电火花机床及其工艺装备
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项目五 电火花机床及其工艺 装备在模具制造中的应用
1．能正确熟练地操作电火 花机床。
2．能合理选择使用电火花 机床上常用的工装夹具，并能 正确地安装电极和工件。
3．能正确选择电极材料， 并能正确设计和加工电极。
4．能按技术要求使用电火 花机床完成型孔、型腔等成型 加工。
项目 描述
1．常用电火花机床的结构与工 作原理。
2．电火花机床上进行电极、工 件安装找正的方法。
3．电极材料的选择与电极的设 计与制造。
4．电火花机床上进行零件加工 的方法。
能力 目标
场景 设计
1．电火花加工训练现场。
2．电火花成型机床及常 用的工装。
3．型孔、型腔等模具零 件。
模具制造技术应用与综合技能训练（第2版）
/// 2 ///
任务一 电火花机床的结构与工作原理
活动一 电火花机床的结构
1．电火花机床的机构组成与 各部分作用。
2．电火花机床操作说明书。 3．电火花机床安全及文明生 产操作规程。
模具制造技术应用与综合技能训练（第2版）
/// 3 ///
活动二 数控电火花机床的工作原理
1．电火花加工原理
电火花机床在加工时，是在液体绝缘介质中，通过机床的自动 进给调整装置，使工具电极与工件之间保持一定的放电间隙，然后 在工具与工件电极之间施加强脉冲电压，击穿绝缘的介质层，形成 能量高度集中的脉冲放电，使工件与工具电极的金属表面因产生的 高温（10 000～ 12 000℃）被熔化甚至被气化，同时产生爆冲效 应，使被蚀除的金属颗粒抛出加工区域，在工件上形成微小凹坑。 然后绝缘介质恢复绝缘，等待下一次脉冲放电，这样周期往复，形 成对工件的电火花加工，将电极的形状“复制”在工件上。
2．电火花加工的过程
工件与电极的安装与找正→绝缘介质的合理选择→脉冲电源与脉冲参数的选择→介质电离击穿→ 脉冲放电→热膨胀→电蚀物抛出→消电离→等待下一次脉冲放电。
模具制造技术应用与综合技能训练（第2版）
/// 4 ///
活动三 电火花加工的工艺特点及其在模具制造中的应用
1．电火花加工特点
（1）可以加工用切削方法难以加工甚至无法加工的高熔点、高硬度、高强度、高韧性的材料以及 形状复杂的工件。
模具制造技术应用与综合技能训练（第2版）
/// 7 ///
任务三 电极设计和电规准的选择与转换
活动一 电极材料的选择
1．电极材料的性能要求 电极材料必须具有导电性良好，损耗小，制造容易，加工稳定性好，效率高，材料来源丰富，价 格便宜等特点。 2．电材料的选用 纯铜——适于加工中、小型形状复杂、加工精度和表面质量要求较高的模具饰纹和型腔模具。 石墨——特别适用在大脉宽、大电流的情况下进行型腔加工。 黄铜——最适合在中小规准情况下加工形状简单的模具型孔，或进行通孔加工。 铸铁——主要用于冷冲模具的型孔加工。 钢电极——适合于“钢打钢”的冷冲模具型孔加工。 铜钨合金和银钨合金——特别适用于工具钢、硬质合金等模具加工以及特殊异形孔槽的加工。性 能虽好，但价格昂贵。
（2）钻夹头——用于安装1～13mm的圆形电极，如图1-97所示。
（3）电极柄——用于较大的圆形和非圆形电极的安装，如图1-98所示。 （4）U形夹头——用于安装组合片状电极和方形电极。
钻夹头安装电极
（5）转位式与重复定位电极夹具——用于安装和调整具有方向性要求的电极，如 图1-99、图1-100所示。
模具制造技术应用与综合技能训练（第2版）
/// 8 ///
活动二 电极尺寸和形状的设计
电极设计时，必须处理好电极的形状，以及尺寸与型孔形状、放电间隙和配合间隙之间的关系。 1．型孔加工时的电极设计 （1）电极截面尺寸：计算下列三种情况的凸模尺寸和电极尺寸。 （2）电极长度尺寸设计如图1-112所示。 （3）电极的公差：电极截面尺寸的公差一般取模具刃口相应公差的1/2～2/3。电极在长度方向 的尺寸一般没有公差要求。 （4）其他要求：电极侧面的平行度公差应控制在0.01/100mm以下，电极的表面粗糙度应小于 型孔的表面粗糙度。 2．型腔加工时的电极设计 （1）型腔电极的水平尺寸如图1-113所示。 （2）型腔加工时电极高度尺寸设计如图1-114所示。
