模具特种加工制造
模具制造技术课件情境5(中)
H—型腔深度
C1—电极端面相对损耗率 粗规准用，C1≤0.3
C2—电极端面相对损耗率 中、精规准用，C1≤0.2～0.25
端面总进给量S=0.4～0.5
δj：放电间隙（0.02～0.03）
K：校孔系数 黄铜3～3.5，
紫铜2～2.5；石墨1.7～2；
钢3～3.5；铸铁2.5～3
情境5、凸凹模特种加工
情境5、凸凹模特种加工
子任务三 电极尺寸 一、电火花成型加工电极尺寸计算 （一）电极横截面尺寸的确定
1、按凹模尺寸和公差确定电
极截面尺寸。如右图所示，电
rR
极的截面尺寸可按下式计算： R
1
1
a＝A－2δ b＝B+ 2δ
c＝C
r2
2
C
c
δ
r1＝R1+ δ
B
r2＝R2－δ
b
δ ：放电间隙
a
粗规准：δ =0.5
铜钨合金和银钨合金是较理想的电极材料，但价格贵，只用 于特殊型腔加工。
情境5、凸凹模特种加工
(一)电极材料的选择
型腔加工常用的电极材料主要是石墨和纯铜，纯铜 组织致密，适用于形状复杂、轮廓清晰、精度要求 较高的塑料成型模、压铸模等，但机械加工性能差， 难以成型磨削。由于其密度大、价格贵、不宜作大、 中型电极。 • 石墨电极容易成型，密度小，所以宜作大、中型电 极。但机械强度较差，在采用宽脉冲大电流加工时， 容易起弧烧伤。铜钨合金和银钨合金是较理想的电 极材料，但价格贵，只用于特殊型腔加工。
图5-1-24 校正工件
图5-1-25 校正铜公（电极）
情境5、凸凹模特种加工 3、再次按下“报警器”消音，同时在机床操作面板上调 整电火花成型用工艺参数，电流及脉宽ti选择, 粗加工时 脉间to调至3～4档,间隙电压调至3或4档, 精加工时to调 至5或6档，,间隙电压调至5或6档。关闭安全门，按下切 削液按钮和电火花放电按钮，见图5-1-28。 4、电火花成型型腔，见图5-1-29。
特种加工特点及应用
特种加工特点及应用特种加工是指对特殊材料、特殊形状的工件进行加工的一种工艺，其主要特点是加工难度大、工艺复杂、技术要求高、加工精度高等。
特种加工通常需要特殊的机械设备和加工工具，以及专门的操作和工艺掌握。
本文将从特种加工的定义、特点和应用领域三个方面进行详细描述。
首先，特种加工的定义是对特殊材料、特殊形状的工件进行加工的一种工艺。
特殊材料可以是高硬度材料如超硬材料、高温材料如钨钼合金等，亦或是具有特殊性能和特殊用途的材料如陶瓷材料、复合材料等。
特殊形状的工件可以是非常复杂的内外形状如齿轮、螺纹、电极等。
特种加工的目的是在保证工件材料性能的同时，满足特殊形状和尺寸的要求。
其次，特种加工的特点主要表现在以下几个方面。
首先，加工难度大。
特种材料具有较高的硬度、韧性以及热传导性能等，对机械设备和加工工具的性能要求较高，加工过程中易产生刀具磨损、工件变形等问题。
其次，工艺复杂。
特种材料及其特殊形状的工件加工需要经过多道工序，其中包括切削、磨削、电火花加工（EDM）、激光加工等多种工艺。
再者，技术要求高。
特种加工需要操作人员具备较高的技术水平和丰富的实际经验，对于加工工艺参数的选择和控制要求精细。
最后，加工精度高。
特种工件通常对尺寸、形状和表面质量等要求较高，因此特种加工需要具备较高的加工精度和加工表面的光洁度。
最后，特种加工在许多领域有着广泛的应用。
首先，在航空航天领域，许多航空发动机零件、航天器外壳等都采用了特种加工技术。
其次，在模具制造领域，由于特种材料具有高硬度、高耐磨性和高抗腐蚀性能，因此特种加工广泛应用于模具的加工和制造。
再者，在医疗器械制造领域，特种加工技术可以用于人工骨、人工关节等医疗器械的加工和制造。
此外，特种加工还在光学器件制造、微电子器件制造、汽车零部件制造等领域得到了广泛的应用。
综上所述，特种加工是一种对特殊材料、特殊形状的工件进行加工的工艺，其具有加工难度大、工艺复杂、技术要求高、加工精度高等特点。
特种加工
先进制造技术
超声波加工产品
超声波抛光机
先进制造技术
特种加工实例
电火花加工
加工各种高硬度、 加工各种高硬度、高 强度、高韧性、 强度、高韧性、高脆性 的导电材料， 的导电材料，并且常用 于模具的制造过程中。 于模具的制造过程中。
先进制造技术
电火花加工产品
电火花加工样品
先进制造技术
特种加工实例
水力切割机
先进制造技术
液体喷射加工技术
水力切割过程
先进制造技术
The End Thanks!
