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电火花加工在模具制造中的应用

作者：宁波蓝天电脑培训学校，时间：2014 11 25

一、题目：电火花加工在模具制造中的应用
二、摘要：本文主要介绍了电火花加工的加工原理、优点以及其加工工艺过程最后举例说明了电火花加工在模具制造中的各种具体运用。
三、关键词：电火花加工模具制造运用
四、正文：
1、加工原理：
电火花线切割加工是在极短时间内,微小区域里,利用放电能量 ,对金属进行熔化、汽化从而使多余部分按预定轨迹被切除。
2、主要优点：
（1）电产生的热量,可使加工点产生高达10000℃ 以上的温度,此温度足以使各种金属物体熔化。因此,可以加工各种高硬度金属。
（2）工件所受侧向力几乎为零，省去了传统加工中复杂的装夹系统及较长的准备时间。
（3）常规加工中，难得到的尖角、窄缝等复杂形状的工件 ,可由线切割轻易解决。
3、采用电火花加工精密模具的工艺路线,以供参考:
（1）一些硬质合金材料凸模、凹模工件的加工路线根据不同厚度的工件,采购较大尺寸的硬质合金板料→精磨厚度保证平行度→依据实际情况由快速穿孔机做穿丝孔→线切割切形状达图要求→磨厚度达图要求。
（2）对于需要淬火的凸模和型腔掏空量较少的凹模、固定板、卸料板等工件,可采用以下工艺路线：
①对外形尺寸较小的工件,可根据工件的厚度进行分类,并锻造较大尺寸的毛坯料→热处理调质→粗铣厚度及三基准面→热处理淬火→深冷处理及超声波消除应力→需要时精磨三基准面→依据实际需要做穿丝孔→精切形状达图→精磨厚度一超声波消除应力。
②对于尺寸较大的工件可采用：锻造一热处理调质一粗铣六面一热处理淬火一深冷处理及超声波消除应力,并自然时效—超声波消除应力。
（3）对于需要淬火,且掏空量较大的凹模、固定板、卸料板等工件的加工可采取以下工路线：
①锻造—热处理调质—粗铣六面,并在废料侧距有效尺寸2-5mm 处做应力释放孔（槽）及
穿丝孔—热处理淬火一深冷处理及超声波消除应力—精磨六面达图—采用多次切割切型腔达图要求—超声波消除应力。
②锻造一热处理调质—粗铣六面一粗磨六面— 铣型腔留量1-5mm—热处理淬火—深冷处理及超声波消除应力一精磨外形达图—多次切割型腔达图要求一超声波消除应力。
③锻造—热处理调质—铣六面—处理淬火—波消除应力一做穿丝孔— 粗切型腔留量3-5mm—深冷处理及超声波消除应力—精磨外形达图要求—采用多次切割型腔达图要求一超声波消除应力。
（4）不需要淬火（或硬度较低），但形状较复杂、精度要求较高工件的线切割加工工艺：
锻造—热处理调质一粗铣六面一精磨外形—做穿丝孔一线切割多次切割达图一超声波消除应力。
（5）对于有模具设计能力的单位,在模具设计时要根据产品的要求进行分类,制定出具有相同外形及厚度的工件标准。
（6）为提高高精度慢走丝线切割设备的有效利用率,降低加工成本 ,同时,使精密工件有充足的应力释放机会,可采用多台快走丝线切割去废料 ,慢走丝线切割精加工。
4、电火花加工在模具制造中的应用
（1）加工出高质量和高精度的产品零件和模具是电火花加工技术中极重要的一面。
在中精加工中，能加工出高质量和高精度的产品零件和模具。是电火花加工技术中极重要的一面。在当今市场萎缩竞争的现实中，有了高质量和高精度中精加工的机床，企业就有了扩大销售市场的主动权。
小型高精密模具加工技术，像手机和数码像机的模具制造抛光加工的工作量占1/4。因此争取无抛光或少抛光，是小型高精密模具选择加工方法最佳的方案。高速铣加工后有刀痕，模具需抛光．有的小型腔和小清角无法抛光和铣削加工，在这方面电火花加工是优选方法。
许多企业开发出了新技术产品。如日本三菱公司研制的EA8PVM Advance小型高速高精度机床，加工精度±0．003mm，在第十一届中国国际机床展览会上，展出了加工模具样件。其细微槽宽0．2mm，深0．3mm，清角稳定达到了0．01mm，甚至能达到0．005mm的清角：日本沙迪克公司开发的C32机床，电源仅为15A，据称是“零损耗”；瑞士阿奇夏米尔公司的F0350M机，宣称加工l立方毫米的小型腔。
（2）精密薄壁零件模具型腔电火花大面积镜面加工
