2022年模块二典型零件机械加工 .pdf

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1、模块二典型零件的机械加工( 钳工方向 ) 工程五电火花成型加工冲压模工作任务：按要求完成冲压模加工：冲模零件如图所示，其外形已加工，余量均为0.50mm ，粗线为需要加工部位，要求编制其加工程序，工件的编程原点设在?30mm 孔的中心上方。任务一：选择电极、机床和安装方式1、 电极类型与选用；（1）电极的结构形式；电极的结构形式应根据模具型孔或型腔的尺寸大小，复杂程度及电极的加工工艺性等来确定 , 常用的电极结构有下列几种形式：整体电极整体电极就是用一整块电极材料加工出的完整电极，这是型孔或型腔加工中最常用的电极结构形式，图4.2.4所示即为型腔加工用整体电极的结构形式。当电极面积较大时, 可

2、在电极上开一些孔，或者挖空以减轻重量。对于穿孔加工，有时为了提高生产率和加工精度，降低表面粗糙度，可以采用阶梯式整体电极。所谓阶梯式整体电极就是在原有的电极上适当增长，而增长部分的截面尺寸适当均匀减小（ f=0.10.3mm ），呈阶梯形。如图4.2.5所示， L1为原有电极的长度，L2为增长部分的长度（为型孔深度的1.22.4倍）。加工时利用电极增长部分来粗加工，蚀除掉大部分金属，只留下很少余量，让原有的电极进行精加工。阶梯电极有许多优点：能充分精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 24 页发挥粗加工的作用，大幅度提高生产效

3、率，使精加工的加工余量降低到最小，特别适宜小斜度型孔的加工，易保证模具的加工质量，并且可减少电规准的转换次数。 a) 无固定板式。 b)有固定板式图 4.2.4整体电极结构形式图 4.2.5阶梯式整体电极1- 冲油孔。 2- 石墨电极； 3- 电极固定板组合电极在冲模加工中常遇到需要在同一凹模上加工出几个型孔，对于这样的凹模可以用单个电极分别加工各孔，也可以采用组合电极加工，即把多个电极组合装夹在一起。如图4.2.6所示，一次完成凹模各型孔的电火花穿孔加工。采用组合电极加工时，生产率高，各型孔间的位置精度也较为准确，但必须保证组合电极各电极间的定位精度，并且每个电极的轴线要垂直于安装表面。图

4、4.2.6组合电极图 4.2.7分解式电极1）分解式电极当工件形状比较复杂，则可将电极分解成简单的几何形状，分别制造成电极，以相应的加工基准，逐步将工件型腔加工成形。采用分解式电极成形加工，可简化电加工工艺。但是，必须统一加工基准，否则将增加加工误差，如图4.2.7所示。分解式电极多用在形状复杂的异型孔和型腔的加工。2）镶拼式电极对形状复杂而制造困难的电极，可分解成几块形状简单的电极来加工，加工后镶拼成整体的电极来电加工型孔，该电极即为镶拼式电极。如图4.2.8所示，是将E 字形硅钢片冲模所用的电极分成三块，加工完毕后再镶拼成整体。这样即可保证电极的制造精度，得到了尖锐的凹角，而且简化了电极的

5、加工，节约了材料，降低了制造成本。但在制造中应保证各电极分块之间的位置准确，配合要紧密牢固。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 24 页图 4.2.8 镶拼式电极（2）电极尺寸的确定。（一）寸的确定电极横截面尺寸是根据凹模（或凸模）的尺寸及公差，凸模、凹模配合间隙和放电间隙的大小确定的。电火花放电间隙的大小与电极材料、模具材料、电规准的选择、设备的精度及工作液等有关。为了保证模具加工后的表面粗糙度，最后必须用精规准修出，因此在确定电极尺寸时，应先按相应的条件得到放电间隙值。在凸模、凹模零件图上标注的公差时，根据模具的设计基准

6、不同，有不同的标注方法。因此，电极截面尺寸的确定也要按以凹模设计为基准，还是凸模设计为基准两种情况来讨论。1）按凹模尺寸和公差确定电极横截面尺寸如图 4.2.9所示凹模型孔不同部位的尺寸公差标注。其相应部位电极横截面尺寸的计算公式如下：0)2(SAa0)2(SBbCc011)(SRr022)(SRr式中 S单面放电间隙；电极制造公差，通常取模具公差的 1/2 2/3 ，并按“入体原则”标注。2）按凸模尺寸和公差确定电极横截面尺寸图 4.2.10所示为凸模尺寸及公差标注，由于凹模、凸模配合间隙的不同又存在三种情况：凸模、凹模单边配合间隙等于放电间隙（Z/2 S）：电极横截面尺寸和凸模截面尺寸完全

