电极设计方法及原则教材课件.ppt

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1、電極設計方法及原則,制作人:王紅剛審 核:杜敬文制作日期:07/11/21,目錄,電極設計流程電極設計的原則電極設計的基礎放電加工區域的判定拆電極之常見問題&注意事項實例講解電極備料尺寸電極設計檢查 電極圖紙,電極設計流程,設計MAIL通知,圖檔抓取,制程分析,HSM電極制作,電極投單,組長工作分配,電極拆解及明細整理,組長審核,電極備料,電極編程,放電現場依照明細借取電極進行加工,NG,電極設計的原則,1 能整體不分離 2 Z軸優先之原則3 成品面與靠破面需分開拆解4 兩電極間的重合距離至少大於4mm以上5 開向尺寸延長至少大於1mm以上6 電極應易於加工、校正、對刀7 盡量釆用標准料電極或

2、常用電極的備料外形尺寸8 電極基准角與工件基准角一致，一般情況電極基准角都在右下角;9 整體拆解思路應單一方向或由里到外或外向里逐個拆解10 電極設計時盡量釆用平移，少用旋轉，以方便放電加工11 肋深在15mm以上時，優先考慮是否能拆解成側放電極12 盡量釆用EROWA治具電極13 電極命名從E01開始，設變修模電極接著以前的電極名稱命名，不可重復14 盡量少拆線割電極;15 減少電極數量;,電極設計的基礎,電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系復合形狀電極設計電極拆分原則電極的工藝結構與制程排配電極的材質和間隙,什么是电极？电极是指在模具中需要放电区域的一个反向模型，通常是通过铣削铜料或石墨而得到

3、的；实际上,电极比实际要得到的形状要小一些；它是电腐蚀加工的重要组成部分。,電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系,1.方形 電極的截面尺寸可分別計算如下 B1=B-2*d L1=L-2*d B1電極寬度 B工件寬度 L1電極長度 L工件長度 d放電間隙 在計算截面尺寸時只要每邊 均減去一個放電間隙即可,B,2.圓形 如圖所示電極的截面尺寸可計算如下 D1=D-2*d D1電極直徑 D工件直徑 d放電間隙,電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系,D,電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系,3.球形 電極的截面尺寸可計算如下 SR1=SR-dSR1電極尺寸 SR工件尺寸 d放電間隙搖擺方式(1).對于有球形搖擺的

4、機台來說可使 用該功能。(2).使用圓形加工方式(G02 G03)。(3).使用圓形搖擺方式。,電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系,無論在使用圓形搖擺方式還是圓形加工方式均會造成加工后球面的底部有一小平面。如果工件底部不充許有平面則需要再設計一精加工電極則可以解決此問題。,電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系,4.倒角 如圖所示計算如下 A1=A-(1-tg/2)*d B1=B-(1-tg(90-)/2)*d C1=C-2*d搖擺方式1.采用方形搖擺。2.采用方形跑位。,電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系,但是不論是采用方形搖擺還是直接采用方形跑位加工如果只是采用一種粗放電極加工后倒角尺寸會偏小對于這

5、種狀況可采取以下兩種方法解決 1.采用粗精兩種電極加工但會增加制造成本。2.在設計電極時尺寸C按粗加工間隙設計而對尺寸AB則按 精加工間隙設計計算如下 A1=A-(1-tg/2)*d”B1=B-(1-tg(90-)/2)*d”C1=C-2*d d粗加工放電間隙 d”精加工放電間隙,電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系,5.倒圓 如圖所示計算如下 Ra1=Ra+d Rb1=Rb-d A1=A-2*d d:粗加工放電間隙,電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系,對于右圖在設計時可以采用兩種方法1.圓形搖擺加工RB1=RB-d d:粗加工放電間隙2.方形搖擺加工 RB1=RB-d d:精加工放電間隙,6.斷差

