模具零件制造工藝ppt課件.ppt

第三章模具零件電加工,直接利用電能、光能、化學(xué)能、電化學(xué)能、聲能等進(jìn)行加工?？梢约庸じ邚?qiáng)度、高硬度、高韌性、高脆性、耐高溫等材料。應(yīng)用：電火花成型加工、數(shù)控線切割加工、電解加工、電鑄加工、超聲加工和化學(xué)加工,本章要點(diǎn),電加工原理,型孔電加工,型腔電加工,線切割加工,電化學(xué)加工,1,1、了解特種加工及其特點(diǎn)和應(yīng)用范圍；2、理解電火花加工原理、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍；掌握電極的設(shè)計(jì)與制造，電規(guī)準(zhǔn)的選擇；3、掌握型孔加工和型腔加工技術(shù)；4、了解線切割加工原理、特點(diǎn)和數(shù)字控制原理；5、理解線切割加工和電火花成形加工的異同點(diǎn)；掌握線切割加工程序（3B、ISO代碼）的編制；6、掌握典型零件的線切割加工工藝。,本章知識(shí)要點(diǎn),2,一、加工原理1、原理：在一定的介質(zhì)中，通過(guò)工具電極和工件之間的脈沖放電產(chǎn)生電腐蝕作用，對(duì)工件進(jìn)行加工的一種方法。1)電極：銅、鋼、石墨2)加工介質(zhì)：煤油、煤油和機(jī)油、水基工作液3)脈沖電源,機(jī)床,第一節(jié)電火花加工,3,2、加工條件：,1）必須使接在不同極性上的工具和工件之間保持一定的距離以形成放電間隙。2）放電必須在具有一定絕緣性的液體介質(zhì)中進(jìn)行。3）脈沖波形基本是單向的。4）有足夠的脈沖放電能量，以保證放電部位的金屬溶化或氣化,脈沖電流波形,4,3、加工過(guò)程1、電離:電場(chǎng)強(qiáng)度大,液體介質(zhì)電子、離子2、放電：電子陰離子陽(yáng)介質(zhì)絕緣形成電通道3、熱膨脹：電子、離子碰撞，陰、陽(yáng)極碰撞1000012000工件表面熔化、汽化介質(zhì)汽化、分離碳黑4、拋處金屬：爆炸力使工件表面拋出金屬，形成凹坑。5、消電離：帶電粒子轉(zhuǎn)變成中性粒子，介質(zhì)恢復(fù)成絕緣狀態(tài)。為下一次準(zhǔn)備,5,4、極性效應(yīng)正、負(fù)極腐蝕速度不同的現(xiàn)象1、正極性接法：工件接正極，電極接負(fù)極電子質(zhì)量小，在電場(chǎng)力作用下較短時(shí)間轟擊陽(yáng)極表面；離子質(zhì)量大，未達(dá)到陰極表面，脈沖就結(jié)束了。短脈沖300微秒，表面質(zhì)量低，效率高；用于粗加工。,6,5電火花加工的特點(diǎn)1）便于加工用機(jī)械加工難以加工或無(wú)法加工的材料。2）電極和工件在加工過(guò)程中不接觸，便于加工小孔、深孔、窄縫零件。3）電極材料不必比工件材料硬。4）直接利用電能、熱能進(jìn)行加工，便于實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)控制。5)廣泛應(yīng)用于凹模型孔、型腔加工,7,二、影響電火花加工質(zhì)量及加工效率的主要因素1、影響電火花加工精度（1）電極損耗對(duì)加工精度的影響1）型腔加工；用電極的體積損耗率來(lái)衡量。2）穿孔加工：用長(zhǎng)度損耗率來(lái)衡量。（2）放電間隙對(duì)加工精度的影響,8,(3)加工斜度對(duì)加工精度的影響在加工過(guò)程中隨著加工深度的增加，二次放電次數(shù)增多，側(cè)面間隙逐漸增大，使加工孔入口處的間隙大于出口處的間隙，出現(xiàn)加工斜度，使加工表面產(chǎn)生形狀誤差，,2影響表面質(zhì)量的工藝因素（1）表面粗糙度（2）表面變化層經(jīng)電火花加工后的表面將產(chǎn)生包括凝固層和熱影響層的表面變化層，,9,未淬火T10鋼經(jīng)電火花加工后的表面顯微硬度,已淬火T10鋼經(jīng)電火花加工后的表面顯微硬度,1）凝固層是工件表層材料在脈沖放電的瞬間高溫作用下熔化后未能拋出，在脈沖放電結(jié)束后迅速冷卻、凝固而保留下來(lái)的金屬層。