进入20世纪80年代年代以来，随着科学技术的高速发展，高新技术产品的不断出现，零件本身的结构、性能都有了较高的要求，对一些高精度、高硬度、内部结构复杂、表面质量要求高的工件，传统的加工方法很难进行加工，因而特种加工技术成为产品制造技术中不可缺少的重要分支，其中电火花加工技术以其本身固有的优点在精密模具加工中起着重要作用。国外的一些公司早在20世纪70年代初就开始了这方面的研究，当前日本、德国、瑞士的一些公司其最佳表面粗糙度己达到Ra<0．1 um的水平。国内的一些公司整体水平同国外相比有一定的差距，最佳表面粗糙度可达Ra0.02～0.04μm，镜面加工技术是各国电火花加工研究的一个方向。
模具的材料、热处理、及表面质量对模具的寿命，零件质量起着关键作用。随着工艺水平的提高，模具材料的更新，模具热处理技术也由调质向淬火方向发展，传统刀具难以加工HRC38以上的模具材料，对一些硬质台金材料，普通刀具更是无法加工。当前模具的抛光还依靠手工．效率低．强度大，表面质量差，而镜面加工技术可很好地解决这些问题。电火花镜面加工的原理与普通电火花加工的原理是基本相同的，但又有不同，通过我们多年的研究及实际加工经验得知，主要有以下几点：
①面加工要有专门的精密加工机床。②镜面加工要在工作液中添加一定浓度的导电性物质，改变电火花放电状态，促使加工表面的粗糙度达到镜面效果。工作液一定要过滤排除杂质。③加工设备要在原来的基础上．细化机床的整体加工性能，细化加工工艺。其中影响较大的有脉冲电源的设计、机床主轴的动态特性、伺服微进给系统的性能、工作液等几点。④镜面加工要采用非常小的放电能量、非常小的间隙，要把寄生电容控制在较小的范围内。⑤要运用先进的加工技术。
（3）型腔的加工和延寿技术是提高型腔模制造水平和使用寿命的关键技术，对于形状复杂、精度要求高的型腔主要靠电火花加工。
型腔的加工和延寿技术是提高型腔模制造水平和使用寿命的关键技术。目前，国内外现有型腔加工技术主要是机加工和电加工，对于形状复杂、精度要求高的型腔主要靠电火花加工。在型腔加工新技术中，超塑压印成形既解决了高质量型腔的加工，又能提高型腔使用寿命，具有良好应用前景，但目前仍未被广泛采用，主要原因是由于电火花加工历经几十年发展，其原理、工艺及专用设备均日益完善和普及，而模具超塑成形是近十几年才开发的，人们往往其工艺原理和适用范围了解不深而不愿贸然采用。
电火花加工主要用于精密、高效、长寿命冲压模的加工制造，标志冲压模的先进水平的为多工位级进模，这种模具具有结构复杂、制造难度大、精度高、寿命长、生产效率高及耗能耗材低等一系列特点，这些模具中具有代表性的有：机电一体化的电机铁芯自动叠片硬质合金多工位级进模，其精度达2μm，步距精度达3μm，拼块精度1μm，双回转精度1 `表面粗糙度Ra0.01~0.04μm，模具寿命达1．0亿次以上；精密、高效、长寿命的空调器翅片多工位级进模，其精度达2μm，凹凸模工作面近千处，冲裁间隙为0.01mm的有300多处类型可互换，模具寿命达2亿次以上；高难度成形的彩管电子枪零件，G5底25工位硬质合金级进模，其精度达2斗m，冲制0．245mm厚的无磁不锈钢，制品精度±5μm，模具寿命3000万次以上；高水平的集成电路框架32工位级进模，其精度达2μm，模具冲速达350—500次/分，寿命3000万次以上；自主创新的手机连接器50工位级进模，其精度达2μm，步距精度3μm，冲速400次／分以上，模具寿命2亿次；还有如数码相机弹簧片18工位级进模、汽车零件多工位级进模、接插件46工位级进模、微电机机壳1 2工位级进模等等属当今水平制高点的冲压模，这些模具的加工制造，电火花加工是不可缺少的关键技术，特别是这些精密、高效、长寿命模具中关键部位的硬质合金型孔加工更是电火花加工的“用武之地”。同时为了适应这些高新技术模具加工的需要又推动了电火花加工技术的不断进步。
五、参考文献：
①迟恩田-西北工业大学-陕西省机械工程学会第九次代表大会论文集-2009年11月1日
②熊广武、张恒、翟忠尚，2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会
③杨蕴林、王长生、卢根基、马仰峡 - 《模具工业》- 2003年11期