模具的特种加工.ppt

第5章 模具的特种加工,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 超声加工,5.1 电火花成形加工,5.1.1 电火花加工的基本原理5.1.2 型孔的加工5.1.3 型腔的加工5.1.4 电极设计与制造,5.1 电火花成形加工,5.1.1 电火花加工的基本原理1.基本原理液体介质中进行，自动进给调节装置使工件与工具电极之间保持适当的放电间隙，当在电极和工件之间施加很强的脉冲电压（使间隙中液体介质被击穿的电压）时，就会击穿介质绝缘强度最低处（间隙最小处）形成瞬间火花放电，电流密度很大，放电区能量高度集中，瞬时温度达1000012000，工件和电极表面金属放电点就被熔化，甚至汽化而被蒸发。,5.1 电火花成形加工,图5.1 电火花成形加工原理图1工件;2脉冲电源；3自动进给调节装置；4工具电极；5工作液；6过滤器；7泵,5.1 电火花成形加工,5.1.1 电火花加工的基本原理这些熔化或汽化的金属在电、热、流体、化学等各种力的作用下被抛入工作液中冷却为金属小颗粒，然后被工作液迅速冲离工作区，使电极和工件表面形成一个个微小的凹坑，同时放电过程中，电压又随之迅速降为零，介质绝缘性能恢复，等待下一次放电。如此反复，电极不断下降，工件不断被蚀除，最后就在工件上复制出了电极形状型腔内形，达到成形加工的目的。所以，电火花加工就是不断放电腐蚀金属的过程。,5.1 电火花成形加工,5.1.1 电火花加工的基本原理2.电火花成形加工的基本条件(1)电火花成形加工必须采用脉冲电源、提供瞬时脉冲性放电(2)脉冲放电必须有足够的放电能量(3)工具电极和工具之间必须保持一定的放电间隙(4)火花放电必须在一定绝缘性能的液体介质中进行,5.1 电火花成形加工,5.1.1 电火花加工的基本原理3.电火花成形加工的机理(1)液体介质电离、击穿和通道形成(2)能量的转换和传递(3)电蚀屑的抛出(4)间隙介质的消电离,5.1 电火花成形加工,5.1.1 电火花加工的基本原理4.电火花加工的主要特点优点：以柔克刚，适用于难切削材料的加工 工件不变形，可以加工特殊及复杂形状的零件 易于实现控制和加工自动化可以改进结构设计，改善结构的工艺性缺点工具电极制造困难，加工效率低，只适用于导电材料存在电极损耗，最小角部半径有限制,5.1 电火花成形加工,5.1.1 电火花加工的基本原理5.电火花成形加工的设备电火花成形加工机床及其附件(1)机床主轴头、床身、立柱、工作台和工作液槽等组成。主轴头由进给系统、导向机构、电极夹具和调节机构组成，是关键部件。,图5.4 电火花成形加工机床1床身；2液压油箱；3工作台;4工作液槽；5主轴头；6立柱;7工作液箱；8电源箱,5.1 电火花成形加工,5.1.1 电火花加工的基本原理5.电火花成形加工的设备（2）脉冲电源（脉冲发生器）调节电流辐值、脉宽和脉冲间歇等参数，满足粗、中、精加工的需要。电规准1)脉冲宽度的影响 2)脉冲间隙的影响3)峰值电流的影响（3）自动进给调节系统 确保电极和工件之间在加工过程中始终保持一定的放电间隙。自动补偿间隙的大小。,图5.5 脉冲宽度与加工速度关系曲线,图4.5 脉冲间隙与加工速度关系曲线 图4.6 峰值电流与加工速度的关系,图5.5 电火花成形加工本体和机械传动系统1床身;2,5手柄;3,4,10丝杆;6纵横工作台；7立柱；8主轴头；9主轴座;11齿轮系统;12电动机,图5.6 喷嘴-挡板式电液自动调节装置工作原理1油箱;2溢流阀;3叶片泵;4电动机;5压力表;6滤油器;7节流孔;8喷嘴;9电-机械转换器;10动圈;11静圈;12挡板;13压力表;14液压缸;15活塞;16工具电极;17工件,5.1 电火花成形加工,5.1.1 电火花加工的基本原理5.