2）熱影響層位于凝固層和工件基體材料之間，該層金屬受到放電點(diǎn)傳來(lái)的高溫影響，使材料的金相組織發(fā)生了變化。,3.影響電火花加工效率的主要因素,10,三、凹模型孔加工（一）、加工方法1、直接加工法凸模作電極間隙為模具ZZ尺寸小電極需電鍍Z尺寸大電極需腐蝕如：電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子硅鋼片沖模工藝簡(jiǎn)單，電加工性差,2、混合法將凸模的加長(zhǎng)部分選用與凸模不同的材料，與凸模一起加工，以粘接或釬焊部分作穿孔電極的工作部分。,11,3、修配凸模法凸模和工具電極分別制造，在凸模上留一定的修配余量，按電火花加工好的凹模型孔修配凸模，達(dá)到所要求的凸、凹模的配合間隙。,4、二次電極法利用一次電極制造出二次電極，再分別用一次和二次電極加工出凹模和凸模，并保證凸、凹模配合間隙。硬質(zhì)合金，無(wú)成型磨情況下,12,（二）、電極設(shè)計(jì)1、結(jié)構(gòu):,2、尺寸：1)橫截面尺寸以凹模為基準(zhǔn)A,B均為凹模尺寸a=A-2b=B+2c不變,整體式,組合式,鑲拼式,13,以凸模為基準(zhǔn)Z=2電極與凸模尺寸相同Z2電極比凸模尺寸均勻擴(kuò)大電鍍電極電極縮小或放大的數(shù)值可按下式計(jì)算,2)長(zhǎng)度尺寸L=Kt+h+l+(0.40.8）(n-1)Ktk-電極材料、型孔復(fù)雜系數(shù)。紫銅22.5,石墨1.72,鋼33.5n-電極的使用次數(shù)3)公差1/21/3凹模刃口公差、尺寸精度不低于IT7級(jí)精度、表面粗糙度應(yīng)在以上Ra0.631.25m,14,4、電極材料損耗小、加工穩(wěn)定性好銅：穩(wěn)定性好、損耗大鋼：穩(wěn)定性差、損耗中石墨：穩(wěn)定性好、損耗小,負(fù)極性加工,15,5、電規(guī)準(zhǔn)的選擇電規(guī)準(zhǔn)即是一組電加工參數(shù)如:tit0IU粗規(guī)準(zhǔn)Ra12.5mti=120300s中規(guī)準(zhǔn)Ra1.60.8mti=90120s精規(guī)準(zhǔn)Ra0.630.32m|X|，計(jì)數(shù)方向取Gx；2）圓弧半徑：計(jì)數(shù)長(zhǎng)度：,加工指令Z取SR34)程序B9000B2000B25880GxSR3?弧BA,49,（二）間隙補(bǔ)償,電極絲中心軌跡,凸模,凹模,間隙補(bǔ)償量：R=電極絲半徑r+放電間隙,50,（1）切割凹?；驑影辶慵?R=r+,（2）切割凸模時(shí)（3）切割固定板時(shí)：（4）切割卸料板時(shí),R=r+Z/2,R=r+Z/2+g,R=r+-S,放電間隙約0.01mm,在3B格式程序中，無(wú)間隙補(bǔ)償，編程時(shí)需要考慮間隙補(bǔ)償量，但目前的線切割機(jī)床廣泛采用自動(dòng)補(bǔ)償功能的數(shù)控裝置,51,（三）編程步驟在編程前應(yīng)了解數(shù)控線切割機(jī)床的規(guī)格及主要技術(shù)參數(shù)，數(shù)控裝置的功能及適應(yīng)程序代碼格式。,1正確選擇穿絲孔和電極絲切入位置穿絲孔是電極絲加工的起點(diǎn)，也是程序的原點(diǎn)，O點(diǎn)為穿絲孔。一般選工件的基準(zhǔn)點(diǎn)附近。穿絲孔到工件之間有一條引入線段，稱為引入程序段。在手工編程時(shí)，應(yīng)減去一個(gè)間隙補(bǔ)償量R，從而保證圖形位置的準(zhǔn)確性。如OA段,52,3確定加工路線根據(jù)工件的裝夾情況，建立坐標(biāo)系。正確的加工路線能減小工件的變形，保證加工精度。,4求各線段的各交點(diǎn)坐標(biāo)值將圖形分割成若干條單一的直線或圓弧，按圖紙尺寸（平均尺寸）求出各線段的交點(diǎn)坐標(biāo)值。