7、相同，电极公差取凸模公差1/23/2 。凸模、凹模单边配合间隙小于放电间隙（Z/2 S）：电极应按凸模四周每边均匀缩小一个值（ SZ/2 ），电极横截面尺寸计算公式如下：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 24 页图 4.2.9凹模尺寸及公差标注图 4.2.10凸模尺寸及公差标注0)2/(2ZSAa0)2/(2ZSBbCc011)2/(ZSRr022)2/(ZSRr凸模、凹模配合间隙大于放电间隙（Z/2 S），电极应按凸模四周每边均匀放大一个值（ Z/2 S），电极横截面尺寸计算公式如下：0)2/(2SZAa0)2/(2SZ

8、BbCc011)2/(SZRr022)2/(SZRr式中 S单面放电间隙；Z/2 凸模、凹模单边间隙；电极制造公差, 取模具公差 的 1/2 2/3 。由以上相应公式设计计算出的电极横截面尺寸适合一般型孔的电火花加工，对加工型腔的电极还应考虑精加工及抛光加工余量。图 4.2.11 穿孔加工用电极长度图 4.2.12加工型腔电极纵截面尺寸1-电极； 2-凹模（二）电极长度的确定精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 24 页在电极长度确定方面，穿孔加工与型腔加工是不同的，穿孔加工只计算电极长度，而型腔加工还须考虑各纵截面的形状和尺

9、寸。1) 穿孔加工电极长度的确定图 4.2.11所示为穿孔加工用电极长度。电极长度按下式计算：21210.26.18. 13.1TTtLLLT式中 L 电极总长度；L1精加工用的电极长度；L2粗中加工用的电极长度；t 电极长度损耗（用铸铁电极，当加工钢模具时, t =0.9T1；当加工硬质合金模具时 , t =1.7T1。用钢电极，当加工钢模具时, t =1.1T1；当加工硬质合金模具时, t =2.1T1）；T1凹模有效刃口厚度；T2凹模中有较大斜度的漏料部分厚度；T粗中加工的电极端面损耗比。当凹模的刃口为全刃口，没有斜度较大的漏料部分时，电极长度仅计算L1部分，即L=L1，但此时凹模有效刃

10、口厚度T1应为 T。以上计算所得的电极长度是电火花穿孔加工时的工作部分长度，需要夹持时，还要加上夹持部分长度。若采用同一只电极加工几副模具时，其电极的长度应加长，每多加工一副模具应比原来的长度约增加0.4 0.8倍。但电极总长度一般不应超过110 120mm ，否则将会给加工带来困难。2) 型腔加工电极纵截面尺寸的确定型腔加工电极纵截面的形状和尺寸，应根据型腔底部的形状和尺寸并考虑放电间隙而确定。对型腔底部不同部位的尺寸，其电极的尺寸计算也有所不同。图4.2.12所示为加工型腔时，电极纵截面尺寸，尺寸的计算如下：HHSRR11SRR222/ )90(tan2SBB式中： S 为单面放电间隙；H

11、、R1、R2、B 为型腔要求尺寸；H、 R1、 R2、 B为电极尺寸。以上的计算方法仅适合型腔加工中低损耗加工的电极设计，并且精加工或抛光余量应另行考虑。2、机床（1）机床的功能与型号图 4.2.1所示的电火花成形加工机床通常包括：床身、立柱、工作台及主轴头等主机精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 24 页部分；液压泵( 油泵 ) 、过滤器、各种控制阀、管道等工作液循环过滤系统；脉冲电源、伺服进给（自动进给调节）系统和其他电气系统等电源箱部分。1. 床身和立柱床身和立柱是基础结构，由它确保电极与工作台、工件之间的相互位置精度

12、。位置精度的高低对加工有直接的影响，如果机床的精度不高，加工精度也难以保证。因此，不但床身和立柱的结构应该合理，有较高的刚度，能承受主轴负重和运动部件突然加速运动的惯性力，还应能减小温度变化引起的变形。2. 工作台工作台主要用来支承和装夹工件。在实际加工中，高性能伺服电机通过转动纵横向精密滚珠丝杠，移动上下滑板，改变工作台上工件与电极的相对位置。工作台上装有工作液箱，用以容纳工作液，使电极和工件浸泡在工作液里，起到冷却、排屑、消电离等作用。工作台也是操作者装夹找正时经常移动的部件。（a）结构组成 (b) 外观1- 床身； 2- 过滤器； 3- 工作台； 4-主轴头； 5- 立柱； 6-液压泵；

13、 7- 电源箱图 4.2.1 电火花成形加工机床3. 主轴头主轴头是电火花成形加工机床的一个关键部件，在结构上由伺服进给机构（步进电动机、直流电动机或交流伺服电动机作进给驱动）、导向和防扭机构、辅助机构三部分组成。用以控制工件与工具电极之间的放电间隙。主轴头的好坏直接影响加工的工艺指标，如生产率、几何精度以及表面粗糙度，因此对主轴头有如下要求： 1）有一定的轴向和侧向刚度及精度； 2）有足够的进给和回升速度； 3）主轴运动的直线性和防扭转性能好； 4）灵敏度要高，无爬行现象； 5）具备合理的承载电极质量的能力。电火花加工机床成形加工时，主轴头最重要的附件是平动头，它是实现单电极型腔电精选学习资

