模具制造工艺学-课件第4章.ppt

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1、第第4 4章章 模具制造的其他技术模具制造的其他技术返回目录12344.1 4.1 超声波加工技超声波加工技术4.2 4.2 化学与化学与电化学加工技化学加工技术4.3 4.3 型腔的型腔的挤压成型技成型技术4.4 4.4 气相沉气相沉积技技术54.5 4.5 热扩渗技渗技术64.6 4.6 快速成型技快速成型技术3/4/2023返回目录4.1 4.1 超声波加工技术超声波加工技术4.1.1 4.1.1 超声波加工的原理及其特点超声波加工的原理及其特点 一般人耳能听到的声波为一般人耳能听到的声波为161616 000 Hz16 000 Hz，小于，小于16 Hz16 Hz的声波称的声波称为次声

2、波，大于为次声波，大于16 000 Hz16 000 Hz的声波称为超声波。用于加工和抛光的的声波称为超声波。用于加工和抛光的超声波频率为超声波频率为16 00016 00025 000Hz25 000Hz，与普通声波相比超声波具有频率，与普通声波相比超声波具有频率高、波长短、能量大和束射性强的特点。高、波长短、能量大和束射性强的特点。1.1.超声波加工的原理超声波加工的原理 超声波加工是利用超声频振动的工具端面冲击磨料悬浮液，由超声波加工是利用超声频振动的工具端面冲击磨料悬浮液，由磨粒对工件表面撞击抛磨来实现对工件加工的一种方法。磨粒对工件表面撞击抛磨来实现对工件加工的一种方法。图图4-1

3、4-1 超声波加工原理超声波加工原理1 1工件；工件；2 2工具；工具；3 3磨料悬浮液；磨料悬浮液；4 4、5 5变幅杆；变幅杆；6 6换能器；换能器；7 7超声发生器超声发生器3/4/2023返回目录超声波加工适用于加工超声波加工适用于加工各种脆硬材料，特别是各种脆硬材料，特别是不导电的非金属材料不导电的非金属材料（如陶瓷、玻璃、宝石、（如陶瓷、玻璃、宝石、金刚石等），扩大了模金刚石等），扩大了模具材料的选用范围。具材料的选用范围。1 1工具可用较软的材料做工具可用较软的材料做成较复杂的形状，不需成较复杂的形状，不需要工具相对于工件做复要工具相对于工件做复杂的运动，因此，机床杂的运动，因此

4、，机床结构简单，操作方便。结构简单，操作方便。2 2由于去除加工材料是靠极由于去除加工材料是靠极细小磨粒的瞬时局部撞击细小磨粒的瞬时局部撞击作用，因而工件表面的宏作用，因而工件表面的宏观作用力很小，不会引起观作用力很小，不会引起变形和烧伤，表面粗糙度变形和烧伤，表面粗糙度较好（较好（Ra1Ra 0.1 m），），加工精度可达加工精度可达0.010.02 mm。而且可以加工薄壁、。而且可以加工薄壁、窄缝、低刚性的工件。窄缝、低刚性的工件。32.2.超声波加工的特点超声波加工的特点超声波加工的特点如下：超声波加工的特点如下：3/4/2023返回目录4.1.2 4.1.2 影响超声波加工速度和加工质

5、量的因素影响超声波加工速度和加工质量的因素1.1.影响超声波加工速度的因素影响超声波加工速度的因素 影响超声波加工速度的因素主要有工具的振幅与频率、工具相对于影响超声波加工速度的因素主要有工具的振幅与频率、工具相对于工件的进给压力、磨料的粒度、磨料悬浮液的浓度和工件材料。工件的进给压力、磨料的粒度、磨料悬浮液的浓度和工件材料。1 1）工具的振幅与频率）工具的振幅与频率 提高工具的振幅和频率，可以提高加工速度。但过大的振幅和过高提高工具的振幅和频率，可以提高加工速度。但过大的振幅和过高的频率会使工具和变幅杆承受很大的内应力，降低其寿命。因此，一般的频率会使工具和变幅杆承受很大的内应力，降低其寿命

6、。因此，一般工具的振幅在工具的振幅在0.010.010.1 mm0.1 mm，频率在，频率在16 00016 00025 000 Hz25 000 Hz之间。之间。2 2）工具相对于工件的进给压力）工具相对于工件的进给压力 加工时工具相对于工件应有适当的进给压力，当进给压力过小时，加工时工具相对于工件应有适当的进给压力，当进给压力过小时，加工间隙大，磨粒撞击作用弱，会降低生产率；当进给压力过大时，加加工间隙大，磨粒撞击作用弱，会降低生产率；当进给压力过大时，加工间隙小，不利于磨粒的循环更新，也会降低生产率。工间隙小，不利于磨粒的循环更新，也会降低生产率。3/4/2023返回目录3 3）磨料粒度

