毕业设计_电火花成型中的电极设计 (论文)

南京信息职业技术学院

毕业设计论文

作者学号*****P22

系部机电学院

专业数控技术

题目模具制造中的电火花成型的应用

指导教师李新华

评阅教师

完成时间：2013 年 5 月11 日

毕业设计中文摘要

毕业设计外文摘要

目录

1 引言 (4)

2 电火花机床的基本知识 (4)

2.1电火花原理 (4)

2.2电火花的优点与缺点 (4)

2.2.1优点 (4)

2.2.2缺点 (5)

2.3电火花的应用 (5)

2.4电火花机床的分类 (6)

2.5电火花成型加工中的专业术语 (6)

3 模具的简单认识 (7)

3.1模具的组成 (7)

3.2电火花在模具制造中的一些实例 (8)

3.2.1浇注系统的加工 (8)

3.2.2模具型腔的加工 (9)

4 电极设计 (11)

4.1有关电极的基本知识 (11)

4.1.1电极设计原则 (11)

4.2电极的材料、结构形式及加工工艺 (11)

4.2.1电极的材料： (11)

4.2.2电极的结构形式 (11)

4.2.3电极的加工工艺 (12)

4.3CAD软件在电极设计中的应用 (12)

4.4电极设计要点 (12)

4.5Pro/E电极设计 (14)

4.5.1Pro/E电极设计方法 (14)

4.5.2电极设计实例 (14)

结论 (25)

致谢 (25)

参考文献 (25)

1 引言

模具工业的迅速发展，推动了模具制造技术的进步。电火花加工作为模具制造技术

的一个重要分支，被赋予越来越高的加工要求。同时在数控加工技术发展新形势的影响下，促使电火花加工技术朝着更深层次、更高水平的数控化方向快速发展。虽然模具高速加工技术的迅猛发展使电加工面临着严峻的挑战，目前放电加工技术部分工序已被高速加工中心代替，但电火花加工仍旧有广阔的前景。如在模具的复杂、精密小型腔、窄缝、沟槽、拐角、冒孔、深度切削等加工领域仍被广泛应用。

2 电火花机床的基本知识

2.1电火花原理

通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达1万摄氏度以上,压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电，重复上述过程。这样,虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。

2.2电火花的优点与缺点

2.2.1优点

（1）适合于难切削材料的加工。电火花加工中，材料的加工性能主要取决于材料的热学性能，而几乎与力学性能（硬度、韧性、抗拉强度）无关，突破传统切削加工对刀具的限制。

（2）加工特殊及复杂形状的零件。电火花加工中工具电极与电极和工件不直接接触，两者之间宏观作用力小，适用于加工低刚度工件及细微加工，比如小孔，深孔，窄缝等。

（3）工艺灵活性大。电火花加工有“正极性加工”与“负极性加工”之分。可在淬火后进行，避免工件热变形的修正问题。

（4）电火花加工的工件表面微观形貌圆滑，工件的棱边、尖角处无毛刺、塌边，电火花混粉加工还可进行镜面加工。

2.2.2缺点

（1）一般只能加工金属等导电材料，在一定的条件下能加工半导体和聚晶鑫刚石等非导电体的超硬材料。

（2）加工速度一般较慢，效率较低。随着高速铣的发展，电火花多应用于工件加工后的“清角”工件。新的研究表明，采用特殊水基不燃性工作液进行电火花加工，其生产效率甚至高于切削加工。

（3）存在电极损耗。电火花加工是“双损耗”，工件上的金属被蚀除的同时，工具电极也同样会被蚀除，导致变形，进而导致工件的开关和尺寸出现偏差。（4）存在二次放电。电蚀产物在排除过程中与工具电极距离太小时会引起二次放电，形成加工斜度，影响加工精度和形状。距离过小导致出现的工具电极与工件短路甚至会使加工无继续进行。

2.3电火花的应用

电火花的优缺点决定了电火花的应用

（1）模具加工。由于电火花的低效率，电火花在模具制造中主要用来“清角”，即先用机械加工去除大部分余量，再进行放电加工。两者塑料模具中的浇道口等深孔需要进行放电加工。

（2）航空、宇航等部门中高温合金等难加工材料的加工需要进行放电加工。（3）微细精密加工。能进行0.01~1mm范围内的型孔加工，如发动机喷油嘴、电子显微镜栅孔等。

（4）各种成型刀具、样板、工具、量具、螺纹等成型零件的加工。

2.4电火花机床的分类

表2-1

2.5电火花成型加工中的专业术语

（1）放电间隙：放电间隙是指加工时电极和工件之间产生火花放电的一层距离间隙。大小一般在0.01∽0.5mm之间，粗加工时，间隙较大，精加工时，间隙

较小。

（2）电极缩放量：电极尺寸与工件要求尺寸的单边尺寸差。因为放电间隙的存在，为了加工符合尺寸要求的开关，采用电极缩放尺寸的方法来进行加工。（3）二次放电：已加工表面上，加工屑的介入而进行的再次放电现象。

（4）电规准：一组电脉冲参数。电规准的三大参数是电流、脉冲宽度、脉冲间隔。

○1脉冲宽度：工具电极和和工件两端电大脉冲的持续时间。电极的损耗与脉冲宽度有直接的关系，正极性加工下，加大脉宽可有效降低电极的损耗。

○2脉冲间隔：两个脉冲之间的间隔时间。脉冲间隔过短，易产生电弧放电;脉冲间隔过长，降低加工生产效率。

○3加工电流：加工电流影响加工间隙进而决定电极的缩放量，也决定加工完成的表面粗糙度。

3 模具的简单认识

模具的简单认识主要是对注塑本模具的认识，电火花成型工艺主要是应用于注塑模具，这一章节将简单介绍注塑模的结构以及电火花在注塑模具中应用的一些实例。

3.1模具的组成

（1）浇注系统：是将塑料熔体由注射机喷嘴引向型腔的一组进料通道，通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。

（2）成型部件：成型部件由型芯和凹模组成。型芯形成制品的内表面，凹模形成制品的外表面形状。合模后型芯和型腔便构成了模具的型腔。

（3）结构零件：构成模具结构的各种零件，包括：导向、脱模、抽芯以及分型的各种零件。如前后夹板、前后扣模板、承压板、承压柱、导向柱、脱模板、脱模杆及回程杆等。

（4）结构零件：它是指构成模具结构的各种零件，包括：导向、脱模、抽芯以及分型的各种零件。如前后夹板、前后扣模板、承压板、承压柱、导向柱、脱模板、脱模杆及回程杆等。