14、料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 24 页火花加工所必备的工艺装备。在加工大间隙冲模和零件上的异形孔时，平动头经常得到应用。平动头包括两部分，一是由电动机驱动的偏心机构，二是平动轨迹保持机构。通过偏心机构和平动轨迹保持机构，平动头将伺服电动机的旋转运动转化成工具电极上每一个质点都在水平面内围绕其原始位置做平面圆周平移运动( 如图4.2.2 所示 ) ，各个小圆的外包络线就形成加工表面，小圆的圆周半径（即平动量），通过平动头偏心量来调节可由零逐步扩大， S为放电间隙。采用平动头加工的特点是：用一个工具电极就能由粗至精直接加工出工件（由

15、粗加工转至精加工时，放电规准、放电间隙要减小）, 在加工过程中，工具电极的轴线偏移工件的轴线 , 这样，除了处于放电区域的部分外, 在其他地方工具电极与工件之间的间隙都大于放电间隙，这有利于电蚀产物的排出，提高加工稳定性，但由于有平动轨迹半径的存在，因此，无法加工出有清角直角的型腔。平动头的结构形式有多种，常使用的有：停机手动调偏心量平动头、不停机调偏心量平动头、数控平动头，其结构见电火花成形机床手册。图 4.2.2平动加工时电极的运动轨迹图 4.2.3冲、抽油方式4. 电火花加工机床的工作液和循环过滤系统电火花加工时工作液的作用有以下几方面: 1）放电结束后恢复放电间隙的绝缘状态（消电离），

16、以便下一个脉冲电压再次形成火花放电。为此，要求工作液有一定的绝缘强度。 2）使电蚀产物较易从放电间隙中悬浮、排泄出去，免得放电间隙严重污染，导致火花放电点不分散而形成有害的电弧放电。 3）冷却工具电极和降低工件表面瞬时放电产生的局部高温，否则表面会因局部过热而产生结炭、烧伤并形成电弧放电。 4）工作液还可压缩火花放电通道，增加通道中压缩气体、等离子体的膨胀及爆炸力，以抛出更多熔化和气化了的金属，增加蚀除量。工作液循环过滤系统中，冲油的循环方式比抽油的循环方式更有利于改善加工的稳定精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 24 页性

17、, 所以大都采用冲油方式，如图4.2.3 所示。电火花成形加工中随着深度的增加，排屑困难，应使间隙尺寸、脉冲间隔和冲液流量加大。5. 电火花成型机床的脉冲电源脉冲电源的作用是把工频交流电转换成一定频率的单向脉冲电流，供给火花放电间隙所需要的能量来蚀除金属。脉冲电源的电参数包括脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲频率、峰值电流、开路电压等。脉冲电源对电火花加工的生产率、表面质量、加工速度、加工过程的稳定性和工具电极损耗等技术经济指标有很大的影响。现在普及型（经济型）的电火花加工机床都采用高低压复合的晶体管脉冲电源；中、高档的电火花加工机床都采用微机数字化控制的脉冲电源，而且内部存有电火花加工工艺规准数据库，

18、可以通过微机设置和调用各档电加工粗、中、精加工工艺规准参数。6. 电火花加工机床的伺服进给电火花加工与切削加工不同，属于“不接触加工”。正常电火花加工时，工具和工件间有一放电间隙S。如果间隙过大，脉冲电压击不穿间隙间的绝缘工作液，则不会产生火花放电，必须使电极工具向下进给，直到间隙等于或小于某一值（S=0.010.5mm，与加工规准有关），才能击穿并产生火花放电。在正常的电火花加工时，工件以Vw的速度不断被蚀除，间隙S 将逐渐扩大，必须使电极工具以速度v 补偿进给，以维持所需的放电间隙。如进给量v 大于工件的蚀除速度Vw，则间隙S 将逐渐变小，甚至等于零，形成短路。当间隙过小时，必须减少进给速

19、度v。如果工具与工件间一旦短路（S 0），则必须使工具以较大的速度v 反向快速回退，消除短路状态，随后再重新向下进给，保证加工中具有的正确放电间隙，使电火花加工能够正常进行。（2）机床的组成与技术性能。 1.电火花成形加工的控制参数控制参数可分为离线参数和在线参数，表4.2.1是一些主要控制参数对工艺指标的影响程度。离线参数是在加工前设定的，加工中基本不再调节，如放电电流、开路电压、脉冲宽度、电极材料、极性等；在线参数是加工中常需调节的参数，如进给速度（伺服进给参考电压）、脉冲间隔、冲油压力与冲油油量、抬刀运动等。（1）离线控制参数虽然这类参数通常在加工前预先选定，加工中基本不变，但在下列一些

