第6章 其他模具加.pptVIP

第6章 其他模具加工技术 6.1 特种模具加工技术 6.2 快速原型制造技术 6.3 模具高速加工技术 6.4 超精密模具数控加工技术 先进模具制造工艺和特殊的模具加工方法是在传统模具制造工艺不断变化和发展的基 础上逐步形成的一种模具制造技术，是模具制造业适应市场竞争的需要，也是高新技术产业 和传统模具工艺高新技术化的结果。 6.1 特种模具加工技术 6.1.1 电解加工 1.加工原理 电解加工是利用金属在电解液中电离时被溶解而使工件成形。如图6-1 被加工工件1接直流电源阳极（正极，工具2接阴极（负极。两极之间保持一定的间隙（0.1~1mm），通电后电解液（NaCI或NaNO3溶液）在一定的压力下（0.5~2.5MPa）从两极的间隙间高速流过（5~50m/s）,由于电场的作用，阳极工件表面上的金属被电离溶解，溶解的金属正离子与溶解液中负离子结合，同时被电解液带走，直到阳极工件与阴极工具表面的形状相似为止。以加工钢材料为例，若采用的电解液为NaCI，电解时，工件钢表面的的铁原子失去电子成为铁的正离子Fe++ 进入电解液，并与电解液中的带负离子的CI- 和 OH- 发生下列化学反应: Fe+++2(OH)- Fe(OH)2 Fe+++2CI- FeCI2 经不断电解，工件表面上的铁原子不断断被溶解，最终被加工成与工具规定一致的形状。 如图6-2所示，是工件未加工时工件与工具的情况，两者间的间隙是不均匀的。如图 6-3所示，是加工完的情况，工件与工具表面形状相同，两者间的间隙是均匀的。 2.工艺特点及应用范围 电解加工的生产效率非常高，是电火花加工的5～10倍。适合加工形状复杂的模具型面和型腔。由于电解加工无切削力作用，故能获得较高的加工精度和表面质量。电解加工中，工件的尺寸误差可控制在±0.1 mm之内，表面粗糙度 Ra值可达0.2～1.25μm。 工具电极无损耗，可长期使用。但是电解液需庞大的过滤循环装置，占地面积大;电解液对机床也有腐蚀，需采取周密的防腐措施。 6.1.2 激光加工 1.加工原理 激光是一种辐射光，亮度极高，方向性、相干性和单色性好，通过光学系统可以将激光束聚集成直径为几十到几微米的极小光束，其能量密度可达108~1010W/cm2。当激光照射到工件表面时，光能迅速被工件吸收并转化为热能，产生方向性极强的冲击波，使被照射的工件表面材料被瞬间熔化、汽化去处。 激光加工设备由电源、激光发生器、光学系统和机械系统组成。其加工原理如图6 -4所示，激光发生器将电能转换为光能，形成激光束，经光学系统聚焦照射到工件的被加工表面 进行加工。工件固定在工作台上，由数控系统控制和驱动。 2.工艺特点及应用范围 激光加工能量密度极高，几乎可以加工任何材料，如硬质合金、陶瓷、石英、金刚石等硬 脆材料。激光适合加工精密微细结构，特别适合加工精密微细孔。由于激光加工的过程中与工件不存在接触，没有冲击和磨损及加工变形等问题。激光还广泛地应用于切割、焊接和 热处理等加工领域。 激光是一种局部瞬间熔化、气化的热加工方法，其影响因素很多，要达到预期的精度和 表面质量需要反复实验，确定合理的加工参数。 6.1.3 超声波加工 1.加工原理 超声波加工是利用工具端做超声频振动(频率超过16000 Hz)，通过驱动工作液中的悬 浮磨料撞击加工表面的加工方法。超声波工作原理如图6 -5所示，加工时，在工具6和工件 1之间送(放)入工作液(水或煤油)和微细磨料混合的悬浮液2，并使工具在很小的作用力下 轻轻压在工件1上。超声波发生器将工频交流电转换为超声频电振荡能量源，经转换器4 转换成纵向振动，再经变幅杆把振幅放大到0.05 ～0.1 mm左右，驱动工具端面做超声 振动，迫使悬浮液中的磨料以很大的速度和加速度不断撞击、抛磨被加工表面，将被加工表 面的材料粉碎成很细的微粒从工件表面脱落下来，并被悬浮液带走，逐步将工具的形状复印 在工件上。 2.工艺特点和应用范围 超声波加工是磨粒在超声振动作用下机械撞击、抛磨以及超声空化作用的综合结果，其中磨粒的撞击是主要的。超声波可以加工导电材料，也能加工不导电材料和半导体材料。加工特别适合脆、硬性材料，如玻璃、陶瓷、石英、玛瑙、金刚石、宝石等，特别是不导电的非金属特硬脆材料，不适合加工韧性材料。为提高生产率，常采用与其它加工方法相结合的复合加工，如超声波切削、超声波磨削、超声波电解加工、超声波线切割等。 超声波加工机床，结构简单，操作方便，但加工效率较低，工具消耗大。 制作工具的材料较软的黄铜或低碳钢，悬浮液中的磨料用