铝材挤压模具电加工工序及工艺特点

电火花加工方式分为五类：操纵成型对象 电极，相对工件作简单进给活动 的电火花成形加工；操纵轴向移动的金属丝尴尬刁难 象 电极，工件按所需外形 和尺寸作轨迹活动 ，以切割导电材料的电火花线切割加工；操纵金属丝或成形导电磨轮尴尬刁难 象 电极，进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削；用于加工罗纹 环规、罗纹 塞规、齿轮等的电火花共轭反转展转 加工；小孔加工、刻印、外观合金化、外观强化等其他种类的加工。

1、 挤压模具电加工的主要方式 和装备

今朝 用于模具制造的电加工方式 主要有：

(1)电火花成形加工。主要用来加工模型 的出口带、舌型模、分流组合模芯头型槽，也能够 用来取代 车床或铣床加工多孔棒摸或 模垫等。其主要装备 是各类 电火花成形加工机床。

(2)电火花穿孔加工。主要用来加工棒材模，分外是多孔模的工作带、模垫和专用模腔通孔，和 直径较小、深度较深、表里 观要求较光洁的各类 通孔和盲孔。与一般机械加工方式 比拟 具有许多长处 ，如在热处置惩罚 后加工能避免因热处置惩罚 发生 的废品，可加工复杂的异形孔，并且 加工周期短。加工方式 可用间接法、直接法、混正当 、二次电极法。电火花穿孔加工可在通俗 电火花机床长进 行，也可在专用的电火花穿孔机机床长进 行。

(3)电火花线切割加工。这是挤压模具制造中的一道环节工序，主要用来加工模型 工作带和切割样板。电火花线切割加工也是直接操纵电能对金属进行加工的，其工作道理 与电火花成形加工不异，但其加工方式 分歧 ，它能弥补电火花加工之不足，并且 操作更轻易 、效力 更高。用电火花线切割加工的模型 工作带尺寸精度更高、外观更光洁。

电火花线切割加工用的主要装备 是各类 电火花切割机床，今朝 采取 的有三种情势 ，即靠模拟形、光电跟踪型和数控型，个中 以数控线切割机利用最广。

(4)电解成形加工。电解电容器成形加工又称为电化学加工，是按照电化学的消融 感化 ，使工件外观消融 的一种加工方式 。操纵上述道理 ，建造 所需外形 的电极作为阴极，工件(模具)作为阳极，当阳极接近阴极位置(一般间隙在0.02～0.07mm)时，则经由过程 电解液进行放电，同时工件(模具)外观发生 消融 感化 。电解成形加工与电火花加工相对照 有以下 长处 ：加工速度快，前者是后者的5～10倍；不用 耗电极；不呈现加工硬化层。瑕玷 是尺寸精度差，电火花加工误差为0.01～0.02mm，电火花线切割加工为0.005mm阁下 ，并且 电解加工则为0.1mm阁下 ；加工外观粗拙 ，电火花加工最好粗拙 度Ra5～8μm。是以 ，电解加工一般用来粗加工。

(5)电解磨削加工。电解磨削加工是将金属的阴极消融 感化 和机械磨削感化 相连系 的一种磨削工艺。

磨削时，工件接直流电源的正极，电极磨轮接直流电源的负极，南北极 间由电解磨轮中凸出的磨料连结 必然 的电解液。接通电源后，工件(阳极)的金属外观发生电化学消融 ，外观的金属原子落空 电子酿成 离子被析出而消融 于电解液中，同时电解液中氧与金属离子化合在工件外观生成一层极薄的氧化膜，这层氧化膜具有较高的电阻，使阳极消融 进程 减慢，这时候 ，通太高 速扭转 的磨轮将这层极薄的氧化膜接续刮除，并被电解液带走。由于阳极消融 和机械磨削配合 瓜代 感化 的成效，使对象 外观接续被蚀除并构成 滑腻 的外观和到达 必然 的尺寸精度。主要的装备 是电解磨床，它由直流电源、机床本体和电解液系统等部份 构成 。