（2）电极材料不必比工件材料硬，只要求导电性能好，加工中放电稳定且损耗小。 （3）工件与工具电极之间无直接接触，无宏观作用力，电极和工件不受刚度限制，十分有利于小 孔和窄缝的加工。 （4）直接利用电能和热能加工，整个加工过程很容易实现自动控制和自动加工。
2．电火花加工在模具制造中的应用
根据电火花加工的特点，电火花特别适用于淬火钢、硬质合金和各种合金等材料的成型加工，这 样就解决了材料淬火后除磨削以外就不能再进行切削加工的困难，也解决了各种难加工材料的成型加工 问题。同时，电火花也特别适合模具中一些细小孔洞和狭小沟槽的加工。
（6）平动头——主要用于采用单电极平动法加工型腔时的电极安装。
（7）组合及大型电极安装工具——一般采用机械式连接或者采用粘接技术进行大型和组合式电极的安装， 如图1-101～图1-104所示。
模具制造技术应用与综合技能训练（第2版）
/// 6 ///
活动二 模坯的Байду номын сангаас备、安装与找正
1．模坯准备 锻造→退火→铣（刨）六面→磨削基准面→钳工划线→型孔或型腔的预加工→模具其他表面的切削加工 →淬火 + 回火→磨削基准面→退磁处理→脉冲参数及放电间隙选择→型孔或型腔的电火花加工。 2．工件的安装与电极位置的找正 工件一般使用压板螺栓直接安装在工作台上进行找正，找正时必须注意加工型孔或型腔的位置精度的正 确性，必须使工具和工件电极具有正确的加工位置和准确的放电间隙。 3．工件与电极位置的找正 （1）采用百分表或角尺来找正电极与工作台之间的垂直度。 （2）采用划线的方法来找正电极与工件之间的位置精度。 （3）采用量块来找正电极。
从模具零件的结构来说，电火花既可以加工各种形状复杂的型孔和型腔，也可以很方便地应用于 凸模以及其他形状复杂的结构零件的加工。
模具制造技术应用与综合技能训练（第2版）
/// 5 ///
任务二 电极与工件的安装与找正
活动一 认识电极安装工具
标准套筒安装电极
（1）电极套筒——用于圆形电极的安装，如图1-96所示。
1．能正确熟练地操作电火 花机床。
2．能合理选择使用电火花 机床上常用的工装夹具，并能 正确地安装电极和工件。
3．能正确选择电极材料， 并能正确设计和加工电极。
4．能按技术要求使用电火 花机床完成型孔、型腔等成型 加工。
项目 描述
1．常用电火花机床的结构与工 作原理。
2．电火花机床上进行电极、工 件安装找正的方法。
3．电极材料的选择与电极的设 计与制造。
4．电火花机床上进行零件加工 的方法。
能力 目标
场景 设计
1．电火花加工训练现场。
2．电火花成型机床及常 用的工装。
3．型孔、型腔等模具零 件。
模具制造技术应用与综合技能训练（第2版）
/// 2 ///
任务一 电火花机床的结构与工作原理
活动一 电火花机床的结构
1．电火花机床的机构组成与 各部分作用。
2．电火花机床操作说明书。 3．电火花机床安全及文明生 产操作规程。
模具制造技术应用与综合技能训练（第2版）
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活动二 数控电火花机床的工作原理
1．电火花加工原理
电火花机床在加工时，是在液体绝缘介质中，通过机床的自动 进给调整装置，使工具电极与工件之间保持一定的放电间隙，然后 在工具与工件电极之间施加强脉冲电压，击穿绝缘的介质层，形成 能量高度集中的脉冲放电，使工件与工具电极的金属表面因产生的 高温（10 000～ 12 000℃）被熔化甚至被气化，同时产生爆冲效 应，使被蚀除的金属颗粒抛出加工区域，在工件上形成微小凹坑。 然后绝缘介质恢复绝缘，等待下一次脉冲放电，这样周期往复，形 成对工件的电火花加工，将电极的形状“复制”在工件上。
2．电火花加工的过程
工件与电极的安装与找正→绝缘介质的合理选择→脉冲电源与脉冲参数的选择→介质电离击穿→ 脉冲放电→热膨胀→电蚀物抛出→消电离→等待下一次脉冲放电。
模具制造技术应用与综合技能训练（第2版）
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活动三 电火花加工的工艺特点及其在模具制造中的应用
1．电火花加工特点
