模具制造工艺学 作者 柳舟通 徐江林 主编 王兰群 黄新明 吴景华 余小燕 副主编 模具制造工艺学第五章.ppt

第 5 章模具零件的现代加工与成形方法 5.1 电火花成形加工 5.2 电火花线切割加工 5.3 电化学及化学加工 5.4 超声波加工与激光加工 5.5 模具零件的其他成形方法 第 5 章模具零件的现代加工与成形方法 使用刀具和磨料，利用切削力和机械能加工模具是由来已久的传统加工方法，这种金属切削加工方法尽管不断得到完善和发展，但仍不能满足迅速发展的模具制造业的需要。特别是对于高硬度、高韧性、高强度、高魄性等难加工材料，以及精密细小、形状复杂和结构特殊的模具零件，采用传统的机械切削加工方法根难达到精度、表面粗糙度和生产率的要求，甚至无法加工。因此，近几十年来，人们籍助子现代科学技术的发展，相继开发了一系列有别于传统机械切削加工的现代新型加工方法——特种加工。 第 5 章模具零件的现代加工与成形方法 特种加工是以利用热能、电能、声能、光速、化学能、电化学能等机械能以外的其他能量为主去除工件材料的新颖加工方法。现代特种加工与传统机械加工的不同 1 不是主要依靠机械能，而是主要依靠其他能量去除工件材料。 2 不要求工具材料比工件材料更硬； 3 加工过程中工具和工件之间不存在明显的机械切削力。 5.1 电火花成形加工 电火花加工又称放电加工或电蚀加工，它包括电火花成形加工，电火花线切割加工，电火花内孔、外圆和成形磨削，电火花同步回转加工，电火花表面强化和刻字等工艺方法。在模具制造中常用的有电火花成形加工和电火花线切割加工，它是目前模具成形表面的重要加工方法。 5.1.1 电火花成形加工的基本原理及特点 电火花成形加工的基本原理 电火花成形加工的原理是基于工具电极与工件电 极（正极与负极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀 现象来除去多余的金属，以获得规定的尺寸、形状 和表面质量的一种加工方法。 5.1.1 电火花成形加工的基本原理及特点 电火花成形加工的基本原理 早在19世纪初，人们就发现，电器开关的触头在断开或闭合时，会产生放电现象而使其接触部位烧蚀损坏。这种由于放电所引起的电极烧蚀现象，通常被称为电腐蚀现象。长期以来，人们在研究抗电腐蚀办法的同时，也在研究利用电腐蚀现象对金属材料进行尺寸加工，终于在1943年前苏联科学院电工研究所的拉扎连柯夫妇研制出利用电容器反复充电放电原理的世界上第一台实用化的电火花加工穿孔机。 5.1.1 电火花成形加工的基本原理及特点 电火花成形加工的基本原理 5.1.1 电火花成形加工的基本原理及特点 电火花成形加工表面形状示意 5.1.1 电火花成形加工的基本原理及特点 电火花成形加工必须具备以下条件： 1 电火花成形加工必须采用脉冲电源提供瞬间脉冲放电。为防止电弧烧伤，电火花加工只能用断断续续的脉冲放电波。为了形成极小范围内的瞬时高温，以使金属局部熔化，甚至气化，必须保证电火花放电所产生的热量来不及从放电点传导扩散出去，因而，实际脉冲放电时间应小于0 .001s放电之后，为使放电介质有足够时间恢复绝缘状态，以免引起持续电弧放电，烧伤加工表面，还要有一定的脉冲间隔时间。 5.1.1 电火花成形加工的基本原理及特点 电火花成形加工必须具备以下条件： 2 脉冲放电必须有足够的放电能量。脉冲放电的能 量要足够大，电流密度应大，足以使金属局部熔 化和气化，否则只能使金属表面发热。 5.1.1 电火花成形加工的基本原理及特点 电火花成形加工必须具备以下条件： 3 工具电极和工件之间必须保持一定的距离以形成 放电间隙。这一间隙随加工条件而定，通常约为 几微米至几百微米。如果间隙尺寸过大，极间电 压不能击穿极间介质，火花放电就不会产生；如 果间隙尺寸过小，很易形成短路，同样不能产 生火花放电。为此，在电火花成形加工中必须有 专门的调节装置以维持正常的放电间隙。 5.1.1 电火花成形加工的基本原理及特点 电火花成形加工必须具备以下条件： 4 火花放电必须在一定绝缘性能的液体介质中进行。 这种液体介质（如煤油、皂化液、去离子水）不 仅有利于产生脉冲性的火花放电，同时还有排除 放电间隙中的电蚀产物及对电极表面的冷却作用。 电火花成形加工的物理本质 液体介质击穿和通道形成 电火花加工一般都是在液体介质中进行的。当脉冲电压施加在工具电极与工件之间时，将会在极间产生电场。由于极间距离甚小以及电极表面的微观不平，极间电场是不均匀的，一般在两者相距最近的对应点上的电场强度最大。极间介电液中的杂质则会在极间电场作用下，向电场较强的地方聚集，进而引起极间电场的畸变。 电火花成形加工的物理本质 能量的转换