(6)电解抛光。电解抛光就是操纵电化学阳极消融 的道理 进行金属外观抛光的一种外观加工方式 。电解抛光时用铅板制成与工件类似 的对象 电极作为阴极，并与工件构成 必然 的电解间隙。在电解液中通以直流电，工件外观发生阳极消融 ，并逐渐 被整平，从而去除模具电火花加工后构成 的外观硬化变质层，以年夜 年夜 削减 钳工的工作量和缩短模具的制造周期。

(7)电解修磨。电解修磨加工是经由过程 阳极消融 感化 对金属进行侵蚀 ，以被加工的工件为阳极，修模对象 即磨头为阴极，南北极 由一低压直流电源供电，两级间通以电解液。为避免 两电极接触时构成 短路，在对象 磨头外观上敷上一层能起绝缘感化 的金刚石磨粒，当电流及电解液在南北极 间活动 时，工件(阳极)外观被消融 并生成很薄的氧化膜，这层氧化膜被移动着的对象 磨头上的磨粒所刮除，使工件外观露出一层新的金属外观并继续被电解。由于这类 电解感化 和刮除氧化膜感化 的瓜代 进行，到达 去除氧化膜和下降 粗拙 度的感化 。

2、 挤压模具电加工的近况 与成长 趋向

自从20世纪40年月 创建 “电火花加工法”以来，跟着 挤压手艺 和制模手艺 的成长 ，电加工装备 ，电加工工艺，电加工方式 ，电源及节制 系统，电极材料及其加工，电解液和 电加工制造模具的规款式 限 ，精度、外观质量和模具检测等方面都获得了飞速成长 和日臻完美 。如制模方式 履历 了一个由机械加工+手工制模法→仿型铣削+手工锉修制模法→电火花穿孔+光电跟踪制模法→数控电火花成形+数控电火花线切割制模法的成长 进程 ，使制模质量有了冲破 性的进展。模具的尺寸精度、使用寿命年夜 年夜 提高，合用 局限 和品种扩年夜 ，制模周期缩短，本钱 下降 ，生产效力 提高。如线切割机床由20世纪60年月 的高速来去 走丝成长 到今天的慢速单向走丝情势 ，加工速度提高30%以上，今朝 最年夜 的加工速度到达 300mm2/min以上。峰值电流可高达200～300A，能以微毫秒级的脉宽进行高精度加工，可到达 Ra3～4μm的外观粗拙 度。今朝 世界列国 的电加工制模手艺 正向着高速度、高精度和高主动 化偏向 成长 。用电子较量争论 机节制 的数控加工机床和数控电加工机床与主动 化热处置惩罚 装配 将构成 一条全主动 的制模生产线，实现无人操作，即操纵机械手装卡模具，主动 找正穿丝，主动 定位，实现断丝回护和断丝记忆，主动 回加工肇端 点，主动 回断丝点，短路主动 退回，按逻辑法式 节制 (PLC)进行操作，使挤压模的建造 水平进入一个极新 的时期 。

20世纪50年月 早期 ，我国起头研究和利用电火花加工手艺 ，l954年设计和制造了一些专用电火花加工机床，l958年我国电火花加工起头从试用阶段进入生产利用阶段，研制成功了多种电火花塞成形加工机床，60年月 中期，电火花线切割加工中起头采取 电子管式脉冲电源，使加工速度较50年月 的RC电源提高了三倍以上，l957年，我国把光电跟踪节制 手艺 利用于线切割加工中，用主动 驾驶仪跟踪图线活动 取代 了靠模拟型节制 ，进一步提高了加工精度(可达0.02～0.03mm)。同时，快速走丝机构进一步完美 和推行 ，并以乳化液取代 火油，使加工速度年夜 年夜 提高。60年月 末期，由于半导体工业的成长 ，研制出了数字节制 系统，电火花线切割加工手艺 已 成为我国挤压工模具加工的极其 有用 和普遍 采取 的一种方式 。今朝 正在向世界先辈 行列迈进。