20、特定的场合，它们还是需要在加工中改变。1）加工起始阶段这时的实际放电面积由小变大，过程扰动较大，因此，先采用比预定规准较小的放电电流，以使过渡过程比较平稳，等稳定加工几秒钟后再把放电电流调到设定值。2）加工深型腔通常开始时加工面积较小，所以，放电电流必须选较小值，然后，随着加工深度（加工面积）的增加而逐渐增大电流，直至达到为了满足表面粗糙度，侧面间精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 24 页隙所要求的电流值。（2）在线控制参数在线控制参数在加工中的调整没有一般的规律可循，主要依靠经验。它们对表面粗糙度和侧面间隙的影响不大，主

21、要影响加工速度和工具电极相对损耗速度。表 4.2.1一些主要控制参数对工艺指标的影响程度2. 影响工件的加工速度、工具电极的损耗速度的主要因素电火花加工时，工件和工具同时遭到不同程度的电蚀。单位时间内工件的电蚀量称为加工速度，即生产率；单位时间内工具电极的电蚀量称为损耗速度。它们是一个问题的两个方面。在生产实际中，衡量工具电极是否耐损耗，不只看工具损耗速度，还要看同时能达到的加工速度，因此，常采用工具电极相对损耗速度或称相对损耗比（工具损耗速度与加工速度之比）作为衡量工具电极耐损耗的指标。（1）极性效应的影响产生极性效应的原因是：正、负电极表面分别受到负电子和正离子的轰击和瞬时热源的作用，在两

22、极表面所分配到的能量不一样，因而熔化、气化抛出的电蚀量也就不一样。电子的质量和惯性较小，容易获得很高的速度和加速度，在击穿放电的初始阶段就有大量的电子奔向正极，把能量传递给正极表面，使正极材料迅速熔化和气化；而正离子由于质量和惯性较大，启动和加速较慢，在击穿放电的初始阶段只有小部分正离子来得及到达负极表面并传递能量。所以在用短脉冲加工时，正极材料的蚀除速度大于负极材料的蚀除速度，这时工件应接正极；当采用长脉冲加工时，质量和惯性大的正离子将有足够的时间加速，到达并轰击负极表面，由于正离子的质量大，对负极表面的轰击破坏作用强，故采用长脉冲时负极的蚀除速度要比正极大，工件应接负极。（2）工具电极材料

23、的影响耐蚀性高的电极材料有钨、钼、铜钨合金、银钨合金、纯铜及石墨电极等。钨、钼的熔点和沸点都较高，损耗小，但其机械加工性能不好，价格又贵，所以除线切割加工采用钨、钼丝外，其他场合很少采用。铜钨、银钨合金等复合材料，熔点高，并且导热性好，因而电极损耗小，但也由于成本高且机械加工比较困难，一般只在少数的超精密电火花加工中采用。故常用的是纯铜和石墨，这两种材料在宽脉冲粗加工时都能实现低损耗。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 24 页铜的熔点虽然低，但其导热性好，会使电极表面保持较低温度从而减少损耗。纯铜不易产生电弧，在较困难的条

24、件下也能实现稳定加工；精加工时比石墨电极损耗小，易于加工成精密、微细的花纹，采用精微加工能达到Ra1.25 m 的表面粗糙度；用过的电极经锻造后还可加工为其他形状的电极，材料利用率高。但纯铜的机械加工性能不如石墨好。石墨电极的优点是：机械加工成形容易( 但不易做成精密、微细的花纹) ；电火花加工的性能也很好，在长脉冲粗加工时能吸附游离的碳来补偿电极的损耗，因此目前已广泛用做型腔粗加工的电极。缺点是石墨电极容易产生电弧烧伤现象，所以，在加工时应配有短路快速切断装置；精加工时电极损耗较大，加工表面只能达到成Ra2.5 m 。对石墨电极材料的要求是颗粒小、组织细密、强度高和导电性好。目前已有在3 个

25、方向等强度加压烧结的高性能石墨，它各向同性、均匀细密，加工中任何方向的表面不会脱层、剥落，在制造重要的模具时应选购这类优质石墨作工具电极。（3）电参数的影响无论工具电极是正是负，都存在单个脉冲的蚀除量与单个脉冲的能量在一定范围内成正比的关系，某一段时间内的总蚀除量等于这段时间内各单个脉冲蚀除量的总和，故正、负极性的蚀除速度与单个脉冲能量、脉冲频率成正比。所以要提高电蚀量和生产率的途径：1）减小脉冲间隔，提高脉冲频率；2）增加放电电流及脉冲宽度，增加单个脉冲能量。但在实际生产时要考虑到这些因素之间的相互制约关系和对其他工艺指标的影响。例如，脉冲间隔时间过短，会使加工区的工作液来不及消电离、排除电

