毕业论文血压计塑料模具模仁的线切割加工.doc

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1、毕业 论文 课题 ： 血压计塑料模具模仁的线切割加工 专 业 班 级 学生姓名 学生学号 指导教师 提交日期 成绩 答辩日期 答辩成绩 答辩教师 总评成绩 课题设计要求一、任务书1、结合自己的实习工作岗位，撰写一篇与本人实习工作相关的毕业论文。2、毕业论文的题目，可根据论文的内容自己拟定。题目要重点突出论文的要点。二、课题设计要求1、毕业论文的写作程序大体分为四个阶段：（1）拟定写作提纲；（2）撰写初稿；（3）修改二稿；（4）三稿定稿。2、论文要有明确的研究对象，要结合自己的实习单位和自己所干的工作写。3、毕业论文要求观点正确、论证充分、资料翔实、文字流畅简练、布局合理、结构严谨、理论联系实际

2、、有一定的独到见解。4、论文的正文字数不得少于5000字。5、毕业论文的排版要符合学院的毕业设计要求：全部打印、A4纸张，全文一律采用宋体字，按封皮、课题设计要求、评语、内容摘要、关键字、目录、正文、致谢、参考文献的顺序左装订。设计题目血压计塑料模具模仁的线切割加工指导教师综合阅评意见平时成绩020材料成绩040指导教师内容摘要我是在宁海华硕模具塑料厂实习的，实习期间按学校及公司要求及时完成毕业论文。在以下章节中将会介绍到中走丝线切割的发展、原理、加工原理、加工条件以及加工特殊凹模版加工工艺处理方法和加工操作方案,通过实例进行分析、解决。关键词： 中走丝切割机床 加工过程 工艺处理方法 加工操

3、作方案目 录第一章 中走丝线切割简介11.1 中走丝线切割加工原理及特点11.2 中走丝线切割机床结构31.3 中走丝线切割机床应用4第二章 血压计塑料模具模仁上孔的线切割加工 62.1 加工工艺的分析 62.2 多次切割工艺参数的设置7第三章 多次切割变形问题及处理方法 103.1 多次切割凹模变形问题及处理方法103.2 多次切割凸模变形问题及处理方法12第四章 多次切割工件余留部位的处理 14致谢17参考文献 18第一章 中走丝线切割简介1.1 中走丝线切割加工原理及特点一、中走丝线切割加工原理中走丝线切割其工作原理: 绕在运丝筒上的电极丝沿运丝筒的回转方向以一定的速度移动，装在机床工作

4、台上的工件由工作台按预定控制轨迹相对与电极丝做成型运动。脉冲电源的一极接工件，另一极接电极丝。在工件与电极丝之间总是保持一定的放电间隙且喷洒工作液，电极之间的火花放电蚀出一定的缝隙，连续不断的脉冲放电就切出了所需形状和尺寸的工件。 在这里指出，“中走丝”电火花线切割机比快走丝电火花线切割虽加工质量有明显提高，但它仍然属于高速走丝电火花线切割机的范畴，切割精度和光洁度仍与低速走丝机存在较大差距，且精度和光洁度的保持性也需要进一步提高。“中走丝机”具有结构简单、造价低以及使用消耗少等特点，因此也有其生存的空间，目前执行的标准仍然是高速走丝机的相关标准，因此生产企业在对用户的宣传上要注意，一定要实事

5、求是。下图为线切割机床加工原理图示：图1 线切割机床加工原理图二、中走丝线切割加工条件中走丝线切割加工能正常运行，必须具备下列条件： 1. 钼丝与工件的被加工表面之间必须保持一定间隙，间隙的宽度由工作电压、加工量等加工条件而定。 2. 电火花线切割机床加工时，必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，如煤油、皂化油、去离子水等，要求教高绝缘性是为了利于产生脉冲性的火花放电，液体介质还有排除间隙内电蚀产物和冷却电极作用。钼丝和工件被加工表面之间保持一定间隙，如果间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，则不能产生电火花放电；如果间隙过小，则容易形成短路连接，也不能产生电火花放电。3. 必须采用脉冲电源，即

