特种加工电极设计作业

特种加工电极设计

任务：设计加工给出型腔的电极（所用材料：铜）

根据下面给定的型腔内部轮廓图及相关参数，分别设计精加工和粗加工时需要使用的电极工具。（要求：根据已知型腔设计电极的结构，电极的水平尺寸、高度尺寸，给出相关技术要求，排气孔、冲油孔、电极的装夹校正、给出电参数。）型腔内部结构如图所示：

一、工具电极形式选择

根据电极外形尺寸的大小与复杂程度、电机结构的工艺性等因素综合考虑，可分为：整体式电极、组合式电极、镶拼式电极。

组合式电极：在同一个凹模上有多个型孔时，可将多个电极组合在一起，一次穿孔完成各型孔的加工，这种电极称为组合式电极。

镶拼式电极：形状复杂，整体加工困难的电极，可采用镶拼式结构。

根据工具电极的部分参数及相关要求，择优选择电机形式为整体式电极。

二、电极水平方向尺寸计算

由于电火花加工是由工具和工件之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余金属,已达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求，因此，工具与工件之间有一定的间隙，如下图所示：

外面轮廓为型腔，里面的为电极

设计电极水平方向尺寸时应注意：型腔图样上的名义尺寸A应取中值尺寸计算出的电极尺寸应规定公差，一般可取凹模型孔公差的1/2—1/3。

三、电极高度方向尺寸确定

高度方向尺寸设计时应考虑型腔深度、压板余量、夹板尺寸等等诸多因素。

型腔深度20cm，压板余量留2cm。

电极总高度H的确定：

H= L1+L2

L1：电极每加工一个型腔，在垂直方向的有效高度，包括型腔深度和电极端面损耗量，并扣除端面加工间隙值。

L2：考虑到加工结束时，电极夹具不和夹具模块或压板发生接触，以及同一电极需重复使用而增加的高度。

四、排气孔和冲油孔的设计

当型腔加工时应及时将电加工过程中产生的气体排出，否则，容易出“放炮”现象。放炮造成的震动容易使工件错位。而且考虑到电火花加工时对工作液的要求，为了保证加工零件的精度，有时我们还应该适度的开设冲油孔保证工作液，及时进行排屑。

型腔加工一般为盲孔加工，排气、排屑比较困难，会影响加工速度、

定性和表面质量。

在不易排屑的拐角、窄缝处开冲油孔。但冲油孔冲、抽油时应该注意压力不能过大，冲抽油压力一般为20KPA左右，可随深度的增加而增加。冲油压力增加，电极损耗也增加。

在蚀除面积较大以及电极端部有凹入的部位开排气孔，孔径一般为φ１－

φ２。若为一个孔以上，则孔距一般２０－４０左右，孔要适当错开。

五、装夹方式确定与校正

根据设计电极参数，考虑到为了方便有效调节电极相对位置等因素，我们可采用如下装夹形式：

校正常用的几种方法如下：

1、当电极直臂面较长时，可用精密角尺对光校正或百分表校正。

2、可按电极或电极上固定板端面作辅助基准校正电极，这是使用百分表检

验电机与工作台平行度。

3、对没有直臂面的电极，在校正时是比较困难的，只有采用精规准、小电

流放电打印法，使用电极与工件四周火花放电均匀，已完成校正和找正工作。

如下图所示：

具体设计如下：

精加工设计

（1）在型腔精加工时，需按表面粗糙度（见书本图2-36）来选择脉宽和峰值电流。而表面粗造度应优于R2.5µm，一般都选用窄脉宽和小峰值电流进行加工，从而再可根据图（见书本图2-35,图2-37和图2-38）来查出相应参数选择，如放电间隙、腐蚀速度和电极损耗。

相应参数选择归纳如下表：

依据精加工的电参数，最主要应注意的是：表面粗糙度、精度（放电间隙）、生产效率和电极损耗。应尽量使腐蚀速度快，电极损耗小，峰值电流小（与尖角有关），所以择优选择第一组数据，i峰=10，t0=110，v=0.12，θ%=3.2，s=0.03。

（2）进行电极尺寸参数的计算（单位：mm）

单边放电间隙S=0.03 a为取相应尺寸的中值尺寸

a1=40-2X0.03=39.94

a2=10.1-2X0.03=9.95

a3=10

a4=9.99+2X0.03=10.05

a5=20-0.03=19.97

R1=15+0.03=15.03

R2=10-0.03=9.97

（3）将上述尺寸进行标注，而公差可取型腔的1/2，电极零件图如下图所示：

（4）、电极高度方向尺寸计算

电极放电间隙 s=0.03mm

总高度 H= L1+L2=20-0.03+20=39.97mm

（5）对电极进一步考虑

1、根据粗糙度的要求，电极的Ra值要比型腔的Ra值高一档次，故而可取电极Ra1.25。

2、校核电流密度

电流密度= 10 / 10 = 1 (A/cm2)

加工面积小时不宜选择过大的峰值电流，否则放电集中，易于拉弧。一般小面积时以保持3-5 A/cm2，大面积时以保持1-3 A/cm2的视在电流密度为宜。依据这个我们可以知道电流密度适宜。

4、考虑到其他因素的影响，如排气孔，充油孔，脉肩等，应在电极相应部

位进行适当的加工，尤其是尖角部位，要防止塌角的产生。处理后的电极工具如下图所示：（精加工时可不设冲油孔）

图示为电极俯视方向相关位置

上图开设了四个排气孔，孔径均取Φ2mm，位置如上图。

下图为所设电极三维造型图

上图即为精加工所需电极工具的主要参数零件图。

粗加工设计

（1）在型腔粗加工时，电极损耗率必须要低于1%（见书本图2-38），粗糙度Ra可取2.5则应按图2-38，根据要求的电极损耗率来选择粗加工时的脉冲t和峰值电流i，这时把生产率、表面粗糙度等放在次要地位来考虑。从而再可根据图（见书本图2-37和图2-38）来查出相应参数选择，如放电间隙、腐蚀速度。

相应参数选择归纳如下表：

在粗加工时，依据粗加工的电参数，要求高的生产效率和低的电极损耗，这时应优先考虑采用较宽的脉冲宽度（如在400µs以上），然后选择合适的脉冲峰值电流，并应注意加工面积和加工电流之间的配合关系。所以择优选择第四组数据，i=21，t0=600,v=0.5,s=0.091。

（2）进行电极尺寸参数的计算（单位：mm）

单边放电间隙S=0.091 a为取相应尺寸的中值尺寸

a1=40-2X0.091=39.818

a2=10.1-2X0.091=9.819

a3=10

a4=9.99+2X0.091=10.181

a5=20-0.091=19.909

R1=15+0.091=15.091

R2=10-0.091=9.819