寸，其电极的尺寸计算 电极纵截面尺寸，尺寸的计算如下：极与凸模连接在一起。
当电极材料为钢时，可把凸模加长些，将其作电极。
即把电极和凸模做成一个整体。
电极与凸模联合成形磨削，其共同截面的公称尺寸应直接按凸模的公称尺寸进行磨削，公差取凸模公差的1/2〜1/3。
当凸、凹模的配合间隙等于放电间隙时，正好适用磨削后电极的轮廓尺寸与凸模完全相同的情况。
当凸、凹模的配合间隙小于放电间隙时，电极的轮廓尺寸应小于凸模的轮廓尺寸。
则可用化学腐蚀法将电极尺寸缩小至设计尺寸。
腐蚀的方法为：将干净的电极垂直浸入腐蚀剂中，根据其腐蚀速度的大小，每隔一定的时间后取出，测量其尺寸是否符合要求，若尺寸仍偏大时应继续侵入，直到适合为止。
当凸、凹模的配合间隙大于放电间隙时，电极的轮廓尺寸应大于凸模的轮廓尺寸，则需用电镀法将电极扩大到设计尺寸。
（3）电极制造常用工艺电极制造常用工艺一般可按下述工序进行：1 ）刨（或铣）：按图样要求刨或铣所要求的形状电极毛坯（若是圆形可车削），按最大外形尺寸留1mm 左右精加工余量。
2）平磨：在平面磨床上磨两端面及相邻两侧面（对铜及石墨电极应在小台钳上，用刮研的方法刮平或磨平）。
3）划线：按图样要求在划线平台上划线。
4）刨（或铣）：按划线轮廓，在刨床或铣床上加工成形，并留有0.2〜0.4mm 的精加工余量。
形状复杂的可适当加大，但不超过0.8mm。
5）钳工：钻、攻电极装夹螺孔。
6）热处理：指采用钢电极时，按图样要求淬火。
7）精加工电极：对于铸铁或钢电极，在有条件的情况下，可用成形磨削加工成形；而对于铜电极，可在仿形刨床上进行仿刨成形。
8）化学腐蚀或电镀：指电极与凸模联合加工（或阶梯电极）时，对小间隙模具采用化学腐蚀，对大间隙模具采用电镀。
9）钳工修整：指对铜电极的精修成形。
（4）由线切割加工电极除用机械方法制造电极以外，在比较特殊需要的场合下也可用线切割加工电极。
（5）石墨电极的加工石墨电极是电火花型腔加工中最常用的电极之一。