6、火花放电必须是脉冲性、间歇性。在脉冲间隔内，使间隙介质消除电离，使下一个脉冲能在两极间击穿放电。三、中走丝线切割机 1. 特点 CHK线切割电脑编控系统是某厂同温州昌顺数控电器厂联合开发中走丝软件，综合国外慢走丝软件优点，采用外置式控制卡和电脑USB端口进行数据通讯，WINDOWS/XP操作系统，而且具有多次切割、往复运丝、单项切割功能，在每次切割中，电机丝速快慢、高频参数、跟踪速度等参数由软件自动切换一步完成，使操作更加方便，功能更加强大，突破了传统软件的各种限制，从而有效地提高了加工件表面光洁度和模具精度。 2.中走丝线切割机 图2. 线切割机床外形图 图3. 线切割机床控制系统 图4.

7、控制系统的操作面板 图5. 线切割机床外形 图6. 线切割机床加工状态时1.2 中走丝线切割机床结构一、中走丝线切割机床组成1机床主体：床身、丝架、走丝机构、XY数控工作台。 2工作液系统。3. 高频电源：产生高频矩形脉冲，脉冲信号的幅值、脉冲宽度可以根据不同工作状况调节。 4. 数控和伺服系统。二、中走丝线切割控制系统 图7 中走丝控制系统1 、选用工业PC机，安全性能符合UL/CSA/TUV要求，具有良好的环境适应能力。 2 、自动编程与加工控制一体化同时输入代码。 3 、后台编程功能，有效减少辅助时间。 4 、全数字化控制，良好的自适应性。 5 、三维立体造型加工轨迹显示。 6 、四轴联

8、动，上下异形面加工。 7 、脉冲电源波形显示。 8 、全绘图式编程，功能强大。 9 、可与AUTOCAD.DXF文件直接通讯。 10 、配备PIXIE智能高频电源系统。1.3 中走丝线切割机床应用一、中走丝线切割加工的应用 1广泛应用于加工各种冲模。 2可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件。 3加工样板和成型刀具。 4加工粉末冶金模、镶拼型腔模、拉丝模、波纹板成型模。 5加工硬质材料、切割薄片，切割贵重金属材料。 6加工凸轮，特殊的齿轮。 7适合于小批量、多品种零件的加工，减少模具制作费用，缩短生产周期。二、中走丝与快、慢走丝的异同在保留快速走丝线切割机床结构简单、造价低、工艺效果好、使用

9、过程消耗少等特点的基础上，引用国际上精密模具加工设备的先进理念及慢走丝多次切割技术，开发了能实现多次切割的智能化系统中速走丝电火花线切割机。该机比快走丝更人性化、便捷化，适用范围更广。第二章 血压计塑料模具模仁上孔的线切割加工2.1 血压计塑料模具模仁孔的加工工艺的分析一、分析血压计模具模仁的结构特点 图8 血压计塑料模具模仁零件图此图表面粗糙度为Ra1.41.7,尺寸公差为0.00,模具材料为P20,材料硬度为HRC2832, 经过调质、淬火加高温回火的处理，所以工件具有良好的综合机械性能,提高了硬度。分析上图，此图用中走丝线切割加工的是孔(精孔),尺寸精度要求高,表面粗糙度要求高等，因此需

10、要采用多次切割才能达到要求。因为采用多次切割工艺后, 加工的工件不仅尺寸精度提高, 表面污渍有效去除, 手感光滑无毛刺, 表面粗糙度降低,而且由于多次切割时放电作用和乳化液的有效冷却, 使切割面硬化层增加, 从而大大提高了模具的寿命。二、确定加工工艺路线电火花线切割加工是实现工件尺寸加工的一种技术。在一定设备条件下，合理的制定加工工艺路线是保证工件加工质量的重要环节。 1、对图样进行分析和审核分析图样对保证工件加工质量和工件的综合技术指标是有决定意义的第一步。以冲裁模为例，在消化图样时首先要挑出不能或不易用电火花线切割加工的工件图样，大致有如下几种：（1）表面粗糙度和尺寸精度要求很高，切割后无

