第三章模具零件特种加工
第三章 模具特种加工方法
脉冲参数调节方便， （4）脉冲参数调节方便，在同一台机床 上可以连续进行粗加工、半精加工和精加工。 上可以连续进行粗加工、半精加工和精加工。 电极材料不必比工件材料硬， （5）电极材料不必比工件材料硬，可以 以柔克刚。 以柔克刚。 只能对导电材料进行加工， （6）只能对导电材料进行加工，且加工 过程中有电极损耗，对加工精度有影响。 过程中有电极损耗，对加工精度有影响。
2．型腔加工 ．
（1）型腔加工的工艺方法 1）单电极加工法 单电极加工法指用一个电极加工出所 需型腔的方法。 需型腔的方法。 2）多电极加工法 3）分解电极法
（2）电极设计 1）电极材料 型腔加工中常用的电极材料主要是石 墨和紫铜。 墨和紫铜。在特殊型腔加工中采用铜钨合 金和银钨合金是较理想的材料。 金和银钨合金是较理想的材料。 2）电极结构 和电火花加工型孔一样， 和电火花加工型孔一样 ， 型腔加工所采用 的电极也有三种结构形式。 的电极也有三种结构形式。
电火花线切割加工的原理图如图3 26所示。 电火花线切割加工的原理图如图3－26所示。 所示
电火花线切割加工利用细钼丝或细铜丝 5作工具电极，穿过工件 上预先钻好的小孔 作工具电极， 作工具电极 穿过工件3上预先钻好的小孔 穿丝孔） 由导向轮6由贮丝筒 带动， 由贮丝筒9带动 （穿丝孔），由导向轮 由贮丝筒 带动，相 对工件作上下往复运动。加工能源由脉冲电 对工件作上下往复运动。 供给， 源 4供给， 工件接脉冲电源的正极 ， 电极丝 供给 工件接脉冲电源的正极， 接负极。 接负极。脉冲电压将电极丝和工件之间的间 放电间隙）击穿，产生瞬时火花放电， 隙（放电间隙）击穿，产生瞬时火花放电， 将工件放电区局部熔化或气化， 将工件放电区局部熔化或气化，从而实现切 割加工一般机械加工方法难 以加工或无法加工的材料。 以加工或无法加工的材料。 （ 2 ） 工具电极和工件在加工过程中不 接触， 不存在明显的机械作用力， 接触 ， 不存在明显的机械作用力 ， 工件不 会受力变形， 便于加工小孔、 深孔、 薄壁、 会受力变形 ， 便于加工小孔 、 深孔 、 薄壁 、 窄缝以及各种型面和型腔零件。 窄缝以及各种型面和型腔零件。 直接利用电能进行加工， （ 3 ） 直接利用电能进行加工 ， 便于实 现加工过程的自动控制。 现加工过程的自动控制。
模具的特种加工技术
图3.2 加工表面的局部放大图
二、 电火花成形加工的基本条件
1）脉冲电源 电火花成形时必须具有波形为 单向的脉冲电源，如图3.3所示。 单向的脉冲电源，如图3.3所示。 2）足够的放电能量 脉冲放电点必须有足 够的火花放电强度使局部金属熔化和气化。火花 放电的电流密度应达到10 放电的电流密度应达到105~106A／cm2。 cm2。 3）绝缘介质 为使脉冲放电重复进行，极间 需充有一定的绝缘液体介质，使脉冲放电产生的 电蚀产物及时扩散、排出。 4）间隙 工具与工件之间需始终维持一定的 间隙。
第3章 模具的特种加工技术
特种加工定义： 直接利用电能、化学能、光能和声能对工件 进行加工，以达到一定的形状尺寸和表面粗糙度 要求的加工方法称为特种加工。也称为电加工或 传统加工。 模具特种加工的内容很多，主要包括电火花成形 加工、电火花线切割加工、电铸、电解加工、电 化学加工、激光加工、超声波加工等。
图3.3 脉冲电流波形 ti 脉冲宽度 t0 脉冲间隔 T 脉冲周期 Ie 电流峰值
三、 电火花成形加工的特点