电火花成形加工的设备（5）工作液循环过滤系统 起到不断排除电蚀物，提高加工精度的作用。过滤方法：自然沉淀法、静电过滤法、离心过滤法和介质 过滤法常用方法 循环方法：抽油式、冲油式二种。（如图）,图5.7 冲抽油方式(a)下冲油式(b)上冲油式(c)下抽油式(d)上抽油式,图5.8 工作液循环系统油路1粗过滤器;2单向阀;3涡旋泵;4电机;5安全阀;6压力表;7精过滤;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,5.1 电火花成形加工,5.电火花成形加工的设备（6）机床附件平动头：主要用于型腔的加工电极夹具：可以调节于主轴的垂直度。,5.1 电火花成形加工,5.1.2 型孔的加工1.圆形型孔凹模单型孔凹模：制造工艺简单，毛坯经锻造退火后，进行车削及钻、镗型孔，并留余量，热处理后磨型孔多型孔凹模：对于一系列尺寸和位置有较高精度要求的孔，常采用坐标法加工。一般在坐标镗床上或立式铣床上加工。对于镶块结构的凹模，凹模镶件经淬火、回火和磨削后分别压入固定板的相应孔内,5.1 电火花成形加工,5.1.2 型孔的加工1.圆形型孔凹模多型孔凹模在坐标镗床上按坐标法镗孔，将各孔间的尺寸转化为直角坐标尺寸。在工件的安装过程中，为使工件上的基准面a或b与主轴的轴线对准，可以采用多种方法，如图5.10用定位角铁和光学中心测定器找正。若无坐标镗，镶块结构的多型孔也可在立铣床上用坐标法加工整体结构的多型孔凹模，原材料一般为碳素工具钢或合金工具钢，先锻造在粗、精加工最好在数控机床上加工孔系，可保证各型孔间的位置精度,5.1 电火花成形加工,5.1.2 型孔的加工2.非圆形型孔凹模此种凹模机械加工比较困难，可采用数控线切割技术加工。把非圆形孔凹模的毛坯常锻造成矩形，加工各平面后进行划线，再将型孔内部的余料去除。切除余料后，可采用仿形车削、铣削数控加工和坐标磨削。,5.1 电火花成形加工,5.1.3 型腔的加工型腔的电火花加工特点金属蚀除量大工作液循环困难排屑条件差加工面积变化大，加工过程中要求电规准的调节范围大型腔复杂时，电极损耗不均匀，直接影响加工精度,5.1 电火花成形加工,5.1.3 型腔的加工1.型腔的加工工艺方法1）单电极加工方法：形状简单、精度不高的型腔。为提高电火花加工效率，型腔在电火花加工前先采取机械加工方法进行预加工，留出余量。单边余量0.10.5mm，底面余量0.20.7mm单电极平动法加工型腔：只需一个电极、一次安装便可完成整个型腔的粗、精加工。先采用粗规准加工，再利用平动头的平面小圆运动，按照粗、半精、精的顺序逐渐改变电规准，依次加大平动量，完成加工数控电火花机床加工：工作台按照数控程序作摇动来修光型腔侧面，工作台的运动轨迹可达三维。创成加工：用简单形状电极，来完成型腔的加工,5.1 电火花成形加工,5.1.3 型腔的加工2）多电极加工法用多个电极加工同一个型腔的方法，将电火花加工过程分成粗、精加工几个阶段。先用一个电极粗加工，蚀除大量金属，再换上一个新电极进行精加工。加工精度高、粗糙度小、棱角清晰。需更换电极，因此对电极的定位要求更高型腔加工过程中，放电间隙变化，前后电极的尺寸也不一样，这给电极的制造增加了工作量，此外，各阶段点规准的选择也不相同3）型腔加工电蚀产物的排除型腔加工多为盲孔加工，排屑条件很差。