26、蚀产物及气泡，形成破坏性的电弧放电；如果加工面积较小，而采用的加工电流较大，会使局部电蚀产物浓度过高，且放电后的余热来不及扩散而积累起来，造成过热，易形成电弧，破坏加工的稳定性；增加单个脉冲能量，会恶化加工表面质量，降低加工精度。因此，这两种途径一般只用于粗加工和半精加工的场合，在精加工中为降低表面粗糙度则需要显著降低加工速度。脉宽与峰值电流的选择，粗加工时，主要按蚀除速度和电极损耗比来考虑，精加工时,主要按表面粗糙度来考虑。3. 影响工件加工精度的主要因素（1）放电间隙的大小电火花加工时，工具电极的凹角与尖角很难精确地复制在工件上，因为在棱角部位电场分布不均，间隙越大，这种现象越严重。当工具

27、电极为凹角时，工件上对应的尖角处由于放电蚀除的概率大、容易遭受腐蚀而成为圆角；当工具电极为尖角时，由于放电间隙的等距性，工件上只能加工出以尖角顶点为圆心、以放电间隙值为半径的圆弧，另外工具上的尖角本身因尖端放电蚀除的概率大而容易耗损成圆角。为了减少加工误差，应该采用较弱的加工规准，缩小放电间隙。精加工的单面放电间精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 24 页隙一般只有0.01 0.03mm ，粗加工时则为0.5mm左右。（2）工具电极的损耗假设工具电极从上往下做进给运动，工具电极下端由于加工时间长，所以绝对损耗较上端大；另外

28、，在型腔入口处由于电蚀产物的存在而容易产生二次放电（由于已加工表面与电极的空隙中进入电蚀产物而再次进行非必要的放电），结果是在加工深度方向上产生斜度，上宽下窄，俗称喇叭口。为了减少加工误差，需要对工具电极各部分的损耗情况进行预测，然后对工具电极的形状和尺寸进行补偿修正。4. 影响工件表面质量的主要因素电火花加工的表面和机械加工的表面不同，它是由无方向性的无数小坑和硬凸边所组成, 特别有利于保存润滑油；而机械加工表面则存在着切削或磨削刀痕，具有方向性。两者相比 , 电火花加工表面的润滑性能和耐磨损性能均比机械加工的表面好。电火花加工的表面质量主要包括表面粗糙度和表面力学性能。（1）表面粗糙度对表

29、面粗糙度影响最大的是单个脉冲能量。脉冲能量大，则每次脉冲放电的蚀除量也大，放电凹坑既大又深，从而使表面粗糙度恶化。电火花加工的表面粗糙度可以分为底面粗糙度和侧面粗糙度。侧面粗糙度由于有二次放电的修光作用，往往要稍好于底面粗糙度。要提高表面粗糙度可用平动头或数控摇动工艺。工件材料对加工表面的粗糙度也有影响。熔点高的工件材料（如硬质合金），单脉冲形成的凹坑较小，在相同能量下加工，其表面粗糙度要比熔点低的工件材料（如钢）好。当然，其加工速度也相应下降。工具电极的表面粗糙度也影响到加工表面的粗糙度。由于加工石墨电极时很难得到非常光滑的表面，因此，与纯铜电极相比，用石墨电极加工出的工件表面粗糙度较差，所

30、以石墨电极只用于粗加工。（2）表面力学性能电火花加工过程中，在火花放电的瞬时高温高压，以及工作液的快速冷却作用下，材料的表面层发生了很大的变化。工件的表面变质层分为熔化凝固层和热影响层。熔化凝固层位于表面最上层，是表层金属被放电时的瞬间高温熔化后大部分抛出，小部分滞留下来，并受工作液快速冷却而凝固形成的。显微裂纹一般在熔化凝固层内出现。由于熔化凝固层和基体的接合不牢固，容易剥落而加快磨损。热影响层位于熔化凝固层与基体之间。热影响层的金属材料并没有熔化，只是受到高温的影响，使材料的金相组织发生了变化。对淬火钢，热影响层包括再淬火区、高温回火精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归

31、纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 24 页区和低温回火区，再淬火区的硬度稍高或接近于基体硬度，回火区的硬度则比基体材料低；对未淬火钢，热影响区主要为淬火区，热影响层的硬度比基体材料高。电火花表面由于瞬间的先热胀后冷缩，因此加工后的表面存在残余拉应力，使抗疲劳强度减弱，比机械加工表面低了许多。采用回火热处理来降低残余拉应力，或进行喷丸处理把残余拉应力转化为压应力，能够提高其耐疲劳性能。3、电极和工件的安装（1）电极装夹夹具；1. 电极装夹夹具在电火花加工之前，电极必须安装在电加工机床主轴头上，并使电极轴线平行于主轴头的轴线，必要时还应使电极的横剖面基准与机床的纵横滑板平行。为保

