(a)
(b)
(c)
无预孔或加工余量较大
小间隙、无间隙
用阶梯工具电极加工冲模
(a) 型腔
(b) 加工主型腔
(c) 加工副型腔
分解电极图
电极的制造工艺 电火花线切割加工、普通机械加工+成形磨削
在电极端部有凹 入部位开排气孔
冲液困难
冲液较好
(a)
(b)
(c)
(d)
冲液孔过大，出现铁屑
小 冲 液 孔 (直 径 ＜ 2倍 的单边放电间隙)
第5章 模具特种加工
3 ）电火花加 工工艺方法
直接加工法 间接加工法 混合加工法
4）电极的设计与制造
电加工性能 电极材料 稳定性 钢 铸铁 黄铜 紫铜 (纯铜 ) 石墨 铜钨合金 银钨合金 较差 一般 好 好 尚好 好 好 电极损 耗 中等 中等 大 较大 小 小 小 机加工 性 能 好 好 尚好 较差 尚好 尚好 尚好 说
3、电火花成形 加工的设备
设备组成：机床 主体、脉冲电源、自 动进给调节系统、工 作液循环系统、机床 附件等
电火花成型设备
第5章 模具特种加工
1）机床主体
组成： 主轴头（最关键部件） 床身 立柱 工作台 工作液槽等
第5章 模具特种加工
2）脉冲电源
也称为电脉冲发生器 作用：输出具有足够能 量的单向脉冲电流，即产 生电火花蚀除金属。 脉冲电源参数可调（粗、 中、精、精微） 稳定性好
模具制造工艺及失效分析
Die manufacturing and fault analysis
第5章 模具特种加工
电火花加工（ Electrical Discharge Machining,简称EDM）：在加工的过程中， 使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花 放电，靠放电时局部瞬时产生的高温把金 属蚀除下来，通常也称为放电加工或电蚀 加工。 包括使用模具电极的成形加工和使用电 极丝的线切割加工。
第5章 模具特种加工
3）自动进给调节系统 作用：确保工件与电极 之间在加工过程中始终保 持一定的放电间隙，能自 动补偿放电蚀除金属后间 隙增大的部分。 稳定性、灵敏度、快速 反应能力
9
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
10 11 12
5 4 3 2 P0
6
7 8
Pt
13 14 15
A2 A1
1
16 17
1— 液 压 箱 ； 2— 溢 流 阀 ； 3— 叶 片 液 压 泵 4— 电 动 机 ； 5— 压 力 表 ； 6— 滤 油 器 ； 7— 节 流 阀 ； 8— 喷 嘴 ； 9— 电 — 机 械 转 换 10— 动 圈 ； 11— 静 圈 ； 12— 挡 板 ； 13— 压 14— 液 压 缸 ； 15— 活 塞 ； 16— 工 具 电 极 ； 17— 工 件
喷嘴—挡板式电液压自动调节器工作原理
第5章 模具特种加工
4）工作液循环系统
组成：贮油箱、电动机、泵、过滤器、工作液槽、
油杯、管道、阀门、压力表等。 作用：排除电火花加工过程中不断产生的电蚀产 物，提高电蚀过程的稳定性和加工速度，减小电极 损耗，确保加工精度和表面质量。
12 7 6 4 ～ 3 2 1 5 10 9 13 抽油 1— 粗 过 滤 器 ； 2— 单 向 阀 ； 3— 油 泵 ； 4— 电 极 ； 5— 安 全 阀 ； 6— 压 力 表 ； 7— 精 过 滤 器 ； 8— 压 力 调 节 阀 ； 9— 射 流 抽 吸 管 ； 10— 冲 油 选 择 阀 ； 11— 快 速 进 油 控 制 阀 ； 12— 冲 油 压 力 表 13— 抽 油 压 力 表 8 补 油 11 冲油
第5章 模具特种加工
2）脉冲参数对电蚀量的影响（Q=kwft） 3）脉冲宽度对电蚀量的影响 4）材料的热力学常数对电蚀量的影响
第5章 模具特种加工
5、电火花穿孔加工
1）电火花穿孔加工：加工 冲模的凹模 2）工艺特点： ①可在淬火处理后进行 ②复杂凹模采用整体式 结构 ③电极材料可以任意选 择
对拼型腔加 工法
第5章 模具特种加工
电火花加工常用电极材料的性能
明
在选择电规准时注意加工稳定性（穿孔加工） 为加工冷冲模时常用的电极材料（穿孔加工） 电极损耗太大 磨削困难，难与凸模连接后同时加工（精加工） 机械强度较差，易崩角（粗加工、穿孔加工） 价格贵，在深孔、直壁孔、硬质合金模具加工中使用 价格贵，一般少用
.01 1 0－ 0 0.03
第5章 模具特种加工
一、模具电火花成形加工
1、电火花加工的基本原理
1）原理：利用工件与电极之间脉冲放电时的电腐蚀 现象，并有控制地去除工件材料，以达到一定的形 状、尺寸和表面粗糙度要求。
第5章 模具特种加工
工件表面由无 数小凹坑组成