排屑孔法定时抬刀法,图5.10 多电极加工示意图1模块；2精加工后的型腔；3中加工后的型腔；4粗加工后的型腔,5.1 电火花成形加工,5.1.4 电极设计与制造电火花加工模具的精度主要靠工具电极来保证，因此对工具电极的要求也较高。电极设计，必须选择合适的电极材料、合理的尺寸以及较好的加工工艺性。1.电极的结构形式整体式、组合式、分解式、镶拼式加工型孔的电极整体式电极：用整块材料加工的，适合尺寸较小，不太复杂的型孔加工。镶拼式电极分解式电极：将形状复杂的电极分解成若干形状简单的电极，对型孔进行若干次分别加工成型。组合式电极：一模多孔情况下，可一次装夹，简化定位，提高型孔加工的位置精度和加工速度。加工型腔的电极：整体式电极、镶拼式电极，由于型腔多为盲孔，设计时通过设置排气、排屑孔和冲油孔来改善加工条件。,电极的结构形式,图5.11 电极的结构形式(a)整体电极(b)组合式电极 1固定板;2电极;(c)镶拼式电极1,2,3,4,5电极拼块;6定位销;7固定螺钉,5.1 电火花成形加工,5.1.4 电极设计与制造2.电极的截面尺寸确定 电极的截面尺寸分成横向和（1）穿孔电极尺寸确定 纵向尺寸电极长度H是凹模加工厚度H1为（0.40.8）HL是夹持端长度K与电极材料、型孔的复杂程度以及加工方式有关的系数，一般根据电极的材料按经验选取。生产实践中，还广泛使用阶梯电极，即在原电极的基础上适当加长,型腔电极的尺寸与型腔的大小、加工方式、放电间隙、电极的损耗有关。一般分为水平尺寸和垂直尺寸。当采用平动加工方法时，电极尺寸的计算为：电极截面尺寸：1）按凹模尺寸和公差确定 电极截面尺寸 a=Ak a电极水平方向尺寸 A型腔的基本尺寸 k系数，双边取2，单边取1 电极轮廓凹为正，反之为负 精加工时的放电间隙；,2）按凸模尺寸和公差确定电极 截面尺寸 a、若凸模与凹模的配合间隙X等于放电间隙，此时电极的截面尺寸与凹模的截面尺寸完全相同b、若凸模和凹模的配合间隙X大于放电间隙，电极的截面尺寸在凸模的四轴均匀增大一个X-，见图5-27C、若凸模和凹模的配合间隙X小于放电间隙，电极的截面尺寸在凸模的四轴均匀缩小一个-X，见图5-28,（2）型腔电极尺寸确定横向截面尺寸的计算与穿孔电极一样，只是要考虑精加工与抛光余量型腔电极的纵向尺寸确定是以型腔尺寸和放电间隙为依据进行计算的,5.1 电火花成形加工,5.1.4 电极设计与制造3.电极材料的选择损耗小、成形快、加工稳定性好、机械加工工艺性好、价格适宜4.电极制造的工艺方法石墨电极加工：以机械加工方法为主，对于镶拼结构一定要注意每一个拼块材料相同，纤维组织的方向一致，否则电极损耗不均匀。铜电极加工：一般是机械加工配合钳工的修研，对于特别复 杂的型腔电极也可采用电铸的方法，以减少钳工量。铜钨合金、银钨合金电极加工,常用电极制造工序,5.1 电火花成形加工,5.1.5 电火花加工前的生产准备工件的预加工：一般在电火花加工前，都用机械加工的方法去除大部分余量，留下均匀的电火花蚀除量（单边0.25-1mm）。对于直接电火花加工的工件必须给出定位和找正的基准线和面。热处理：根据性能和尺寸要求，可以安排在电火花加工前、后。除锈、去磁：在电火花加工前，必须进行除锈和去磁，以免吸附铁屑，产生电弧而烧伤，影响加工质量。,常用工件预加工的准备工序,5.1 电火花成形加工,5.1.6 电火花加工的电规准及其选择在电火花加工中，电参数（电压、电流、脉冲宽度、脉冲间歇等）的最佳配合，称为电规准。电规准一般在机床的说明书中可查出，也有生产经验积累。电规准一般分为粗、中、精三种，每一种电规准又分为几挡，可根据加工工艺要求选择和转换。一般粗规准分为二挡，粗规准的工艺特点：生产率高，输出功率最大，蚀除量50mm3/min，粗糙度Ra25m，加工速度快，电极损耗小，加工的孔会有一定的斜度。