電火花型腔模具成型技術與模具設計

黃龍明

[摘 要] 模具作為加工制造業中不可或缺的工業裝備，加工精度能否滿足要求會對該生產部門所生產的產品質量產生決定性作用。傳統的模具加工雖然在技術層面較為簡易，但隨著各類工程工具精度要求的不斷提高，其已無法滿足工具生產需要。這種情況使各類新型模具加工逐漸成為業內主流，電火花技術就是其中最具代表性的技術之一。通過對電火花加工原理及必要條件進行闡述，分別介紹幾種電火花型腔模具加工方式的操作過程。

[關 鍵 詞] 電火花；型腔模具；成型技術；模具設計

[中圖分類號] TG162.4 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）17-0184-01

近年來模具加工精度要求的不斷提高使傳統機械式模具加工的劣勢不斷顯現。機械加工在很多關鍵但不易伸入機械結構部位無法滿足加工要求也逐漸成為業內人士亟待解決的問題。電火花技術作為一種利用電火花放電原理進行加工的技術，其受結構因素影響較小，因而在近些年成為模具加工的主流技術之一。

一、電火花加工原理及所需條件

電火花加工方式實現對材料的去除主要依靠電極與可導電的加工材料間保持較為微小的一段距離，工具電極能夠在這一微小縫隙中產生尖端放電現象，形成電火花，這種電火花內部溫度極高，能夠使工件材料需要去除部位的金屬快速熔化甚至汽化，隨即從原有位置脫落，這樣就完成了對金屬的去除過程。

電火花加工工藝要完整實現其功能需要如下幾個條件：首先，電極的電源應為脈沖電源，因為只有在這種交替變化的電源中電極才可出現有規律的放電現象。其次，要根據加工要求合理控制電極與加工材料的級間距離。距離太近會短路，排屑困難造成積碳，影響型腔整體形狀性能要求，而距離過大則會使金屬去除效果難以達到預定要求。最后，電極與加工金屬應處于同一導電液體介質內，這一介質的導電性及絕緣強度都應滿足加工要求。

二、電火花型腔模具加工設計

電火花在加工過程中應用較為廣泛，主要有線切割、成型加工、穿孔、加工型腔模具等，在這其中以加工型腔模具應用電火花最為普遍。利用電火花加工型腔模具按照工具電極在模具內的運動情況可以將加工模式分為如下三種：

（一）單電極成型設計

整個加工過程只利用一個電極，因此，其在模具內部的運行模式通常以平面移動為主。其加工步驟分為兩步：首先，給電極設置較低的參數，使電極在模具內部進行初步運動，實現腔體的初步成型，這一初步加工步驟之所以選擇參數較低主要是為了降低電極與腔體接觸對電極產生的磨損。隨后，電極開始進行水平運動或圓周運行，這一過程主要是對初步加工的腔體進行細致打磨，使其完全符合型腔模具的加工要求，在這一過程中，若需要對模具側向部分進行細致加工，需要人為不斷對電極位置進行適當調整。

（二）多電機交替加工設計

這一技術需要利用多個電極來共同完成加工，加工過程中需要不斷對電極進行更換，其更換主要取決于加工部位的精度要求。一般在初步加工過程中，選取的加工電極通常電參數較大，且材料耐磨能力較強，這有利于快速高效地去除腔體內部大量無用的金屬物質。隨后，再換用精加工電極，這時電極電參數較小，且加工較為細致，能夠實現對模具局部凸出或缺陷的小型修復，其單次運行只會去除較少部分的金屬，不會對整體模具形狀產生大規模破壞，實現對模具進行細節加工的目的。

（三）分解加工法設計

這種方法是一種根據型腔模具各部分加工要求分別選擇電極進行加工的方法。一般為加工型腔的主體部位一般選擇加工精度較高的電極，這種電極加工性能較好，能夠滿足型腔表面平整度及精度的較高要求，能夠使加工過后的型腔主體滿足既定要求。而對型腔的一些非主要部位，通常選擇加工精度稍差的電極進行加工，這種分解加工法能夠有效實現電極精度與加工精度的完美匹配，不僅有利于模具成型零件各部分實現其自身功能，還在節約成本方面具有重要意義。

三、結語

加工技術能夠不斷實現升級的關鍵就在于其能否與其他技術實現有機結合。電火花型腔模具加工技術作為一種將電應用于機械加工的新型技術，發揮了電能可以快速產生高溫且溫度可通過參數調節控制的優點，使成型模具加工技術水平達到了新的高度。相關加工人員應在日常工作中不斷探索，尋找與其他技術結合的突破口，實現模具加工水平的快速提高。

參考文獻：

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