3、 电火花成形加工法加工模型 的工艺特点

挤压工模具电火花成形加工的具体工艺进程 及工艺参数的选择依加工对象、加工方式 和加工手艺 要求的分歧 而异，但在加工模型 工作带、出口带及穿孔加工时的根基 工艺流程是不异的。如图4—4—6。

图4—4—6电火花成形加工挤压工模具的根基 工艺线路 图

1)电加工出口带的优胜 性

模型 出口带加工是电火花成形加工在挤压工模具加工中的典型利用；今朝 岂论 是平面模还是组合模，其出口带都采取 电火花成形法进行加工，采取 电火花塞成形加工法较之机械加工有以下 的长处 ：

(1)可在热处置惩罚 今后 一次加工成形，避免了热处置惩罚 变形，同时简化了工艺，削减 了工序；

(2)可以加工机械加工难以加工的材料，是以 可以扩年夜 模具选材的局限 ；

(3)用成形电极加工，外观粗拙 度低，并且 外观获得 了强化，提高了模具的品质；

(4)可轻易 地打出喇叭口，可以提高模具强度和便于导出型材；

(5)可同时打出多个孔型，年夜 年夜 简化了工艺进程 。

2)模型 出口带的手艺 要乞降 装备 选择

模型 出口带是产物 的导出部份 ，不需要进行细密加工，一般来讲 ，出口带的尺寸公役 要求在±0.1mm阁下 ，外观粗拙 度要求在Ra6.2μm阁下 ，同时要求有l°～3°向外斜的喇叭口。是以 对电火花成形机床的主要要求是提高生产效力 。尺寸精度和外观粗拙 度可放在第二位。今朝 在国内一般用D6185、D5570等电火花机床并采取 粗规准来加工模型 出口带。

4、 电火花线切割加工特点与装备

1)电火花塞线切割加工的特点

与电火花成形加工比拟 ，电火花线切割加对象 有以下 特点：

(1)不需要制造成型电极，而用0.1～0.2mm细金属丝(钼丝、铜丝等)作为电极，可削减 复杂成型电极的设计与制造。

(2)由于采取 移动的长电极丝进行加工，单元 长度电极丝消耗 较小，同时对加工精度的影响也很小。

(3)能轻易 地加工出细密藐小 、外形 复杂的工件，微孔和窄缝等，并且 具有较高的精度。

(4)直接采取 精加工或半精加工规准一次加工成型，一般不需要半途 转换规准。

(5)主动 化水平 高，操作轻易 ，加工周期短，本钱 低。

(6)利用局限 广。

2)电火花线切割加工装备

(1)电火花线切割加工机床的分类

按线切割轨迹的节制 方式，可分为靠模节制 的、光电跟踪节制 的、数字法式 节制 的线切割机床，个中 数字法式 节制 线切割机床利用最广；

按加工局限 ，可分为微型、小型、中型和年夜 型电火花线切割机床；

按装备 功能与特点可分为一般型、带问隙偏移型、带斜度加工型和带扭转 坐标型等电火花线切割加工装备 。

另外 ，也有按脉冲电源情势 、按加工用处 等方式分类的。表4—4—10为国内经常使用 的电火花线切割机床规格；表4—4—11为日本某些公司生产 的部份 电火花线切割加工机床的手艺 特征 。

表4-4—10国内经常使用 的线切割机床规格表

规格

参数

I

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

Ⅴ

工作台面长/mm

工作台面宽/mm

工作台纵向行程/mm

工作台横向行程/mm

丝架上下臂间距/mm

160

125

80

60

40

250

200

150

100

60

400

320

250

200

80

800

500

500

320

120

1600

1000

1000

600

160

表4-4—11日本部份 线切割加工机床的手艺 特征 表

机床型号

工件最年夜 尺寸

(D×B×H)/mm

工件最

年夜 质量

/kg

工作台阁下 移

动距离(X轴)

