电火花成形加工工具电极的设计与制造

金、石墨等。这些材料的性能见表 4.2.2 所示。
表 4.2.2 电火花成形加工常用电极及其性能
常用 材料 铸铁
电加工工艺性能
稳定性 电极损耗
较差
适中
机械 加工性能
好
价格 材料来源
低 (常用材料)
应用情况
主要用于型孔加工， 制造精度高
钢
石墨
纯铜
黄铜
铜钨 合金
银钨 合金
较差 较好 好 好 好
好
适中
好
间的定位精度，并且每个电极的轴线要垂直于安装表面。
图 4.2.6 组合电极
图 4.2.7 分解式电极
1）分解式电极 当工件形状比较复杂，则可将电极分解成简单的几何形状，分
别 制 造 成 电 极 ，以 相 应 的 加 工 基 准 ，逐 步 将 工 件 型 腔 加 工 成 形 。采 用 分 解 式 电 极
成 形 加 工 ，可 简 化 电 加 工 工 艺 。但 是 ，必 须 统 一 加 工 基 准 ，否 则 将 增 加 加 工 误 差 ，
如图 4.2.7 所示。分解式电极多用在形状复杂的异型孔和型腔的加工。
2）镶拼式电极 对形状复杂而制造困难的电极，可分解成几块形状简单的电极
来 加 工 ，加 工 后 镶 拼 成 整 体 的 电 极 来 电 加 工 型 孔 ，该 电 极 即 为 镶 拼 式 电 极 。如 图
单 个 电 极 分 别 加 工 各 孔 ，也 可 以 采 用 组 合 电 极 加 工 ，即 把 多 个 电 极 组 合 装 夹 在 一
起。如图 4.2.6 所示，一次完成凹模各型孔的电火花穿孔加工。采用组合电极加
工 时 ，生 产 率 高 ，各 型 孔 间 的 位 置 精 度 也 较 为 准 确 ，但 必 须 保 证 组 合 电 极 各 电 极
际 使 用 中 不 能 任 意 选 择 电 极 材 料 ，而 应 选 择 相 对 损 耗 小 、加 工 过 程 稳 定 、生 产 率
高 、易 于 制 造 加 工 及 成 本 低 廉 的 材 料 作 为 电 极 材 料 ，以 满 足 模 具 成 型 零 件 的 电 加
工 要 求 。 目 前 ， 常 用 的 电 极 材 料 有：铸 铁 、 钢 、 纯 铜 、 黄 铜 、 铜 钨 合 金 、 银 钨 合
的截面尺寸适当均匀减小（f=0.1~0.3mm），呈阶梯形。如图 4.2.5 所示，l1 为 原有电极的长度，l2 为增长部分的长度（为型孔深度的 1.2~2.4 倍）。加工时利 用 电 极 增 长 部 分 来 粗 加 工 ，蚀 除 掉 大 部 分 金 属 ，只 留 下 很 少 余 量 ，让 原 有 的 电 极 进 行 精 加 工 。 阶 梯 电 极 有 许 多 优 点：能 充 分 发 挥 粗 加 工 的 作 用 ， 大 幅 度 提 高 生 产 效 率 ，使 精 加 工 的 加 工 余 量 降 低 到 最 小 ，特 别 适 宜 小 斜 度 型 孔 的 加 工 ，易 保 证 模 具的加工质量，并且可减少电规准的转换次数。
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 ra0.63～1.25μm 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 。
在 凸 模 、凹 模 零 件 图 上 标 注 的 公 差 时 ，根 据 模 具 的 设 计 基 准 不 同 ，有 不 同 的 标 注 方 法 。因 此 ，电 极 截 面 尺 寸 的 确 定 也 要 按 以 凹 模 设 计 为 基 准 ，还 是 凸 模 设 计 为 基 准两种情况来讨论。 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：
4.2.8 所示，是将 e 字形硅钢片冲模所用的电极分成三块，加工完毕后再镶拼成
整 体 。这 样 即 可 保 证 电 极 的 制 造 精 度 ，得 到 了 尖 锐 的 凹 角 ，而 且 简 化 了 电 极 的 加
工 ，节 约 了 材 料 ，降 低 了 制 造 成 本 。但 在 制 造 中 应 保 证 各 电 极 分 块 之 间 的 位 置 准