1）可以加工任何硬、脆、韧及高熔点的金属 材料，包括经热处理的钢及合金。 2）加工时，工具与工件不接触，二者之间没 有明显的宏观作用力，能在淬火后进行。 3）放电持续时间短，10-3—10-7s，热量传散 ）放电持续时间短，10 范围小，保证良好的加工精度和表面质。 4）脉冲参数能在较大范围内调节，可以在同 一台机床上连续进行粗、中、精及精微。 5）直接利用电能进行加工，便于实现自动控 制和加工自动化。
电火花加工过程中， 电火花加工过程中， 实现高效低损耗加工，具体途径如下： 实现高效低损耗加工，具体途径如下：
（1）正确选择加工极性 （2）利用吸附效应建立炭黑保护层 （3）选用合适的材料作工具电极 （4）利用电喷镀现象 （5）利用电化学作用
模具第三章 特种加工
第一节 电火花加工
一次脉冲放电的过程可以分为电离、放电、热膨胀、抛出金 属和消电离等几个连续的阶段。 ①电离。由于工件和电极表面存在着微观的凹凸不平,在两者相距 最近的点上电场强度最大,会使附近的液体介质首先被电离为电子 和正离子。 ②放电。在电场的作用下,电子高速奔向阳极,并产生电火花放电, 形成放电通道。在这个过程中,两极间液体介质的电阻从绝缘状态 的几兆欧姆骤降到几分之一欧姆。由于放电通道受放电时磁场力 和周围的液体介质的压缩,其截面积极小,电流强度可达 105~106A/cm2。放电状况如图3-3所示。
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第一节 电火花加工
1)必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成 放电间隙。这个间隙的大小与加工电压、加工介质等因素有关,一 般在0.01~0.5mm左右。在加工过程中还必须用工具电极的进给和调 节装置来保持这个放电间隙,使脉冲放电能连续进行。 2)放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质(工作液)中进行。液体 介质还能够将电蚀产物从放电间隙中排除出去并对电极表面进行较 好的冷却。
机械工业出版社
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第一节 电火花加工
电火花加工是在一定介质中,通过工具电极和工件电极之间脉冲放电 时的电腐蚀作用,对工件进行加工的一种工艺方法。它可以加工各种高熔 点、高硬度、高强度、高纯度、高韧性材料,并在生产中显示出很多优越 性,因此得到了迅速地发展和广泛地应用。在模具制造中,电火花加工被 用于型孔和型腔的加工。
机械工业出版社
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第一节 电火花加工
③热膨胀。由于放电通道中电子和离子高速运动时相互碰撞,产生 大量的热能;阳极和阴极表面受高速电子和离子流的撞击,其动能也 转化成热能,因此在两极之间沿通道形成了一个温度高达 10000~12000℃的瞬时高温热源。在热源作用区的电极和工件表面层 金属会很快熔化,甚至汽化。通道周围的液体介质(一般为煤油)除一 部分汽化外,另一部分被高温分解为游离的炭黑和H2、C2H2、C4H4、 CnH2n等气体(使工作液变黑,在极间冒出小气泡)。上述过程是在极短 时间(10-7~10-5s)内完成的,因此,具有突然膨胀、爆炸的特性(可以听到 噼啪声)。
《模具零件特种加工》-复习资料..