7、）磨料粒度 磨料粒度高和颗粒大都有利于提高加工速度。使用时应根据加工工磨料粒度高和颗粒大都有利于提高加工速度。使用时应根据加工工艺指标的要求及工件材料合理选用。艺指标的要求及工件材料合理选用。4 4）磨料悬浮液的浓度）磨料悬浮液的浓度 磨料悬浮液的浓度低，加工速度低。随着其浓度的增高，其加工速磨料悬浮液的浓度低，加工速度低。随着其浓度的增高，其加工速度也增大，但浓度太高将不利于磨粒的循环和撞击运动而影响加工速度。度也增大，但浓度太高将不利于磨粒的循环和撞击运动而影响加工速度。5 5）工件材料）工件材料 工件材料越脆，加工速度越快。若玻璃的可加工性以工件材料越脆，加工速度越快。若玻璃的可加工性以

8、100%100%为标准，为标准，则石英为则石英为50%50%，硬质合金为，硬质合金为2%2%3%3%，淬火钢为，淬火钢为1%1%，而锗、硅半导体为，而锗、硅半导体为200%200%250%250%。3/4/2023返回目录1工具制造精度工具制造精度2加工深度加工深度3磨料粒度磨料粒度4外浇悬浮液法外浇悬浮液法工具制造或安装偏心或不对称时，工具制造或安装偏心或不对称时，加工将产生偏振，使加工精度降加工将产生偏振，使加工精度降低。低。加工深度增加，工具损耗增加，加工深度增加，工具损耗增加，使精度下降。使精度下降。外浇悬浮液法适用于一般超声加外浇悬浮液法适用于一般超声加工。采用真空抽吸法或内冲法供工

9、。采用真空抽吸法或内冲法供给磨料悬浮液，可以提高加工精给磨料悬浮液，可以提高加工精度，尤其能减少锥度。度，尤其能减少锥度。磨料粒度越小，超声波加工精度越磨料粒度越小，超声波加工精度越高。若磨粒尺寸为高。若磨粒尺寸为404063 m63 m，则，则超声波加工精度为超声波加工精度为0.05 mm0.05 mm；若磨；若磨粒尺寸为粒尺寸为7 728 m28 m，则超声波加工，则超声波加工精度可达精度可达0.02 mm0.02 mm，甚至更高。，甚至更高。2.2.影响超声波加工质量的因素影响超声波加工质量的因素 超声波加工质量主要有表面质量和加工精度两个指标。超声波加工质量主要有表面质量和加工精度两个

10、指标。影响超声波加工精度的因素除了机床精度外，还有工具制造精度、加影响超声波加工精度的因素除了机床精度外，还有工具制造精度、加工深度、磨料粒度以及外浇悬浮液法等。工深度、磨料粒度以及外浇悬浮液法等。3/4/2023返回目录4.1.3 4.1.3 超声波加工的工具设计超声波加工的工具设计 超声波的机械振动经变幅杆放大后传给工具，由工具端面超声波的机械振动经变幅杆放大后传给工具，由工具端面推动磨粒和工作液以一定的能量冲击工件进行加工。工具的结推动磨粒和工作液以一定的能量冲击工件进行加工。工具的结构尺寸、质量大小与变幅杆的连接好坏，对超声波振动系统的构尺寸、质量大小与变幅杆的连接好坏，对超声波振动系

11、统的共振频率和工作性能影响较大。同时，工具的形状、尺寸和制共振频率和工作性能影响较大。同时，工具的形状、尺寸和制造质量，对工件的加工精度有直接影响。造质量，对工件的加工精度有直接影响。3/4/2023返回目录图图4-2 4-2 化学腐蚀加工的原理化学腐蚀加工的原理1 1工件；工件；2 2化学溶液；化学溶液；3 3化学腐蚀；化学腐蚀；4 4耐腐蚀性涂层；耐腐蚀性涂层；5 5溶液箱；溶液箱；6 6工作台工作台4.2.1 4.2.1 化学腐蚀加工化学腐蚀加工 化学腐蚀加工是利用酸、碱、盐等化学溶液与金属产生化学反应，化学腐蚀加工是利用酸、碱、盐等化学溶液与金属产生化学反应，使金属腐蚀溶解，改变零件尺

12、寸和形状的一种加工方法。使金属腐蚀溶解，改变零件尺寸和形状的一种加工方法。1.1.化学腐蚀加工的原理化学腐蚀加工的原理 化学腐蚀加工的原理是先把工件非加工表面用耐腐蚀性涂层保护起化学腐蚀加工的原理是先把工件非加工表面用耐腐蚀性涂层保护起来，需要加工的表面露出来，浸入到化学溶液中进行化学腐蚀，使金属来，需要加工的表面露出来，浸入到化学溶液中进行化学腐蚀，使金属按特定的部位溶解出去，达到加工的目的。金属的溶解作用不仅在垂直按特定的部位溶解出去，达到加工的目的。金属的溶解作用不仅在垂直于工件表面的深度方向进行，而且还会在耐腐蚀性涂层下面的侧向进行于工件表面的深度方向进行，而且还会在耐腐蚀性涂层下面的

13、侧向进行溶解，并呈圆弧状，如图溶解，并呈圆弧状，如图4-24-2所示。所示。4.2 4.2 化学与电化学加工技术化学与电化学加工技术3/4/2023返回目录化学腐化学腐蚀的特点的特点化学腐化学腐蚀加工可加工任何金加工可加工任何金属材料，而不受其硬度和属材料，而不受其硬度和强度限制，如度限制，如铝合金、合金、钼合金、合金、钛合金、模具合金、模具钢及不及不锈钢等。等。化学腐化学腐蚀加工的加工的过程中不会程中不会产生生应力、裂力、裂纹、毛刺等缺、毛刺等缺陷，其表面粗糙度陷，其表面粗糙度Ra可达可达2.51.25 m。化学腐化学腐蚀加工的加工的加工精度不高，加工精度不高，不能加工深而不能加工深而细小的