达到最细表面粗糙度。 （ 4） 黄 铜 电 极 在 加 工 过 程 中 稳 定 性 好 、 生 产 率 高 、 与 纯 铜 电 极 相 比 价 格 较 低 、 机 械 加 工 性 能 尚 好 ，但 其 磨 削 性 能 不 如 钢 和 铸 铁 。而 黄 铜 电 极 的 损 耗 最 大 。因 此 ， 黄 铜 电 极 一 般 用 在 对 加 工 表 面 粗 糙 度 较 低 ，尺 寸 、形 状 精 度 要 求 较 高 及 形 状 复 杂 的小孔穿孔加工。 （ 5） 石 墨 电 极 的 电 极 损 耗 小 、 加 工 稳 定 性 尚 好 、 易 于 加 工 、 生 产 率 最 高 、 其 价 格 与 铜 大 体 相 同 ，但 机 械 强 度 较 差 ，尖 角 处 易 崩 裂 。石 墨 是 电 火 花 型 腔 加 工 的 常 用 电 极 材 料 ，适 用 于 大 、中 、小 型 腔 。由 于 石 墨 的 热 胀 系 数 小 ，所 以 ，最 适 于 大 电极的穿孔加工。 （ 6） 铜 钨 合 金 和 银 钨 合 金 的 加 工 稳 定 性 均 很 好 ， 电 极 损 耗 也 均 很 小 ， 它 们 的 电 加 工 性 能 优 越 ，而 机 械 加 工 性 能 尚 好 ，其 磨 削 性 比 铜 好 。但 其 价 格 较 高 ，比 铜 的 价格高 40 倍。因此，主要用于模具中高精度的深孔、直壁孔等的穿孔加工和加 工 面 积 小 且 高 精 度 的 型 腔 加 工 ，以 及 硬 质 合 金 模 具 的 加 工 。而 银 钨 合 金 的 价 格 更 高，约为铜的 100 倍，所以它的使用受到限制，一般只用于硬质合金模具的加 工。 当 用 同 一 种 电 极 材 料 加 工 不 同 材 料 的 模 具 时 ，加 工 情 况 也 会 有 一 定 的 差 异 ，即 使 同 是 钢 件 也 会 因 其 成 分 不 同 而 对 加 工 有 所 影 响 ，在 实 际 生 产 中 应 根 据 具 体 情 况 选 用电极材料。 3 电极的结构形式 电 极 的 结 构 形 式 应 根 据 模 具 型 孔 或 型 腔 的 尺 寸 大 小 ，复 杂 程 度 及 电 极 的 加 工 工 艺 性 等 来 确 定 ,常 用 的 电 极 结 构 有 下 列 几 种 形 式 ： （ 1） 整 体 电 极 整 体 电 极 就 是 用 一 整 块 电 极 材 料 加 工 出 的 完 整 电 极 ，这 是 型 孔 或 型 腔 加 工 中 最 常 用的电极结构形式，图 4.2.4 所示即为型腔加工用整体电极的结构形式。当电极 面 积 较 大 时 ,可 在 电 极 上 开 一 些 孔 ， 或 者 挖 空 以 减 轻 重 量 。 对 于 穿 孔 加 工 ，有 时 为 了 提 高 生 产 率 和 加 工 精 度 ，降 低 表 面 粗 糙 度 ，可 以 采 用 阶 梯 式 整 体 电 极 。所 谓 阶 梯 式 整 体 电 极 就 是 在 原 有 的 电 极 上 适 当 增 长 ，而 增 长 部 分
电火花成形加工工具电极的设计与制造
电火花加工模具的特点是把工具电极的形状精确地复制在工件（模具）上。因
此 ，电 极 是 电 火 花 加 工 中 不 可 缺 少 的 工 具 之 一 。电 极 的 合 理 设 计 及 制 造 ，与 模 具
型 孔 或 型 腔 的 加 工 精 度 有 着 密 切 的 关 系 。为 了 保 证 模 具 的 加 工 精 度 ，在 设 计 电 极
低
常采用加长凸模，加
(常用材料) 长部分为加工型孔的电
极；可降低制造费用
较小
好
较低
适用于加工大、中型
(取决于性能) 角、掉渣）
较大
较差
较高
主要用于加工较小尺
(磨削困难) (小型电极常用材 寸型腔，精密型腔，表面
料)
加工粗糙度可很低
大
较好
较高
(可磨削) (小型电极常用材
确，配合要紧密牢固。
图 4.2.8 镶拼式电极 4 电极尺寸的确定 （ 1） 电 极 横 截 面 尺 寸 的 确 定 电 极 横 截 面 尺 寸 是 根 据 凹 模（ 或 凸 模 ）的 尺 寸 及 公 差 ，凸 模 、凹 模 配 合 间 隙 和 放 电 间 隙 的 大 小 确 定 的 。电 火 花 放 电 间 隙 的 大 小 与 电 极 材 料 、模 具 材 料 、电 规 准 的 选 择 、设 备 的 精 度 及 工 作 液 等 有 关 。为 了 保 证 模 具 加 工 后 的 表 面 粗 糙 度 ，最 后 必 须用精规准修出，因此在确定电极尺寸时，应先按相应的条件得到放电间隙值。
时 ，必 须 选 择 适 当 的 电 极 材 料 ，合 理 的 电 极 结 构 和 正 确 的 几 何 尺 寸 ，同 时 还 应 考
虑电极加工工艺性等问题。
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
2.电 极 材 料
从 电 火 花 加 工 原 理 来 说 ，加 工 时 工 具 电 极 与 工 件 不 接 触 ，是 通 过 电 蚀 作 用 对 工 件
进 行 加 工 ，似 乎 任 何 导 电 材 料 都 可 以 作 为 电 极 。但 是 ，由 于 不 同 材 料 的 电 极 对 于
电 火 花 加 工 的 稳 定 性 ，生 产 率 及 模 具 被 加 工 质 量 等 都 有 很 大 的 影 响 。因 此 ，在 实
a)无 固 定 板 式 ;