32、证电极装夹的要求，必然要使用电极装夹夹具。因此，电极装夹夹具是电火花加工中必不可少的工装之一。（1）整体式电极装夹夹具小型整体式电极大多数是用通用夹具直接装夹在电火花机床主轴头下端。如图4.2.15所示的标准套筒形夹具，适合装夹圆柱形电极；图4.2.16所示的钻夹头夹具，适合装夹直径较小的电极；图4.2.17所示的螺纹夹头夹具，常用于尺寸较大电极的装夹，将电极通过螺纹连接直接装夹在夹具上。当电极采用石墨材料时，由于石墨材料性脆不适宜攻螺孔，可以采用螺栓或压板将电极固定于连接板上，石墨电极的装夹如图4.2.18所示。图 4.2.15标准套筒形夹具图 4.2.16钻夹头夹具图 4.2.17螺纹夹头

33、夹具1- 标准套筒； 2-电极 1-钻夹头； 2- 电极（2）镶拼式电极装夹夹具如图 4.2.19所示的连接板式夹具，可用于镶拼式电极的装夹。一般是先用连接板将几块电极拼块连接成所需的整体，可用机械方法固定（图a），也可用聚氯乙烯醋酸溶液或环氧树脂粘合（图b）。注意拼合面需平整密合，然后再将连接板连同电极一体装夹图4.2.15标准套筒形夹具在电极柄上。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 24 页a） b） a） b）图 4.2.18 石墨电极装夹图 4.2.19连接板式夹具（3）多电极装夹夹具对于多型孔工件的电加工，可采用

34、单电极一个个地加工，也可将几个电极按正确的位置装夹在多电极装夹夹具中，同时加工出多个型孔。图4.2.20所示为常见的多电极装夹通用夹具，按照多个电极的相对位置设计的定位块配置a），或按照两个电极的距离配置标准垫块b），在通用夹具体上，即可对多电极进行定位和紧固。这些夹具通常是以电极的侧面作为定位和紧固基准。a） b） c)图 4.2.20多电极装夹通用夹具1- 电极； 2- 标准垫块； 3-夹具体图 4.2.20c)所示为一通用性较强的多电极装夹夹具，夹具的a、b 侧面为一对相互垂直的定位基准面, c 、d 侧面上的夹紧螺钉可随滑块在槽内移动。当配置适当的标准或专用垫块后，则可在任意位置处定位

35、和夹紧电极。对于加工批量较小及形状简单的模具, 适宜采用通用的多电极装夹夹具。而对批量较大或形状复杂的模具加工，则宜采用专用的多电极装夹夹具。图4.2.21为多电极装夹的专用夹具，专用夹具一般由夹具体和夹紧元件等组成，各电极装夹在预留的相应位置处，并常以电极侧面作为定位基准。图4.2.22为加工转子硅钢片冲孔凹模的多电极装夹专用夹具，该专用夹具由镶块2、热套圈3、衬圈 1、斜销 4 等组成。 36 个电极靠36 块镶块 2 进行定位。因此，镶块的制造精度要求很高，热处理后由成形磨削加工完成，装夹时只需将电极5 插人镶块槽内，用斜销轻轻敲入，靠摩擦力自锁夹紧。精选学习资料 - - - - - -

36、 - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 24 页图 4.2.21 多电极装夹的专用夹具图 4.2.22转子硅钢片冲孔凹模的多电极装夹专用夹具1- 电极； 2- 夹具体 1-衬圈； 2- 镶块； 3- 热套圈； 4- 斜销；5-电极在设计和使用多电极装夹夹具时，必须保证各电极之间的相对位置及各电极间的相互平行，并且安装中心最好应通过组合电极的重心。（4）电极装夹的调节装置电极及其装夹夹具安装在电加工机床主轴头上后，必须对电极进行校正，使其轴心线平行于主轴头的轴线（或垂直于机床的工作台面）。有时还要调节沿电极轴线的回转角，以使电极横剖面的基准与机床纵横滑板平行。为达

37、到校正的目的，一般应在机床主轴头与电极装夹夹具的电极柄之间装有调节装置。调节装置的结构形式较多，下面只介绍两种常用结构。图 4.2.23钢球铰链式调节装置图 4.2.24带角度调整的钢球铰链式调节装置 1-调节螺钉； 2- 球面垫圈； 1-夹具体； 2- 压板螺钉； 3- 碟形弹簧 4；外壳精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 24 页3- 钢球； 4- 电极装夹套；5-装置本体 5、8- 调节螺钉； 6- 钢球； 7-球面垫圈图 4.2.23所示为钢球铰链式调节装置。由调节螺钉1、球面垫圈2、钢球 3 及电极柄装夹套4、装

