模具制造中九大特种加工工艺，全会的都是高手！

1.电火花加工

（1）基本原理

电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文为Electrical Discharge Machining，简称EDM。

电火花加工适用于精密小型腔、窄缝、沟槽、拐角等复杂部件的加工。当刀具难于够到复杂表面时，在需要深度切削的地方，在长径比特别高的地方，电火花加工工艺优于铣削加工。对于高技术零件的加工，铣削电极再放电可提高成功率，相比高昂贵的刀具费用相比，放电加工更合适。另外，在规定了要作电火花精加工的地方，用电火花加工来提供火花纹表面。在高速铣加工迅速发展的今天，电火花加工发展空间受到了一定的挤压。在此同时，高速铣也给电火花加工带来了更大的技术进步。

（2）基本设备：电火花加工机床。

（3）主要特点

能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件；加工时无切削力；不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷；工具电极材料无须比工件材料硬；直接使用电能加工，便于实现自动化；加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除；工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。

可以加工任何高强度、高硬度、高韧性、高脆性以及高纯度的导电材料；加工时无明显机械力，适用于低刚度工件和微细结构的加工：脉冲参数可依据需要调节，可在同一台机床上进行粗加工、半精加工和精加工；电火花加工后的表面呈现的凹坑，有利于贮油和降低噪声；生产效率低于切削加工；放电过程有部分能量消耗在工具电极上，导致电极损耗，影响成形精度。

（4）使用范围

加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；加工各种硬、脆材料如硬质合金和淬火钢等；加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。

电火花加工必须具备三个条件

1. 必须采用脉冲电源

2. 必须采用自动进给调节装置，以保持工具电极与工件电极间微小的放电间隙

3. 火花放电必须在具有一定绝缘强度（10～107Ω ·m）的液体介质中进行。

2.电火花线切割加工

（1）基本原理

利用连续移动的细金属丝（称为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。英文为Wire cut Electrical Discharge Machining，简称WEDM，又称线切割。

（2）基本设备：电火花线切割加工机床。

（3）主要特点

电火花线切割加工，除具有电火花加工的基本特点外，还有一些其他特点：

①不需要制造形状复杂的工具电极，就能加工出以直线为母线的任何二维曲面；

②能切割0.05毫米左右的窄缝；

③加工中并不把全部多余材料加工成为废屑，提高了能量和材料的利用率；

④在电极丝不循环使用的低速走丝电火花线切割加工中，由于电极丝不断更新，有利于提高加工精度和减少表面粗糙度；

⑤电火花线切割能达到的切割效率一般为20-60毫米2/分，最高可达300毫米2/分；加工精度一般为±0.01至±0.02毫米，最高可达±0.004毫米；表面粗糙度一般为Ra2.5至1.25微米，最高可达Ra0.63微米；切割厚度一般为40-60毫米，最厚可达600毫米。

（4）使用范围

主要用于加工：各种形状复杂和精密细小的工件，例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等；成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极；各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等。具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点，已在生产中获得广泛的应用，目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60％以上。

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。

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，切割后无法进行手工研磨的工件；

2.窄缝小于电极丝直径加放电间隙的工件，或图形内拐角处不允许带有电极死板井架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起割点和切割路线。

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图形最后切割为易

3.穿制加工用的程序纸带和校对纸带

根据程序单把纸带制作完毕后，一定把程序单与制作好的纸带逐条进行校对，用校对好的纸带把程序输入控制器后才能试切样板，对简单有把握的工件可以直接加工。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，从事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，修改程序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，也可以直接由键盘输入，或从编程机直接把程序传输到控制器中。

3.电解加工（Electro Chemical Machining）

（1）基本原理

基于电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极，将工件按一定形状和尺寸加工成型的一种工艺方法，称为电解加工。

（2）使用范围

电解加工对于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工具有显著优势。电解加工已获得广泛应用，如炮管膛线、叶片、整体叶轮、模具、异型孔及异型零件、倒角和去毛刺等加工。并且在许多零件的加工中，电解加工工艺已占有重要甚至不可替代的地位。

（3）优点

加工范围广。电解加工几乎可以加工所有的导电材料，并且不受材料的强度、硬度、韧性等机械、物理性能的限制，加工后材料的金相组织基本上不发生变化。它常用于加工硬质合金、高温合金、淬火钢、不锈钢等难加工材料。