,5編制程序6程序檢驗(yàn)空運(yùn)行，即將程序輸入數(shù)控裝置后空走，檢查機(jī)床的回零誤差。,2計(jì)算間隙補(bǔ)償量R。,53,（四）編程實(shí)例,編程的方法主要有手工編程和自動(dòng)編程,手工編程，間隙補(bǔ)償量R加在程序段中進(jìn)行計(jì)算。自動(dòng)編程，加工前將間隙補(bǔ)償量輸入機(jī)床的數(shù)控裝置。編程時(shí)，按圖紙的名義尺寸編制程序，補(bǔ)償量不計(jì)算在程序段尺寸中，圖形上所有非光滑連接處應(yīng)加過(guò)渡圓弧修飾，使圖形中不出現(xiàn)尖角。過(guò)渡圓弧的半徑必須大于間隙補(bǔ)償量RR。這樣，在加工時(shí)數(shù)控裝置自動(dòng)將圖形圓弧處增大或減小一個(gè)的距離，實(shí)行補(bǔ)償，而直線段保持不變。,54,編制如圖所示凸凹模（圖中尺寸為計(jì)算后的平均尺寸）的數(shù)控線切割程序。電極絲為的鉬絲0.18mm，單邊放電間隙為0.01mm。,55,建立坐標(biāo)系，確定穿絲孔位置切割凸凹模時(shí)，加工順序應(yīng)先內(nèi)后外，選取20圓的圓心，其中穿絲孔位置分別是O點(diǎn)和B點(diǎn)。確定自動(dòng)補(bǔ)償量R=0.18/2+0.01=0.10mm計(jì)算交點(diǎn)坐標(biāo)應(yīng)將圖形分成單一的直線或圓弧,56,求F點(diǎn)的坐標(biāo)值：因F點(diǎn)是直線FE與圓的切點(diǎn)，故其坐標(biāo)值通過(guò)如圖,其余交點(diǎn)坐標(biāo)可直接由圖形尺寸得到,57,編寫(xiě)程序直線段OA和BC段為引導(dǎo)程序段，需減去補(bǔ)償量0.10mm。其余線段和圓弧不需考慮間隙補(bǔ)償。切割時(shí)，由數(shù)控裝置根據(jù)補(bǔ)償特征，自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，但在D點(diǎn)和E點(diǎn)需加過(guò)渡圓弧，取R=0.15mm。加工順序?yàn)椋合惹懈顑?nèi)孔，空走到外形B處，再按順序切割，,BCDEFCA,58,BBB9900GxL1穿絲切割，OA段B10000BB40000GyNR1內(nèi)孔加工BBB9900GxL3AO段D拆絲BBB30000GyL4空走D裝絲BBB4900GyL2BC段B59850B0B59850GxL1CD段B0B150B150GYNR4D點(diǎn)過(guò)渡,59,B0B29745B29745GYL2DE段B150B0B150GxNR1E點(diǎn)過(guò)渡圓弧B51445B18491B51445GxL2EF段B84561B23526B58456GxNR1FC段DD結(jié)束,60,四、4B格式程序編制程序格式,有間隙補(bǔ)償程序格式,1R為圓弧半徑若加工圖形中出現(xiàn)尖角時(shí)，取半徑R大于間隙補(bǔ)償量的圓弧過(guò)渡。2D或DD凸圓弧用D表示，凹圓弧用DD表示。,61,五、ISO代碼數(shù)控程序編制,ISO代碼進(jìn)行數(shù)控編程是電加工控制發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前，部分廠家采用3B、4B和ISO并存的方式作為過(guò)渡。,（一）程序段格式和程序格式,P10N01G92XOYON02G01X5000Y5000N03G01X2500Y5000N04G01X2500Y2500N05G01XOYON06M02,程序名字母和數(shù)字,程序主體由若干個(gè)程序段組成,程序結(jié)束指令,62,程序段格式,N02G01X5000Y5000,尺寸字電極絲運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)位置，X、Y、U、V、A、I、J等，后續(xù)數(shù)字為整數(shù)，單位m,正、負(fù)號(hào)。