38、置本体5 组成。电极装夹夹具的电极柄安装在装夹套4 内（对于简单电极也可不用夹具直接装人），调整4 个调节螺钉1，靠钢球和球面垫圈，可调整电极的垂直度。该装置的优点是结构简单，轴向高度尺寸小。但缺点是电极垂直度的调节范围小，并且无法调节电极沿轴线的回转角度。图 4.2.24为带角度调整的钢球铰链式调节装置。该装置对电极轴线垂直度的调节，仍由钢球 6 和球面垫圈7 及调节螺钉8 来完成。还可将电极作回转角度调节，即松开压板螺钉 2，由于碟形弹簧3 的压力使夹具体l 与外壳4 的平面间存在间隙，以便用调整螺钉5调整角度，使电极横剖面的基准与机床纵横滑板平行，调好后拧紧压板螺钉2，调整范围为 15。

39、使用调节装置对电极垂直度进行校正时，可选用以下较简便的实用方法：图 4.2.25a)所示为用精密角尺校正电极垂直度的方法。利用精密角尺在相互垂直的两个方向上进行校正，用灯光对精密角尺与电极之间的缝隙照射，观察缝隙是否均匀，调整调节装置，直至上下缝隙均匀为止。图 4.2.25b)所示为用千分表校正电极垂直度的方法。由主轴带动电极做上、下移动，在相互垂直的两个方向，用千分表找正。对于型腔加工用的电极，由于电极侧面可供校正的平直部分较短，因此多数采用由千分表校正电极连接板上平面的方法来保证电极的垂直度，如图4.2.25c)所示。（5）高精度电极夹具目前已有利用高精度电极夹具来简化以上的电极装夹和校正

40、过程。电极可直接装上而不需要调整电极的垂直度和回转角度，就能保证电极的装夹精度。这种高精度电极夹具不仅在电火花加工机床上使用，还可以在车床、铣床、磨床、加工中心等机床上使用。因可以实现电极制造和电极使用的一体化，使电极在不同机床之间转换时不必再费时去找正，即精确又快捷，如EROWA 电极快速装夹系统。a)用精密角尺校正电极垂直度 b)用千分表校正电极垂直度 c)型腔加工用精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 24 页电极校正图 4.2.25电极垂直度的校正1- 电极； 2-精密角尺；3- 凹模； 4- 工作台（2）电极与工件

41、间的量块角尺法定位；先在凹模X 和 Y 方向的外侧表面上磨出两个定位基准面，并根据加工要求计算出电极至两基准面之间的距离x、y。电极装夹后下降至接近凹模，用精密角尺与凹模定位基准面吻合，然后在角尺与电极之间垫入尺寸分别为x 和 y 的量块，调整凹模的位置使块规的松紧程度适宜，便可使工件正确定位并加以紧固。这种方法操作简单省时，适用于电极基准与凹模基准互相平行的单型孔或多型孔的定位。图 4.2.26量块角尺法图 4.2.27测定器法1-凹模； 2-电极； 3- 量块 4- 角尺 1-凹模； 2- 电极； 3- 量块 4 测定器； 5-千分表（3）电极与工件间的测定器法定位。测定器中两个基准平面间

42、的尺寸z 是固定的，它可配合量块和千分表进行定位。在凹模外侧磨出基准面，并根据加工要求计算出电极至基准面之间的距离x，在测定器内垫入量块，尺寸为H=zx，然后靠上千分表使表头接触量块，并记下读数。定位时，将千分表靠在凹模基准面上，表头接触电极，移动凹模使千分表指示为原读数, 这时定位尺寸即为x，即可紧固工件。此方法也应在相互垂直的两个方向上进行定位。任务二：拟定加工工艺冲压模具电火花加工工艺过程冲压模具是生产中应用较多的一种模具，由于形状复杂和尺寸精度要求高，所以它的制造已成为生产上的关键技术之一。特别是有的凹模，用一般的机械加工是困难的，甚至不可能，采用电火花成形加工能较好地解决这些问题。冲

43、模采用电火花加工工艺有如下优点： 1 ）可以在工件淬火后进行加工，避免了热处理变形的影响；2）冲模的配合间隙均匀，刃口耐磨，提高了模具质量；3）不受材料硬度的限制，可以加工硬质合金等冲模，扩大了模具材料的选用范围。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 24 页4）对于中小型复杂凹模，可以不用镶拼结构，而采用整体式，可以简化模具结构。（1）冲模的电火花加工工艺方法凹模的尺寸精度主要靠工具电极来保证。因此，对工具电极的尺寸精度和表面粗糙度都应有一定的要求。因此，只要工具电极的尺寸精确。用它加工出的凹模也就比较精确。其中火花间隙值