（4）局限性

加工精度和加工稳定性不高；加工成本较高，且批量越小，单件附加成本越高。

4.激光加工

（1）基本原理

激光加工，是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，在极小时间内使材料熔化或气化而被蚀除下来，实现加工。

（2）主要特点

激光加工技术具有材料浪费少、在规模化生产中成本效应明显、对加工对象具有很强的适应性等优势特点。在欧洲，对高档汽车车壳与底座、飞机机翼以及航天器机身等特种材料的焊接，基本采用的是激光技术。

（3）使用范围

激光加工作为激光系统最常用的应用，主要技术包括：激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔、微加工及光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等。

5.电子束加工

（1）基本原理

电子束加工是利用高能量的会聚电子束的热效应或电离效应对材料进行的加工。

（2）主要特点

能量密度高，穿透能力强，一次熔深范围广，焊缝宽比大，焊接速度快，热影响区小，工作变形小。

（3）使用范围

电子束加工的材料范围广，加工面积可以极小；加工精度可以达到纳米级，实现分子或原子加工；生产率高；加工所产生的污染小，但加工设备成本高；可以加工微孔、窄缝等，还可用来进行焊接和细微的光刻。真空电子束焊接桥壳技术是电子束加工在汽车制造业中的主要应用。

6.离子束加工（Ion Beam Machining）

（1）基本原理

离子束加工是在真空状态下，将离子源产生的离子流，经加速、聚焦达到工件表面上而实现加工。

（2）主要特点

由于离子流密度及离子能量可以精确控制，因而能精确控制加工效果，实现纳米级乃至分子、原子级的超精密加工。离子束加工时，所产生的污染小，加工变形极小，对被加工材料的适应性强，但加工成本高。

（3）使用范围

离子束加工依其目的可以分为蚀刻及镀膜两种。

1）蚀刻加工

离子蚀刻用于加工陀螺仪空气轴承和动压马达上的沟槽，分辨率高，精度、重复一致性好。离子束蚀刻应用另一个方面是蚀刻高精度图形，如集成电路、光电器件和光集成器件等电子学构件。离子束蚀刻还应用于减薄材料，制作穿透式电子显微镜试片。

（2）离子束镀膜加工

离子束镀膜加工有溅射沉积和离子镀两种形式。离子镀可镀材料范围广泛，不论金属、非金属表面上均可镀制金属或非金属薄膜，各种合金、化合物、或某些合成材料、半导体材料、高熔点材料均可镀覆。

离子束镀膜技术可用于镀制润滑膜、耐热膜、耐磨膜、装饰膜和电气膜等。

7.等离子弧加工

（1）基本原理

等离子弧加工，是利用等离子弧的热能对金属或非金属进行切割、焊接和喷涂等的特种加工方法。

（2）主要特点

1）微束等离子弧焊可以焊接箔材和薄板；

2）具有小孔效应，能较好实现单面焊双面自由成形；

3）等离子弧能量密度大，弧柱温度高，穿透能力强

4）设备比较复杂，气体耗量大，只宜于室内焊接。

（3）使用范围

广泛用于工业生产，特别是航空航天等军工和尖端工业技术所用的铜及铜合金、钛及钛合金、合金钢、不锈钢、钼等金属的焊接，如钛合金的导弹壳体、飞机上的一些薄壁容器等。

8.超声加工

（1）基本原理

超声加工是利用超声频作小振幅振动工具，并通过它与工件之间游离于液体中的磨料对被加工表面的捶击作用，使工件材料表面逐步破碎的特种加工，英文简称USM。超声加工常用于穿孔、切割、焊接、套料和抛光等。

（2）主要特点

可以加工任何材料，特别适用于各种硬、脆非导电材料的加工，对工件的加工精度高，表面质量好，但生产率低。

（3）使用范围

超声加工主要用于各种硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、硅、锗、铁氧体、宝石和玉器等的打孔、切割、开槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面抛光和砂轮修整等方面。