14、窄槽、型孔小的窄槽、型孔和尖角等。和尖角等。化学腐化学腐蚀加工适加工适宜大面宜大面积加工，加工，可同可同时加工多个加工多个工件。工件。化学腐化学腐蚀加工的加工的腐腐蚀液及蒸汽液及蒸汽对人体和人体和设备有危有危害，需要有适当害，需要有适当的保的保护措施。措施。2.2.化学腐蚀加工的特点化学腐蚀加工的特点3/4/2023返回目录4.2.2 4.2.2 照相化学腐蚀加工照相化学腐蚀加工 在照相化学腐蚀加工中，往往需要在模具型腔表面加工文字、商标图在照相化学腐蚀加工中，往往需要在模具型腔表面加工文字、商标图案、花纹等。如用人工雕刻当然比较困难，采用化学蚀刻，也很难达到要案、花纹等。如用人工雕刻当然比较

15、困难，采用化学蚀刻，也很难达到要求，而采用照相化学腐蚀加工方法则可达到目的。求，而采用照相化学腐蚀加工方法则可达到目的。模具加模具加工方法工方法照相化照相化学学腐腐蚀蚀加工的特点加工的特点1.采用照相化学腐蚀采用照相化学腐蚀加工后，图文精度高，加工后，图文精度高，仿真性强，腐蚀深度仿真性强，腐蚀深度均匀。均匀。2.照相化学腐蚀加照相化学腐蚀加工可以在淬火或抛工可以在淬火或抛光后进行。光后进行。3.照相化学腐蚀加工照相化学腐蚀加工可以在复杂曲面上加可以在复杂曲面上加工图文。工图文。4.照相化学腐蚀加工的照相化学腐蚀加工的可靠性好，一般用做最可靠性好，一般用做最后一道工序的加工。后一道工序的加工。

16、1.1.照相化学腐蚀的原理及其特点照相化学腐蚀的原理及其特点3/4/2023返回目录2.2.照相化学腐蚀加工的工艺过程照相化学腐蚀加工的工艺过程 如图如图4-34-3所示为照相化学腐蚀工艺过程流程图。其主要工序包括所示为照相化学腐蚀工艺过程流程图。其主要工序包括原图、照相、涂感光胶、曝光、显影、坚膜、固化、化学腐蚀等。原图、照相、涂感光胶、曝光、显影、坚膜、固化、化学腐蚀等。图图4-3 4-3 照相化学腐蚀工艺过程流程图照相化学腐蚀工艺过程流程图3/4/2023返回目录1 1）原图和照相）原图和照相 原图是将所需的图形按一定比例放大描绘在纸上，形成黑白分明的原图是将所需的图形按一定比例放大描绘

17、在纸上，形成黑白分明的文字图案，为确保原图质量，一般都需放大几倍。然后通过照相，将原文字图案，为确保原图质量，一般都需放大几倍。然后通过照相，将原图按所要的尺寸大小缩小在照相底片上。照相底片一般采用涂有卤化银图按所要的尺寸大小缩小在照相底片上。照相底片一般采用涂有卤化银的感光底片。的感光底片。2 2）涂感光胶）涂感光胶 首先将需要加工的模具或工件表面进行去氧化皮及去油污处理，然首先将需要加工的模具或工件表面进行去氧化皮及去油污处理，然后涂感光胶（如聚乙烯醇、骨胶、明胶等），待干燥后就可以贴照相底后涂感光胶（如聚乙烯醇、骨胶、明胶等），待干燥后就可以贴照相底片进行曝光。片进行曝光。3 3）曝光、

18、显影与坚膜）曝光、显影与坚膜 曝光时照相底片贴在涂有感光胶的工件表面，并用真空方法使其密曝光时照相底片贴在涂有感光胶的工件表面，并用真空方法使其密合，然后用紫外线照射，使其工件表面上的感光胶膜按图像感光。照相合，然后用紫外线照射，使其工件表面上的感光胶膜按图像感光。照相底片上的不透光部分，挡住了光线照射，感光胶未产生化学反应，仍是底片上的不透光部分，挡住了光线照射，感光胶未产生化学反应，仍是水溶性的；照相底片上的透光部分，感光胶受到光线照射而产生化学反水溶性的；照相底片上的透光部分，感光胶受到光线照射而产生化学反应，使感光胶膜变成不溶于水的络合物。此后经过显影，把未感光的感应，使感光胶膜变成不

19、溶于水的络合物。此后经过显影，把未感光的感光胶膜用水冲洗掉，使其呈现出清晰的图像。为了提高显影后感光胶膜光胶膜用水冲洗掉，使其呈现出清晰的图像。为了提高显影后感光胶膜的抗腐蚀性，可将其放在坚膜液（的抗腐蚀性，可将其放在坚膜液（10%10%的铬酸酐溶液）中进行处理。的铬酸酐溶液）中进行处理。3/4/2023返回目录4 4）固化）固化 经坚膜后的感光胶膜，其抗腐蚀能力仍不强，必须进一步固化。聚经坚膜后的感光胶膜，其抗腐蚀能力仍不强，必须进一步固化。聚乙烯醇胶一般在乙烯醇胶一般在180 180 下固化下固化15 min15 min，即成深棕色。固化温度及时间随，即成深棕色。固化温度及时间随金属材料而

