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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
課 題 護(hù)手霜瓶蓋注射模
專(zhuān) 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
計(jì) 算 內(nèi) 容
說(shuō) 明
目 錄
一擬定模具的結(jié)構(gòu)型式
二 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
三 成型零件的設(shè)計(jì)
四 模架的確定
五 排氣槽的設(shè)計(jì)
六 脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
七 定距拉板機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
八 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
九 導(dǎo)向定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
十 心得體會(huì)
十一參考文獻(xiàn)
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湖南大學(xué)衡陽(yáng)分校畢業(yè)設(shè)計(jì)
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塑料殼體設(shè)計(jì)
一、擬定模具的結(jié)構(gòu)型式
1. 塑件成型工藝性分析
該塑件是一塑料殼體，如圖1所示， 塑件壁件
屬薄壁塑件，生產(chǎn)批量很大。
材料為PC（聚碳酸脂）：突出的沖擊強(qiáng)度，較高
的彈性模量和尺寸穩(wěn)定性。無(wú)色透明，著色性和電絕
緣性?xún)?yōu)良，透光性好，耐寒性好，使用性能好。但粘性大，
流動(dòng)性較差，耐磨性差。力學(xué)性能一般，易產(chǎn)生應(yīng)力碎裂，適用于制造絕緣
透件，透明件等。本塑件為透明件。 圖1
2. 分型面位置的確定
根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)型式，為便于塑件脫模和自動(dòng)落料，塑件留在動(dòng)模，并考慮和保證塑件的外觀不遭到損壞，應(yīng)選擇三板雙分型面。1、在定模座板與定模板之間2、在殼體的底平面。
3. 確定型腔數(shù)量和排列方式
1）型腔數(shù)目的確定
該塑件精度要求不高，又是大批大量生產(chǎn)，采用一模兩腔的形式。
考慮到模具制造費(fèi)用低一點(diǎn)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用小一點(diǎn)，
初定為一模兩腔的模具型式?！ ?
2）型腔排列形式的確定
為了確保塑件質(zhì)量的均一和穩(wěn)定，盡量使型腔排列
緊湊，便于減小模具的外型尺寸，本設(shè)計(jì)的型腔的排列方 式采用單列直排。圖2所示。
為了保證塑件的外型尺寸和精度，此本設(shè)計(jì)采用脫模板 推出脫模的方法。
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4. 模具結(jié)構(gòu)型式的確定
從上面分析中可知，本模具擬采用一模兩腔，單列直排，推板推出，流道采用平衡式，澆口采用點(diǎn) 澆口，定模需要設(shè)置分型面以便自動(dòng)落料，動(dòng)模部分需要一塊脫模板，因此基本上可確定模具結(jié)構(gòu)型式為雙分型面注射模。 圖 2
5. 注射機(jī)型號(hào)的選定
1）注射量的計(jì)算
通過(guò)計(jì)算或Pro/E建模分析，塑件質(zhì)量m1為109g，塑件體積流道凝料的質(zhì)量m2還是個(gè)未知數(shù)，可按塑件質(zhì)量的0.4倍來(lái)估算。從上述分析中確定為一模二腔，所以注射量為：
m=1.4nm1=1.5×2×109=348.8g
2）塑件和流道凝料在分型面上的投影面積及所需鎖模力的計(jì)算
流道凝料（包括澆口）在分型面上的投影面積A2，在模具設(shè)計(jì)前是個(gè)未
值，根據(jù)多型腔模的統(tǒng)計(jì)分析，大致是每個(gè)塑件在分型面上的投影面積A1的
0.2～0.5倍，因此可用0.4nA1來(lái)進(jìn)行估算，所以
A=nA1+A2=nA1+0.4nA1=1.4nA1=式中
Fm=A =3.3640=1344KN
式中為型腔壓力，取40MPa（查表得到）。
3）選擇注射機(jī)
根據(jù)每一生產(chǎn)周期的注射量和鎖模力的計(jì)算值，可選用SZ－500/200臥式注射機(jī)（上海塑料機(jī)械廠），技術(shù)參數(shù)如表1所列：
表1 注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
理論注射容量/
500
鎖模力 /KN
2000
螺桿直徑／mm
55
拉桿內(nèi)間距/mm
570570
注射壓力 MPa
150
移模行程/mm
500
注射速率(g/s)
173
最大模厚/mm
500
塑化能力(g/s)
110
最小模厚/mm
280
螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)
0~180
定位孔直徑/mm
φ160
噴嘴球半徑
SR20
噴嘴孔直徑/mm
φ4
鎖模方式
雙曲軸
