線切割技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用

李玉杰

（同匯模具廠，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

1 引言

隨著模具行業(yè)的飛速發(fā)展，復(fù)雜形狀的模具零件日益增多，傳統(tǒng)模具的加工方法很難滿足工件所需精度的要求，線切割加工是在電火花加工的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，由于具有不需要制作專用電極、加工周期短、自動(dòng)化程度高等突出優(yōu)點(diǎn)，在滿足工件加工精度和表面粗糙度的前提下，能夠較好地完成加工的任務(wù)，不但降低了成本，也提高了加工效率。

2 線切割加工的工作過(guò)程

線切割加工是在電腐蝕原理的基礎(chǔ)上，連續(xù)運(yùn)動(dòng)的細(xì)金屬（如鉬絲）以高頻電源的負(fù)極作工具電極，以工件接高頻脈沖電源的正極進(jìn)行電火花放電切割。具體工作過(guò)程為：鉬絲正反向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由脈沖電源提供能量，在工件與電極絲間注入工作液介質(zhì)，電蝕產(chǎn)物由循環(huán)流動(dòng)的工作液介質(zhì)帶出。工作臺(tái)在X、Y 軸坐標(biāo)方向?qū)崿F(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并根據(jù)電火花的放電間隙作伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的加工。

3 凹、凸模的加工工藝分析

（1）凹、凸模作為復(fù)合模最重要的部件，其加工質(zhì)量的好壞直接影響著工件的加工精度和表面粗糙度。由于沖裁時(shí)會(huì)受到?jīng)_裁力的作用，內(nèi)部產(chǎn)生很大的應(yīng)力，切割加工使得內(nèi)應(yīng)力重新分配，會(huì)導(dǎo)致較大變形的產(chǎn)生，因此，加工前要進(jìn)行淬火處理，同時(shí)，毛坯件的材料以及加工路線也會(huì)對(duì)變形造成影響。

（2）凹、凸模的凹角與尖角。線切割加工過(guò)程中，鉬絲的運(yùn)動(dòng)是以電極絲的中心軌跡來(lái)進(jìn)行的。鉬絲直徑d和放電間隙ω 使得鉬絲運(yùn)動(dòng)的中心軌跡與加工表面相差一個(gè)Δ的距離，即Δ=d/2+ω，計(jì)算電極絲的中心軌跡時(shí)要考慮該距離Δ。凹角只得加工成圓角，Δ 越大，拐角處圓弧的誤差也就越大。因此，線切割凸類零件時(shí)，鉬絲運(yùn)動(dòng)的中心軌跡應(yīng)相應(yīng)加上距離Δ；凹類零件相應(yīng)的減去距離Δ。

（3）過(guò)渡圓半徑。工件的形狀和加工精度是影響過(guò)渡圓半徑大小的主要因素，通常過(guò)渡圓半徑隨著工件厚度的增加而相應(yīng)的增大。凹凸模配合間隙間也應(yīng)增加過(guò)渡圓。

4 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）模具的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)鐵芯片零件的具體結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及尺寸，選擇合理的復(fù)合模結(jié)構(gòu)，為確保沖裁的加工精度，本文采用正裝復(fù)合模結(jié)構(gòu)。

（2）模具的材質(zhì)。根據(jù)電磁鐵芯片的零件技術(shù)要求，凹凸模選用Cr12 材料較為合理。經(jīng)熱處理后，其硬度為58～60HRC，對(duì)于固定板、選料板，選用Q235 就能滿足其要求，而沖孔芯子的材料為工具合金鋼。

（3）沖裁壓力。根據(jù)凹模的刃口長(zhǎng)度l、板料厚度t、以及硅鋼板的抗剪強(qiáng)度τ 來(lái)計(jì)算沖裁壓力的大小。

（5）凸凹模的高度。由模具設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，凹凸模的最小壁厚是δ=1.6mm，在滿足所需強(qiáng)度的情況下，取凸凹模的壁厚為2.6mm。凸凹模的高度h 主要由固定板的厚度、卸料板的厚度以及其它部分組成，結(jié)合實(shí)際情況，取其高度h=56mm。

（6）沖裁的間隙。根據(jù)硅鋼片5mm的厚度，查閱相應(yīng)的模具設(shè)計(jì)手冊(cè)，沖裁間隙通常為0.02～0.03mm，在滿足工件加工精度和表面粗糙度的前提下，線切割時(shí)的初始間隙為0.01mm。

圖1 電磁鐵鐵芯片零件結(jié)構(gòu)圖

5 線切割加工的實(shí)例分析

電磁鐵鐵芯片的零件圖如圖1所示，采用硅鋼片材料，厚度為5mm，其厚度很薄，毛刺很難滿足沖裁質(zhì)量的要求，使用線切割加工可以提高工件的加工精度和使用壽命。

（1）線切割加工鐵芯的工藝路線。為了最大限度地減小加工變形，要選擇合理的起始點(diǎn)和加工路線，以O(shè) 點(diǎn)為起始點(diǎn)，A 點(diǎn)為穿絲點(diǎn)，按圖中的AOBCDEFGHIJKA 路線進(jìn)行切割。在切割凹、凸模時(shí)，先切割其內(nèi)孔，之后加工其外形，對(duì)于外形的加工，選擇O 點(diǎn)為切割點(diǎn)，以點(diǎn)M為穿絲點(diǎn)，同時(shí)確保好M 點(diǎn)、O 點(diǎn)以及A 點(diǎn)的位置關(guān)系和鉬絲的偏移量，確保好配合間隙的要求。

（2）線切割加工鐵芯的間隙配合。在保證線切割加工精度和表面粗糙度要求的前提下，切割加工時(shí)初始間隙設(shè)為0.01mm，沖裁時(shí)的間隙為0.02～0.03mm。

6 線切割加工的注意事項(xiàng)

（1）所需加工的工件，表面不能有氧化層，同時(shí)其表面要磨平并進(jìn)行退磁處理；

（2）為避免工件產(chǎn)生變形，需做好充分的準(zhǔn)備：凹凸模鉆好穿絲孔→加工凹模穿絲孔、定位孔等→熱處理→磨削消磁，之后方可進(jìn)行線切割加工；

（3）線切割加工時(shí)，為選擇合適的補(bǔ)償量，之前要進(jìn)行鉬絲和放電間隙的檢測(cè)；

（4）考慮到凹模和凸凹模很小的配合間隙，在保證工件良好精度和表面粗糙度的前提下，不同階段選擇不同的電規(guī)準(zhǔn)以及對(duì)機(jī)床的調(diào)整；

（5）若模具采用倒裝復(fù)合模的結(jié)構(gòu)形式時(shí)，加工的凹凸模要有一定的錐度；

（6）考慮到切割加工時(shí)工件的表面伴隨著殘余應(yīng)力、變形、裂紋等缺陷，加工前對(duì)凹模和凸凹模進(jìn)行研磨，以去除其熔化層，減少其缺陷，提高模具的使用壽命。

7 結(jié)語(yǔ)

線切割加工時(shí)模具加工的主要形式之一，尤其在復(fù)雜形狀的加工扮演著極為重要的角色，本文通過(guò)實(shí)例詳細(xì)闡述了線切割技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用，制訂出合理加工工藝路線，對(duì)提高工件的加工精度、改善工件表面粗糙度有著重要的影響，實(shí)際效果表明，達(dá)到了良好效果，從而提高生產(chǎn)效率，為以后類似產(chǎn)品的加工提供一定的參考價(jià)值。

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