先进制造技术
激光加工产品
激光焊接样品
先进制造技术
激光加工产品
激光蚀刻样品
先进制造技术
激光加工产品
激光加工样品
先进制造技术
激光加工产品
激光加工样品
先进制造技术
特种加工实例
旋转超声加工机床
先进制造技术
超声波加工产品
超声波加工样品 旋转超声加工是一种复合加工方法， 旋转超声加工是一种复合加工方法，它将金刚石工 具的优良切削性能与工具的超声频振动结合起来， 具的优良切削性能与工具的超声频振动结合起来，是加 工硬脆材料的一种较好方法，具有良好的应用前景。 工硬脆材料的一种较好方法，具有良好的应用前景。
先进制造技术
（四）超声加工
声波是人耳能感受的一种纵波，它的频率在16～ 16000Hz范围内。当频率超过16000Hz就称为超声波。超声 波具有波长短、能量大，传播过程中反射、折射、共振、 损耗等现象显著的特点。 1.超声加工 利用工具端面作16 ～ 25kHz 的超声频振动，使工作液中的悬 浮磨粒对工件表面撞击抛磨来实 现加工，称为超声加工。
先进制造技术
第五章 特种加工
解决各种特殊复杂表面的加工问题
解决各种超精、光整或具有特殊要求的零件的加工 问题
• 二、特种加工的优点：
1）不是主要依靠机械能，而是主要用其它能量 （如电、化学、光、声、热能等）去除金属材 料
2）加工情况与工件的硬度无关，可以实现以柔 克刚。工具（电火花成形工具电极、电解加工 阴极工具、超声波加工工具等）硬度可以低于 被加工材料的硬度。
EBM IBM PAM USM CHM CHP PCM
因此,特种加工技术是模具制造技术中的重要组 成部分
四、特种加工对材料可加工性和结构工艺性等的影响
1、提高了材料的可加工性
材料的可加工性不再与硬度、强度、韧性、脆性等成直接正 比关系、对电火花、线切割加工而言，淬火钢比未淬火钢更 易加工。
B：存在电极损耗：由于电极损耗多集中在尖角或底面，影响成 形精度。但近年来粗加工时已能将电极相对损耗比降至0.1% 以下，甚至更小。
4、电火花加工的应用：
由于电火花加工具有许多传统切削加工所无法比拟的优点， 因此其应用领域日益扩大，目前已广泛应用于机械（特别是 模具制造）、宇航、航空、电子、电机电器、精密机械、仪 器仪表、汽车拖拉机、轻工等行业，以解决难加工材料及复 杂形状零件的加工问题。加工范围已达到小至几微米的小轴、 孔、缝，大到几米的超大型模具和零件。
电化学能 电化学、机械能 电化学、机械能
电化学能 电化学能 光能、热能 光能、热能 光能、热能
电子束加工 离子束加工 等离子弧加工 超声加工
化学加工
切割、打孔、焊接 蚀刻、镀覆、注入
切割（喷镀） 切割、打孔、雕刻
化学铣削 化学抛光
光刻
精密加工和特种加工简介
电火花线切割加工 电火花线切割加工是用线状电极（钼丝或铜
丝）靠火花放电对工件进行切割，故称为电 火花线切割，有时简称线切割。其应用广泛， 占电加工机床旳60%以上。
二、电解加工
1、加工旳基本原理
电解加工（电化学加工）是利用金属 在电解液中产生阳极溶解旳电化学反应原 理，对金属材料进行成形加工旳一种措施。
不产生宏观应力和变形 加工材料范围很广 电子束能量密度高，生产率很高 加工过程能够自动化 污染少，加工表面不氧化 需要一整套专用设备和真空系统，价格较贵，
应用有一定旳不足
➢电子束加工旳应用
按其功率密度和能量注入时间旳不同，可用于打 孔、切割、蚀刻、焊接、热处理和光刻加工等
➢高速打孔
最小直径可达0.003 mm左右 电子束还能加工小深孔（深径比>10:1） 可加工玻璃、陶瓷、宝石等脆性材料
3、电解加工旳特点及应用
（1）能以简朴旳进给运动一次加工出形状复杂旳型 面或型腔，如锻模、叶片等。
（2）可加工高硬度、高强度和高韧性等难切削旳金 属材料。
（3）加工中无机械切削力或切削热，适合于易变形 或薄壁零件旳加工。
（4）加工后零件表面无剩余应力和毛刺。
（5）工具阴极不损耗。
（6）因为影响电解加工旳原因较多难于实现高精度 旳稳定加工。
焦点上到达很高旳能量密度，靠光热效应来加 工多种材料旳。
激光加工旳特点： 功率密度高达108~1010W/cm2，几乎可加工任何材