/mm

工作台前后移

动距离(Y轴)

/mm

工作台最

小移动量

/mm

外形尺寸

/mm

净重

/kg

LS350X

LS500X

LS800X

LSl000X

LX500A

LU3B

LSP3A

LH3A

LM403

LXE35

LUX3

400×500×120

500×600×150

600×l000×150

600×1200×150

500×600×200

500×100×150

400×500×120

400×200×120

100×150×100

100×500×120

400×500×150

200

300

600

800

300

150

200

200

300

200

150

250

300

500

500

300

200

200

150

400

250

200

350

500

800

1000

500

350

300

300

150

350

350

0.001

0.001

0.001

0.001

0.001

0.001

0.001

0.001

0.001

0.001

0.00l

1365×lll0×1680

1625×1350×1745

2340×l800×1750

2340×2000×1750

2140×1670×2060

1370×1300×1690

1880×1240×1690

1365×lll0×1680

2700×l900×2150

1180×1265×l605

1370×l300×l600

1360

1860

4200

4800

1850

1200

1500

1300

1700

1360

1200

(2)铝合金挤压模加工用线切割机床的特点及成长 近况

为了能加工出对照 好的铝合金挤压模，对线切割加工机床提出了以下要求：有高的刚性，床身构造 及使用材料要求公道 ，以包管 机床加工精度的不变性；有精良的热均衡 性，避免 分歧 材料变形纷歧 致，影响机床的精度，应尽可能 采取 同种材料，对热源接纳 绝缘和散热办法 ；能严酷履行 输入指令，要求节制 系统的元件机能 不变，到达 闭环节制 ；加工精度高．即有精良的尺寸精度、形位精度、定位精度、外观粗拙 度、切缝宽度一致性、圆角和曲率半径的平均 油滑 性和接刀油滑 性；有一个对照 不变的精良电源。

用于铝合金挤压模加工的电火花线切割机床可分为快速来去 走丝和低速单向走丝两类。国产装备 年夜 部份 是快速来去 走丝机床，使用φ0.12～φ0.2mm钼丝做线电极。天津机床厂、北京第四机床厂、上海第八机床厂等均生产此类机床。营口电火花塞机床厂1985年4月经由过程 判定 的DK7740型微机节制 的电火花塞线切割机床，最年夜 行程为500mm×400mm，外观粗拙 度可达Ra2.2μm以下，切割速度为20mm2/min阁下 。国内也起头试制慢速走丝机床，上海第八机床厂生产 的DK7716M慢速走丝电火花线切割机床，节制 系统为单板机。姑苏 电加工机床研究所生产 的H型(HC－5、HC－6、HC－7等)电火花线切割机床，采取 微机节制 系统，属于日本富士能FANVC有限公司的机床系列，走丝速度为0～5m/min，采取 铜丝、钼丝、钨丝作为电极，加工速度为50mm2/min阁下 ，外观粗拙 度可达Ral.6μm。

上海亿光电机 有限公司研制一种新型高精度线切割机，采取 变频和PLC节制 ，其精度为0.008mm，光洁度和慢走丝线切割机一样可到达 1.6级，价钱 唯一 慢走丝线切割机的六分之一阁下 。逐日 消耗本钱 仅为慢走丝切割机的十分之一。是以 很受用户的青睐。

