模具制造技术基础知识

1.特种加工:是指切削加工以外的一些新的加工方法。 电规准:脉冲电源提供给电火花成形加工的脉冲宽度、脉冲间隙和峰值电流等一组电参数的选配。 极性效应:在电火花加工过程中,由于正负极性不同而电蚀量不一样的现象叫做极性效应。 2.特种加工特点:①以柔克刚②便于加工复杂型面③不受材料硬度限制④可以获得良好的表面质量 加工方法:电火花成形加工、电火花线切割加工、电化学加工、激光加工、超声加工。 3.电火花成形加工的基本原理:利用在工具和工件(正、负电极)之间产生脉冲性火花放电时的电腐 蚀现象来蚀除多余的金属,以达到零件技术要求所规定的尺寸、形状及表面质量。 应满足条件:①必须使工具电极和工件被加工表面之间保持一定的间隙,因此在电火花加工中必须具有工具电极的自动进给和调节装置②火花放电必须是瞬时的脉冲性放电,为此电火花加工必须使用脉冲电源③火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行。 4.正(负)极性加工概念:把工件接脉冲电源正(负)极时的电火花加工称为正(负)极性加工。 如何选择:在短脉冲精加工时采用正极性加工,而在长脉冲粗加工时则采用负极性加工。 5.影响电火花成形蚀除速率的因素:电规准、极性效应、金属材料的热学常数、工作液、排屑条件。 影响电火花成形加工精度的因素:机床本身的各种误差、工具电极制造精度、工件和电极的定位及安装误差、放电间隙的大小和一致性、工件电极的损耗及其加工稳定性。 6.油杯作用:油杯是电火花成形加工时,对工件进行冲油和抽油的重要附件; 平动头作用:主要用于型腔模半精和精加工时精修侧面。 自动进给调节系统作用:使电极不断地、及时地进给,以维持所需放电间隙,使加工能继续进行。 工作液循环过滤系统作用:及时排除电火花加工过程中不断产生的电蚀产物,来保证电蚀过程的稳定性,提高加工速度,减小电极损耗,确保加工精度和表面质量。 7.电火花加工的电极材料要求:损耗小、加工过程稳定、生产率高、机械加工性能好、价格低廉。 常用材料:紫铜、石墨、铸铁、钢、黄铜、同钨合金、银钨合金。 结构形式:①整体式电极②镶拼式电极③组合电极 8.电火花成形加工型腔模的方法:①单电极平动法②多电极更换法③分解电极法。 9.线切割加工原理:利用工具电极对工件进行电极间脉冲放电时的电火花腐蚀原理来蚀除工件上的多 余金属,用不断移动的电极丝作为工具,工件则按预定的轨迹进行运动“切割”出所需零件。 特点:①不需要制造复杂的成形电极②工件材料被蚀除的量很少③可方便地加工各种复杂的精密零件及各种微槽和窄缝④电极丝单位长度上损耗小,对精度影响较小⑤采用精规准一次加工成形。 10.线切割工作台滑板移动控制方式:开环式、闭环式、半闭环式。 11.电极丝初始位置的确定:对加工要求较低的工件,可直接目测来确定电极丝和工件的相互位置,也 可借助2~8倍的放大镜进行观测。也可采用火花法,即利用电极丝与工件在一定间隙下发生放电的火花,来确定电极丝的坐标位置。对加工要求较高的零件,可采用电阻法,利用电极丝与工件基面由绝缘到短路接触的瞬间,两者间电阻突变的特点来确定电极丝相对工件基准的坐标位置。 微处理器控制的数控电火花切割机床,一般具有电极丝自动找中心坐标位置的功能。 12.逐点比较法线切割加工的四个节拍:偏差判别、进给、偏差计算、重点判断。 13.线切割3B程序格式BxByBJGZ中各字符的含义:B—分隔符,用来区分、隔离x、y和J等数码; x、y—直线的终点或圆弧起点的坐标值;J—计数长度;G—计数方向;Z—加工指令 14.电化学加工的基本原理:利用工具和工件为正、负电极,使两极表面通过与导电溶液之间相互作用 产生电化学反应现象而实现对金属的加工。 