料 激光光斑可聚焦到微米级，输出功率可调整，可
用于精密微细加工 所用工具为激光束，是非接触加工，所经没有明
显旳机械力，没有工具损耗；加工速度快，热影 响区小 打孔和切割旳激光深度受限
各种模具分类方法
各种模具分类方法模具是工业产品的重要组成部分，广泛应用于汽车、电子、家电、建材等领域。
根据不同的分类标准，可以将模具分为多个不同的类别。
本文将介绍常见的模具分类方法，并对每个分类方法进行详细解析。
一、按用途分类1.压铸模具：用于压铸工艺，将熔化的金属注入到模腔中，冷却后形成所需的铸件。
压铸模具一般分为合金铸造模具、塑料模具和橡胶模具。
2.塑料模具：用于塑料制品的注塑成型，广泛应用于塑料制品行业，如塑料包装盒、塑料管道等。
3.铸造模具：用于金属铸造工艺，包括砂铸模具、金属型模具等。
砂铸模具广泛用于铸造行业，金属型模具则适用于高温金属铸造。
4.冲压模具：用于金属板材的冲压工艺，将板材按一定形状冲压成型，常用于制造汽车零部件、家电外壳等。
5.剪切模具：用于金属板材的剪切工艺，将板材按一定尺寸剪切成型，常用于金属加工行业。
二、按制造方法分类1.铸造模具：包括砂型、金属型等，通过铸造方法制造。
2.加工模具：包括车削、铣削、磨削等，通过加工方法制造。
3.特殊模具：包括电火花、线切割等，借助特殊的加工设备制造。
三、按结构分类1.单一模具：为一次加工过程制造的模具，形状简单，制造成本低，常见的有冲压模具。
2.组合模具：由多个模具组合而成，可实现多道工序连续加工，适合复杂零件的生产。
3.成套模具：包含多种类型的模具组合，适用于多种工件的生产，如汽车模具、家电模具等。
四、按材料分类1.金属模具：制造模具主体材料为金属，如铝合金、钢材等。
金属模具具有高强度、耐磨、耐腐蚀等优点。
2.非金属模具：制造模具主体材料为非金属材料，如陶瓷、塑料等。
非金属模具具有重量轻、耐温高等特点。
五、按形状分类1.平面模具：用于制造平面零件，如零件盖板等。
2.空心模具：用于制造中空零件，如管道、容器等。
3.弯曲模具：用于制造弯曲形状的零件，如曲轴等。
4.复杂模具：用于制造复杂形状的零件，如汽车车身等。
六、按制造精度分类1.普通模具：制造精度要求较低的模具，适用于一般工业产品的制造。
八大特种加工技术
非常工艺:八大特种加工技术特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、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，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。
一、特种加工的发展和定义传统的机械加工已有很久的历史，它对人类的生产和物质文明起了极大的作用。
目前我们的大部分产品还是依靠传统的方法加工和装配得到的，如我们的家用电器：电冰箱、洗衣机、空调等；我们的交通工具：如汽车、火车、飞机等，以及各种武器装备：枪、炮、坦克、火箭等。
传统的机械加工方法是用机械能量和切削力切除多余的金属，使零件具有一定的几何形状、尺寸和表面粗糙度。
它要求刀具材料比工件材料硬。
随着科学技术的发展，特别是上个世纪50年代以来，随着生产发展和科学实验的需要，很多工业部门，尤其是国防工业部门的要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展，它们使用的材料越来越难加工，零件的形状越来越复杂，尺寸精度、表面粗糙度和某些特殊要求也越来越高，因而对机械制造部门提出一些新的要求：•解决各种难切削材料的加工问题。
如硬质合金、钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、宝玉石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属及非金属材料的加工。
•解决各种特殊复杂表面的加工问题。
如喷汽涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣、锻压模和注射模的立体成型表面，各种冲模、冷拔模上特殊断面的型孔，炮管内膛线，喷油咀、栅网、喷丝头上的小孔、窄缝等的加工。