精规准的工艺特点：加工稳定，速度较慢，蚀除量较小，挡数比较多，粗糙度Ra 可达1.6-0.4m，是满足零件最后指标加工工步。,电火花加工的电规准及其选择,5.1 电火花成形加工,5.1.7 电火花加工中工作液的选择 是具有一定绝缘性能的液体介质。工作液的作用：形成火花击穿的放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态；对放电通道产生压缩作用；帮助电蚀物的抛出与排除；冷却电极和工件。目前，主要采用油类工作液：粗加工时选择介电性能好，黏度大的机油；精加工时放电间隙小，排屑困难一般选用黏度小、流动性好、渗透性好的煤油。,5.2 电火花线切割加工,5.2.1 电火花线切割加工的原理与特点5.2.2 线切割加工工艺5.2.3 工作介质的选择5.2.4 工件的装夹与预防变形,5.2 电火花线切割加工,5.2.1 电火花线切割加工的原理与特点电火花线切割加工与电火花成形加工都是直接利用电能对金属材料进行加工，同属蚀除加工，加工原理相似。但加工方式不同，电火花成形加工采用的是成形电极，而线切割采用细金属丝为电极，线切割可以加工带有一定锥度的型孔或型芯等。线切割加工时，一方面线电极对工件不断地上下移动，另一方面装夹工件的十字工作台，由数控伺服电动机驱动，在x、y方向实现进给，使线电极沿加工图形的轨迹，对工件进行切割加工。,5.2 电火花线切割加工,5.2.1 电火花线切割加工的原理与特点加工原理,图5.17 电火花线切割加工的原理图(a)切割图形(b)加工原理图,电火花线切割机床分类,按走丝速度快走丝慢走丝按其切割轨迹的控制方式不同靠模仿形光电跟踪数字控制,数控电火花线切割加工机床,图5.18 数控电火花线切割加工机床1电动机;2储丝筒;3钼丝;4丝架;5导轮;6工件;7十字托板;8床身,图5.4 走丝机构原理图(a)快速走丝机构1丝架;2导电器;3导轮;4电极丝;5工件;6工作台;7储丝筒(b)慢速走丝机构1,4,10滑轮;2,9压紧轮;3制动轮;5供丝卷筒;6卷丝筒;7导向轮；8卷丝滚轮;11,15导电器;12,13金铜石导向器;14工件,线切割加工时，是在电极丝和工件之间进行脉冲放电。电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极，每个电脉冲产生一次放电，在放电通道的中心温度可高达10000，熔化或汽化金属材料，后汽化了的工作液被热膨胀和局部微爆炸的作用将熔化和汽化的金属抛出，实现对工件材料的电蚀切割加工过程。一般情况下，线切割的放电间隙为，编程时，线切割的放电间隙取0.01mm计算，放电间隙与脉冲电压密切相关，一般来讲，脉冲电压高，放电间隙会变大。在切割加工的过程中，为了减少电极丝的损耗和防止电极丝被烧断，除了向放电间隙注入大量的工作液外充分冷却电极丝外，同时，电极丝以710m/s的速度相对于工件做轴向运动，高速运动的电极丝有利于将工作液带入放电间隙，也有利于把电蚀物从间隙中带出来，从而避免电弧放电的产生电极丝局部损耗，提高切割的加工精度。,5.2 电火花线切割加工,5.2.1 电火花线切割加工的原理与特点线切割加工的特点 与电火花成形加工相比，有如下特点：不需要制造成形电极，工件材料的预加工工作量少。能方便地加工复杂截面的型柱、型孔和窄缝等。脉冲电源的加工电流较小，脉冲宽度较窄，采用正极性加工，即正极接工件，负极接电极丝。不需要转换电规准，都是一次加工成形。采用运动的电极丝，电极的单位损耗少，加工精度较高。只对工件进行切割，余料可以继续使用，材料利用率高。