6、 斷差的設計一般等于圖面的尺寸 即:A1=A 一般來說放電加工時的斷差尺寸由 電極保証因此在電極設計時對此 類尺寸的公差要求要嚴一些;對深度方向的斷差如右圖所示。由于 較深的部分在加工時消耗要大一些故 在設計時應將尺寸標注為正公差,電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系,7:斜面斜面與倒角有類似之處但斜面存在尖點在加工時應特別注意到在精加工時如果是用粗電極加工應該先加工尖點的一側再跑位加工另外一側這時應該Z軸抬起一個深度 t=X*tg tZ軸應減小的深度 XX軸的搖擺量 斜面角度當然采用粗精兩種電極的設計方案也是可行的。,電極間隙及其几何形狀與搖擺的關系,復合形狀電極設計,復合形狀是一般我們要設計的

7、圖形它是基本几何形狀組合而成其設計方法與基本几何形狀的設計大同小異但由于各種几何形狀組合在一起他們之間相互有所制約。因此在設計時應加以注意特別是在只設計一種電極來完成粗精加工的情況下如果沒有注意選擇合適的設計方法往往會造成加工后尺寸超差或不到位的情況發生下面由一個例子來說明此種情況,如圖所示我們由前面的計算方法可得 粗放電極A1=A-(1-tg/2)*d B1=B-2*d E1=E-2*d 精放電極A2=A-(1-tg/2)*d”B2=B-2*d”E2=E-2*d”#如要用一種電極加工可以先將工件尺寸整體內縮精修間隙再單獨對直邊進行間隙的縮放,復合形狀電極設計,電極拆分原則,好的設計方案不僅能

8、在電極的制造上節約很多成本而且在放電加工時也方便省時對整個加工成本及加工時間的降低有很好的幫助。在實際的電極設計的工作中很多時候的設計方案都不是唯一的。但以下几個方面是我們必須要考慮到的,電極拆分原則,1加工深度方向尺寸最淺之原則 在電極設計時應保証在電極的放電加工的方向最淺(在可能的情況下),2開向尺寸延長之原則 在放電設計時由于電極的尖角極易消耗加上放電的間隙在角落處就會形成圓角。對于開向尺寸的加工時如果電極設計得剛好和開向形狀一樣大小則在開向尺寸的外邊就會有一部分余料留下故在設計時對于開向尺寸應加于延長.,電極拆分原則,3可重復利用之原則 在電極設計時可能同一工位可以有兩種或兩種以上的方

9、案可供選擇此時可考慮使電極在加工后經簡單的修整后即可再次使用如例,電極拆分原則,4電極應易于加工 在電極設計時應注意設計出的電極在現有工藝條件下應能達到。同時除非萬不得已不可將電極設計成需要放電工段來加工否則會造成放電加工困難電極制造成本過高等弊病。,電極拆分原則,5尺寸公差要合理 在尺寸的公差方面應在保証圖面要求的情況下盡可能降低對各加工工段的要求用0.10mm的公差能滿足使用要求就決不要標注成0.01的尺寸公差否則造成各加工工段將時間花費在無關緊要的部分造成不必要的浪費。,電極拆分原則,6電極的毛刺應易去除1.電極的制程(工段的選擇及工段的先后順序)2.電極的拆解方式,電極拆分原則,7電極

10、應易于校正對刀 只要我們在設計時多考慮一點增加校正面對刀面完全可以解決(見圖B)(電極由CNC加工)。,電極拆分原則,8電極的種類盡可能少 電極是放電加工的刀具電極的種類越多成本就會越高對于現場加工來說電極的種類越多其加工前所花的輔助時間越多抓尺寸次數也會越多這樣阻礙了現場效率的提升。所以電極拆分的種類越少越有利于現場加工也有利于控制電極的成本!,電極拆分原則,9薄電極小齒電極采用銅鎢或銀鎢材料 由于銅鎢及銀鎢材料具有較好的剛性用它們制成的薄小電極剛性較銅材好不易變形對電極的制作工段來說難度也降低了故對于在0.20mm以下的小齒一般均要采用銅鎢材料但是無論銅鎢還是銀鎢材料在加工效率上都比不上銅