,加工指令G其后續(xù)有兩位正整數(shù)，如G00G99。,順序號(hào)字程序段的序號(hào)，N后續(xù)數(shù)字24位。如N03、N0010。,63,（二）ISO代碼及其編程,常用ISO指令代碼,1G00為快速定位指令在線切割不加工情況下，使指定的某軸以最快速度移動(dòng)到指令位置,書(shū)寫(xiě)格式：G00X_Y_例如：G00X60000Y80000注意：如果程序中指定了G01、G02指令，則G00無(wú)效,64,2G01直線插補(bǔ)指令在各個(gè)坐標(biāo)平面內(nèi)加工任意斜率直線輪廓和用直線逼近曲線輪廓。書(shū)寫(xiě)格式：G01X_Y_,例如：G92X20000Y20000G01X80000Y60000,加工錐度的線切割機(jī)床具有X、Y、U、V工作臺(tái)，則程序段格式為：G01X_Y_U_V_,65,3G02、G03圓弧插補(bǔ)指令,書(shū)寫(xiě)格式：G02X_Y_I_J_G03X_Y_I_J_,注：G02順時(shí)針插補(bǔ)圓弧，G03逆時(shí)插補(bǔ)X、Y表示圓弧終點(diǎn)坐標(biāo)I、J圓心坐標(biāo)，是圓心相對(duì)圓弧起點(diǎn)的增量值，I是X方向坐標(biāo)，J是Y方向坐標(biāo)。,G02X30000Y30000I20000JOAB弧,G03X45000Y15000I15000JOBC弧,66,4G90、G91、G92坐標(biāo)指令,G90絕對(duì)坐標(biāo)指令。即移動(dòng)指令終點(diǎn)坐標(biāo)值X、Y都是以工件坐標(biāo)系原點(diǎn)（程序的零點(diǎn)）為基準(zhǔn)來(lái)計(jì)算的。書(shū)寫(xiě)格式：G90（單列一段）終點(diǎn)：80，60,G91增量坐標(biāo)指令。即坐標(biāo)值均以前一個(gè)坐標(biāo)位置作為起點(diǎn)來(lái)計(jì)算下一點(diǎn)位置值。3B、4B格式均按此方法計(jì)算坐標(biāo)點(diǎn)。書(shū)寫(xiě)格式：G91（單列一段）終點(diǎn)：60，40,67,G92絕對(duì)坐標(biāo)指令書(shū)寫(xiě)格式：G92X_Y_表示電極絲當(dāng)前的位置在編輯坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，即加工程序的起點(diǎn)。,G92X10000Y10000,68,例題G90編程,P0010（程序名）N01G92X0Y0（確定加工程序起點(diǎn)）N02G01X10000Y0N03G01X10000Y20000N04G02X40000Y20000I15000J0N05G01X30000Y0N06G01X0Y0N07M02,69,G91編程P0011（程序名）N01G92X0Y0N02G91（后面為坐標(biāo)增量編程）N03G01X10000Y0N04G01X0Y20000N05G02X30000Y0I15000J0N06G01X-10000Y-20000N07G01X-30000Y0N08M02,70,5G05、G06、G07、G08、G10、G11、,G12為鏡像及交換指令G05X軸鏡像，X=-XG06Y軸鏡像，Y=-YG12消除鏡像。每進(jìn)行鏡像程序時(shí)，結(jié)束都需加該指令,71,6G40、G41、G42為間隙補(bǔ)償指令,G41左偏補(bǔ)償指令格式：G41D_G42右偏補(bǔ)償指令格式：G42D_D表示間隙補(bǔ)償量，計(jì)算方法與前面方法相同。左偏、右偏是沿加工方向看,72,7G50、G51、G52錐度加工指令,G51錐度左偏指令，書(shū)寫(xiě)格式：G51A_G51A0.5,沿走絲方向看電極絲向左偏離。順時(shí)針加工，錐度左偏加工的工件為上大下??；逆時(shí)針加工，左偏時(shí)工件上小下大。