模具制造电火花加工中拆铜公的那些事...

xn2678n

在模具行业中，尤其是塑胶模具行业，电火花加工是一个非常重要的工艺环节，这就需要设计大量的电极（拆铜公）来进行电火花加工。

1. 模具中需要设计电极的部位

: L9 ~0 A  U- v1 J0 [; ]0 ~& N& [% W

模具型面上有许多深槽窄缝、复杂型腔，是铣削加工机床难以加工的部位，这就需要电火花加工，另外一些加工精度和表面粗糙度要求特别高的部分也常用电火花加工。

! x9 k' N: E, k1 o. ^# J* r2 A

（1）模具中存在直角或尖角的部位

* T2 `( D. P, {- n% @, R/ j

6 o7 L2 z; V2 x; X1 ?, J

（2）圆角位太深且所在位置狭窄

（3）由曲面与直壁或斜壁组成的角位

# V$ E0 h0 Z9 N2 D

5 V% ?& Z5 R; o; `4 }

（4）模具结构中存在较深且窄的部位

# ]. Y% a' P1 [, E: O7 p( `5 ]

xn2678n

2. 电极的结构形式

0 |( G( g/ [, j* l0 T

有整体式电极和镶拼式电极两种结构形式。整个电极用一块材料加工而成，是最常用的结构形式。对形状复杂的电极整体加工有困难时，可将其分成几块，分别加工后再镶拼成整体，镶拼式电极可节省材料，但应保证各电极镶块之间的精度。

整体式电极与镶拼式电极

; X% A  e3 t* a0 d/ T

3. 设计电极的经验

: V$ s8 B* R. J

（1）设计电极前要充分了解模具结构。分清楚模具的胶位、插破位、靠破位、枕位等，确认好哪些部位需要放电加工，模仁与镶件是否要组装放电。

# j+ E) z2 {/ W' F

（2）设计电极时要按照一定的顺序进行，以防漏拆电极。这点对于复杂模具的电极设计非常重要。

（3）设计电极要考虑电极的制作问题。设计的电极应容易制作，最好是只使用一种加工方法就可以完成。如用CNC铣制作复杂电极非常方便，也容易保证电极精度。

; b+ L1 D. T; k& Z! O

（4）对于产品有外观和棱线要求的模具，可以优先考虑将电极设计为一次可以加工整体型腔的结构；有时整体电极加工有困难，有加工不到的死角，或者是不好加工，所需刀具太长或太小，就可以考虑分多一个电极，有时局部需要清角电极。

# Z; Y6 R0 {% P' J4 c5 h0 [: f

（5）电极的尖角、棱边等凸起部位，在放电加工中比平坦部位损耗要快。为提高电火花加工精度，在设计电极时可将其分解为主电极和副电极，先用主电极加工型腔或型孔的主要部分，再用副电极加工尖角、窄缝等部分。

（6）对于一些薄小、高低跌差很大的电极，电极在CNC铣制作和电火花加工中都非常容易变形，设计电极时，应采用加强电极的结构。

（7）电极在加工部位开向的方向，必须延伸一定尺寸，以保证工位加工出来后口部无凸起的小筋。

（8）考虑对某些电极进行避空处理，避免在电火花加工中发生加工部位以外不希望的放电情况。

. Q. P. F  ]% J& M) e" W

（9）设计电极时应考虑减少电极的数目。可以合理地将工件上一些不同的加工部位组合在一起，作为整体加工或通过移动坐标实现多处位置的加工，如下图所示，将工件上多处相同的加工部位采用电极移动坐标来加工。

不同加工部位组合在一起的电极

1 m7 m  s2 T, g( Q7 x1 q7 l

（10）设计电极时应将加工要求不同的部位分开设计，以满足各自的加工要求。如模具零件中装配部位和成型部位的表面粗糙度要求和尺寸精度是不一样的，所以不能将这些部位的电极混合设计在一起。

