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《模具制造雜志》2016年第三期

摘要：

以手機外殼型芯為例，基于UG軟件用電極設(shè)計模塊與建模模塊相結(jié)合的方法進行了主要電極的設(shè)計，并完成主體電極的EDM工程圖，采用優(yōu)化的數(shù)控加工工藝對模具零件進行數(shù)控編程加工。實驗結(jié)果表明該零件的加工質(zhì)量達到了預(yù)期的要求，為模具型芯的電極設(shè)計和加工提供了設(shè)計思路和方法。

關(guān)鍵詞：

UG；電極設(shè)計；編程；型芯

1引言

在塑膠模具的制造中，模具有細、窄縫、清角位等結(jié)構(gòu)時，普通機械加工難以完成，就需用電火花加工（EDM），因此在模具加工中電火花得到了廣泛應(yīng)用。電火花加工基于電火花腐蝕原理，是在工具電極與工件電極相互靠近時，極間形成脈沖性火花放電，在電火花通道中產(chǎn)生瞬時高溫，使金屬局部熔化，甚至氣化，從而將金屬蝕除下來[1]。電火花加工必須制作形狀吻合的電極，電極的設(shè)計與加工則是進行放電加工的前提，本文以手機外殼型芯為代表對電極的設(shè)計與加工進行研究。

2電極的設(shè)計

電極設(shè)計是根據(jù)模具零件的結(jié)構(gòu)確定放電加工部位，設(shè)計出電極。電極所用的材料目前多數(shù)為紫銅和石墨。本手機外殼型芯見如圖1所示。

2.1電極的設(shè)計原則電極的設(shè)計首先要考慮可加工性，結(jié)構(gòu)上要避免直角、尖角等難以加工的部位；其次要考慮放電加工時的安全性和效率，因放電加工的時間相對比較長，應(yīng)盡量將電極設(shè)計為整體式電極；最后還要注意材料成本，盡可能節(jié)省材料。要綜合考慮以上3點才能設(shè)計出合理的電極。

2.2電極的結(jié)構(gòu)設(shè)計一個完整的電極由放電加工工作部分（電極頭）、避空直身位部分和基座3部分組成。放電加工工作部分形狀要與模具結(jié)構(gòu)吻合。避空位要根據(jù)放電加工零件的形狀與部位，一般使基準面離放電加工零件部位的最高處不少于3mm，有利于加工過程中沖走殘渣。其中基座包含校表部位和基準角，基座高度一般不小于5mm，為了便于校表，基座側(cè)壁與避空直身位部位的距離一般單邊不小于3mm。基準角是一個標記，主要用于確定安裝電極的位置。采用電極設(shè)計模塊與建模命令來完成電極的設(shè)計，常用命令有初始化電極項目、創(chuàng)建箱體、求差、分割實體、替換面、拉伸、修剪與延伸、毛坯設(shè)計、倒角等。利用UG建模命令創(chuàng)建電極頭，利用電極設(shè)計模塊毛坯設(shè)計命令自動設(shè)計定位、合并避空位和基準板。出圖命令生成電極的EDM加工工程圖，并做關(guān)鍵加工尺寸的標注。該手機外殼型芯共需設(shè)計7個電極，這里列舉3個電極的設(shè)計，并選主體電極出EDM加工工程圖。

2.2.1電極1該手機外殼型芯邊緣部分有很多內(nèi)斜角、凹槽等，為提高效率，設(shè)計一個主體電極，如圖2所示。但考慮主體電極的可加工性，還需要增加一些其它電極來完成手機外殼型芯的加工。

2.2.2電極2手機外殼型芯的頭部卡扣部分有內(nèi)斜角如圖3所示，因此電極設(shè)計如圖4所示。

2.2.3電極3手機外殼型芯的尾部卡扣部分有內(nèi)斜角如圖5所示，因此電極設(shè)計如圖6所示。

2.3電極的EDM工程圖出電極的EDM工程圖也是模具加工中的一個重要環(huán)節(jié)，主體電極的EDM工程圖如圖7所示。在圖7中標注主要尺寸是表達電極在模具中的具體位置，以便操作工能清楚地校表并取得準確的碰數(shù)。其它的與主體電極的EDM工程圖方法相同，這里從略。

3電極的加工

手機外殼型芯的電極有曲面形狀，用數(shù)控銑削來加工，但因放電間隙要求使其與一般機械零件的加工有所不同，不同之處在于以下兩點。（1）用圓鼻刀和球刀加工時，精加工余量設(shè)置為負值。在用UG軟件編程時，用圓鼻刀和球刀加工時，精加工余量直接設(shè)置為負值，通過過切來使電極成型部分變小，從而獲得放電間隙。（2）用平底刀加工某些部位時，精加工余量不可設(shè)置為負值。a.在加工電極成型部位陡峭面或直立面必須使用平底刀時，陡峭面?zhèn)让嬗嗔炕蛑绷⒚娴牟考豢梢栽O(shè)置負余量，該部位采用騙刀法加工火花位。這種方法是也是利用過切來使電極成型部分變小，獲得放電間隙。設(shè)火花間隙是S，實際使用的平底刀直徑為D，在軟件中將加工余量設(shè)為0，將刀具直徑設(shè)為D-2×S（即小刀算），實際加工時采用直徑為D的平底刀加工（即大刀走），這樣就可以做到過切得到放電間隙。b.用平底刀加工電極成型部位平面部分時，該平面的底部余量不能設(shè)置為負余量，可以對編程得到的刀軌進行變換，即在z軸方向移動一個負余量值從而將該刀軌向下偏置負余量。這里選取電極2進行數(shù)控編程，它的加工程式單如表1所示。其余電極的加工方法相似。

4結(jié)束語

本文以手機外殼型芯為例，基于UG軟件用電極設(shè)計模塊與建模模塊相結(jié)合的方法進行了主要電極的設(shè)計，并選取電極2進行數(shù)控編程，編程過程中電極頭及避空位精加工余量為負值得到火花位，基準板精加工余量仍為0，平底刀加工無法設(shè)置負余量時，可采用騙刀方法或刀軌變換來得到火花位間隙。

參考文獻

[1]周旭光.特種加工技術(shù)（第二版）[M].西安：西安電子工業(yè)出版社，2011.

[2]陳玉文.基于UG家電產(chǎn)品外殼型腔電極設(shè)計與數(shù)控加工[J].模具制造，2013，（11）

作者：雷芳 單位：東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院