20、异，铝板不超过金属材料而异，铝板不超过200 200，铜板不超过，铜板不超过300 300，时间为，时间为5 57 7 minmin，直至表面呈深棕色为止。，直至表面呈深棕色为止。5 5）化学腐蚀）化学腐蚀 经固化处理的工件，放在化学腐蚀液中进行腐蚀，即可获得所需图经固化处理的工件，放在化学腐蚀液中进行腐蚀，即可获得所需图像。化学腐蚀液成分随工件材料而异，为了保证工件的加工形状和尺寸像。化学腐蚀液成分随工件材料而异，为了保证工件的加工形状和尺寸精度，应在化学腐蚀液中添加保护剂，防止腐蚀向侧向渗透，并形成直精度，应在化学腐蚀液中添加保护剂，防止腐蚀向侧向渗透，并形成直壁甚至向外形成坡度。腐蚀铜时

21、用乙烯基酸脲和二硫化甲脒组成保护剂，壁甚至向外形成坡度。腐蚀铜时用乙烯基酸脲和二硫化甲脒组成保护剂，也可用松香粉刷嵌在腐蚀露出的图形侧壁上。也可用松香粉刷嵌在腐蚀露出的图形侧壁上。3/4/2023返回目录图图4-4 4-4 电铸加工的原理电铸加工的原理1 1电铸槽；电铸槽；2 2阳极；阳极；3 3直流电源；直流电源；4 4电铸层；电铸层；5 5母模（阴极）；母模（阴极）；6 6搅拌器；搅拌器；7 7电铸液；电铸液；8 8过滤器；过滤器；9 9泵；泵；1010加热器加热器4.2.3 4.2.3 电铸加工电铸加工1.1.电铸加工的原理电铸加工的原理 电铸是利用电化学过程中的阴极沉积现象来进行成型加

22、工的，也就是电铸是利用电化学过程中的阴极沉积现象来进行成型加工的，也就是在母模上通过电化学方法沉积金属，然后分离以制造或复制金属制品。电在母模上通过电化学方法沉积金属，然后分离以制造或复制金属制品。电铸加工的原理如图铸加工的原理如图4-44-4所示。所示。3/4/2023返回目录特点特点电铸加工可以复制出机械加工不可电铸加工可以复制出机械加工不可能加工的细微形状以及难加工的型能加工的细微形状以及难加工的型腔，其细微程度及尺寸精度可达微腔，其细微程度及尺寸精度可达微米级，电铸后的型面一般不需进行米级，电铸后的型面一般不需进行修正加工。修正加工。电铸加工的速度慢，生产周期电铸加工的速度慢，生产周期

23、长（需几十小时甚至几百小时）长（需几十小时甚至几百小时），尖角和凹槽部分电铸层不均，尖角和凹槽部分电铸层不均匀，且存在一定的内应力，不匀，且存在一定的内应力，不能承受冲击负荷。能承受冲击负荷。电铸加工的母模材料不一电铸加工的母模材料不一定是金属，可采用其他材定是金属，可采用其他材料或制品本身，经导电化料或制品本身，经导电化处理后直接作为母模。处理后直接作为母模。电铸加工可以用一个标准的母电铸加工可以用一个标准的母模制作出很多形状一致的型腔模制作出很多形状一致的型腔或电火花成型加工用的电极。或电火花成型加工用的电极。电铸加工不需特殊设电铸加工不需特殊设备，操作简单。备，操作简单。由于电铸加工中电

24、铸镍具有一由于电铸加工中电铸镍具有一定的抗拉强度和硬度，因而铸定的抗拉强度和硬度，因而铸成之后不需要进行热处理。成之后不需要进行热处理。2.2.电铸加工的特点电铸加工的特点3/4/2023返回目录设计母模母模时应掌握以下几个掌握以下几个原原则确定母模尺寸确定母模尺寸时要考要考虑制品制品材料的收材料的收缩率，母模表面粗率，母模表面粗糙度糙度值要低，一般要求要低，一般要求Ra达达到到0.01 m。母模在母模在较深的底部深的底部轮廓凸、廓凸、凹相差不能太大，同凹相差不能太大，同时母模母模内、外棱角内、外棱角应尽量采用大尽量采用大圆弧弧过渡，以避免渡，以避免产生不均匀生不均匀的沉的沉积。对于非熔性母模

25、于非熔性母模应带有有1530的脱模斜度，同的脱模斜度，同时要考要考虑脱模措脱模措施。施。母模沿高度方向要比制品母模沿高度方向要比制品加加长35 mm，以，以备电铸后将两端粗糙、后将两端粗糙、过厚的厚的电铸层去除。去除。对于形状复于形状复杂，不能完整脱模的不能完整脱模的母模，可母模，可选用一用一次性母模或次性母模或组合合式母模。式母模。3.3.电铸加工的工艺过程电铸加工的工艺过程1 1）在分析产品图样的基础上设计、制造母模）在分析产品图样的基础上设计、制造母模3/4/2023返回目录2)2)电铸前处理电铸前处理 电铸前处理包括金属母模镀脱模层处理，非金属母模防水、导电化处理，电铸前处理包括金属母