《模具零件特种加工》复习资料一、填空题1、电火花加工是将电极形状复制到工件上的一种工艺方法。
2、数控电火花机床数控摇动的伺服方式有自由摇动、步进摇动、锁定摇动。
3、放电间隙是放电时工具电极和工件之间的距离。
4、电火花加工中常用的电极结构形式是整体电极、组合电极、镶拼式电极。
5、在用火花法校正电极丝垂直度时，电极丝要运转以免电极丝断裂。
6、电化学加工包括从工件上去除金属的电解加工和向工件上沉积金属的电镀、涂覆加工两大类。
7、电火花线切割加工的主要工艺指标有切割速度、加工精度、表面粗糙度。
8.电极制造的方法有切削加工、线切割加工、电铸加工9、线切割加工的主要工艺指标是切割速度、加工精度、表面粗糙度。
10、影响放电腐蚀的主要因素是：极性效应、覆盖效应、电参数、材料、工作液。
11、线切割加工的主要工艺指标是切割速度、表面粗糙度、电极丝损耗量、加工精度、。
12、特种加工是直接利用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法。
13、电火花线切割加工的根本原理是用移动的细金属导线作电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成形。
14、数控电火花线切割机床能加工各种高硬度、高强度、高韧度和高熔点的导电材料。
15、第一台实用的电火花加工装置的是1960年，苏联的拉扎林科夫妇发明的。
16、电火花线切割加工中被切割的工件作为工件电极，电极丝作为工具电极。
电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极。
17、电火花线切割加工因为脉冲较窄，所以都采用正极性加工，否则切割速度变低且电极丝损耗增大。
18、快走丝线切割加工中广泛使用钼丝作为电极丝，使用乳化液作为工作液；而慢走丝线切割加工中广泛使用黄铜丝作为电极丝，使用去离子水和煤油作为工作液。
19、根据走丝速度，电火花线切割机通常分为两大类：一类是高速走丝电火花线切割机或往复走丝电火花线切割机，这类机床的电极作高速往复运动，一般走丝速度为 8——10m/s ，用于加工中、低精度的模具和零件。
《模具特种加工》课程标准
《模具特种加工》课程标准一、课程基本信息：课程名称：模具特种加工课程编码：0204114参考学时：50学时课程所属系部：机械工程系适用专业：模具设计与制造、数控技术编制人员：机械工程系二、课程性质与任务（一）本课程与前后课程的联系《模具特种加工》是模具设计与制造专业的职业能力核心课程。
它主要以冲压模和和塑料模的制造技术为研究对象，以特种加工异型加工、特种加工为教学重点的一门学科。
让学生具有较强的理论知识和实际技能，为今后的工作和学习奠定扎实的基础。
本课程要以《机械制图》、《金工技能实训》、《公差配合与技术测量》和《数控加工与编程》的学习为基础，同时与《冲压模设计》、《注射模设计》这二门课程相衔接。
学好本课程也可为学生提供将来从事模具设计与制造等相关工作所必需的知识和技能基础。
（二）课程的性质和地位《模具特种加工》课程是在学生掌握了机械加工基本知识、普通金工操作基本技能的基础上，为培养学生的特种加工专业技能而开设的，主要包括电火花成型加工和电火花线切割加工技术。
其目的是为今后实际工作中解决模具加工特殊工艺问题和困难工艺问题打下基础。
根据高职人才培养目标的要求，高职院校该课程的作用主要有两个方面：一是培训学生的特种加工机床操作技能，提高动手能力和应用新技术的能力；二是培养职业技术素质，增强就业能力和工作能力。
（三）课程的主要任务本课程的任务是：本课程的工作情景是特种加工机床的操作，包括电火花成型机床，线切割机床、激光加工机床和快速成型机床等。
三、课程设计的理念与思路（一）课程设计的理念认真领会“高等学校教学质量和教学改革工程”精神，以提高课程的教学质量为核心，全面改革本课程的教学内涵，从基于学科知识的课程设计转换为基于职业能力的课程设计，充分调动学生的学习积极性。
（二）课程设计的思路鉴于该课程实践性强的特点，且属于模具专业制造工艺技能核心课程，为实现学生掌握模具制造电火花成型加工和电火花线切割加工编程能力和操作技能的培养目标，参照人才培养规划对课程的总体要求。
模具机械加工参考习题
第一章模具机械加工的基本理论一、填空题1、模具的生产过程由﹑﹑﹑﹑组成。
2、表面冷压加工强化工艺是以降低表面粗糙度值，提高表面硬度，并在表面层产生压缩残余应力的表面加工方法。
主要有、和。
3、模具的主要技术经济指标有：模具、模具、模具和模具。
4、工艺过程划分阶段的主要原因是：1）；2）；3）。
5、机械切削加工顺序的安排，应考虑以下几个原则：1）；2）；3）；4）。
6、确定加工余量的方法有法、法和法，其中在模具生产中被广泛采用是法。
7、影响模具精度的主要因素有：1）；2）；3）；4）。
8、基准按其作用不同，可分为基准和工艺基准两大类。
