第三章(新)(1)

模具制造学 第一章 概论
1.1 特种加工的概念
• 随着社会生产的需要和科学技术的进步，20世纪40年
代，前苏联科学家拉扎连柯夫妇研究开关触点遭受火花放 电腐蚀损坏的现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使局 部的金属熔化、气化而被腐蚀掉，开创和发明了电火花加 工。后来，由于各种先进技术的不断应用，产生了多种有 别于传统机械加工的新加工方法。这些新加工方法从广义 上定义为特种加工(NTM，Non-Traditional Machining)，也被称为非传统加工技术，其加工原理是 将电、热、光、声、化学等能量或其组合施加到工件被加 工的部位上，从而实现材料去除。
切割各种二维及三维 直纹面组成的模具及零 件，也常用于钼、钨、 半导体材料或贵重金属 切削
从微小零件到超大型 工件、模具的加工，如 型孔、型腔、抛光、去 毛刺等
模具制造学 第一章 概论
第三章 模具的特种加工
模具制造学 第一章 概论
重点：
1、电火花加工工艺装备的选择使用与模具零件的安装 2、电极的设计与电规准的选择 3、模具零件型孔、型腔的电火花加工方法
难点：
1、电极的设计与电规准的选择 2、模具零件型孔、型腔电火花加工方法
模具制造学 第一章 概论
第一节 概论
1.1 特种加工的概念 1.2 特种加工的特点及发展 1.3 特种加工的分类
模具制造学 第一章 概论
我国的特种加工技术起步较早。20世纪50年代中期我国 工厂已设计研制出电火花穿孔机床，60年代末上海电表厂张 维良工程师在阳极—机械切割的基础上发明了我国独创的快 走丝线切割机床，上海复旦大学研制出电火花线切割数控系 统。但是由于我国原有的工业基础薄弱，特种加工设备和整 体技术水平与国际先进水平有不少差距，每年还需从国外进 口300台以上高档电加工机床。
第三章 模具的特种加工
模具制造学 第一章 概论
学习目的与要求：
1．掌握电火花加工的基本原理、特点及基本规律； 2．了解电火花成形加工的设备及附件； 3．掌握模具电火花穿孔加工的工艺特点及基本工艺路线、 工具电极的设计与制造； 4．掌握型腔模电火花加工的工艺特点及基本工艺路线、电 极的设计与制造； 5．掌握电火花线切割加工原理和特点，了解电火花线切割 加工设备、数字程序控制原理，掌握线切割程序编制及线切 割加工工艺； 6．了解电化学加工、激光加工和超声波加工。
等离子弧加工
主要能量形式 电能、热能 电能、热能 电化学能 电化学能机械能 电能、热能
作用形式 熔化、气化 熔化、气化 金属离子阳极溶解 阳极溶解、磨削 阳极溶解、研磨 金属离子阴极沉积 金属离子阴极沉积 熔化、气化 熔化、气化 切蚀 熔化、气化
(3) 广泛采用自动化技术。充分利用计算机技术对特种加工 设备的控制系统、电源系统进行优化，建立综合参数自适应控制 装置、数据库等，进而建立特种加工的CAD/CAM和FMS系统， 这是当前特种加工技术的主要发展趋势。用简单工具电极加工复 杂的三维曲面是电解加工和电火花加工的发展方向。目前已实现 用四轴联动线切割机床切出扭曲变截面的叶片。随着设备自动化 程度的提高，实现特种加工柔性制造系统已成为各工业国家追求 的目标。
1.3 特种加工的分类
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• 特种加工的分类还没有明确的规定，一般按能量来 源和作用形式以及加工原理可分为表1-1所示的形式。
表1-1 常用特种加工方法的分类
加工方法
电火花加工
电火花成型加工 电火花线切割加工
电解加工
电解磨削
电化学加工 电解研磨
电铸
涂镀
激光束加工
高能束加工
电子束加工 离子束加工
江南大学机械工程学院
模具制造学 第一章 概论
主讲人 吕彦明
第三章 模具的特种加工
模具制造学 第一章 概论
本章内容简介：
模具的特种加工与机械加工有本质不同，它不要求 工具材料比工件材料更硬，也不需要在加工过程中施加 明显的机械力，而是直接利用电能、化学能、光能和声 能对工件进行加工，以达到一定的形状尺寸和表面粗糙 度要求。 模具特种加工主要包括电火花成形加工、电火花线 切割加工、电解加工、电铸、电化学抛光、化学加工、 激光加工、超声波加工等。
30/3000
20/200* (mm2/min)
100/10000
可达到尺寸 精度/mm
(平均/最高) 0.03/0.003
0.02/0.002
0.1/0.01
可达到表 面粗糙度
Ra/μm
(平均/最高) 10/0.04
5/0.32
1.25/0.16
主要适用范围
从数微米的孔、槽到 数米的超大型模具、工 件等，如各种类型的孔、 各种类型的模具
模具制造学 第一章 概论
• 模具制造学 第一章 概论 目前，国际上对特种加工技术的研究主要表现在以下几个方 面：
• (1) 微细化。目前，国际上对微细电火花加工、微细超声波
加工、微细激光加工、微细电化学加工等的研究正方兴未艾，特 种微细加工技术有望成为三维实体微细加工的主流技术。
• (2) 特种加工的应用领域正在拓宽。例如，非导电材料的电 •火花加工，电火花、激光、电子束表面改性等。
符号 EDM WEDM ECM(ELM) EGM(ECG) ECH EFM EPM LBM EBM IBM PAM
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尽管特种加工优点突出，应用日益广泛，但是各种特种 加工的能量来源、作用形式、工艺特点却不尽相同，其加工 特点与应用范围自然也不一样，而且各自还都具有一定的局 限性。为了更好地应用和发挥各种特种加工的最佳功能及效 果，必须依据工件材料、尺寸、形状、精度、生产率、经济 性等情况作具体分析，区别对待，合理选择特种加工方法。 表1-2对几种常见的特种加工方法进行了综合比较。
模具制造学 第一章 概论
表1-2 几种常见特种加工方法的综合比较
加工方法
可加工材料
工具损耗率/% (最低/平均)
电火花 成型加工
0.1/10
电火花线 切割加工
任何导电 金属材料，如 硬质合金钢、 耐热钢、不锈 钢、淬火钢、 钛合金等
较小(可补偿)
电解加工
不损耗
材料去除率/ (mm3/min) (平均/最高)