26、模镀脱模层处理，非金属母模防水、导电化处理，以及引导线及包扎处理。以及引导线及包扎处理。（1 1）金属母模镀脱模层处理。为便于电铸后脱模，电铸前金属母模需）金属母模镀脱模层处理。为便于电铸后脱模，电铸前金属母模需要进行镀脱模层处理。形状简单的金属母模一般镀一层厚度要进行镀脱模层处理。形状简单的金属母模一般镀一层厚度8 810 10 mm的硬铬，形状复杂的金属母模应先镀镍，再镀硬铬，以克服直接镀铬散的硬铬，形状复杂的金属母模应先镀镍，再镀硬铬，以克服直接镀铬散射能力差的缺点，有深型腔的母模可镀银处理，其镀银处理过程为先在射能力差的缺点，有深型腔的母模可镀银处理，其镀银处理过程为先在母模表面喷感光

27、剂，再曝光烘干，最后镀银，低熔点合金母模不需要镀母模表面喷感光剂，再曝光烘干，最后镀银，低熔点合金母模不需要镀脱模层就可直接脱模，其形状复杂时可考虑涂一层石墨。脱模层就可直接脱模，其形状复杂时可考虑涂一层石墨。（2 2）非金属母模防水、导电化处理。用石膏、木材制成的母模，首先）非金属母模防水、导电化处理。用石膏、木材制成的母模，首先要进行防水处理，如表面喷漆、浸石蜡、浸漆等。非金属母模还要进行要进行防水处理，如表面喷漆、浸石蜡、浸漆等。非金属母模还要进行导电化处理，以能够进行电铸沉积。导电化处理处理方法有：用涂覆方导电化处理，以能够进行电铸沉积。导电化处理处理方法有：用涂覆方法在母模表面涂覆一

28、层含有石墨、铜粉或银粉的导电漆；用真空涂膜或法在母模表面涂覆一层含有石墨、铜粉或银粉的导电漆；用真空涂膜或阴极溅射（离子镀）的方法在母模表面覆盖一层导电金属；用化学镀方阴极溅射（离子镀）的方法在母模表面覆盖一层导电金属；用化学镀方法在母模表面覆盖一层导电金属，如化学镀铜。法在母模表面覆盖一层导电金属，如化学镀铜。（3 3）引导线及包扎处理。母模经镀脱模层及防水、导电化处理后，还）引导线及包扎处理。母模经镀脱模层及防水、导电化处理后，还需进行引导线及包扎处理，目的是使电铸表面在电铸过程中良好地导电，需进行引导线及包扎处理，目的是使电铸表面在电铸过程中良好地导电，对非金属铸面予以绝缘隔离。对非金属

29、铸面予以绝缘隔离。3/4/2023返回目录模具加模具加工方法工方法注意注意1.阳极材料的纯度必阳极材料的纯度必须高，阳极面积要比须高，阳极面积要比母模在电极方向投影母模在电极方向投影面积大，一般大面积大，一般大12倍。倍。2.电铸过程中，要电铸过程中，要保持电铸液的液面保持电铸液的液面高度和温度稳定，高度和温度稳定，定期对电铸液进行定期对电铸液进行化验，保证其浓度，化验，保证其浓度，并不含杂质。并不含杂质。3.在电铸时断电不超过在电铸时断电不超过2 h，可不取出母模，通电，可不取出母模，通电后进行反向电流处理，后进行反向电流处理，继续进行电铸；若断电继续进行电铸；若断电超过超过2 h，则需取出

30、母模，则需取出母模，用用20%的盐酸浸泡活化的盐酸浸泡活化处理后再进行电铸。处理后再进行电铸。4.为提高电铸层的均匀为提高电铸层的均匀性，要注意电极放置的性，要注意电极放置的距离和位置。距离和位置。3 3）电铸成型）电铸成型3/4/2023返回目录4 4）衬背）衬背 有些电铸件壁厚较薄，容易变形，一般在脱模前需要加固，又称为有些电铸件壁厚较薄，容易变形，一般在脱模前需要加固，又称为衬背处理。加固方法可根据电铸件的形状、大小和技术要求而定。一般衬背处理。加固方法可根据电铸件的形状、大小和技术要求而定。一般常用的加固方法有喷涂金属、无机黏结、铸铝、浇注环氧树脂或低熔点常用的加固方法有喷涂金属、无机

31、黏结、铸铝、浇注环氧树脂或低熔点合金。喷涂金属是在电铸件外层喷涂一定厚度的金属层，再将其加工到合金。喷涂金属是在电铸件外层喷涂一定厚度的金属层，再将其加工到所需要的形状，如图所需要的形状，如图4-64-6（a a）所示；无机黏结是先将电铸件外形经过适）所示；无机黏结是先将电铸件外形经过适当加工，按其外形配置钢套，再利用无机黏结剂将电铸件和钢套黏结起当加工，按其外形配置钢套，再利用无机黏结剂将电铸件和钢套黏结起来，如图来，如图4-64-6（b b）所示；铸铝是先在电铸件外层加工浇注框，然后再进）所示；铸铝是先在电铸件外层加工浇注框，然后再进行浇注，如图行浇注，如图4-64-6（c c）所示；浇注