11、法进行手工研磨的工作；（2）窄缝小于电极丝直径加放电间隙的工件，或圆形内拐角处不允许带有电极丝板并加放电间隙所形成的圆角的工件；（3）非导电材料；（4）厚度超过丝架跨距的零件；（5）加工长度超过x,y拖板的有效行程长度，且精度要求较高的工件。在符合线切割加工工艺的条件下，应着重在表面粗糙度、尺寸精度、工件厚度、工件材料、尺寸大小、配合间隙和冲制件厚度等方面算仔细考虑。 2、计算和编写加工程序编程时，要根据配料的情况，选择一个合理的装夹位置，同时确定一个合理的切割点和切割路线。起割点应取在图形的拐角处，或在容易将凸尖修去的部位。切割路线主要以防止或减少模具变形为原则，一般应考虑使靠近装夹着一边的

12、图形最后切割为易。 3、穿制加工用的程序纸带和较对纸带对尺寸精度要求高、凸凹模配合间隙小的模具，必须要用薄料试切，从试切件上可检查其精度和配合间隙。如发现不符合要求，应及时分析，找出问题，修改程度直至合格后才能正式加工模具。这一步骤是避免工件报废的一个重要环节。根据实际情况，也可以直接键盘输入或从编程机直接把程序传输到控制器中。2.2 多次切割工艺参数的设置一、第一次线切割工艺参数的设置1、加工路线的确定表1 第一次线切割工艺参数表 加工方式 丝偏 脉宽 脉间 功率 运丝 丝速 跟踪 第一次切割 155um 13 5 5W 普通运丝 高 43 2、脉冲参数 选用高峰值电流,较长脉宽的规准进行大

13、电流切割,以获得较高的切割速度。 3、补偿量计算f=1/2d+&+*+s式中，f为补偿量；&为第一次切割时的放电间隙（mm）；d为电极丝直径（mm）；*为留给第二次切割的加工余量（mm）；s为精修余量（mm）。在高峰时电流粗规准切割时，单边放电间隙大约为0.02mm，精修余量甚微，一般只有0.003mm。而加工余量*则取决于第一次切割后的加工表面粗糙及机床精度，大约在0.030.04mm范围内。这样，第一次切割的补偿量应在0.050.06mm之间，选大了会影响第二次切割的速度，选小了又难于消除第一次切割的痕迹。二、第二次线切割工艺参数的设置 1、加工路线的确定表2 第二次线切割工艺参数表 加工

14、方式 丝偏 脉宽 脉间 功率 运丝 丝速 跟踪 第二次切割 105um 5 8 3W 普通运丝 低 50 2、脉冲参数选用中等规准，使第二次切割后的粗糙度Ra在1.41.7um之间。3、补偿量计算由于第二次切割是精修，此时放电间隙较小，&不到0.01mm，而第三次切割所需的加工质量甚微，只有几微米，二者加起来约为0.01mm。所以，第二次切割的补偿量f约为1/2d+0.01mm即可。三、第三次线切割工艺参数设置 1、加工路线的确定表3 第三次线切割工艺参数表 加工方式 丝偏 脉宽 脉间 功率 运丝 丝速 跟踪 第三次切割 85um 8 8 2W 往复1档 慢 50 2、脉冲参数 用最小脉宽进行

15、修光，而峰值电流随加工表面质量要求而异。 3、补偿量计算理论上是电极丝的半径加上0.03mm的放电间隙，实际上精修过程是一种电火花磨削，加工量甚微，不会改变工件的尺寸大小。所以，仅用电极的半径作补偿量也能获得理想效果。第三章 多次切割变形问题及处理方法3.1 多次切割凹模变形问题及处理方法一、凹模板加工中的变形分析在线切割加工前，模板已进行了冷加工、热加工，内部已产生了较大的残留应力，而残留应力是一个相对平衡的应力系统，在线切割去除大量废料时，应力随着平衡遭到破坏而释放出来。因此，模板在线切割加工时，随着原有内应力的作用及火花放电所产生的加工热应力的影响，将产生不定向、无规则的变形，使后面的切