（1）可以加工用切削方法难以加工甚至无法加工的高熔点、高硬度、高强度、高韧性的材料以及 形状复杂的工件。
模具制造技术应用与综合技能训练（第2版）
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任务三 电极设计和电规准的选择与转换
活动一 电极材料的选择
1．电极材料的性能要求 电极材料必须具有导电性良好，损耗小，制造容易，加工稳定性好，效率高，材料来源丰富，价 格便宜等特点。 2．电材料的选用 纯铜——适于加工中、小型形状复杂、加工精度和表面质量要求较高的模具饰纹和型腔模具。 石墨——特别适用在大脉宽、大电流的情况下进行型腔加工。 黄铜——最适合在中小规准情况下加工形状简单的模具型孔，或进行通孔加工。 铸铁——主要用于冷冲模具的型孔加工。 钢电极——适合于“钢打钢”的冷冲模具型孔加工。 铜钨合金和银钨合金——特别适用于工具钢、硬质合金等模具加工以及特殊异形孔槽的加工。性 能虽好，但价格昂贵。
（2）钻夹头——用于安装1～13mm的圆形电极，如图1-97所示。
（3）电极柄——用于较大的圆形和非圆形电极的安装，如图1-98所示。 （4）U形夹头——用于安装组合片状电极和方形电极。
钻夹头安装电极
（5）转位式与重复定位电极夹具——用于安装和调整具有方向性要求的电极，如 图1-99、图1-100所示。
模具制造技术应用与综合技能训练（第2版）
/// 8 ///
活动二 电极尺寸和形状的设计
电极设计时，必须处理好电极的形状，以及尺寸与型孔形状、放电间隙和配合间隙之间的关系。 1．型孔加工时的电极设计 （1）电极截面尺寸：计算下列三种情况的凸模尺寸和电极尺寸。 （2）电极长度尺寸设计如图1-112所示。 （3）电极的公差：电极截面尺寸的公差一般取模具刃口相应公差的1/2～2/3。电极在长度方向 的尺寸一般没有公差要求。 （4）其他要求：电极侧面的平行度公差应控制在0.01/100mm以下，电极的表面粗糙度应小于 型孔的表面粗糙度。 2．型腔加工时的电极设计 （1）型腔电极的水平尺寸如图1-113所示。 （2）型腔加工时电极高度尺寸设计如图1-114所示。
（2）电极材料不必比工件材料硬，只要求导电性能好，加工中放电稳定且损耗小。 （3）工件与工具电极之间无直接接触，无宏观作用力，电极和工件不受刚度限制，十分有利于小 孔和窄缝的加工。 （4）直接利用电能和热能加工，整个加工过程很容易实现自动控制和自动加工。
2．电火花加工在模具制造中的应用
根据电火花加工的特点，电火花特别适用于淬火钢、硬质合金和各种合金等材料的成型加工，这 样就解决了材料淬火后除磨削以外就不能再进行切削加工的困难，也解决了各种难加工材料的成型加工 问题。同时，电火花也特别适合模具中一些细小孔洞和狭小沟槽的加工。
（6）平动头——主要用于采用单电极平动法加工型腔时的电极安装。
（7）组合及大型电极安装工具——一般采用机械式连接或者采用粘接技术进行大型和组合式电极的安装， 如图1-101～图1-104所示。
模具制造技术应用与综合技能训练（第2版）
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活动二 模坯的Байду номын сангаас备、安装与找正
1．模坯准备 锻造→退火→铣（刨）六面→磨削基准面→钳工划线→型孔或型腔的预加工→模具其他表面的切削加工 →淬火 + 回火→磨削基准面→退磁处理→脉冲参数及放电间隙选择→型孔或型腔的电火花加工。 2．工件的安装与电极位置的找正 工件一般使用压板螺栓直接安装在工作台上进行找正，找正时必须注意加工型孔或型腔的位置精度的正 确性，必须使工具和工件电极具有正确的加工位置和准确的放电间隙。 3．工件与电极位置的找正 （1）采用百分表或角尺来找正电极与工作台之间的垂直度。 （2）采用划线的方法来找正电极与工件之间的位置精度。 （3）采用量块来找正电极。
从模具零件的结构来说，电火花既可以加工各种形状复杂的型孔和型腔，也可以很方便地应用于 凸模以及其他形状复杂的结构零件的加工。
模具制造技术应用与综合技能训练（第2版）
/// 5 ///
任务二 电极与工件的安装与找正
活动一 认识电极安装工具
标准套筒安装电极
（1）电极套筒——用于圆形电极的安装，如图1-96所示。