自动化程度高，操作方便，加工周期短，成本低。不能加工盲孔类或阶梯类成形表面的零件。工作液选用水基乳化液，不是煤油，安全，可靠，节约。,5.2 电火花线切割加工,5.2.2 线切割加工工艺零件的工艺分析凹角和尖角的尺寸分析：线切割加工在工件的凹角只能是圆角，因此在凸凹模设计图上应说明拐角处的过渡圆弧半径表面粗糙度及加工精度分析：在相同的表面粗糙度和有润滑油的情况下，线切割的表面润滑性能和耐磨性能均比机械加工好，因此在确定加工表面粗糙度时应考虑到该因素的影响,5.2 电火花线切割加工,5.2.2 线切割加工工艺工艺准备：主要包括电极准备、工件准备和工作液配制电极准备：电极准备包括电极材料和直径的选择工件准备：工件材料、基准的选择、穿丝孔的确定及切割路线的确定工作液配制：根据线切割机床的类型和加工对象，选择工作液种类、浓度及导电率。,5.2 电火花线切割加工,5.2.2 线切割加工工艺加工参数的选择电参数的选择当要求切割速度高时，对表面粗糙度的要求就不高，可选择高电压、大峰值电流和大脉冲宽度。前提：在满足粗糙度的前提下再提高切削速度。要求的表面粗糙度小时，应该选择小的脉冲宽度、峰值电流、低电源电压，同时脉冲频率要适当要求电极丝损耗小时，选择大的脉冲宽度。当切割厚度大时，应选择高电压、大电流、大脉冲宽度和大脉冲间隔,5.2 电火花线切割加工,5.2.2 线切割加工工艺加工参数的选择速度参数的选择进给速度：进给速度大，容易产生短路和断丝；进给速度慢，则加工表面的腰鼓量就会增大，但表面粗糙度较小走丝速度：速度应尽量快一些，有利于减少因线电极损耗对加工精度的影响。线径偏移量：正式加工前，切割一个与工件同样材料的正方形，确定线径偏移量，为加工正式工件积累工艺数据,5.2 电火花线切割加工,5.2.3 线切割加工工作介质的选择1、基本要求 工作液是放电介质又是冷却液，一般快走丝用专用乳化液，慢走丝用去离子水。所有工作介质必须具有以下性能：具有一定的绝缘性，适合线切割的电阻率104105cm较好的洗涤性能，对工件具有较好的附着力、渗透性和 除污能力。较好的冷却性，具有良好的吸热、传热和散热性能。环境无污染，对人体无害，配制方便，使用寿命要长。2、工作介质对工艺指标的影响 纯净的介质容易形成放电通道，介质太脏，消除电离困难容易引起二次放电。,5.2 电火花线切割加工,5.2.4 工件的装夹与预防变形 电火花线切割工件的装夹形式比较简单，一般使用压板螺钉固定工件，还可以使用磁力夹具、旋转夹具和专用夹具。电极丝初始位置的确定：对于要求较低的零件，采用目测法，通过基准和划线采用火花放电的方法来找正。对于加工要求较高的零件，采用电阻法，用电表的断路和短路测定电极丝的位置。自动找正功能，先进的线切割配备的功能。,5.2.4 工件的装夹与预防变形工件装夹的基本要求夹具精度要高，工件至少两个侧面固定在夹具或工作台上。工件的装夹基准面清洁无毛刺装夹工件的位置要利于工件的找正装夹工件的作用力要均匀，不得使工件变形或翘曲装夹细小、精密、薄壁工件时，工件应固定在辅助工作台或不易变形的辅助夹具上,5.2.4 工件的装夹与预防变形工件的装夹方式悬臂支撑方式两端支撑方式桥式支撑方式板式支撑方式复式支撑方式,5.2 电火花线切割加工,5.3.5 模具电火花线切割加工工艺过程 主要分为七个步骤：图样分析、毛坯准备、工艺准备、程序编制、工件装夹、切割加工、检验。图样分析：尖角处理，精度和粗糙度的分析，一般合理的精度为IT6,粗糙度为Ra0.4m。毛坯准备：线切割毛坯一般的加工工序是下料、锻造、退火、机械粗加工、预制穿丝孔、热处理、磨基准面。