16、割吃刀量厚薄不均，影响了加工质量和加工精度。针对此种情况，对精度要求比较高的模板，通常采用四次切割加工。第一次切割将所有型孔废料切掉，取出废料后，再由机床的自动移位功能，完成第二次、第三次、第四次切割。1) a切割第一次，取废料-b切割第一次，取废料-c切割第一次，取废料-n切割第一次，取废料。2) a切割第二次-b切割第二次 -n切割第二次。3）a切割第三次-n切割第三次-a切割第四次-n切割第四次，加工完毕。这种切割方式能使每个型孔加工后有足够的时间释放应力，能将各个型孔因加工顺序不同而产生的相互影响、微量变形降到最小程度，较好地保证模板的加工尺寸精度。但是这样加工时间太长，穿丝次数多，工

17、作量大，增加了模板的制造成本。另外机床本身随加工时间的延长及湿度的波动也会产生蠕变。因此，根据实际测量和比较，模板在加工精度允许的情况下可采用第一次统一加工取废料不变，而将后面的二、三、四次合在一起进行切割（即a切割第二次后，不移位，不拆丝紧接着割第三、四次-b-c-n），或省去第四次切割而做三次切割。这样切割完成后经测量形位尺寸基本符合要求。这样既提高生产效率，又降低人工，因此也降低了模板的制造成本。如下图“33个孔”就属上述所述境况，如要挨个孔先进行第一次切割，然后第二次切割，再第三次切割，既费时又费力。采用一个孔进行第一次、第二次、第三次切割，后再换另一个，如此下去可省去很多时间和人力等

18、。图9 凹模板外形图二、凹模板型孔小拐角的加工工艺如是下图就又要考虑型孔小拐角的加工工艺了。 图10 电极图1由于选用电极丝（钼丝）直径越大，切割出的型孔拐角半径也越大。当模板型孔的拐角半径要求很小时（如R0.07R0.10mm），则必须换用细丝（如直径0.10mm）。但是相对粗细而言，细丝加工速度较慢，且容易断丝。如果将整个型孔都用细丝加工，就会延长时间，造成浪费。经过仔细比较和分析，我们采用先将拐角半径适当增大，用粗丝切割所有型孔达到尺寸要求，再更换细丝统一修割所有型孔的拐角达到规定尺寸。但更换直径0.10mm细丝需重找正中心，需重新找正中心的坐标值与原中心坐标值相差应大约在0.02mm左

19、右。3.2 多次切割凸模变形问题及处理方法一、多次切割凸模变形问题凸模在模具中起着很重要的作用，它的设计形状、尺寸精度及材料硬度都直接影响模具的冲裁质量、使用寿命及冲压件的精度。在实际生产加工中，由于工件毛坯内部的残留应力变形及放电产生的热应力变形，故应首先加工好穿丝孔进行封闭式切割，尽可能避免开放式切割而发生变形。如果受限于工件毛坯尺寸而不能进行封闭形式切割，对于方形毛坯件，在编程时应注意选择好切割路线（或切割方向）。切割路线应有利于保证工件在加工过程中始终与夹具（裝夹支撑架）保持在同一坐标系，避开应力变形的影响。夹具固定在左端，从葫芦形凸模左侧，按逆时针方向进行切割，整个毛坯依据切割路线而

20、被分在左右两部分。由于连接毛坯左右两侧的材料越割越小，毛坯右侧与夹具逐渐脱离，无法抵抗内部残留应力而发生变形，工件也随之变形。若按顺时针方向切割，工件留在毛坯的左侧，靠近夹持部位，大部分切割过程都使工件与夹具保持在同一坐标系中，刚性较好，避免了应力变形。一般情况下，合理的切割路线应将工件与夹持部位分离的切割段安排在总的切割程序末端，即将暂停点（支撑部分）留在靠近毛坯夹持端的部位。二、多次切割凸模变形问题的处理方法下面着重分析一下硬质合金齿形凸模的切割工艺处理。一般情况下，凸模外形规则时，线切割加工常将预留连接部分（暂停点，即为使工件在第一次的粗割后不与毛坯完全分离而预留下一小段切割轨迹线）留在