国外的线切割机床成长 得很快，今朝 绝年夜 大都都是慢速单向走丝机床。日本JAPAX公司的L300A电火花线切割机床，加工速度及粗拙 度都对照 好，牧野公司的EC3025、EC3040胶EC7050等型号，都是主动 穿丝、荧光屏显示图象 的线切割机床，加工速度已达100mm2/min。FANVC公司和三菱公司生产 的机床，加工速度已达220mm2/min，JAPAX公司生产 的机床，加工速度已达300mm2/min以上，峰值电流可达200～300A，并可以毫微秒级的脉冲宽度进行高精度加工。铜丝的直径由φ0.2mm提高到φ0.3mm，能承受高的加工能量。采取 含5%Al的黄铜丝，可以使 加工速度提高20%～30%，并可削减 电极的附着物。今朝 国外的挤压模具线切割加工正向高速度、高精度和高主动 化偏向 成长 。

3)电火花塞线切割加工工艺

电火花线切割加工工艺指标主要包罗加工速度、外观粗拙 度和加工精度等。另外 ，放电间隙、电极丝和加工外观层转变 也是反应 加工结果 的主要 内容。在挤压模具线切割加工中，影响工艺指标的身分 许多 ，它们常常 是相互 联系关系 又相互矛盾的，必需 充实熟悉 它们的客观纪律 性，必需 施展 装备 的能力，包管 加工结果 。图4—4—7示出了诸身分 对工艺指标的影响。

图4—4—7诸身分 对工艺指标的影响图

挤压模具电火花线切割加工工艺线路 如图4—4—8所示。

铝合金建筑型材模模孔工作带的线切割加工工艺举例申明 以下 。

起首 加工穿丝孔。穿丝孔的位置可按照模孔外形 和尺寸选在型孔的中心，型孔的边角处或已知坐标尺寸的交点处。但对 建筑型材来讲 ，最好不要打在型材装潢 面上。穿丝孔的年夜 小要适合 ，其直径主要按照型孔厚度肯定 ，一般可取0.6～1.0mm，穿丝孔深度一般应比模孔工作带长2mm阁下 。打孔方式 可用钻床或车床加工，也可用专用打孔机加工。

模型 的装卡与校订 。模型 的装夹方式 主如果 两头 支持 的方式。模具装卡位置的校订 可用拉表法、划线法、固定基面靠定法来进行。

线切割方式 的选择：挤压模线切割方式 有两种，即一次切割法和屡次 切割法。

一次切割法多用快速来去 走丝线切割机床，主要用来加工外观粗拙 度要求较高的工件或模孔工作带。一次切割就是由肇端 点起头一向 切割到终点和起头点重合。在快速走丝切割机床上加工时，由于存在线电极轮的张力和走丝速度高档 缘由 ，模型 生齿 和出口端6～10mm处会构成 粗拙 区，为避免此问题发生 ，可在工作带一面上附6～10mm钢板，使粗拙 区移到钢板上，但会下降 有用 的生产率。为了下降 工作带外观粗拙 度，还可以在模具上下和导轮之间加上宝石定位器，以削减 电极的发抖 。另外 ，还应实时 替换 导轮及导轮轴承，以削减 导轮工作槽因磨损而使线电极在运行中的摆动。

图4—4—8电火花线切割加工工艺线路 图

二次切割和屡次 切割是在一次切割的法式 上，再进行一次或几回 切割，以下降 工作带外观粗拙 度。

斜度切割法主要用于切割有斜度要求的工件，如挤压模出口带的喇叭口等，但经济性较差。

加工前提 与主要工艺参数的选择：

①快速走丝方式。空载电压峰值75～80V，脉冲宽度8μs阁下 ，脉冲间隙30μs，平均电流l.5～2A，短路电流2.5～3A，工作液为10%植物性皂化液或乳化液，走丝速度9m/s，电极丝为60.1～0.5mm钼丝，加工速度可到达 20～30mm2/min，外观粗拙 度Ra3．2μm。

②慢速走丝方式。脉冲电源为RC型弛张式电源，空载电压130V，短路电流0.6A，电容量0.53μf，走丝宽度3.5～4mm/s，电极丝φ0.l5mm黄铜丝，工作液为火油或去离子水，加工后的外观粗拙 度可达Ral.6μm以下，加工生产率达3.5mm2/min以上，加工精度高。

