1、州信息職業技術學院教 案 首 頁章節名稱第六章模具制造的其他方法6.2.1 電化學加工及化學加工6.2.2 超聲波加工6.2.3 型腔的冷擠壓加工課次28課時2課型新授課授課時間授課教師張良英授課班級11模具（1）班11模具（2）班授課方式講授 教研室主任審批： 教研室主任簽名： 年 月 日教學目標知識目標：掌握各種電化學加工的原理，理解超聲波加工的原理，了解型腔的冷擠壓加工的原理技能目標： 素質目標：重點難點重點： 難點： 教學方法教學手段教學媒介方法：講授手段：板書媒介：多媒體教學內容及時間安排1 電化學加工及化學加工2 超聲波加工3 型腔的冷擠壓加工作業課后小結總結：課型：新授課、討論課

2、、練習課、復習課、實驗課、實訓課、一體化課等；課次：本學期第×次課；課時：以2課時為單位；授課方式：講授、上機、實驗、討論、參觀等；說明：1課后一定要做好“課后小結”，對本次課進行成功、失敗、不足及今后改進的設想等小結。 2本首頁各欄目要填寫齊全，不得缺項，否則，教案不合格，影響教學考核。教 學 過 程 設 計標 注第六章模具制造的其他方法6.2.1 電化學加工及化學加工電化學及化學加工電化學加工：電解加工：從工件上去除金屬電鍍、電鑄加工：向工件上沉積金屬一、模具電解加工 利用金屬在電解液中發生電化學陽極溶解的原理。工具接直流穩壓電源的陰極，工件接陽極，工具與工件電極之間保持一定的間

3、隙。電解液從兩極的間隙高速流過。當兩極間接通電源時，電流通過電解液流動，其電流量可高達100010000A，工件表面產生陽極溶解。 由于兩極之間各點的距離不等，其電流密度也不相等。圖b用細實線的疏密表示電流密度的大小，實線越密，電流密度越大，即兩極間距離最近的地方，通過的電流密度最大，該處的溶解速度最快。隨著工具電極間工件不斷送進，工件表面不斷被溶解，電解產物不斷被電解液沖走，使電解間隙逐漸趨于均勻，工具電極的形狀就被復制在工件上，如圖c。特點： 1）可加工高硬度、強度、韌性等難切削金屬，適用范圍廣。 2）加工生產率高。 3）加工中工具和工件間無切削力存在，適于加工易變形零件。 4）加工后表面

4、無殘余應力和毛刺，粗糙度可達Ra1.250.2，平均加工精度可達±0.1mm左右。 5）加工過程中工具損耗極小，可長期使用。2. 電解加工在模具制造中的應用拉深模加工對象：大型型腔模(如鍛模、塑料模、壓鑄模型腔) 形狀復雜、尺寸較小的通孔及不通孔(如橢圓、半圓、六角孔等)。加工方法：型孔加工、型腔加工、電解拋光、電解磨削3電解加工的一般工藝過程（1）電解加工設備的選用 （2）電解液的配制 （3）電解電極(陰極)材料的選用、結構設計與加工 （4）加工方法的選擇 （5）零件的防腐處理三、模具電鑄加工 利用電解陽極的沉積金屬，積存在原模上，然后將其分離以制造或復制金屬制品的加工工藝。用導電

5、的原模作陰極，電鑄材料作陽極，含電鑄材料的金屬鹽溶液作電鑄溶液。陽極金屬材料與金屬鹽溶液中的金屬離子種類相同。加工對象：加工一些型腔模，如塑料模型腔、玻璃制品模具型腔及小型拉伸凹模等。1基本原理 在直流電源作用下，電鑄溶液中的金屬離子在陰極還原成金屬，沉積于原模表面。而陽極金屬則源源不斷地變成離子溶解到電鑄液中進行補充，使溶液中金屬離子的濃度保持不變。當陰極原模電鑄層逐漸加到要求的厚度時，與原模分離，即獲得與原模相反的鑄件 2. 特點1）復制精度高 可以復制出利用機械加工方法不可能加工出來的細微形狀的復雜型腔。一般電鑄出來的型腔可不做再加工，直接可以使用。2）原模利用率較高 可以用一只原模，加

6、工多個型腔。原模可以用制品零件來代替，也可以用其他非金屬材料來制作。并且用電鑄法可制出已有的型腔，為模具維修帶來方便。3）復制出的型腔精度高、質量好，一般不易變形 型腔鑄出以后，不需要熱處理，硬度可達4050HRC，并且可以直接鑄出花紋、圖案、文字、窄槽及細長的窄臂與深孔。4）設備簡單，不需要特殊的設備 在加工時，可一槽多模，同時加工出不同形狀的型腔零件。5）制造周期長 由于金屬還原沉積的速度較慢,故電鑄成形制造周期長。3電鑄法制模的工藝過程 原模設計與制造原模表面處理電鑄至規定厚度襯套處理脫模清洗干燥成品（1）原模設計與制造 原模尺寸應與型腔一致，沿型腔深度方向應加長58mm，以備電鑄后切除

7、端面的粗糙度部分，原模電鑄表面應有脫模斜度，并進行拋光。 材料：不銹鋼、鋁、有機玻璃、塑料、石膏（2）電鑄金屬及電鑄溶液 常用的電鑄金屬有銅、鎳和鐵三種，相應的電鑄溶液為含有所選用電鑄金屬離子的硫酸鹽、氨基磺酸鹽和氧化物等的水溶液。（3）襯背和脫模 有些電鑄件電鑄成形之后，需要用其它材料在其背面加工（稱為襯背），以防止變形，然后再對電鑄件進行脫模和機械加工。6.2.2 超聲波加工一、超聲波加工的基本原理及工藝1.超聲波加工的基本原理超聲波加工是利用工具端面作超聲振動，帶動工件和工具間的磨料懸浮液，沖擊和拋磨工件的被加工部位，使局部材料破壞而成粉末，以進行穿孔、切割和研磨等，如圖551所示。2.