21、平面位置上，大部分精割完毕后，对预留连接部分只做一次切割，以后再由钳工修磨平整，这样可减少凸模在中走丝线切割上的加工费用。硬质合金凸模由于材料硬度高及形状狭长等特点，导致加工速度慢且容易变形，特别在其形状不规则的情况下，预留连接部分的修磨给钳工带来很大的难度。因此在中走丝线切割加工阶段可对工艺进行适当的调整，使外形尺寸精度达到要求，免除钳工装配前对暂停点的修磨工序。由于硬质合金硬度高，切削厚度大，导致加工速度慢，扭转变形严重，大部分外形加工及预留连接部分（暂停点）的加工均采取四次切割方式且两部分的切割参数和偏移量均一致。第一次切割电极丝（钼丝）偏移量加大至0.150.18mm，以使工件充分释放

22、内应力及完全扭转变形，在后面三次留有足够余量进行精割加工，这样可使工件最后尺寸得到保证。具体的工艺分析如下:1）预先在毛坯的适当位置用穿孔机或电火花成型机加工好直径1.01.5mm穿丝孔，穿丝孔中心与凸模轮廓线间的引入切割线段长度选取510mm。2）凸模的轮廓线与毛坯边缘的宽度应至少保证在毛坯厚度的1/5。3）为后续切割预留的连接部分应选择在靠近工件毛坯重心部位，宽度选取34mm（取决于工件大小）。4）为补偿扭转变形，将大部分的残留变形量留在第一次粗割阶段，增大偏移量至0.150.18mm。后续的三次采用精割方式，由于切割余量小，变形量也变小了。5）大部分外形四次切割完成后，将工件用压缩空气吹

23、干，再用酒精溶液将毛坯端面洗净，凉干，然后用粘结剂或液态快干胶（通常采用502快干胶水）将经磨床磨平的厚度约0.3mm的金属薄片粘牢在毛坯上，再按原先四次的偏移量切割工件的预留连接部分（注意：切勿把胶水滴到工件的预留连接部分上，以免造成不到点而不能加工）。第四章 多次切割工件余留部位的处理随着世界范围内模具工艺新技术、新材料和新工艺的发展，为了增强模具的耐磨性，人们广泛使用各种高强度、高硬度和高韧性的模具材料，这对提高模具的使用寿命极为有利，但它给电火花线切割工件余留部位加工后所带来的技术处理造成不便。来处理工件余留部位的加工问题，这样才能保证工件余留部位的表面质量和表面精度。特别是在塑料模、

24、精密多工位级进模的生产加工过程中，能保证得到良好的尺寸精度，直接影响模具的装配精度、零件的精度以及模具的使用寿命等。由于加工工件精度要求高，因此在加工过程中若有一点疏忽就会造成工件报废，同时也会给模具的制造成本和加工周期带来负面影响。对于高硬度、高精度和高复杂度，且加工表面为非平面的工件来说，采用多次切割加工的方法处理工件余留部位的切割任务显得更为重要。一、处理方法与技巧 对于线切割工件余留部位切割的多次加工，首先必须解决被加工工件的导电问题，因为在高精度线切割加工中，线电极的行走路线可能需要沿加工轨迹往复行走多次，才能保证被加工工件具有较高表面粗糙度和表面精度，这时线切割加工是靠工件余留部位

25、起到导电作用以保障电加工正常进行。但在进行工件余留部位的切割加工时，若第一次切割即切下工件余留部位，将会导致被切割部分与母体分离，以致导电回路中断，无法进行继续加工，所以从线切割加工的条件性和延续性考虑，必须使工件余留部位即便在多次切割的情况下也能保持与母体之间正常导电的要求。为了实现上述目的，操作工人力图营造人为环境和条件来满足导电的要求，即当工作人员在操作电火花线切割遇到切割工件余留部位时，可采用在被切割部分和母体之间粘铜片和在切割间隙中塞铜片的处理方法来造成人为的定位条件和导电条件，使是火花加工得以继续进行，其具体做法与技巧如下：1.在被切割部分与母体之间粘贴连接铜片。其目的是使工件余留