工艺准备：主要是检查机床的状况，选择电规准参数。编制程序：根据图纸和预加工的毛坯、穿丝孔的位置编制切割程序。工件装夹：合理装夹工件，找正和确定电极丝的初始位置。切割加工:对于复杂形状零件，可以用薄钢板预切割。,5.3 电化学与化学加工,5.3.1 电解加工5.3.2 电解抛光加工5.3.3 电铸成型加工5.3.4 电解磨削加工,5.3 电化学与化学加工,5.3.1 电解加工电解加工的基本原理利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理，将工件加工成形的一种工艺方法。加工时，工具接直流电源的阴极，工件接阳极。两极之间保持一定的间隙（0.1-1mm）。具有一定压力的电解液，从两极的间隙高速流过。当电路接通后，工件表面就产生阳极溶解。随着工具电极间工件的不断送进，工件表面不断被溶解（电解产物被电解液冲走），使电极间隙逐渐趋于均匀，工具电极的形状就复制在工件上了。,电解加工的基本原理,5.3 电化学与化学加工,5.3.1 电解加工电解加工的特点加工生产率高：比电火花加工提高4倍工效可加工高硬度、高强度、高韧性等难切削的材料加工中工具和工件间无切削力存在，所以适用于加工易变形的零件加工过程中工具损耗极小加工后的表面无残余应力和毛刺但工具电极设计、制造和修正困难附属设备多、占地面积较大电解液对机床设备有腐蚀作用，并且易污染环境,5.3.1 电解加工型腔电解加工工艺工具电极的设计：一般是先根据被加工型腔的尺寸，确定电极的尺寸，再通过工艺试验对工具电极的尺寸、形状进行修正，以保证电解加工的精度型腔的混气电解加工：混气电解加工是将具有一定压力的气体（二氧化碳、氮气等），经混气装置与电解液混合在一起，使电解液成为均匀气、液混合物，送入加工区进行电解加工。好处是使电解液的电阻率增加，加工间隙内电流密度较低的部位电解作用趋于停止，使间隙迅速趋于均匀，因而能保证较高的加工精度。,5.3 电化学与化学加工,5.3.2 电解抛光加工基本原理被抛光零件接直流电源的阳极，耐腐蚀材料（不修改或铝材）作为工具接电源的阴极。将零件和工具放入电解槽中，零件、工具和电解液中就有电流通过，阳极在电化学作用下产生溶解现象，其表层的金属被一层层蚀除，使被抛光零件的表面粗糙度下降，而零件的形状和尺寸不受影响。,5.3 电化学与化学加工,5.3.2 电解抛光加工电解抛光特点经电化学抛光后，表面粗糙度值可从1.63.2 m下降到0.20.4 m，抛光后的尺寸精度和形状精度可控制在0.01mm之内电化学抛光的效率是普通手工抛光的几倍电化学抛光工艺简单，操作容易，而且设备简单，投资少,5.3 电化学与化学加工,5.3.2 电解抛光加工电解抛光方式整体电化学抛光法逐步电化学抛光法,5.3 电化学与化学加工,5.3.3 电铸成型加工1.原理 用导电的原模作阴极，电铸材料用阳极，电铸材料的金属盐溶液作电铸镀液。在直流电源的作用下，金属盐溶液中的金属离子，在阴极获得电子沉积镀复在原模表面，阳极上的金属原子失去电子成为正离子不断地补充入电铸镀液中，保持电铸镀液的浓度基本不变。当原模上电铸层逐渐加厚到预定厚度后，将其与原模分离，即可获得与原模型面凹凸相反的电铸件。,5.3 电化学与化学加工,5.3.3 电铸成型加工2.特点能准确地复制形状复杂的成型表面，制件表面粗糙度(Ra0.1 m左右)小，用同一原模能生产多个电铸件(其形状、尺寸的一致性极好)。使用设备简单、操作容易。电铸速度慢，电铸件的尖角和凹槽部位不易获得均匀铸层；尺寸大而薄的壳型铸件容易变形。在模具制造中，电铸加工法主要用于加工塑料压模、注塑模等模具的型腔。