•解决各种超精、光整或具有特殊要求的零件的加工问题。
如对表面质量和精度要求很高的航天、航空陀螺仪、伺服阀，以及细长轴、薄壁零件、弹性元件等低刚度零件的加工。
要解决上述一系列工艺问题，仅仅依靠传统的切削加工方法就很难实现，甚至根本无法实现。
人们相继探索研究新的加工方法，特种加工就是在这种前提条件下产生和发展起来的。
特种加工，国外称作非传统加工（Non - Traditional Machining, NTM）或非常规加工（Non –ConventionalMachining,NCM），是一种采用不同于传统切削磨削加工工艺及装备的加工技术，是将电、磁、声、光、热等物理能量及化学能量或其组合乃至与机械能组合直接施加在被加工的部位上，从而使材料被去除、变形及改变性能等。
特种加工技术在当今制造业中的发展
摘要现阶段，先进制造技术不断发展，作为先进制造技术中的重要的一部分，特种加工对制造业的作用日益凸显，对什么是特种加工、特种加工的特点、种类以及发展趋势等作了描述。
阐述了特种加工在现代社会发展过程中的重要地位，大力发展特种加工的必要性。
关键词：特种加工技术，特点，变革，发展趋势。
1.1 概况特种加工是20世纪40年代发展起来的，由于材料科学、高新技术的发展和激烈的市场竞争、发展尖端国防及科学研究的急需，不仅新产品更新换代日益加快，而且产品要求具有很高的强度重量比和性能价格比，并正朝着高速度、高精度、高可靠性、耐腐蚀、高温高压、大功率、尺寸大小两极分化的方向发展。
为此，各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现，对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的新问题。
例如，各种难切削材料的加工；各种结构形状复杂、尺寸或微小或特大、精密零件的加工；薄壁、弹性元件等刚度、特殊零件的加工等。
对此，采用传统加工方法十分困难，甚至无法加工。
于是，人们一方面通过研究高效加工的刀具和刀具材料、自动优化切削参数、提高刀具可靠性和在线刀具监控系统、开发新型切削液、研制新型自动机床等途径，进一步改善切削状态，提高切削加工水平，并解决了一些问题；另一方面，则冲破传统加工方法的束缚，不断地探索、寻求新的加工方法，于是一种本质上区别于传统加工的特种加工便应运而生，并不断获得发展。
后来，由于新颖制造技术的进一步发展，人们就从广义上来定义特种加工，即将电、磁、声、光、化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法统称为特种加工。
1.2特点1、不用机械能，与加工对象的机械性能无关，有些加工方法，如激光加工、电火花加工、等离子弧加工、电化学加工等，是利用热能、化学能、电化学能等，这些加工方法与工件的硬度强度等机械性能无关，故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金属和非金属材料。
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1.3 电火花线切割加工
1.3.4 电火花线切割加工编程
2、电火花线切割加工编程实例
电极尺寸的计算
电极水平尺寸 1－型腔；2－电极
电极垂直尺寸 1－夹具；2－电极；3－工件
模具设计与制造
2、电火花成形加工编程实例
1.3 电火花线切割加工
1.3.1 电火花线切割加工简介
1、电火花线切割加工的原理
1－绝缘底板；2－工件；3－脉冲电源；4－钼丝；5－导向轮；6－支架；7－贮丝筒
1.3 电火花线切割加工
2、电火花线切割加工的特点和应用范围
主要特点如下： (1)由于电极丝不断地往复使用，电极丝损耗较小，加工精度较高。 (2)无须专用的电极，降低了加工成本，缩短了工艺准备周期。 (3)除平面形状外，还可以加工锥面，以及较复杂形状的通孔和外表面，但要求工件最小拐角必须
2、电火花成形加工设备
1）机床本体 2）脉冲电源 3）间隙自动控制系统
1.2 电火花成形加工
