线切割技术在模具加工中的应用

李玉杰

（同汇模具厂，黑龙江 齐齐哈尔 161000）

1 引言

随着模具行业的飞速发展，复杂形状的模具零件日益增多，传统模具的加工方法很难满足工件所需精度的要求，线切割加工是在电火花加工的基础上发展而来的，由于具有不需要制作专用电极、加工周期短、自动化程度高等突出优点，在满足工件加工精度和表面粗糙度的前提下，能够较好地完成加工的任务，不但降低了成本，也提高了加工效率。

2 线切割加工的工作过程

线切割加工是在电腐蚀原理的基础上，连续运动的细金属（如钼丝）以高频电源的负极作工具电极，以工件接高频脉冲电源的正极进行电火花放电切割。具体工作过程为：钼丝正反向往复运动，由脉冲电源提供能量，在工件与电极丝间注入工作液介质，电蚀产物由循环流动的工作液介质带出。工作台在X、Y 轴坐标方向实现进给运动，并根据电火花的放电间隙作伺服进给运动，从而实现对工件的加工。

3 凹、凸模的加工工艺分析

（1）凹、凸模作为复合模最重要的部件，其加工质量的好坏直接影响着工件的加工精度和表面粗糙度。由于冲裁时会受到冲裁力的作用，内部产生很大的应力，切割加工使得内应力重新分配，会导致较大变形的产生，因此，加工前要进行淬火处理，同时，毛坯件的材料以及加工路线也会对变形造成影响。

（2）凹、凸模的凹角与尖角。线切割加工过程中，钼丝的运动是以电极丝的中心轨迹来进行的。钼丝直径d和放电间隙ω 使得钼丝运动的中心轨迹与加工表面相差一个Δ的距离，即Δ=d/2+ω，计算电极丝的中心轨迹时要考虑该距离Δ。凹角只得加工成圆角，Δ 越大，拐角处圆弧的误差也就越大。因此，线切割凸类零件时，钼丝运动的中心轨迹应相应加上距离Δ；凹类零件相应的减去距离Δ。

（3）过渡圆半径。工件的形状和加工精度是影响过渡圆半径大小的主要因素，通常过渡圆半径随着工件厚度的增加而相应的增大。凹凸模配合间隙间也应增加过渡圆。

4 模具的结构设计

（1）模具的结构形式。根据铁芯片零件的具体结构、材质以及尺寸，选择合理的复合模结构，为确保冲裁的加工精度，本文采用正装复合模结构。

（2）模具的材质。根据电磁铁芯片的零件技术要求，凹凸模选用Cr12 材料较为合理。经热处理后，其硬度为58～60HRC，对于固定板、选料板，选用Q235 就能满足其要求，而冲孔芯子的材料为工具合金钢。

（3）冲裁压力。根据凹模的刃口长度l、板料厚度t、以及硅钢板的抗剪强度τ 来计算冲裁压力的大小。

（5）凸凹模的高度。由模具设计手册可知，凹凸模的最小壁厚是δ=1.6mm，在满足所需强度的情况下，取凸凹模的壁厚为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组成，结合实际情况，取其高度h=56mm。

（6）冲裁的间隙。根据硅钢片5mm的厚度，查阅相应的模具设计手册，冲裁间隙通常为0.02～0.03mm，在满足工件加工精度和表面粗糙度的前提下，线切割时的初始间隙为0.01mm。

图1 电磁铁铁芯片零件结构图

5 线切割加工的实例分析

电磁铁铁芯片的零件图如图1所示，采用硅钢片材料，厚度为5mm，其厚度很薄，毛刺很难满足冲裁质量的要求，使用线切割加工可以提高工件的加工精度和使用寿命。

（1）线切割加工铁芯的工艺路线。为了最大限度地减小加工变形，要选择合理的起始点和加工路线，以O 点为起始点，A 点为穿丝点，按图中的AOBCDEFGHIJKA 路线进行切割。在切割凹、凸模时，先切割其内孔，之后加工其外形，对于外形的加工，选择O 点为切割点，以点M为穿丝点，同时确保好M 点、O 点以及A 点的位置关系和钼丝的偏移量，确保好配合间隙的要求。

（2）线切割加工铁芯的间隙配合。在保证线切割加工精度和表面粗糙度要求的前提下，切割加工时初始间隙设为0.01mm，冲裁时的间隙为0.02～0.03mm。

6 线切割加工的注意事项

（1）所需加工的工件，表面不能有氧化层，同时其表面要磨平并进行退磁处理；

（2）为避免工件产生变形，需做好充分的准备：凹凸模钻好穿丝孔→加工凹模穿丝孔、定位孔等→热处理→磨削消磁，之后方可进行线切割加工；

（3）线切割加工时，为选择合适的补偿量，之前要进行钼丝和放电间隙的检测；

（4）考虑到凹模和凸凹模很小的配合间隙，在保证工件良好精度和表面粗糙度的前提下，不同阶段选择不同的电规准以及对机床的调整；

（5）若模具采用倒装复合模的结构形式时，加工的凹凸模要有一定的锥度；

（6）考虑到切割加工时工件的表面伴随着残余应力、变形、裂纹等缺陷，加工前对凹模和凸凹模进行研磨，以去除其熔化层，减少其缺陷，提高模具的使用寿命。

7 结语

线切割加工时模具加工的主要形式之一，尤其在复杂形状的加工扮演着极为重要的角色，本文通过实例详细阐述了线切割技术在模具加工中的应用，制订出合理加工工艺路线，对提高工件的加工精度、改善工件表面粗糙度有着重要的影响，实际效果表明，达到了良好效果，从而提高生产效率，为以后类似产品的加工提供一定的参考价值。

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