32、环氧树脂或低熔点合金适合于有内型）所示；浇注环氧树脂或低熔点合金适合于有内型腔的电铸件，如图腔的电铸件，如图4-64-6（d d）所示。）所示。3/4/2023返回目录图图4-6 4-6 加固方法加固方法5 5）脱模）脱模 电铸件衬背处理后，一般都镶入模套内加固使用。脱模是最后一道电铸件衬背处理后，一般都镶入模套内加固使用。脱模是最后一道工序。通常在镶入模套后进行，这样可以避免电铸件在机械加工中产生工序。通常在镶入模套后进行，这样可以避免电铸件在机械加工中产生变形或损坏，也有助于加力脱模。变形或损坏，也有助于加力脱模。3/4/2023返回目录4.4.电铸加工的实例电铸加工的实例1 1）喷嘴）喷

33、嘴 喷嘴是精度要求较高的细孔，用机械加工的方法很难实现，而采用电喷嘴是精度要求较高的细孔，用机械加工的方法很难实现，而采用电铸加工比较容易实现。喷嘴电铸的工艺过程如图铸加工比较容易实现。喷嘴电铸的工艺过程如图4-74-7所示，包括以下步骤：所示，包括以下步骤：（1 1）用切削加工制作铝合金型芯。）用切削加工制作铝合金型芯。（2 2）电铸金属镍。）电铸金属镍。（3 3）机械切削外圆。）机械切削外圆。（4 4）将加工好的电铸件插入镶套中，磨削镶套上、下面，最后用对镍）将加工好的电铸件插入镶套中，磨削镶套上、下面，最后用对镍无损伤的无损伤的NaOHNaOH溶液溶解铝合金型芯即可得到所需的型孔。溶液溶

34、解铝合金型芯即可得到所需的型孔。图图4-7 4-7 喷嘴电铸的工艺过程喷嘴电铸的工艺过程3/4/2023返回目录电铸后处理电铸后处理电铸电铸预处理预处理母模制备母模制备见图4-8（d）。见图4-8（c）。见图4-8（b）。见图4-8（a）。2 2）刻度盘模具型腔）刻度盘模具型腔刻度盘模具型腔电铸的工艺过程如图刻度盘模具型腔电铸的工艺过程如图4-84-8所示，包括以下步骤：所示，包括以下步骤：3/4/2023返回目录图图4-8 4-8 刻度盘模具型腔电铸的工艺过程刻度盘模具型腔电铸的工艺过程1 1母模；母模；2 2绝缘板；绝缘板；3 3螺钉；螺钉；4 4导电杆；导电杆；5 5塑料管；塑料管；6

35、6电铸件；电铸件；7 7铜套；铜套；8 8心轴心轴3/4/2023返回目录4.2.4 4.2.4 电解加工电解加工 电解加工是继电火花加工之后发展较快并得到广泛应用的一种新工电解加工是继电火花加工之后发展较快并得到广泛应用的一种新工艺，目前在国内外已经成功地用于枪炮、航空发动机、火箭等制造行业，艺，目前在国内外已经成功地用于枪炮、航空发动机、火箭等制造行业，在汽车、拖拉机、采矿机械的模具制造中也得到了应用，并成为模具制在汽车、拖拉机、采矿机械的模具制造中也得到了应用，并成为模具制造加工方法的一个组成部分。造加工方法的一个组成部分。1.1.电解加工的原理电解加工的原理 电解加工是利用金属在电解液

36、中的电解加工是利用金属在电解液中的“电化学阳极溶解电化学阳极溶解”来加工工件来加工工件的。如图的。如图4-94-9所示。所示。图图4-9 4-9 电解加工示意图电解加工示意图1 1直流电源；直流电源；2 2工具；工具；3 3工件；工件；4 4电解液泵；电解液泵；5 5电解液电解液3/4/2023返回目录 加工时，工件接直流电源的正极，工具接直流电源负极。工具相对于工加工时，工件接直流电源的正极，工具接直流电源负极。工具相对于工件做缓慢进给运动，而具有一定压力（件做缓慢进给运动，而具有一定压力（0.490.491.96 1.96 MPaMPa）的电解液从两极之）的电解液从两极之间流过，并把工件溶

37、解下来的电解产物以间流过，并把工件溶解下来的电解产物以5 550 50 m/sm/s的高速冲走。在刚开始的高速冲走。在刚开始加工时，工具与工件距离较近的地方电流密度较大，电解液的流速也高，而加工时，工具与工件距离较近的地方电流密度较大，电解液的流速也高，而工件的溶解速度也快，如图工件的溶解速度也快，如图4-104-10（a a）所示；而工具与工件距离较远的地方）所示；而工具与工件距离较远的地方电流密度较小，工件的溶解速度也慢。随着工具不断地向工件进给和电解加电流密度较小，工件的溶解速度也慢。随着工具不断地向工件进给和电解加工不断进行，会使它们间的距离趋于一致，如图工不断进行，会使它们间的距离趋