26、部分在切割时与母体材料相连固定，保证线切割有良好的定位条件，从而保证工件有优异的加工质量，这可依照以下步骤进行：1).首先根据加工工件的大小把薄铜片（厚度根据线电极情况和加工部位形状而定）剪成长条形，然后折叠，并保证折叠部分一长一短。2).然后把铜片折叠的弯曲部分用小手锤锤平，并用什锦锉修理成契形。3).再把经以上处理的铜片塞到线电极加工所形成的缝隙里，同时在工件该部分的表面滴上502胶水。由于切割时，电火花线切割机冲水使工件所受压力较大，若单纯用铜片塞紧来保证导电和固定，容易产生以下问题：(a)铜片塞的太松，担心固定不可靠、导电不稳定；（b）铜片塞的太紧，又担心损伤工件表面、破坏形位公差，所

27、以采用502胶水来保证被切割部分与母体材料固定。4).在将铜片塞进加工部位时，应注意是：用502胶水粘贴连接铜片时应远离工件余留部分处，以免502胶水渗到，造成绝缘。此外粘贴连接铜片的位置应考虑对称分布，且应保证同时塞紧，避免工件发生偏移，以致影响工件加工质量。保证被切割工件余留部位形状的正确性和精度的可靠性。图11 电极图2 如图，每切割一块要完成时，就将机床暂停，将铜片塞进。如此一直到全部切割完，此图切割时亦要考虑到前一章第一节提到的小拐角问题。2.在被切割部分与母体材料之间填充导电铜片。把经折叠、剪齐、锤平和修锉的薄铜片填充在线电极加工形成的缝隙里，并使铜片和缝隙壁紧密贴合。填充此铜片的

28、目的是为了导电，因为前面粘贴连接铜片时用了502胶水，而502胶水是不导电的。为了实现导电要求，故采用填充导电铜片的方法，填充导电铜片时同样应注意铜片的对称布置以及铜应同时加紧，并且不能塞得过紧以免划伤工件的表面。不管是粘贴连接铜片还是填充导电铜缝隙的方法，都应该把小铜片制成圆弧形，而且还应该用金相砂布打磨被锤过的铜片表面，以保证铜片表面光滑以避免划伤工件已加工过的表面。二、结论在采用电火花线切割机加工高硬度、高精度和高复杂度的小型工件时,按照上述方法和步骤进行线切割加工中工件余留部位的精密切割,是一种行之有效的方法,它所提出的步骤和技巧,经济简便、实用可行，从而为改善和提高精密线切割加工的质

29、量和效率探索出新的途径。致 谢 大学三年的学习时光已经接近尾声,在此我想对我的母校,我的父母、亲人们,我的老师和同学们表达我由衷的谢意。感谢我的家人对我大学三年生活的默默支持；感谢我的母校给了我在大学学习的机会；感谢学院的老师和同学对我的关心和鼓励。特别要感谢我实习期间带我教导我的师傅，他不仅教给了我专业上的知识与操作技能，而且教给了我做人的很多道理以及人际关系的处理，并且在我的毕业论文设计中也提供了很大帮助。我在写论文期间遇到很多不懂的问题都是向他请教的，他总是很热情地回答我提的问题，一遍听不懂他就再讲一遍，直到懂为止，从来没有不耐烦过。 作为一个毕业生来说，有一个能让自己收获很多的工作是一个前提。所以非常感谢学校，因为是学校为我提供了这样一个实习的机会，让我学习到了这么多关于专业上的知识，和生活中人际关系的交流和处理，为我以后在社会上立足奠定了基础。还有感谢我的老师们，感谢他们含辛茹苦的教导，给予我知识。我会用一颗感恩的心来面对今后的生活，当然还要学习更多的各种知识，来武装自己，让自己能站得更稳、更高。参考文献1 CHK线切割编程系统.模具塑料厂.2002.2 高速走丝线切割机多次切割加工电极丝动态性能的研究.周大农,曹跃忠. 1999.3 高速走丝电火花线切割加工多次切割工艺的研究及应用.李明奇.2003.4 WEDDM加工过程中的电极丝形位变化.熊光耀 2002.