主要方法(分类):第Ⅰ类是利用电化学阳极溶解来进行加工,主要有电解加工、电解抛光;第Ⅱ类是利用电化学阴极沉积、涂覆进行加工,主要有电镀、涂镀、电铸;第Ⅲ类是利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工工艺,目前主要有电化学加工与机械加工相结合,如电解磨削、电化学阳极机械加工(还包括含有电火花放电作用)。 15.电解加工时电解液的作用:作为导电介质传递电流;在电场作用下进行电化学反应,使阳极溶解能 顺利而有控制的进行;破坏阳极表面上形成的钝化薄膜,提高蚀除能力;及时地把加工间隙内产生的电解物及热量带走,起更新和冷却作用。最常用的有NaCl 、NaNO3、NaClO3三种。 16.提高电解加工精度的措施:①混气电解加工②小间隙电解加工③脉冲电流电解加工④改善电解液 17.影响电解加工生产率的主要因素:①金属的电化学当量②电流密度③电极间隙④电解液 - 1 - 18.小间隙电解加工的优缺点:优点:可以提高加工精度和生产率;缺点:间隙愈小,对液流阻力也 愈大,而且容易引起极间短路。 19.电解抛光原理:利用金属在电解液中发生阳极溶解现象对工件表面进行腐蚀抛光的。阳极一方面发 生溶解,另一方面又生成一层薄薄的阳极黏膜 电解磨削原理:电解磨轮与直流电源阴极相连,被加工工件接阳极,在一定压力下与导电砂轮相接触,通过电解液喷嘴将电解液送入加工区域中,在电解和机械磨削的共同作用下,工件表面很快被磨光。 电铸成形原理:利用电化学过程中的阴极沉积现象来进行加工的,也就是在在原模上通过电化学方法沉积金属,然后分离以制造和复制金属制品。 20.电铸的主要工艺过程包括:原模的设计制造、电铸前处理、电铸成形、加背衬、脱模、清洗干燥。 21.导柱精加工前为何要研磨中心孔:①若两中心孔有较大的同轴度误差,中心孔车顶针接触不好,则 加工精度会下降②粗加工热处理后中心孔精度会有所下降。 修整中心孔的方法:①在车床上磨,可采用锥形研轮或锥形铸铁②硬质合金多棱顶夹挤压中心孔。 22.加工导套时保证同轴度的方法:可夹持非配合部分,在万能磨床上将内、外圆配合表面在一次装夹 中磨出,以达到同轴度要求。 23.保证上、下模座、导柱(套)安装孔位置一致的方法:可将两块模座装夹在一起同时加工;在有 双轴镗床时,可将模座的两孔同时镗出,这样更容易保证孔距的一致性。也可以在坐标镗、铣床镗孔或数控镗、铣床上镗孔,靠机床的定位精度来保证模座孔位置精度的要求。 24.凸、凹模工作尺寸的确定原则: 25.成形磨削原理:就是把零件轮廓分为若干直线和圆弧,然后按一定顺序逐段磨削,并使其连接光滑、 圆整,达到图样要求。 成形磨削方法:成形砂轮磨削法、夹具磨削法 磨削顺序:首先选择并磨出两个基准面,且应保证磨削精度,然后优先磨削与基准面有关的各面、精度要求高的面、大平面和与坐标轴平行的面;当直线面与凸圆弧面相接时,先磨削直线面;直线面与凹圆弧面相接时,应先磨削凹圆弧面;两凸圆弧面相接时,应先磨削大半径圆弧面;两凹圆弧面相接时,应先磨削小半径凹圆弧面;形状简单的型面应先于形状复杂的型面磨削。 26.采用镶拼结构的优缺点:优点:①便于加工;②既可避免整体模热处理变形,又节约了贵重钢材; ③便于更换易磨损的部分④大型模具分块,设备要求低。缺点:①镶拼结构凸、凹模装配、 加工精度要求高②因冲裁张力,凹模缝隙处冲裁件易产生毛刺。 27.电火花加工时保证凸凹模配合间隙的方法:用加长的凸模(或电极)加工型孔,保证凸凹模间隙。 28.仿形加工原理:以预先制成的靠模为依据,加工时触头对靠模表面施加一定压力,并沿其表面移动, 通过仿形机构,使刀具做同步仿形动作,从而在模具零件上加工出与靠模相同的型面。 仿形控制方式:机械式、液压式、电控式、电液式和光电式。 1.说明电火花成形加工时的冲油、抽油的目的是什么?各有什么特点? 