（11）给电极设计合适的底座。底座是电火花加工中校正电极和定位的基准，同时也是电极多道工序的加工基准，如在用线切割清除电极上刀具拐角部位的加工中，就需要用基座进行定位。另外，底座上最好设计方便电极安装时辨别方向的基准角。

+ P2 S' i; i# V9 P6 }% U# N6 k

（12）设计电极时要考虑电火花加工工艺。选用Z轴伺服加工还是侧向加工或多轴联动加工；电极要便于装夹定位；根据具体情况开设排屑、排气孔。

（13）电极数量的确定。电极数量的确定主要取决于工件的加工形状及数量，其次还要考虑到工件的材质﹑加工的深度以及加工的面积。

（14）设计电极的底座有两种方法，一种方法是在电极加工部位最大外形的基础上均匀扩大设计出底座，结果是以底座为基准的X、Y、Z坐标值往往为小数。第二种方法是先给底座基准的X、Y、Z坐标值确定一个整数。显然第二种方法可以避免电火花加工中操作者将复杂小数看错的情况。

; Q6 e! V4 V0 X% O, c; \

（15）一套模具的所有电极设计完成后，应填好备料单（根据电极要求确认电极坯料长，宽，高和电极数量，材质），安排电极的制作，设计好电火花加工的图纸（放电坐标、加工要求及细节备注）。

xn2678n

4. 确定电极缩放量

确定电极缩放量主要考虑的因素：加工形状、加工尺寸、加工余量、加工精度要求、加工表面粗糙度要求、电极与工件材质。

（1）数控电火花粗、中、精加工电极的单侧缩放量一般取0.30-0.15㎜、0.2-0.15㎜、0.15-0.05㎜。比如大多数模具厂的电极尺寸缩放量为粗公单边0.2mm，精公单边0.1mm。

5 X+ S4 `! h" _

（2）加工面积比较小的电火花加工场合，电极缩放量应取小一些；加工面积比较大的电火花加工场合，电极缩放量应取大一些。

! f& u4 r- `) o( d3 ]% b& n+ F

（3）深度值比较大的电火花加工场合，电极缩放量应取大一些，以避免粗加工效率偏低及二次放电造成工位口部尺寸超差。

（4）工件材质为硬质合金时，实际加工中放电间隙大约只有钢材质工件的一半，故确定的电极缩放量也要小些。

（5）电极缩放量在很大程度上决定了加工速度。如果放电能量较大，放电间隙也会较大；反之相反。较大放电能量的加工速度也就会快。如果电极缩放量加大，加工速度也会成倍加快。

3 ^1 X+ M; Z* a7 m% v

5. 选择电极材料

（1）紫铜电极

' @9 h& G' O- D5 T' e

紫铜是电火花加工中应用最广泛的电极材料。因为电极大部份都采用铜加工，所以在沿海地区把电火花加工的电极叫铜公。能比较容易获得稳定的加工状态，精加工中采用低损规准可获得轮廓清晰的型腔，可进行镜面超光加工。缺点是不宜承受较大的电流密度，在加工深窄筋位部分，局部高温很容易使电极发生变形，小电极的毛刺处理困难。

+ i0 J" a% U. E7 F7 U

% m# b. S3 D, v  A2 l6 h

& W1 W: E1 M8 u4 V

（2）石墨电极

! ^0 Y$ s3 f; X# f$ s: @" ]9 g

石墨很容易制造成形，无加工毛刺。在大电流的粗加工中，加工速度快。密度小，只有紫铜材料的1/5，使得大型电极制作和准备作业更容易。超薄电极放电加工中时不易变形。石墨电极的不足是不能加工非常精细的表面，在精细加工中电极损耗较铜要大，另外是石墨电极的制作需要专门的石墨加工机。

（3）铜钨合金

3 O. K, z! W' S9 U% _; b# n

铜钨合金电极材料在电火花加工中使用较少，只有在高精密模具及一些特殊超硬合金的电火花加工中才常被采用。铜钨合金电极材料可以有效地抵御电火花加工时的损耗，能保证极低的电极损耗。不足是材料价格昂贵。

6 r+ Y5 A+ ]- B" `2 l0 |