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4）注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核
(1) 由注射機(jī)料筒塑化速率校核模具的型腔數(shù)n
k──注射機(jī)最大注射量的利用系數(shù)，一般取0.8；
M──注射機(jī)的額定塑化量(110g/s)；
t──成型周期，取40s。
其他安裝尺寸的校核要待模架選定，結(jié)構(gòu)尺寸確定以后才可進(jìn)行。
二、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
1. 主流道設(shè)計(jì)
1）主流道尺寸：
根據(jù)所選注塑機(jī)參數(shù)可得主流道小端尺寸為：
d=注射機(jī)噴嘴尺寸+(0.5~1)=4+1=5mm
主流道球面半徑：
SR=噴嘴球面半徑＋(1~2)=20+2=22mm
2）主流道襯套形式
本設(shè)計(jì)雖然是小型模具，但為了便于加工和縮 短主流道長(zhǎng)度，襯套和定位圈還是設(shè)計(jì)成分體式，主流道長(zhǎng)度取32等于定模板的厚度（見(jiàn)模架的確 圖3
定和裝配圖）。襯套如圖3所示， 材料采用T10A
鋼，熱處理淬火后表面硬度為53~57HRC。
3）主流道凝料體積為：
2. 分流道設(shè)計(jì)
1） 分流道布置形式
為了滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地經(jīng)分流道均衡的分配到各個(gè)型腔，因此，采用平衡式分流道。
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2） 分流道長(zhǎng)度
L1=77.5mm， L2=8mm；
圖4為分流道的布置。
3） 分流道的形狀、截面尺寸以及凝料體積
（1） 形狀及截面尺寸
為了便于機(jī)械加工及凝料脫模，本設(shè)計(jì)
的分流道設(shè)置在分型面上定模一側(cè)，截面
形狀采用加工工藝性比較好的梯形截面。
梯形截面對(duì)塑料熔體的流動(dòng)阻力不大，但
由于材料的流動(dòng)性能差，壁厚為4，所以
一般不采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定截面尺寸：
而根據(jù)資料PC可取推薦最大值13
所以取 D=10
d=8
一級(jí)分流道L截面形狀圖5所示。
二級(jí)分流道的尺寸為：D=8 H=8 d=4
（2） 凝料體積
分流道長(zhǎng)度：L1=77.52=155mm，
L2=82=16mm； 圖5
分流道截面積：A1=
A2=
凝料體積：
5） 分流道的表面粗糙度
分流道的表面粗糙度并不要求很低，一般取0.8μm~1.6μm
可，在此取1.6μm，如圖5所示。
注射機(jī)型
號(hào)參見(jiàn)《塑
料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》表4-1
P100
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3 流道校核
1）主流道剪切速率校核
由經(jīng)驗(yàn)公式
式中
主流道剪切速率偏大，主要是注射量大，噴嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。
2） 分流道剪切速率校核 圖5
采用經(jīng)驗(yàn)公式S 在5之間，剪切速率校核合理。
式中
t──注射時(shí)間 取1s
C──梯形周長(zhǎng)（C=3.6cm）。
4. 澆口的設(shè)計(jì)
由于塑件是高度較大的平板件，故采用點(diǎn)澆口。由于材料的流動(dòng)性能差，所以要采用寬澆口。塑料熔體以較低的流速、呈平行狀態(tài)、平穩(wěn)均勻地流人型腔，可降低塑件的內(nèi)應(yīng)力，減小翹曲變形，排氣良好。澆口對(duì)稱(chēng)分布，塑件取出后要用另外去除，有微小痕跡。
1）點(diǎn)口尺寸的確定
綜上述，由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得：
澆口截面形狀如圖6所示，試模時(shí)根據(jù)填充情況再進(jìn)行調(diào)整。
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2） 澆口剪切速率的校核
之間，剪切速率合適。
4. 冷料穴的設(shè)計(jì)
1） 主流道冷料穴
如圖7所示，采用半球形形式，并采用球形頭拉料桿，該拉料桿固定在動(dòng)模固定板上，開(kāi)模時(shí)利用凝料對(duì)球頭的包緊力，使主流道凝料從主流道襯套中脫出。
2） 分流道冷料穴 圖7
冷料穴 在分流道端部加長(zhǎng)10mm(約1.5倍dn)作分流道冷料穴。
三、 成型零件的設(shè)計(jì)
模具中確定塑件幾何形狀和尺寸精度的零件稱(chēng)為成型零件。在本設(shè)計(jì)中成型零件就是成形殼體外表面的凹模，成型內(nèi)表面的凸模，由于塑件材料為透明材料故各成型表面均為鏡面。
1. 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1） 凹模（型腔）
殼體型腔不是很深，故凹?？芍瞥? 整體式，先用洗削加工方法進(jìn)行粗加工，然后進(jìn)行電火花精加工，而鏡面由人工拋光。雖整體模板都要用價(jià)格較貴重的模具鋼，但只是小型模具，還是可以承受的。 圖8
因此，凹模采用整體式。如圖8所示，尺
寸由所選模架決定。而型腔厚度取60mm.