38、于一致，如图4-104-10（b b）所示，从而使工）所示，从而使工具上的型面复印在工件上，加工出所需要的零件。具上的型面复印在工件上，加工出所需要的零件。（a a）（b b）图图4-10 4-10 电解加工成型原理电解加工成型原理3/4/2023返回目录优点点电解加工与工件材料的硬度、解加工与工件材料的硬度、强度、度、韧性等无关，故可以性等无关，故可以加工任何金属材料。加工任何金属材料。电解加工能以解加工能以简单的直的直线进给运运动，可一次加工出复，可一次加工出复杂的型腔、型孔（如的型腔、型孔（如锻模、模、叶片等）。叶片等）。电解加工的生解加工的生产效效率高，率高，约为电火花火花加工的加工的

39、510倍，倍，在某些情况下甚至在某些情况下甚至比切削加工的生比切削加工的生产效率效率还高，而且生高，而且生产率不直接受其加率不直接受其加工精度和表面粗糙工精度和表面粗糙度影响。度影响。电解加工的加工表面解加工的加工表面质量好，量好，无毛刺和无毛刺和变质层，且其表面粗，且其表面粗糙度糙度Ra可达可达1.250.2 m，加，加工精度工精度约为0.1 mm左右。左右。电解加工在加工解加工在加工过程中工具在理程中工具在理论上不会上不会损耗，耗，可可长期使用。期使用。2.2.电解加工的特点电解加工的特点电解加工与其他加工方法相比较，具有如下优点：电解加工与其他加工方法相比较，具有如下优点：3/4/202

40、3返回目录电解加工设备投资大，电解加工设备投资大，占地面积大，设备的占地面积大，设备的锈蚀严重，且单件小锈蚀严重，且单件小批量生产时成本比较批量生产时成本比较高。高。2对电解加工的电解产对电解加工的电解产物必须进行妥善处理，物必须进行妥善处理，否则将污染环境。否则将污染环境。3电解加工不易达到较电解加工不易达到较高的加工精度和加工高的加工精度和加工稳定性，难加工出棱稳定性，难加工出棱角，一般圆角半径都角，一般圆角半径都大于大于0.2 mm0.2 mm。1电解加工的主要弱点和局限性如下：电解加工的主要弱点和局限性如下：3/4/2023返回目录模具加模具加工方法工方法影影响电极响电极加工加工生生产

41、产率的因素率的因素1.工件材料的体积电工件材料的体积电化学当量。化学当量。2.电流密度。电流密度。3.电极间隙。电极间隙。4.电解液。电解液。3.3.影响电解加工生产率的主要因素影响电解加工生产率的主要因素电解液的工艺参数较多，包括电解液的种类、浓度、温度、流速、流向等。电解液的工艺参数较多，包括电解液的种类、浓度、温度、流速、流向等。3/4/2023返回目录4.4.影响电解加工精度及表面质量的因素影响电解加工精度及表面质量的因素1)1)影响电解加工精度的因素影响电解加工精度的因素 影响加工精度主要因素是间隙的大小。影响间隙大小的因素有影响加工精度主要因素是间隙的大小。影响间隙大小的因素有进给

42、速度、电极表面复杂程度、电解液流速、浓度和温度等，而且进给速度、电极表面复杂程度、电解液流速、浓度和温度等，而且随机性较大，技术人员很难通过电极设计进行补偿，所以电解加工随机性较大，技术人员很难通过电极设计进行补偿，所以电解加工的加工精度很难保证，须采用以下几种方式提高加工精度：的加工精度很难保证，须采用以下几种方式提高加工精度：（1 1）混气电解加工。）混气电解加工。（2 2）小间隙电解加工。）小间隙电解加工。（3 3）脉冲电流电解加工。）脉冲电流电解加工。（4 4）改善电解液。）改善电解液。2 2）影响电解加工表面质量的因素）影响电解加工表面质量的因素影响电解加工表面质量的因素如下：影响电

43、解加工表面质量的因素如下：（1 1）工艺参数。）工艺参数。（2 2）工件材料。）工件材料。（3 3）工具的表面质量。）工具的表面质量。3/4/2023返回目录4.2.5 4.2.5 电解磨削加工电解磨削加工1.1.电解磨削加工的原理电解磨削加工的原理 电解磨削是将金属的电化学阳极溶解作用和机械磨削作用相电解磨削是将金属的电化学阳极溶解作用和机械磨削作用相结合的一种磨削工艺。电解磨削的原理如图结合的一种磨削工艺。电解磨削的原理如图4-124-12所示。所示。图图4-12 4-12 电解磨削的原理电解磨削的原理1 1电解磨轮；电解磨轮；2 2电解液；电解液；3 3工件工件3/4/2023返回目录

44、磨削时工件接直流电源的正极，电解磨轮（也称为导电砂轮）接磨削时工件接直流电源的正极，电解磨轮（也称为导电砂轮）接直流电源的负极。两极间由电解磨轮中凸出的磨料保持一定的电解间直流电源的负极。两极间由电解磨轮中凸出的磨料保持一定的电解间隙，并在电解间隙中注入一定量的电解液。接通直流电源后，工件的隙，并在电解间隙中注入一定量的电解液。接通直流电源后，工件的金属表面发生电化学溶解，其表面的金属原子将失去电子而变成金属金属表面发生电化学溶解，其表面的金属原子将失去电子而变成金属离子溶解于电解液中，同时电解液中氧与金属离子结合而在工件表面离子溶解于电解液中，同时电解液中氧与金属离子结合而在工件表面生成一层

