摘要：本文主要讲述电极的快速设计过程与防止薄筋电极加工时发生变形的方法，最终达到缩短模具制造周期的目的。 关键词：电极 快速设计 加工变形 模具制造周期 引言 面对激烈的市场竞争，当前模具制造商迫切需要解决的难题是：在保质保量降本增效的前提下，如何尽可能地缩短整个模具的制造周期。而为了确保模具质量达到用户要求，近十年来，在模具制造业中大量采用电火花加工，来解决模具中一些采用传统铣削加工方式难以达到的高精度加工及狭窄沟槽等难加工结构的加工问题。因此，电火花加工过程中所使用的电极的设计与制造过程自动化是有效缩短整个模具制造周期的又一条有效途径。 电极的快速设计过程 电极的快速设计需借助于计算机的CAD软件，如Pro-E、Mastercam、Cimatron等，下面着重讲述我公司利用cimatron12进行电极快速设计的过程。 cimatron12提供的快速电极功能，是一个支持电极设计过程自动化及放电加工过程模拟的一个应用功能集，具有放电区域的选择、电极的设计与管理及自动生成电极图档等功能，能大大提高电极设计的效率。 电极的设计使用基于曲面模型的快速电极功能来实现，使用该功能前，需在cimatron12的启动参数中加入-electrode(或-el)参数。步骤如下：在线框造型环境下，将应用功能菜单翻至倒数第二页，该页中提供了电极面快速提取、电极面延伸、电极管理等功能，完成电极设计后，可切换至工程图模块，自动生成电极图。电极设计的基本流程： ⑴DRAWING→ELECTROD→QElectrodes→指定放电加工区域的位置、电极毛坯的形式、和参数→从模型中抽取电极设计所需的放电面及参考面→退出QElectrodes； ⑵使用E-MANAGE功能，将不同放电区域中提取出的电极面输出至各个电极文件中； ⑶在E-MANAGE功能的管理下，依次打开各个电极文件，使用QE-BLANK及EXTNSION功能，完成电极的设计； ⑷切换至工程图模块，选择ELECDRAF功能，生成电极图及报告。防止薄筋电极加工时发生变形进行薄筋加工时，因电极受热或受力而产生弯曲，引起超切现象，从而降低模具的加工质量，为此必须采取有效措施，防止变形的发生。 ⑴引起薄筋电极加工时发生变形的因素大体上有如下两个方面： ①热的因素：因加工产生的热量使电极表面加热和冷却，并在其表面上发生拉应力，因此使电极端部出现翘曲现象。 ②机械的因素：加工时，由于电极受外力（工作液的喷射力，电极相对加工面接近或离开时作用于电极上的力）影响，而使电极产生翘曲。 ⑵解决电极加工时发生变形的方法：使用铜电极进行摇动加工时，要特别留心。若按下列几点设定加工条件，就能有效控制电极的翘曲。 ①减少加工能量：具体而言，加大τoff（停歇时间）。随着单位时间加在加工面上热量的减小，就可以控制热翘曲。 ②减小每一次的摇动扩大量（即逐步地扩大精加工余量）。通过每一次摇动扩大量的减小和最大限度地缩短单边的连续加工时间，同样能有效防止电极因热量而产生较大的翘曲。 ③将摇动加工时的放电跳跃速度减慢。通过降低摇动加工时的放电跳跃速度，减少了电极面上的作用力，从而抑制了电极的机械变形。 ④尽可能使伺服灵敏度变钝：如同上述的第3条一样，通过降低伺服灵敏度抑制电极的动作速度，就能使电极的变形受到抑制。 ⑤尽可能减小工作液的压力：基准液压应以0.01Mpa（0.1kg/cm2）左右为标准，尽可能使工作液沿着电极流动，无喷液加工时，翘曲最小，通过液压的降低，就可减小施加在电极上的力。 ⑥若能将电极材料换成石墨材料，对克服变形和翘曲也是比较有效的。但是，因石墨电极损耗较大，不太适用于精加工。不过，最近已经出现了可用于精加工的优质石墨，变更电极材料的尝试也是很有价值的。 尤其对于加工象筋这样形状的工件，一般说来，超精加工用石墨是很有效果的。 结束语 在模具的型芯、型腔或嵌件中，常有一些狭窄的内凹区域，通常无法直接通过铣加工来达到最终的加工要求，此时要求采用电火花加工。另外，模具中形状较复杂的型面在铣加工后，往往无法满足对模具的尺寸精度及表面质量要求，此时，同样也需要制作电极后用电火花加工来完成精加工。为此必须做好电极的快速设计，确保电极的加工质量和成形表面尺寸的同时，还需采取有效措施防止电极的翘曲变形，从而有效地缩短模具的制造周期。
作者： 花杏华 江苏春兰机械制造有限公司