5、 电加工后的研磨加工与去应力处置惩罚

电加工后的工作带，需要在本来 根蒂根基 上下降 粗拙 度(即到达 Ral.8～0．4μm)并去除电加工外观变质层和残存 应力。抛光的方式 主要有人工抛光、超声抛光、挤压珩磨抛光和复合抛光等。

(1)人工抛光

人工抛光就是用砂轮、组锉、金刚石组锉等进行抛光研磨。先用金刚石锉刀、去失落 电加工后的变质层，再用组锉垫上砂布由粗到细进行研磨抛光。抛光时，应避免 工作带发生 轴向和径向的不屈 直、模口和端面不垂直等现象，要求锉刀端平，避免 模孔超差。人工抛光是挤压模具的一种最根基 的抛光方式 ，不需专用装备 ，全能 性强，即便 用其他抛光手段抛光时，人工抛光也是一种需要 的弥补。是以 ，人工抛光法今朝 在国表里 仍利用十分普遍 。人工抛光法的主要瑕玷 是劳动强度年夜 ，生产效力 低，并且 要求操作者有必然 的根基 功，是一种手艺 性很强的手工劳动。

(2)超声抛光

超声抛光是近几年成长 起来的一种新手艺 。它是以高频率、小振幅的振开工 具(特种锉刀)，用必然 的压力与加工物接触，使磨粒在超声波的振动下冲击加工外观到达 抛光的目标 。这类 方式 很适于电加工外观的抛光，因电加工外观的二次淬火层很坚固 、模孔又小，用其他方式 抛光是很坚苦的。超声抛光也要求操作工人有必然 的根基 功。今朝 此法在挤压模具抛光中利用尚不十分普遍 ，但有必然 的成长 前程 。

(3)挤压珩磨抛光

挤压珩磨抛光又称为压力抛光，是抛光电加工外观对照 幻想 的方式 之一。由于 磨料是液体，所以，有的也称为流体抛光或流体磨料加工。它是美国20世纪70年月 早期 研究发现 的一种新手艺 。其特点是：

①可加工的材质对照 普遍 ，分外适于挤压模具电加工后珩磨抛光外观变质层；

②抛光结果 对照 显著，粗拙 度一般可下降 三级，最高粗拙 度可到达 Ra0.05μm的镜面状况 ；

③效力 高，与手工抛光比拟 ，加工时候 可削减 80%～90%以上，一般只需几分钟或十几分钟便可 完成；

④操作简单，不需要非凡 对象 ；

⑤合用 于通孔模具抛光，也可对盲孔型腔模具进行抛光，但工卡具要复杂一些。

挤压珩磨的道理 是操纵一种含有磨料的半流体状况 的弹性物资 (称为磨料流体介质)在必然 压力下，逼迫其经由过程 被加工模孔工作带的外观，由于磨料颗粒的磨削感化 ，可以使 工作带外观的电加工变质层去除失落 。磨削力的年夜 小与挤压力成正比，并与流体介质的粘度、稠度、磨料颗粒及其种类等身分 有关。抛光进程 年夜 致以下 ：将模具安装在上下固定板中心并密封，上下固定板别离与上下介质挤压筒相连。加工时，磨料介质先布满 下部挤压圆筒，由活塞经由过程 液压感化 把磨料流体介质向上挤压，使其经由过程 固定板进入工作带部份 而发生 磨擦 抛光感化 。介质进入上部挤压圆筒中，布满 后被上部挤压介质圆筒的活塞经由过程 液压感化 往下压挤，使磨料流体介质返回，并再次经由过程 工作带外观而进入下部挤压圆筒中，布满 后再被活塞向上挤压。如斯 频频 挤压，使磨料介质频频 经由过程 工作带外观而到达 抛光的目标 。