45、极薄的氧化膜。这层氧化膜具有较高的电阻，使工件溶解过生成一层极薄的氧化膜。这层氧化膜具有较高的电阻，使工件溶解过程减慢，这时通过高速旋转的电砂磨轮将这层氧化膜不断刮除，并被程减慢，这时通过高速旋转的电砂磨轮将这层氧化膜不断刮除，并被电解液带走。由于该过程是工件溶解和机械磨削共同交替作用的结果，电解液带走。由于该过程是工件溶解和机械磨削共同交替作用的结果，因而使工件表面不断被蚀除并形成光滑的表面和达到一定的尺寸精度。因而使工件表面不断被蚀除并形成光滑的表面和达到一定的尺寸精度。3/4/2023返回目录2.2.电解磨削加工的特点电解磨削加工的特点电解磨削加工的特点如下：电解磨削加工的特点如下：（1

46、 1）加工范围广，生产效率高。由于电解磨削主要是电解作用，）加工范围广，生产效率高。由于电解磨削主要是电解作用，因此，只要选择合适的电解液就可以用来加工任何高硬度和高韧性因此，只要选择合适的电解液就可以用来加工任何高硬度和高韧性的金属材料。例如，磨削硬质合金时，电解磨削与普通的金刚石磨的金属材料。例如，磨削硬质合金时，电解磨削与普通的金刚石磨削相比，其加工效率要高削相比，其加工效率要高3 35 5倍。倍。（2 2）加工精度高，表面质量好。因为电解磨轮的作用是为了刮）加工精度高，表面质量好。因为电解磨轮的作用是为了刮除氧化膜，而不是磨削金属，因而磨削力和磨削热都很小，且不会除氧化膜，而不是磨削金

47、属，因而磨削力和磨削热都很小，且不会产生磨削毛刺、裂纹和烧伤等现象。产生磨削毛刺、裂纹和烧伤等现象。（3 3）电解磨轮的磨损量小。例如，磨削硬质合金，用普通机械）电解磨轮的磨损量小。例如，磨削硬质合金，用普通机械磨削，碳化硅电解磨轮的磨损量大约为磨削掉的硬质合金量的磨削，碳化硅电解磨轮的磨损量大约为磨削掉的硬质合金量的400%400%600%600%；用电解磨削，碳化硅电解磨轮的磨损量只有硬质合金磨损；用电解磨削，碳化硅电解磨轮的磨损量只有硬质合金磨损量的量的50%50%100%100%。电解磨轮的磨损小，有助于提高加工精度。电解磨轮的磨损小，有助于提高加工精度。3/4/2023返回目录3.3

48、.电解磨削加工在模具加工中的应用电解磨削加工在模具加工中的应用 电解磨削在模具加工中主要应用于以下几个方面：电解磨削在模具加工中主要应用于以下几个方面：（1 1）磨削难加工材料。电解磨削与工件硬度无关，所以用来加工）磨削难加工材料。电解磨削与工件硬度无关，所以用来加工高硬度的难加工材料效果显著。如硬质合金模具用立式电解平面磨床高硬度的难加工材料效果显著。如硬质合金模具用立式电解平面磨床加工，不但生产效率高，而且加工质量好。加工，不但生产效率高，而且加工质量好。（2 2）减少加工工序，保证磨削质量。以往制造各种拼块模时，须）减少加工工序，保证磨削质量。以往制造各种拼块模时，须按拼块形状先进行粗加

49、工，热处理后再进行平面磨削和成型磨削，工按拼块形状先进行粗加工，热处理后再进行平面磨削和成型磨削，工序较多，而且为了防止热变形，往往都留有较大的精磨余量。在磨削序较多，而且为了防止热变形，往往都留有较大的精磨余量。在磨削硬质合金磨具时，还要消耗大量的金刚石砂轮，使模具成本增加并硬质合金磨具时，还要消耗大量的金刚石砂轮，使模具成本增加并 影响硬质合金模具的推广和使用。采用电解磨削不会产生磨削热、裂影响硬质合金模具的推广和使用。采用电解磨削不会产生磨削热、裂纹、烧伤和变形等，并可省略或减少热处理前的粗加工，从而可以减纹、烧伤和变形等，并可省略或减少热处理前的粗加工，从而可以减少工序，并保证加工质量

50、。少工序，并保证加工质量。（3 3）模具抛光。利用电解磨削原理进行电化学机械抛光（也称为）模具抛光。利用电解磨削原理进行电化学机械抛光（也称为电解修磨）是一种抛光效果较好的模具抛光方法。电解修磨）是一种抛光效果较好的模具抛光方法。3/4/2023返回目录 随着模具制造技术的发展和模具新材料的出现，对于凸模、随着模具制造技术的发展和模具新材料的出现，对于凸模、凹模等模具工作零件，除采用切削加工和特种加工方法进行加凹模等模具工作零件，除采用切削加工和特种加工方法进行加工外，还可以采用冷挤压、热挤压、超塑性成型等方法进行加工外，还可以采用冷挤压、热挤压、超塑性成型等方法进行加工。这些加工方法各有优点