为了保证型腔有足够的强度和刚度，其铸层厚度一般为48 mm。用镍为电铸材料时，电铸时间约8天左右，不需进行热处理。对承受冲击载荷的型腔(如锻模型腔)，不宜采用电铸法制造。,5.3 电化学与化学加工,5.3.3 电铸成型加工3.电铸成型加工与电镀对比电铸成型加工的基本原理与电镀相同，但两者又有明显的区别,5.3 电化学与化学加工,5.3.3 电铸成型加工4.电铸成型加工的工艺过程预先按型腔的形状、尺寸做成原模，在原模上电铸一层适当厚度的镍（或铜）后将镍壳从原模上脱下，外形经过机加工，镶入模套内作型腔。原模：尺寸与型腔一致，沿型腔的深度方向其尺寸较型腔大58mm，以备电铸后切去交接面的粗糙部分。可选用镍、铝、低熔点合金、树脂、塑料等材料来制造原模电铸溶液：铜、镍、铁衬背和脱模：有些电铸件在成型后，需要用其他材料在其背面加固，以防止产生变形，然后再对电铸件进行脱模和机械加工。,5.3 电化学与化学加工,5.3.4 电解磨削加工原理电解磨削时，工件接直流电源的阳极，导电砂轮接阴极。导电砂轮和工件表面之间除凸出的磨粒（不导电）接触外，尚有极微小的间隙存在，该间隙即为电解间隙。当电解间隙中注入电解液，并有直流电流通过时，工件（阳极）表面便发生电化学阳极溶解，同时在表面生成一层极薄的氧化物薄膜，称为阳极钝化膜。这层钝化膜膜具有较高的电阻，使金属的阳极溶解过程减慢。由于导电砂轮的切削作用，磨粒将这层阳极钝化膜去除，并由电解液带走。使工件上又露出新的金属表面，即使阳极表面重新活化。这样在电解和磨削的综合作用下工件表面钝化、活化不断交替地进行，直至将工件磨削到一定的尺寸和表面粗糙度为止。,5.3 电化学与化学加工,5.3.4 电解磨削加工特点：加工范围广，加工效率高。磨削后的表面质量高。砂轮的损耗小。磨削加工中可能会产生电解液雾沫和有刺激性的气体，应采用相应的防护性措施,5.3 电化学与化学加工,5.3.4 电解磨削加工电解液：在电解磨削加工中，电解液是直接参与阳极电化学反应的物质。所以电解液的选择对电解磨削的生产率、加工精度和表面质量等都有很大影响。使用强电解液(如NaCl水溶液)生产率高，但阳极溶解速度过快，会使工件的尖角部位形成半径约0.10.25 mm的圆弧。对要求具有锐利刃口的工件不利，且不容易控制加工精度和表面质量。对机床、夹具的腐蚀性也大。所以磨削碳钢时，一般用以NaNO3、NaN02、KN03等为主的电解液，以提高成形精度，减少杂散腐蚀。磨削硬质合金的电解液，可加入适当的络合剂，如酒石酸或酒石酸钾钠，它能够与磨削过程中产生的钴离子生成一种络酒石酸钴，有利于电解液的清洁，促进钴的溶解。电解液温度一般为2040(即室温)，不另外加热。其净化程度对生产率和加工质量影响很大，一般采用尼龙网过滤后再沉淀的方法净化电解液。在磨削时，必须保证电解液能充分注入砂轮与工件的间隙内，否则生产率会显著降低。,5.3 电化学与化学加工,5.3.4 电解磨削加工电解磨削加工的主要工艺参数电参数工作电压：粗加工1020V，精加工515V电流密度：粗加工50200A/cm2，精加工550A/cm2磨轮（阴极）与工件件的导电面积：越大越好磨削压力：适当增大压力可提高生产率，0.20.5MPa电解间隙：间隙小，则电流密度大，生产率高；但不可过小，否则易发生短路使阳极表面烧伤。一般为0.010.05mm磨轮转速：可适当增加转速，使电流密度增大，磨削作用增强。一般为2030m/s电解液供给量：按被加工材料的性质选择，应保证流量充分，均匀注入电解间隙。,5.3 电化学与化学加工,5.3.5 化学腐蚀加工1.