答:冲油式是将具有一定压力的干净工作液流向加工表面,迫使工作液连同电蚀产物从电极四周间隙流出。其特点是:排屑效果好,但是电蚀产物从已加工表面流出时易造成二次放电,使型面四壁形成斜度,影响加工精度。抽油式是从待加工表面,将已使用过的工作液连同电蚀产物一起抽出,抽油压力略大于冲油式油压。其特点是:可以获得较高精度和较小数值的表面粗糙度,但是排屑能力不如冲油式。 2.电火花穿孔加工前凹模模坯准备工作有哪些? 答:凹模模坯准备是指工件在电火花穿孔加工之前的全部工序:下料、锻造、退火、刨(铣)、平磨、划线、钳工、插(铣)、钳工、热处理、平磨、退磁。 3.说明型腔模不易电火花加工的主要原因。 答:①型腔为盲孔,不易排屑,金属蚀除量大,电极损耗后无法靠进给补偿②加工面积变化大,影响电参数的稳定性,电极损耗难控制,对加工精度有影响③加工中心产生大量的气体碳、氢等,氢气排不出而集中在某一地方而产生爆炸的现象。 4.说明紫铜和石墨电极的性能特点。 答:①紫铜组织致密,适用于形状复杂、轮廓清晰、精度要求较高的塑料模、胶木模及压铸模等,但机械加工性差,难以成形磨削;由于密度大、价格贵,不宜做大、中型电极②石墨电极容易成形,密度小,适宜做大、中型电极,但机械强度差,电极制造精度难以保证,且精加工时损耗较大,也容易引起非正常放电,使工件烧伤。 5.电火花加工型腔模时为何要设计排气孔和冲油孔,如何设计? 答:型腔模电火花加工一般为盲孔,排气、排屑条件较为困难,并直接影响加工效率与稳定性,精加工时还会影响加工表面粗糙度。为改善排气、排屑条件,大、中型腔模加工电极都设有排气、冲油孔。如何设计:①一般情况下,油孔要开在不易排屑的拐角、窄缝处;而排气孔则开在蚀除面积较大及电极端部凹入的位置②排气孔和冲油孔的直径约为平动量的1~2倍,一般取φ1~1.5mm③为有利于排气排屑,常把排气孔、冲油孔的上端孔径加大到φ5~8mm④孔距为20~40mm 左右,位置相对错开,以避免加工表面出现波纹。 6.说明混气电解加工的优缺点。 答:优点:①增加了电解液的电阻率,减小了杂散腐蚀,使电解液向非线性方向转化。使加工区的间隙迅速趋于均匀,成形精度提高②改变电解液的流动特性。混气后流速大,消除“死水区”和“空穴”现象,提高表面质量,减少短路现象③提高了成形精度,可以简化阴极的设计和制造。 缺点:①生产效率低②设备成本高。 7.以凹模压印凸模为例,说明模具的压印锉修加工法。 答:①压印前,现在车床或刨床上预加工凸模毛坯的各面②在凸模上划出工作表面的轮廓线③在立式铣床上按照划线加工凸模的工作表面,留压印后的锉修余量④用已加工好的、淬硬的凹模压印凸模⑤热处理⑥钳工研磨。 8.万能夹具的主要结构组成及各部件的作用。 答:①工件装夹部分:装夹工件②回转部分:控制工件的回转③十字滑板:使工件能在两相互垂直的方向上移动④分度部分:控制夹具的回转角度 制造工艺路线: 1.导柱:①下料②车端面钻中心孔③车外圆④检验⑤热处理⑥研中心孔⑦磨外圆⑧研磨⑨检验。 2.导套:①下料②车外圆及内孔③检验④热处理⑤磨内外圆⑥研磨⑦检验 3.上模座:①备料(铸件毛坯)②刨(铣)平面③磨平面④划线⑤铣前部⑥钻孔⑦镗孔⑧铣槽⑨检验 4.下模座:①备料(铸件毛坯)②刨(铣)平面③磨平面④划线⑤铣床加工(铣前部、两侧)⑥钻床 钻孔⑦镗孔⑧检验 5.凸模成形磨削:①下料(锯圆棒)②锻造③退火④刨铣六面⑤磨上下两平面及相邻两基准面⑥钳工 划线、攻丝⑦铣外形(留磨削余量)⑧淬火、低温回火⑨磨上下两平面⑩成形磨削⑾抛光 6.电火花线切割:①下料②锻造③退火④刨铣六面⑤钻穿丝孔⑥加工坐标孔⑦热处理⑧磨上下两平面 ⑨退磁⑩编程、线切割(11)研磨抛光 7.凹模:①下料②锻造③退火④刨铣六面⑤磨上下型孔、两平面及两侧基准面⑥划线⑦钻孔(凹模废 料排孔,连接螺孔,定位孔)、攻丝⑧退磁