工艺基准按按用途不同，又分为基准、基准和基准。
9、模具加工工艺过程一般可分为以下几个阶段：1）粗加工阶段；2）加工阶段；3）加工阶段；4）加工阶段。
10、零件的加工精度精度包含三方面的内容：即精度、精度和精度。
二、是非判断题1、在模具产品的生产过程中，对于那些使原材料成为成品的直接有关的过程，如毛坏制造﹑机械加工﹑热处理和装配等，称为工艺过程。
┉┉┉┉┉┉（）2、模具机械加工与其它机械产品的机械加工相比较，有其特殊性：模具一般是单件小批生产，模具标准件则是成批生产；成形零件加工精度较高；所采取的加工方法往往不同于一般机械加工方法。
┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（）3、模具加工工艺过程是由若干个按顺序排列的工序组成，而每一个工序又可依次细分为安装﹑工位﹑工步和走刀。
┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（）4、划分工序的主要依据，是零件在加工过程中工作地点﹑加工对象是否改变以及加工是否连续完成。
如果不能满足其中一个条件，即构成另一个工序。
（）5、模具零件的毛坯形式主要分为原型材锻造件铸造件和半成品四种。
┉（）6、模具是指以特定的形状通过一定的方式（如冲裁、拆弯、注射等）使原材料成形的工艺装备。
┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉（）7、模具生产为单件、多品种生产。
在制造工艺上尽量采用通用机床、通用刀量具和仪器，尽可能地减少专用工具的数量。
第三章 特种加工
形，并留有0.2mm左右的精加工余量。 （4）钳工修整：按图样要求，将电极精修成形，并
进行钻孔和装夹等工作。
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五）凹模型腔电火花加工实例
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第一节 电火花加工
一、加工原理
1、原理：在一定的介质中，通过工具电极和工件之间 的脉冲放电产生电腐蚀作用，对工件进行加工的一种 方法。
安1)徽电机极电职：业铜技、术学钢院、石墨 2) 加工介质：煤油、
煤油和机油、水基工作液
3) 脉冲电源
机床
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二、影响电火花加工质量及加工效率的主要因素 1、影响电火花加工精度 （1）电极损耗对加工精度的影响
1）型腔加工；用电极的体积损耗率 来衡量。
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2）穿孔加工：用长度损耗率来衡量。
（2）放电间隙对加工精度的影响
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(3)加工斜度对加工精度的影响 在加工过程中随着加工深度的
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2）电极垂直方向尺寸： 电极在平行于主轴方向上的尺寸
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（3）排气孔和冲油孔 1）冲油孔设计在难以排削、
窄缝等处
2）安排徽气机孔电设职计业技在术蚀学除院面积较 大的位置
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（三）电规准的选择与转换
模具制造工艺复习题 张荣清
《模具制造工艺》复习题第一章概论1.模具制造有哪些技术要求有何特点答：模具的技术要求（1）模具零件应具有较高的强度、刚度、耐磨性、韧性淬透性和切削加工性（2）模具零件精度高、表面粗糙度低（3）模具零件的标准化程度高（4）模具凹凸模具有合理间隙模具制造的特点（1）模具变化多，技术要求高，对技术人员要求高（2）模具车间规模较小，对外协作程度高（3）单件生产（4）加工精度高，加工周期长（5）模具通常需要反复修配、调整才能达到要求2.模具制造过程的包括哪几个阶段答：模具的制造过程包括五个阶段：技术准备、材料准备、模具零件及组件加工、装配调试、试模鉴定。
3.模具制造的基本工艺路线包括哪些内容模具制造的基本工艺路线：分析估算－模具设计－零件加工－装配调整－试模－成品。
第二章模具的机械加工1.解释名词：夹具磨削法，计算机辅助设计CAD，计算机辅助制造CAM。
夹具磨削法：指将工件至于成形夹具上，利用夹具调整工件的位置，使工件在磨削过程中作定量移动或转动，由此获得所需形状的加工方法。
计算机辅助设计CAD：利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。