1.2.1 电火花成形加工简介
2、电火花成形加工设备
4）工作液循环过滤系统
5）机床附件
（1）平动头
（2）电极夹具
十字铰链式电极夹具
球面铰链式电极夹具
1.2 电火花成形加工
1.2.2 电火花成形加工工艺分析
1.1 特种加工简介
1.1.1 特种加工方法的分类
1.1 特种加工简介
1.1.2 特种加工技术的特点
(1)不受材料强度和硬度的限制，可以以柔克刚。 (2)可以获得良好的表面质量，加工精度高。 (3)可同时实现粗、精加工。
(4)用简单运动加工复杂形面
1.1.3 特种加工技术的发展趋势
1、自动化技术在特种加工中的应用 电子自动化技术达达推动了特种加工技术的发展 2、新型特种加工技术的发展 快速成形制造技术对特种加工制造技术的发展有重要的意义 3、特种加工的精密化研究 正向着亚微米级和纳米级迈进 4、开发和应用复合工艺及新工艺 根据需要不断开发应用新型特种加工技术和现有特种加工技术的复合工 艺
（1）电极丝的选择 （2）穿丝孔的确定 （3）工件装夹和校正 3）加工参数
1.3 电火花线切割加工
1.3.4 电火花线切割加工编程
1、电火花线切割加工编程要点和步骤 1）电火花线切割加工编程要点 2）电火花线切割加工编程步骤
（1）分析零件图纸 （2）确定合理的切割路线 （3）数学处理 （4）编写零件加工程序清单 （5）输入并调试程序
大于电极丝半径与放电间隙之和。 (4)由于电极丝很小，轮廓加工所需要的加工余量少，适用于贵重稀有材料的加工。 (5)自动化程度稿，操作简单，使用方便，加工周期短，生产成本低。
1.3 电火花线切割加工
1.3.2 电火花线切割加工设备
1、电火花线切割机床的分类
1）快速走丝 2）慢速走丝
2、电火花线切割机床的组成
模具设计与制造
模具特种加工制造
• 教学重点
• 电火花成形加工原理 • 电火花成形加工工艺分析 • 电火花成形加工编程 • 电火花线切割加工原理 • 电火花线切割加工工艺分析 • 电火花线切割加工编程
• 教学难点
• 电火花成形加工工艺分析 • 电火花线切割加工工艺分析
模具特种加工制造
1.1 特种加工简介 1.2 电火花成形加工 1.3 电火花线切割加工
1.2 电火花成形加工
1.2.1 电火花成形加工简介
1、电火花成形加工的原理
1－脉冲电源； 2－伺服控制系统； 3－工具电极； 4－工件； 5－泵； 6－过滤装置
1.2 电火花成形加工
1.2.1 电火花成形加工简介
1、电火花成形加工特点
1）可以以柔克刚 2）可以加工形状复杂、
工艺性差的零件 3）加工精度和质量好 4）脉冲参数调节方便 5）便于实现自动化
（4）电极的制造
1.2 电火花成形加工
1.2.2 电火花成形加工工艺分析
3、电火花成形加工工艺过程
1）加工准备阶段 2）电极的装夹与校正
精密角尺校正法
3）工件的装夹与定位 4）电规准的选择
千分表校正法
1.2 电火花成形加工
1.2.3 电火花成形加工编程
1、电火花成形加工编程的特点
都具有多轴数控系统；编程方式有自动编程和手动编程
1）机床本体 （1）床身 （2）坐标工作台 （3）电极丝驱动装置
2）脉冲电源 3）数字程序控制系统 4）工作液循环系统
1.3 电火花线切割加工
1.3.3 电火花线切割加工工艺分析
1、影响加工工艺指标的因素
1）脉冲宽度 2）脉冲间隔 3）加工电压 4）切割速度
2、电火花线切割加工工艺过程
1）零件图的工艺分析 2）工艺准备
2、模具电火花成形加工的工艺特点和方法
1）型腔的电火花成形加工
型腔电火花成形加工常用的方法有单电极平动法、多极更换法和分解 电极加工法。
2）型腔电极的设计和制造 （1）电极结构形式：整体式、镶拼式和组合式。 （2）电极尺寸的高度
（3）排气孔和充油孔的设计
1、电火花成形加工的工艺影响因素
1）影响加工速度的主要因素
（1）极性效应
（2）电规准
2）影响加工精度的主要因素 （1）电极损耗
（2）放电间隙
3）影响加工表面质量的主要因素
（1）表面粗糙度
（2）表面变化层
4）影响电极损耗的主要因素 （1）合理选择加工极性
（2）合理选择电极材料
1.2 电火花成形加工
1.2.2 电火花成形加工工艺分析