11、而且價格昂貴。因此在銅材料的剛性夠的情況下還是優先采用銅材料。,電極拆分原則,電極拆分原則,10盡量采用EROWA電極 EROWA治具能節省電極的校正時間可大大提高工作效率;同時EROWA治具也給電極加工單位帶來了方便使用EROWA電極可將備料的動作提前可提高電極制作的速度。因此應盡量采用EROWA投制電極。但在投制時應讓CNC或WE來加工電極避免讓磨床加工。,電極的工藝結構與制程配,電極的工藝結構主要有校正對刀和防呆 在制程排配時要注意WE工段的工藝圓角G工段的毛刺要考慮到各工段的加工特性及加工極限,電極的材質和間隙,電極常用材質有,銅:Cu 石墨:Gr銅鎢與銀鎢:CuW&AgW,電極常用間

12、隙有,0.03 0.05 0.1 0.15 0.2,放電加工區域的判定,1 面與面間的構成形式是影響需否放電的重要因素如下圖,圖一,圖二,2.刀具的最小直徑與最大刃長也是影響放不放電的重要因素如下圖,圖一,圖二,圖三,3.工件上特征的構成形式影響蓍工件是否需放電加工 如下圖,4.工件的局部結構直接關系其是否需要放電加工 如下圖,拆電極之常見問題,1.漏拆2.未做好加強,延伸不夠3.表面處理要求處理不當4.曲面建型有問題,拆電極之常見問題,1.檢查組立檔時,需用反向搜索,看沒有電極的地方是否加工到位,否則補電極.2.拆電極可將所有面都拆出,很明顯的的平面等除外,再將可加工出來的地方之電極剔除.(

13、對經驗不足的人員尤其重要)3.拆完電極組合完成後,交給班長,負責人做複項檢查,確保無漏拆電極.,預防漏拆電極方法:,拆電極之常見問題,需仔細檢查開放區域的電極體是否有延伸:,會產生段差的地方,拆電極之常見問題,如下需仔細檢查開放區域的電極體是否有延伸:,合適方法:如左圖拆成一體,拆電極之常見問題,對表面處理要求的檢查:對表面處理的判斷,往往會在有入子,滑塊的區域處理不當 如下圖:藍色面為入子,綠色面為成品表面處理VDI-21,紅色面靠破,兩處需拆一體,電極入子不可單拆,拆電極之常見問題,檢查電極曲面是否有問題方法:a.線性顯示,看曲面經緯線是否有斷開的地方,曲面有問題,生成刀路會過切,拆電極之

14、常見問題,檢查電極曲面是否有問題方法:b.檢查電極建型是否光滑平順,使用命令:Analysis shape Face reflection,拆電極之常見問題,檢查電極曲面是否有問題方法:c.分析拔模角,檢查是否有倒勾 對有倒勾的曲面,路徑有時無法生成 d.檢查是否有微小邊界,小曲面體,尖點,曲面是否有交差 用檢查几何體命令Examine Geometry分析,電極設計注意事項,1.母模成品表面要求為VDI鏡面放電時電極需拆成一支整體電極NC 無法加工處可採用EW或電極清角方法來完成.,例如此支整體電極表面要求為SPI-A3,局部需用線割放電清角.,2 電極基座與放電部分在沒有EROWA治具的情

15、況下的關系 電極基座的尺寸比放電部分的尺寸大所多出的部分即為現場EDM校表的位置XY轴校表位 预设单边&電極基座的高度設置最少不能低于5mm,方便校表通过,如下图所示:,3 電極基准的方向 電極基准的方向與模仁或工件的基准同一位置以倒一R角為記號.,電極基准角與模仁基准角方相同,4 電極基准平面與工件的距離 EDM冲水位高度的预设在工件所拆電極部分最高处加3mm以上,这样方便火花机加工时 冲走残渣和EDM操作人員的查看。,EDM放电加工时会产生残渣,如果不能及时冲走碳粉的话,EDM的二次放电会损伤电极,更致命的是积碳造成工件损坏。特别是加工深骨位(加强筋之类),由于积碳造成大肚倒扣,注塑时会出