9.化学加工

（1）基本原理

化学加工（Chemical Etching），是利用酸、碱或盐溶液对工件材料的腐蚀溶解作用，以获得所需形状、尺寸或表面状态的工件的特种加工。

 一、设计依据

• 尺寸精度与其相关尺寸的正确性

根据塑胶制品的整个产品上的具体要求和功能来确定其外面质量和具体尺寸属于哪一种：外观质量要求较高，尺寸精度要求较低的塑胶制品，如玩具;功能性塑胶制品，尺寸要求严格;外观与尺寸都要求很严的塑胶制品，如照相机。

• 脱模斜度是否合理。

脱模斜度直接关系到塑胶制品的脱模和质量，即关系到注射过程中，注射是否能顺利进行：脱模斜度有足够;斜度要与塑胶制品在成型的分模或分模面相适应;是否会影响外观和壁厚尺寸的精度;

• 是否会影响塑胶制品某部位的强度。

二、设计程序

对塑料制品图及实体(实样)的分析和消化：

• 制品的几何形状;

• 尺寸、公差及设计基准;

• 技术要求;

• 塑料名称、牌号

• 表面要求

型腔数量和型腔排列：

• 制品重量与注射机的注射量;

• 制品的投影面积与注射机的锁模力;

• 模具外形尺寸与注射机安装模具的有效面积，(或注射机拉杆内间距)

• 制品精度、颜色;

• 制品有无侧轴芯及其处理方法;

• 制品的生产批量;

• 经济效益(每模的生产值)

型腔数量确定之后，便进行型腔的排列，即型腔位置的布置，型腔的排列涉及模具尺寸，浇注系统的设计、浇注系统的平衡、抽芯(滑块)机构的设计、镶件及型芯的设计、热交换系统的设计，以上这些问题又与分型面及浇口位置的选择有关，所以具体设计过程中，要进行必要的调整，以达到比较完美的设计。

三、分型面的确定

• 不影响外观

• 有利于保证产品精度、模具加工，特别是型腔的加工;

• 有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设计;

• 有利于开模(分模、脱模)确保在开模时，使制品留于动模一侧;

• 便于金属嵌块的安排。

四、浇注系统的设计

浇注系统设计包括主流道的选择、分流道截面形状及尺寸的确定、浇口的位置的选择、浇口形式及浇口截面尺寸的确定，当利用点浇口时，为了确保分流道的脱落还应注意脱浇口装置的设计、脱浇装置和浇口机构。

设计浇注系统时，首先是选择浇口的位置。

浇口位置选择直接关系到产品成型质量及注射过程的顺利进行，浇口位置的选择应遵循以下原则：

• 浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理;

  
  

• 浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使具流程为最短;

  
  

• 浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对型腔中宽畅，厚壁部位，以便于塑料顺利流入;

  
  

• 浇口位置应开设在塑件截面最厚处;

  
  

• 避免塑料在流下型腔时直冲型腔壁、型芯或嵌件，使塑料能尽快流入到型腔各部位，并避免型芯或嵌件变形;

  
  

• 尽量避免使制品产生熔接痕，或使其熔接痕产生在制品不重要部位;

  
  

• 浇口位置及其塑料流入方向，应使塑料在流入型腔时，能沿着型腔平行的方向均匀地流入，并有利于型腔内气体的排出;

  
  

• 浇口应设置在制品上最易清除的部位，同时尽可能不影响产品外观。

五、排气系统的设计

排气系统对确保制品成型质量起着至关重要的作用。

利用排气槽，排气槽一般设在型腔最后被充满的部位，排气槽的深度因塑料不同而异，基本上是以塑料不产生飞边的所允许的最大间隙来确定，如ABS0.04以泥灰0.02mm以下赛钢0.02以下。

利用型芯镶件推杆等的配合间隙或专用排气塞排气；有时为了防止制品在顶出时造成真空变形，必设气销；有时为了防止制品与模个的真空吸附，而设计防真空吸附元件。

六、冷却系统的设计

冷却系统的设计是一项比较繁锁的工作，即要考虑冷却效果及冷却的均匀性，又要考虑冷却系统对模具整体结构的影响。

包括：

• 冷却系统的排列方式及冷却系统的具体形式;

• 冷却系统的具体位置及尺寸的确定;

• 重点部位如动模或镶件的冷却;

• 侧滑块及侧型芯的冷却;

• 冷却元件的设计及冷却标准元件的选用;

• 密封结构设计。