原理 化学腐蚀加工是将零件要加工的部位暴露在化学介质中，产生化学反应，使零件材料腐蚀溶解，以获得所需要形状和尺寸的一种加工方。化学腐蚀加工时，应先将工件表面不加工的部位用抗腐蚀涂层覆盖起来，然后将工件浸渍于腐蚀液中，将裸露部位的余量去除，达到加工的目的。常见的化学腐蚀加工有化学铣削、照相腐蚀和光刻等,5.3 电化学与化学加工,5.3.5 化学腐蚀加工2.特点：加工后表面无毛刺、不变形、不产生加工硬化现象。可加工金属和非金属(如玻璃、石板等)材料，不受被加工材料的硬度影响，不发生物理变化。只要腐蚀液能浸入的表面都可以加工，故适合于加工难以进行机械加工的表面。腐蚀液和蒸气污染环境，对设备和人体有危害作用，故需采用适当的防护措施。加工时不需要用夹具和贵重装备。,5.3 电化学与化学加工,5.3.5 化学腐蚀加工3.照相腐蚀 照相腐蚀是照相制版和化学腐蚀相结合的一种加工方法。它是在型腔工作表面上均匀地喷涂一层感光胶，胶膜经底片曝光后产生化学反应(即感光)。感光后的胶膜不仅不溶于水，而且还增强了抗腐蚀的能力。未感光的胶膜能溶于水，用水清洗去除未感光胶膜后，部分金属便裸露出来，经腐蚀液的浸蚀，能获得所需要的花纹、图案。它是一种高质量、可靠、低成本、高效的加工工艺。,5.4 超声加工,5.4.1 超声波加工的基本原理及工艺5.4.2 超声波抛光工艺,5.4 超声加工,5.4.1 超声波加工的基本原理及工艺基本原理 超声波加工是利用工具端面作超声振动，带动工件和工具间的磨料悬浮液，冲击和抛磨工件的被加工部位，使局部材料破坏而成粉末，以进行穿孔、切割和研磨等，如图551所示。加工时工具以一定的静压力压在工件上，在工具和工件之间送入磨料悬浮液(磨料和水或煤油的混合物)，超声换能器产生16 000 Hz以上的超声频轴向振动，借助于变幅杆把振幅放大到0.050.1mm左右，迫使工作液中悬浮的磨粒以很大的速度不断地撞击、抛磨被加工表面，把加工区域的材料粉碎成很细的微粒，并从工件上去除下来。,5.4 超声加工,虽然一次撞击所去除的材料很少，但由于撞击的频率极高，所以仍有一定的加工速度。工作液受工具端面超声频振动作用而产生的高频、交变的液压冲击，使磨料悬浮液在加工间隙中强迫循环，将钝化了的磨料及时更新，并带走从工件上去除下来的微粒。随着工具的轴向进给，工具端部形状被复制在工件上。,超声波加工的基本原理,5.4 超声加工,5.4.1 超声波加工的基本原理及工艺特点：超声波加工适合于加工硬脆材料(特别是不导电的硬脆材料)，如玻璃、石英，陶瓷主石、金刚石、各种半导体材料、淬火钢、硬质合金等。超声波加工机床的结构比较简单，操作维修也比较方便。适合于加工薄壁零件及工件上的窄槽、小孔。超声波加工的精度，一般可达0.010.02 mm，表面粗糙度Ra可达063m左右。在模具加工中用于加工某些冲压模、拉丝模以及抛光模具工作零件的成型表面。,5.4 超声加工,5.4.2 超声波抛光工艺 超声波抛光工艺决定了被加工工件的质量、性能和生产率等，其工艺主要从以下几个方面考虑。1抛光余量：模具成型表面经过电火花精加工之后，进行超声波抛光时的抛光余量一般可控制在0.020.04 mm之内，特殊情况下抛光余量可小于或等于0.15 mm。2抛光方式：欲使Ra1.252.5m的表面抛光后达到Ra0.080.63m，则要经过逐级抛光才能实现，一般要经过粗抛、细抛和精抛几个阶段。粗抛光细抛光精抛光 3影响抛光表面质量的因素 超声波抛光的表面粗糙度与磨料的粒度、被加工材料的性质、工具振幅等有关。磨料颗粒尺寸越小，工件材料硬度越高，超声振幅越大，则加工表面粗糙度改观得越大。另外，采用机油和煤油工作液比水工作液更能获得好的表面粗糙度。,