16、现粘模现象前模影响就更為嚴重。,如下图所示:,5.1 電極坐標和放電深度的設置 拆电极X.Y.Z三轴偏移尺寸有两种方法,一种方法是以电极边沿最大点均匀放大,结果是 出现小数点第二种方法是三轴预设整数不考虑电极边沿均匀放大问题,好处是EDM加工时不会因有小数点移错尺寸,减少出错机会。所以本部門采用第二种方法,如下图所示:,5.2 放電深度在考慮電極延伸需要和沖水位的同時同樣取整,6.1 拆电极要非常注意延伸问题,不延伸EDM加工后的模具,注塑出来的产品 外观及夹口都有一定影响。如下图所示红色部分是典型以延伸的地方,6.2 像这样红色圆圈所示的地方须延伸!,7.1 下图是典型拆电极要特别注意的地方

17、!如下图红色圆圈所示:,7.2 EDM加工要预留火花位,以精加工单边0.07mm火花位为例,驳口处两个电极须延伸交差才能达到完美效果(当然有些模具由于产品剧情须要,有些地方不能延伸,精加工电极局部地方不放火花位就OK了),拆电极时能延伸的地方尽量延伸。如下图红色圆圈所示:,7.3 下图红色圆圈所示是拆电极时必须两电极须延伸交差的效果图:,7.4下图红色圆圈所示是拆电极时必须两电极不延伸交差,单边放0.07mm火花位,EDM加工后的效果图:,8 拆电极要非常注意拨模斜度问题,注塑时出现粘模现象,往往就是不注意拨模斜度的后果,注塑时出现粘模现象跟拨模斜度有着直接关系(当然还和真空排气也有关联)。接

18、收圖檔后第一時間就是分析圖檔有無拔模和倒扣如有類似情況與設計人員溝通后或由設計修改或自己修改。修改骨位(加强筋)拨模斜度的厚度设计跟产品的缩水现象有很大关系:修改原則是:加胶容易减胶难。,如下图所示:,9.1 拆电极时为减少EDM拆卸次数和数量,铜料允许情况下尽量组合在一起(当然要考虑刀具能否加工问题,),9.2 这是组合电极的效果图,10.1 典型高低跌差很大的产品!如下图所示:,10.2 由于高低跌差很大,CNC加工时极容易变形,拆电极要特别注意加强防护问 题,所以做加强筋可起到防止变形的作用。如下图所示:,11 清角電極所拆大小需大于銑刀未銑到的部分,放電完后此處仍有剩余殘料未清完,12

19、 注意所拆電極的合理性盡量不要讓電極在銑削后再線割或其他后續加工。同一個電極上如有倆個以上的放電部分需注意他們之間的距離是否滿足 最小通過此間隙的刀具的直徑和長度。,通過兩個放電部分的刀具有效長度不夠 無法銑削,13 工件需拆電極是因為無法銑削或銑削的效果達不到要求。所以所拆電極一定要注意可加工性不得出現電極也是無法加工的現象,此處無法銑削出來,兩個電極如果放電部分有重疊重疊部分的尺寸需大于3mm（情況允許下）便于EDM人員在操作時查看放電是否有接順。同樣的情況也適用于單 個電極在和工件上面已銑削到位的部分存在重疊的位置。,此面已銑削到位,放電部分與銑削面要有重疊,EROWA電極的設計,點擊建

20、構實體圖標,出現選擇對話框,直接點選要拆電極的面,輸入Offset數值,得到一個比所點選的面單邊大XXmm（數值于Offset中指定的數值）的實體.,此功能鍵的作用為建構拆電極所需要的實體另一個作用是可以輔助精確量測曲面的最高點.通常在拆電極開始時使用.,EROWA電極的設計,點擊布爾運算圖標,點擊布爾運算選項,先點選新產生的實體再點選所要參照的工具體.,先選,進行布爾運算后得到的電極實體形狀,在保留工具體選項欄內如是Yes則布爾運算后被使用的工具體仍存在如為No則布爾運算后只剩下電極體存在.,EROWA電極的設計,點擊圖標,點擊要編輯的電極實體,選擇剪切平面,剪切后的實體,電極與模仁比照面完