44、SL也影响凹模的尺寸精度，只要加工规准选择恰当，保证加工的稳定性，火花间隙值SL的误差就很小。冲模配合间隙的大小与均匀性都直接影响冲压件的质量及模具的寿命，在加工中必须给予保证。电火花穿孔加工达到合理的配合间隙的方法有如下几种方法：图 4.2.31凹模的电火花加工图 4.2.32直接配合法图 4.2.33间接配合法 1-电极夹头； 2- 凸模刃口； 3- 凸模； 4- 凹模（工件）；5- 电极加工端；6- 凹模刃口1）“钢打钢”、“反打正用”直接配合法该方法是直接用加长的钢凸模（可用线切割或成型磨削加工出此凸模）作为电极直接加工凹模，加工时将凹模刃口端朝下形成向上的“喇叭口”，加工后将工件翻过

45、来使“喇叭口”（此喇叭口正好符合刃口斜度，有利于冲模漏料）向下作为凹模，电极也倒过来把损耗部分切除或用低熔点合金浇固作为凸模，见图 4.2.32 。配合间隙靠调节脉冲参数、控制火花放电间隙来保证。电火花加工后的凹模可以不经任何修正而直接与凸模配合使用。这种方法配合间隙均匀、电极制造方便、钳工工作量少。目前，该方法控制的单边配合间隙最小可达0.01 0.02 mm 。但这种“钢打钢”时工具电极和工件都是磁性材料，在直流分量的作用下易产生磁性,电蚀下来的金属屑可能被吸附在电极放电间隙的磁场中而形成不稳定的二次方电，使加工过程不稳定。2） 间接配合法间接配合法是将电火花性能良好的电极材料与冲头材料粘

46、结在一起，共同线切割或磨削成型。然后，用电极材料的一端作为加工端，将工件反置固定，用“反打正用”的方法实行加工。这种方法可以充分发挥加工端材料好的电火花加工工艺性能，还可以达到与直接配合法相同的加工效果。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 24 页间接配合法的加工端材料可选用紫铜、铸铁或石墨。必须注意一定要粘结在冲头的非刃口端，才符合“反打正用”的加工原则，如图4.2.33所示。3）阶梯工具电极加工法阶梯工具电极加工法在冷冲压模具电火花成型加工中极为普遍。其应用方面有两种：当无预孔或加工余量较大时，可以将工具电极制作为阶梯

47、状，将工具电极分为两段，即缩小了尺寸的粗加工段和保持凸模尺寸的精加工段，如图4.2.34。粗加工时，采用工具电极相对损耗小、加工速度高的电规准加工，粗加工完成后剩下少量的加工余量。精加工段即凸模段，采用类似于直接成型法的方法实行加工，达到凸、凹模配合的要求，图4.2.34b ）。在加工小间隙、无间隙的冷冲压模具时，配合间隙小于最小的电火花加工放电间隙，用凸模作为精加工段是不能保证凸、凹模之间的配合间隙的，则可将凸模加长后加工或腐蚀成阶梯状，使阶梯的精加工段与凸模有均匀的尺寸差，通过电加工规准对放电间隙尺寸控制，使之加工后符合凸、凹模配合的技术要求，如图4.2.34c)。a) b) c) 图 4

48、.2.34用阶梯工具电极加工冲模1-精加工段； 2- 工具电极； 3- 粗加工段； 4- 工件； 5- 凸模（2）电规准的选择及转换所谓电规准是指电火花加工过程中一组电参数，如电压、电流、脉宽、脉间等。电规准选择正确与否，将直接影响着模具加工工艺指标。应根据工件的要求，电极和工件的材料、加工工艺指标和经济效果等因素来确定电规准，并在加工过程中及时地更换。粗规准和精规准的正确配合，可以适当的解决电火花加工时的质量和生产率之间的矛盾。冲模加工中，常选择粗、中、精三种规准。每种又可分几档。对粗规准的要求是：生产率高（不低于50mm3/min ）；工具电极的损耗小。在转换中规准之前，表面粗糙度应小于R

49、a10 m 。否则将增加中精加工的加工余量和加工时间。粗规准主要采用较大的电流、较长的脉冲宽度（ti=50500s），采用铜电极时，电极的相对损耗率应低于1% 。中规准用于过渡性加工，以减少精加工时的加工余量，中规准采用的脉冲宽度一般为l0100 s。精规准用来最终保证模具所要求的配合间隙、表面粗糙度、刃口斜度等质量指标。故应采用小电流、高的频率、短的脉冲宽度（26s）。精规准其生产率较低，电极损耗较精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 24 页大。任务三：冲压模加工实践冲模零件如图所示，其外形已加工，余量均为0.50mm

50、，粗线为需要加工部位，要求编制其加工程序，工件的编程原点设在?30mm 孔的中心上方。参考程序：T84；打开液泵G90 ；绝对坐标指令G54 ；工件坐标系G54 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 24 页冲模零件示意图电极加工路线示意图 G00 X0.0 Y55.0 ；快速定位X0.0 Y55.0 H097=5000；电极补偿半径值G00 Z-12.0 ；快速定位Z-12.0 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 24 页M98 P0107；调用子程序