计算机辅助制造CAM：在机械制造业中，利用电子数字计算机通过各种数值控制机床和设备，自动完成离散产品的加工、装配、检测和包装等制造过程。
2.模具机械加工的主要方法有那几种答：车削加工、铣削加工、磨削加工、镗削加工、钻削加工、刨削和插削加工等3.了解车削加工、铣削加工、刨削和插削加工、磨削加工用于模具加工的主要加工对象以及正常条件所能达到的技术要求车削加工：对象：圆盘类、轴类零件的加工。
如导柱、导套、顶杆、模柄等，技术要求：加工精度达IT6－IT8，粗糙度Ra=。
铣削加工：对象：利用不同类型的铣刀和附件（分度头、回转台）以及工装夹具可加工各种平面、斜面、沟槽、台肩、型腔和孔。
加工精度可达IT10-IT8，Ra＝刨削加工：主要加工对象为模具零件的外形。
加工精度：IT10，μm插削加工：主要加工对象为模具零件的成形内孔。
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1-工件 2-脉冲电源 3-自动进给调节系统 4-工具 5-工作液 6-过滤器 7-工作液泵
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
电火花加工的特点
优点
难加工材料的加工 任何导电的硬、脆、软、粘或高熔点的 金属材料，淬硬件，硬质合，工 件不变形
电火花加工的设备
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
电火花加工的设备
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
电火花加工的设备
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
电火花加工的设备
表3-1,3-2 D6140A D—电加工机床 61—电火花穿孔加工机床(窄脉冲电源） 40—第一主参数：工作台宽度400mm
1、电火花成形加工
【思考】火花放电时，电极表面的金属材料 究竟是怎样被蚀除的?
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
实现电火花加工的必要条件
➢ 工具电极与工件经常保持一定的放电间隙 ➢ 火花放电必须是瞬时的脉冲性放电 ➢ 火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进
行。
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
铸铁 石墨 黄铜 紫铜
铜钨 合金
一般 较好
好 好
好
中等 较小 大 较小
小
好 较好 较好 较差
较好
机械强度较差，易崩角 电极损耗太大 磨削困难
贵，多用于深孔、直壁孔、 硬质合金穿孔
银钨 合金
好
小
较好 第三章模具零件特种加工
价格昂贵，用于精密及有特 殊要求的加工
1、电火花成形加工
✓凹模型孔的加工----电极设计
第三章模具零件特种加工
主要内容
1、电火花成形加工
▐ 电火花成形加工概述 （基本原理、特点、应用、工艺过程、加工设备)
▐ 电火花成形加工在模具生产中的应用
2、电火花线切割加工（简介） 3、电化学加工
▐ 电铸加工的原理、特点和应用 ▐ 电解加工的基本原理、特点和应用
第三章模具零件特种加工
学习目标
掌握电火花加工的原理、特点、工艺范围 熟悉电火花型孔、型腔加工的工艺方法 掌握线切割加工的原理、特点及工艺范围 了解电化学加工的原理及特点
无形状限制，可加工窄小型面，复杂型面
脉冲参数调节方便，可连续完成粗、 半精、精加工 第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
电火花加工的特点 优点
利用电能加工，便于实现自动控制
零件加工精度高 操作方便
电极材料较软，紫铜、石墨，工具电 极易制造复杂形状
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
电火花加工的特点 缺点
1、电火花成形加工
✓凹模型孔的加工----保证凸、凹模配合间隙的方法
（4）二次电极法
➢ 操作过程复杂，一般不选用
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
✓凹模型孔的加工----电极设计
（1）电极材料
电极 材料
钢
常见电极材料的性质
电火花加工性能 加工稳定性 电极损耗
机械加工性能
说明
较差
中等
好
在选择电参数时应注意加工 的稳定性，可用凸模作电极
◆介质热分解、电极材料熔化、气化、热膨胀
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
【思考】火花放电时，电极表面的金属材料 究竟是怎样被蚀除的?