21、全貼合,EROWA電極的設計,定電極最高點注意座標系Z軸與電極頂面為同一方向,右擊鼠標于對話框中選擇此兩項選項,擺正電極體,EROWA電極的設計,點擊最高點圖標,點擊電極中心位置后并選擇整個電極實體,中鍵確認后得到電極最高點,將座標系移至電極最高點,EROWA電極的設計,點擊圖標,于深度欄內輸入電極最高點到底平面的數值（須是整數）于尺寸欄內選擇基准台的毛坯料,自動生成的基准台,點擊交集圖標,最終得到使用EROWA治具的電極實體.,其他常用功能簡介_取代面,布爾運算后待編輯的電極實體,點擊圖標,在此狀態點選將要被取代的面,在此狀態點選取代后保留的面,取代后的面,其他常用功能簡介_接合表面,去除剪

22、切或取代后的留下的棱線,點擊接合表面圖標,選擇對話框,選擇實體得到光滑表面,其他常用功能簡介_吸取面,利用面剪切電極,點擊圖標,Face狀態下Copy需要的面,點擊圖標,選擇已Copy面,選擇對話框,得到完整的面,其他常用功能簡介-延伸面,點擊圖標,在對話框中輸入要延伸的數值,選擇四周將面延伸,點擊圖標,選擇電極實體中鍵確認后再選擇面,先選,剪切后的實體,移動電極的制作,需拆電極的Hook pin,已拆好的兩個電極體,按快捷鍵Ctrl+T后選擇已拆好的兩個實體中的任意一個點選對話框中轉換功能.,出現兩個選項對話框,移動電極的制作,選擇輸入差對話框,在要移動的軸向輸入移動數值,選擇移動后確認OK

23、,移動后的電極,移動輸入的數值必須是整數移動后每個電極體之間的距離不能小于2.00mm.,移動電極的制作,做好基准台后重復移動步驟在轉換對話框中點選Copy選項得到兩個移動位置.,移動后的電極,旋轉電極的制作,將視圖擺放后選擇大概位置做中心最高點,將坐標移至剛生成的點上.,按快捷鍵Ctrl+T后先選擇已拆好的兩個實體中的任意一個再點選對話框中旋轉功能.,選擇點和變量選項,旋轉電極的制作,如各軸數值不是零請點擊重新設置選項將數值歸零.,選擇旋轉軸,輸入旋轉的度數通常為180.,旋轉電極的制作,點選移動選項將電極旋轉,做好基准台待旋轉的電極,旋轉電極的制作,按快捷鍵Ctrl+T后選擇實體再點選對話

24、框中旋轉功能.,輸入旋轉度數180,旋轉電極的制作,在轉換對話框中點選Copy選項得到旋轉后的電極.,電極備料尺寸,電極備料尺寸需給出X,Y,Z三方向尺寸書寫格式為XYZ.如需備一塊長 100mm,寬60mm,高50mm的銅料書寫為1006050。電極X和Y方向的尺寸為比基座尺寸大5mm。Z方向為放電部分的高度加基座的高度還有裝夾在治具的高度相加后圓整到0或5再加5mm最少高度不得底于50mm.電極備料尺寸需以書面格式寫出并存檔備案作為單套模具使用銅料的計算依據。電極備料單參照下圖。,電極設計檢查,1.1 所拆電極是否與工件有干涉此類情況不允許發生。這種情況往往會導致 放電過切 1.2 兩個放

25、電部分相鄰的電極是否有重疊的部分重疊的部分是否合理 1.3 所拆電極是否合理是否有更佳的組合方法 1.4 所備銅料是否正確。,電極圖紙,1.1 電極圖紙為放電位置圖和電極測量圖倆種。如有需要另出電極線割圖。出放電位置图主要注意以下几点:不能重复标数,突出主次要使作業人員一眼 就能明白你所表达的东西,1.2 电极工程图里还有一项是要表达出电极的立体图样,是用等角线架来表示,如 下图红色圆圈所示:,1.3 放電位置图里要清晰明了地表达出X、Y、Z三轴的移动数据,如下图红色圆 圈所示:,1.4 電極測量圖是給品管測量電極所用的圖紙圖上所標示的尺寸要簡潔明 了,對放電部分標注的尺寸要便于測量。,電極線割图:拆组合电极會用到线切割清除刀具不能加工的地方(下图属典型须用线切割清角的电极),这时须在電極線割图里标明须线割地方,穿线孔的座标尺本及孔距等,做到清楚交待.如下图所示,簡報結束謝謝指教,