8、超聲波加工具有以下特點超聲波加工適合于加工硬脆材料（特別是不導電的硬脆材料），如玻璃、石英、陶瓷、寶石、金剛石、各種半導體材料、淬火鋼、硬質合金等。超聲波加工機床的結構比較簡單，操作維修也比較方便。適合于加工薄壁零件及工件上的窄槽、小孔。超聲波加工的精度，一般可達0.010.02mm，表面粗糙度Ra可達0.63m左右。在模具加工中用于加工某些沖壓模、拉絲模以及拋光模具工作零件的成型表面。二、 超聲波拋光工藝超聲波拋光工藝決定了被加工工件的質量、性能和生產率等，其工藝主要從以下幾個方面考慮。1.拋光余量模具成型表面經過電火花精加工之后，進行超聲波拋光時的拋光余量一般可控制在0.020.04mm之

9、內，特殊情況下拋光余量可小于或等于0.15mm。2.拋光方式欲使Ra1.252.5m的表面拋光后達到Ra0.080.63m，則要經過逐級拋光才能實現，一般要經過粗拋、細拋和精拋幾個階段。粗拋光時采用固定磨料或采用180左右的磨料進行拋光.細拋光時采用游離磨料方式，磨料粒度為W40左右。精拋光時采用W5W3.5的磨料進行干拋（不加工作液）。每次更換磨料時，都應該將工具頭和拋光表面清洗干凈。3.影響拋光表面質量的因素超聲波拋光的表面粗糙度與磨料的粒度、被加工材料的性質、工具振幅等有關。磨料顆粒尺寸越小，工件材料硬度越高，超聲振幅越大，則加工表面粗糙度改觀得越大。另外，采用機油和煤油工作液比水工作液

10、更能獲得好的表面粗糙度。6.2.3 型腔的冷擠壓加工一、 型腔的冷擠壓加工型腔冷擠壓是在油壓機的高壓下，將淬硬的擠壓沖頭緩緩擠入具有一定塑性得坯料中，獲得與沖頭形狀相同、凸凹相反得型腔，這是一種無切屑的加工方法。1、冷擠壓加工的特點冷擠壓加工型腔和其他加工方法相比具有以下特點。可以加工某些難于進行切削加工的形狀復雜的型腔。擠壓過程簡單迅速，生產率高。一個擠壓沖頭可以多次使用。加工精度高（可達IT7或更高），可達Ra<0.16m。冷擠壓的型腔材料纖維不切斷，型腔強度高。需要很高的壓力、緩緩地擠壓速度，最好使用專用油壓機。適用于塑性較好的材料。對于塑性較差的材料，只能擠壓形狀較簡單、深度較淺

11、的型腔。2、冷擠壓加工方式型腔的冷擠壓形式有敞開式和封閉式兩種（1）敞開式冷擠壓如圖61所示，擠壓時坯料外周不加約束，坯料不但沿擠壓沖頭軸線方向，也沿半徑方向（圖中箭頭所示）流動。它只有在型腔面積與坯料面積之比、型腔深度與坯料厚度之比相當小的情況下才采用，所以必須采取可靠的安全措施。（2）封閉式冷擠壓如圖62所示，將坯料約束在模套內，擠壓沖頭擠入坯料使金屬只能沿著擠入的相反方向產生流動，坯料與擠壓沖頭緊密貼合 提高了型腔的成型精度。由于金屬的塑性變形受到限制，所以需要的擠壓力較敞開式的大。3、冷擠壓的工藝準備（1）型腔冷擠壓壓力的計算型腔冷擠壓所需壓力的大小，與冷擠壓的方式、模坯材料及性能、擠

12、壓時的潤滑情況等許多因素有關。一般采用如下公式計算。 FPa(2) 冷擠壓設備選擇由于型腔冷擠壓所需要的單位擠壓力大、速度低、動作簡單、行程短、擠壓工具及坯料體積小，因此可采用構造不太復雜的小型專用油壓機。（3） 擠壓沖頭為便于機械加工，擠壓沖頭的材料應具有良好的切削加工性能。為保證在高壓下工作，擠壓沖頭應具有高的硬度和較好的韌性與耐磨性，為此材料的淬硬性要好、熱處理容易、變形小。（4）冷擠壓用模套在封閉式擠壓時，型腔毛坯放在模套內進行擠壓。模套的作用是限制毛坯的徑向流動，使之處于三向應力狀態下，以提高模坯的塑性變形能力，防止坯料破裂。常用的模套有以下幾種。單層模套。雙層模套。（5）冷擠壓用坯料冷擠壓坯料應采用在退火狀態下硬度低、塑性好、便于加工，淬火后能達到硬度和耐磨性高、韌性好、變形小的材料。(6) 冷擠壓時的潤滑冷擠壓過程中 擠壓沖頭與坯料通常要承受20003500MPa的擠壓力。為提高型腔表面的質量和便于脫模，同時減少擠壓力，提高擠