第5章 模具特种加工
表面变化层的厚度 大约在0.01～0.5 mm; 熔化层(0.01～0.1 mm)和热影响层(无金 相组织变化)
工作液循环系统油路图
5）机床附件
第5章 模具特种加工
（1）平动头：常用附件 应用范围：主要应用于型腔模半精加工 和精加工时精修侧面 作用：提高仿形精度，保证加工稳定性， 有利于极间排屑，防止短路和烧弧等。
(a) 机械式平动头
(b) 数控平动头
电极
(a) 电 极在 最左
(b) 电 极在 最上
电极的装夹
瑞士EROWA公司高精度电极夹具
第5章 模具特种加工
电极的装夹
大电极定位板装夹
第5章 模具特种加工
电极的装夹
中小电极装夹：定位板与电极夹相连
第5章 模具特种加工
20
(a)
(b)
方形电极夹
84
2.5～ 20
52
(a)
(b)
(c)
圆形电极夹结构
40
26.5× 26.5
51 × 51
线切割原理图
第5章 模具特种加工
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第5章 模具特种加工
第5章 模具特种加工
线切割制品
第5章 模具特种加工
2、电火花线切割加工的加工特点
1）脉冲放电加工，无宏观切削力 2）电极丝沿轴向运动，并相对工 件作进给运动，反复使用，节约 成本 3）多用于加工零件上的直壁表面 4）切缝可窄达仅0.005mm，材料利 用率高 5）可加工高硬度材料 6）一般采用水基（乳化液或去离 子水）工作液，安全可靠 7）加工精度高，生产效率高
(c) 电 极在 最右
(d) 电 极在 最下
(e) 电 工
（2）电极夹具： 十字铰链式电极夹具调节装置 球面（钢球）铰链式电极夹具调节装置 标准钻孔夹头 标准螺纹夹头 作用：把工具电极装夹固定在主轴上， 调节电极的轴线与主轴轴线重合或平行。
第5章 模具特种加工
电火花机床常见功能
加工视频
第5章 模具特种加工
4、影响电火花加工速度的基本因素
1）极性效应：在电火花加工过程中，由于 正、负极性不同而导致材料蚀除量不同的现 象叫做极性效应。
正极性加工（精）：短脉冲 加工，正极蚀除量较大，工件 接正极 负极性加工（粗、中精度）： 较宽脉冲加工，负极蚀除量较 大，工件接负极
倾斜冲液孔
平 动 (电 极 必 须 小 一 点
(e)
(f)
(g)
(h)
大、中型腔加工电极开孔示意图
第5章 模具特种加工
5）工件（模坯）的准备
第5章 模具特种加工
6）工具电极和工件的装夹定位
电极的装夹 简单小型或整体式：标准套筒或标准钻头夹具 尺寸大电极：标准螺纹夹头装夹 多电极：通用夹具+定位块或专用夹具 镶拼式：用连接板将电极组合成整体
第5章 模具特种加工
8）不能加工盲孔和阶梯类成型表面
整体式电极
第5章 模具特种加工
3、线切割机床
min50
max20
51
51
41
M6
× 51
41
20
12.5
× 51
41
(a)
(b)
(c)
43.2
10
(d)
41
10
(e)
标准电极夹
70.6
51 51 ×
第5章 模具特种加工
6）工具电极和工件的装夹定位
工件的装夹：压板和螺钉压紧 校正和调整：电极轴心垂直于工作台面 校正方法：精密角尺校正法、百分表校 正法 定位：划线法、块规角尺法、侧面定位 法
校正棒 电极
连接杆
叶轮组合电极
镶拼式电极
电极的设计：① 电极长度L（公式5-3） ② 电极的截面尺寸（公式5-4） 按凹模尺寸和公差确定 按凸模尺寸和公差确定 ③ 阶梯电极的设计
工具电极 (冲 头 )
精加工段 工具电极 (冲 头 )
精加工段
冲头 工具电极
工件 粗加工段 粗加工段 工件 精加工段 工件 粗加工段
有侧面基准 用千分表校正电极垂直度图
第5章 模具特种加工
二、模具电火花线切割加工
1、电火花线切割加工的基本原理
原理： 与电火花成形加工原理相同. 在线切割中，电极丝与高频脉冲电源 的负极相接，工件则与正极相接，利用线 电极与工件之间产生的火花放电而腐蚀工 件。同时，按所需的形状移动，将一定形 状的工件切割下来。
电火花加工表面变化层
电火花成形加工 视频
第5章 模具特种加工
2）电火花加工的物理本质 介质的击穿与放电通道的形成 能量的转换、分布与传递 电极材料的抛出 极间介质的消电离
第5章 模具特种加工
3）电火花加工设备必须具备的条件
工具电极和工件之间必须保持一定的间隙,可自 动调节，以确保极间电压能击穿极间介质，又不会 形成短路接触。
极间放电电流密度要足够高（约 106～ 108 A/cm2）,能使放电点金属 熔化和汽化。 极间放电是瞬时脉冲性的。 每一次放电结束后能及时消电离 恢复其介电性能（极间必须有绝缘 强度较高的液体介质）。