◆电极材料的抛出
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
【思考】火花放电时，电极表面的金属材料 究竟是怎样被蚀除的?
◆极间介质的消电离
第三章模具零件特种加工
➢ 效率低，易磁化， 电蚀物形成二次放 电。
第三章模具零件特种加工
用加长的钢凸模 作电极
加工后将凸模上 的损耗部分去除
1、电火花成形加工
✓凹模型孔的加工----保证凸、凹模配合间隙的方法
（2）间接配合法
➢ 电极材料可选，电 加工性能好；配合 间隙均匀。
➢ 较广泛采用。
将凸模的加长部分选用与凸模不同 的材料，与凸模一起加工，以粘接 或钎焊部分作穿孔电极的工作部分
主要限于加工金属类导电材料
必须制作工具电极，增加了制作电极的费 用和时间 存在电极损耗，影响到成形精度
去除速度一般比较慢，影响到生产率
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
电火花加工的工艺范围
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
电火花加工的工艺过程
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
电火花成形加工的基本原理
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
【思考】火花放电时，电极表面的金属材料 究竟是怎样被蚀除的?
◆极间介质的电离、击穿，形成放电通道
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
【思考】火花放电时，电极表面的金属材料 究竟是怎样被蚀除的?
D5540A D—电加工机床 55—电火花成形加工机床(长脉冲电机电源） 40—第一主参数：工作台宽度400mm
D 71 32 D—电加工机床 71—电火花穿孔、成形加工机床 32—第一主参数：工作第三台章模宽具零度件特3种2加0工mm
1、电火花成形加工
电火花成形加工在模具制造中的应用 ✓凹模型孔的加工 ✓凹模型腔的加工
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
✓凹模型孔的加工----保证凸、凹模配合间隙的方法
（3）间接配合法
➢ 无论间隙大小，均 可采用此方法。
➢ 增加了制作电极和 钳工修配的工作， 且配合间隙不易均 匀。
➢ 适于形状较简单的 冲模。
第三章模具零件特种加工
按电火花加工好 的凹模型孔修配 凸模，达到所要 求的凸、凹模的 配合间隙
【思考】电火花穿孔、成形加工的关键 工艺是什么?
【答】电极的设计、凸凹模配合间隙的控制、加工精度的控制、 电规准的选择
第三章模具零件特种加工
1、电火花成形加工
✓凹模型孔的加工----保证凸、凹模配合间隙的方法
（1）直接法
➢ 凸、凹模配合间隙 靠控制脉冲放电间 隙来保证。
➢ 配合间隙均匀，质 量高，不需另外专 门制作电极，工艺 简单。
第三章 模具零件的特种加工
第三章模具零件特种加工
【思考】 什么是切削加工？
第三章模具零件特种加工
【思考】如何解决以下加工问题？ ➢ 材料太硬 ➢ 形状复杂，刀具无法进入加工部位
第三章模具零件特种加工
▐ 特种加工方法
是指直接利用电能、光能、热能、电化 学能、化学能和声能等各种能量对工件材料 进行加工的方法
（2）电极结构
整体式电极
组合式电极
第三镶章拼模具式零电件特极种加工