,驅(qū)動(dòng)上導(dǎo)輪部位U、V工作臺(tái)，使上導(dǎo)輪相對(duì)于X、Y工作臺(tái)平移，獲得所要求的錐角?？梢越鉀Q凹模的漏料問(wèn)題。,73,G52錐度右偏指令，用此指令順時(shí)針加工，工件為上小下大；逆時(shí)針加工，工件為上大下小。書(shū)寫(xiě)格式：G52A_G50取消錐度指令。書(shū)寫(xiě)格式：G50加工前還需輸入工件及工作臺(tái)參數(shù)：W下導(dǎo)輪中心到工作臺(tái)面的距離H工件厚度S工作臺(tái)面到上導(dǎo)輪中心距離,74,（三）編程實(shí)例,編制如圖所示落料凹模加工程序，電極絲直徑0.18mm，單邊放電間隙為0.01mm為。（凹模尺寸為計(jì)算后平均尺寸）。,75,N01G92X0Y0N02G41D100（應(yīng)放于切入線之前）N03G01X0Y-25000N04G01X60000Y-25000N05G01X60000Y5000N06G01X8456Y23526N08G40（放于退出線之前）N09G01X0Y0N10M02,步驟（略）,N07G03X0Y-25000I-8456J-23526,自動(dòng)編程,76,六、線切割加工工藝,1坯料的準(zhǔn)備下料鍛造退火刨平面磨平面劃線銑漏料孔孔加工淬火磨平面線切割穿絲孔應(yīng)在淬火前加工好,2工藝參數(shù)的選擇（1）脈沖參數(shù)的選擇:加工電流I選擇選擇合適加工電流過(guò)大或過(guò)小，會(huì)使加工速度慢，加工狀態(tài)不穩(wěn)定。投入功放管數(shù)量n愈多，加工電流會(huì)增大。厚的工件，選擇較大加工電流,77,脈寬ti選擇脈寬大小對(duì)表面粗糙度產(chǎn)生影響。脈寬愈大，單個(gè)脈沖能量大，切割效率高,脈沖間隔t0/ti比選擇工件厚度大，切割加工排屑時(shí)間長(zhǎng)，脈沖間隔時(shí)間長(zhǎng)，,78,（2）電極絲的選擇電極絲應(yīng)具有良好的抗電蝕性，抗拉強(qiáng)度，材值均勻。常用電極絲有鉬絲、鎢絲、銅絲等。鎢絲用于窄縫精加工，價(jià)格昂貴；銅絲適于慢走絲加工，加工表面精度高，蝕屑附著少；鉬絲常用于快走絲加工，直徑約在0.080.22mm范圍內(nèi)，抗拉強(qiáng)度高，應(yīng)用廣泛。（3）工作液的選擇工作液對(duì)切割速度，表面質(zhì)量，加工精度影響很大。常用工作液有去離子水和乳化液,79,3工件的裝夾與調(diào)整,（1）工件裝夾,80,（2）工件的調(diào)整,百分表找正,劃線找正,81,（4）電極絲位置的調(diào)整,目測(cè)法,火花法,自動(dòng)找正中心,82,第三節(jié)電化學(xué)及化學(xué)加工,一、電鑄加工電鑄是利用金屬的電解沉積，翻制金屬?gòu)?fù)制品的加工方法。,1電鑄加工的原理和特點(diǎn)（1）原理,電鑄材料,電鑄層,原模,含電鑄材料的金屬鹽溶液,83,（2）特點(diǎn)1）能準(zhǔn)確地復(fù)制形狀復(fù)雜的成形表面，制件表面粗糙度小，用同一原模能生產(chǎn)多個(gè)電鑄件。2）設(shè)備簡(jiǎn)單、操作容易。3）電鑄速度慢；電鑄件的尖角和凹槽部位不易獲得均勻的鑄層；尺寸大而薄的鑄件容易變形。4)適用塑料壓模及注射模，不宜受沖擊載荷,84,2電鑄法制模的工藝過(guò)程原模設(shè)計(jì)與制造原模表面處理電鑄至規(guī)定厚度襯套處理脫模清洗干燥成品（1）原模設(shè)計(jì)與制造原模的尺寸應(yīng)與型腔一致，沿型腔深度方向應(yīng)加長(zhǎng)58mm，以備電鑄后切除端面的粗糙度部分，原模電鑄表面應(yīng)有脫模斜度，并進(jìn)行拋光，使表面粗糙度達(dá)Ra0.160.08。材料：不銹鋼、鋁、有機(jī)玻璃、塑料、石膏,85,（2）電鑄金屬及電鑄溶液常用的電鑄金屬有銅、鎳和鐵三種，相應(yīng)的電鑄溶液為含有所選用電鑄金屬離子的硫酸鹽、氨基磺酸鹽和氧化物等的水溶液。（3）襯背和脫模有些電鑄件