2） 凸模(型芯)
型芯是一個(gè)嵌入式型芯，由于各成型表面均為鏡面，
磨損不是很大，但由于采用脫模板脫模，磨損量增大。以及失誤
操作的話，影響模具壽命，必須及時(shí)更換，故可設(shè)計(jì)成
嵌入式。如圖9所示。
2. 成型零件鋼材的選用
殼體是大批量生產(chǎn)、成型零件所選用鋼材耐磨性和
抗疲勞性能應(yīng)該良好。機(jī)械加工性能和拋光性能也應(yīng)
良好。因此構(gòu)成型腔凹模鋼材選用NAK80。（訂制其他材
料的材質(zhì)可和模架廠協(xié)商）。
型芯因?yàn)槭遣捎猛瓢迕撃?，與型芯磨損較大，采用硬 圖9
度較高的模具鋼STD，淬火后表面硬度為58~62HRC。
3. 成型零件工作尺寸的計(jì)算（其圖形見(jiàn)圖紙1~2號(hào)）
塑件尺寸公差按SJ1372－78標(biāo)準(zhǔn)中的6級(jí)精度選取。
1） 型腔徑向尺寸
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式中 s── 塑件平均收縮率；
──塑件外徑尺寸；
──修正系數(shù)（取0.75）；
──塑件公差值（查塑件公差表）；
──制造公差 取。
2） 型芯徑向尺寸
式中 s── 塑件平均收縮率；
──塑件外徑尺寸；
──修正系數(shù)（取0.75）；
──塑件公差值（查塑件公差表）；
──制造公差 取。
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3） 型腔深度尺寸
式中 H s──塑件高度最大尺寸；
──修正系數(shù) 取0.6；
──塑件公差值（查塑件公差表）。
4） 型芯高度尺寸
式中 ──塑件孔深最小尺寸；
──修正系數(shù) 取0.6；
──塑件公差值（查塑件公差表）。
5）型芯或型孔之間的距離
4. 成型零件強(qiáng)度及支承板厚度計(jì)算
1） 型腔側(cè)壁厚度：
其具體尺寸由模架尺寸確定；
底板厚度：
取=25mm;
計(jì)算參考
《塑料成型工藝與
模具設(shè)計(jì)》
第五章第三節(jié) P153
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式中 ──型腔壓力，取40MPa；
──材料彈性模量，取2.1×105MPa；
──根據(jù)注射塑料品種，模具剛度計(jì)算許用變形量。
查表4-13得：
——系數(shù) 查表4-15得：
查表 4-16得：
兩型腔之間受力是大小相等、方向相反、在合模狀態(tài)下不會(huì)產(chǎn)生變形，因此兩型腔之間壁厚只要滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的條件就可以了。所以完全滿足強(qiáng)度和剛度的要求。
壓力，就可計(jì)算得到支承板的厚度。
式中 ─—支承板剛度計(jì)算許用變形量
；
、W──兩墊塊之間的距離（約為215）；
──支承板長(zhǎng)度，取315；
──型芯投影到支承板上的面積。
型芯的面積
此支承板厚度計(jì)算尺寸為50，對(duì)于小型模具還可減小一點(diǎn)，可利用兩根推板導(dǎo)柱來(lái)對(duì)支承板進(jìn)行支撐，這樣支撐板厚度可近似為
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因此支承板厚度可取得稍薄一點(diǎn)，取標(biāo)準(zhǔn)厚度32。
四、模架的確定
根據(jù)型腔的布局可看出，型腔板尺寸為315×400，又根據(jù)型腔側(cè)壁最小厚度為17.13mm，再考慮到導(dǎo)柱、導(dǎo)套及聯(lián)接螺釘布置應(yīng)占的位置和采用推件板推出等各方面問(wèn)題，確定選用模架序號(hào)為P4號(hào)（315×L=315×400），模架結(jié)構(gòu)為P4的型式，如圖10所示。 圖10
各模板尺寸的確定：
1. A板尺寸
A板是定模型腔板，塑件高度45，在模板上還要開(kāi)設(shè)一級(jí)和二級(jí)分流道，分流道有一定的厚度和長(zhǎng)度，因此A板厚度取63mm。
2. B板尺寸
B板是凸模（型芯固定）板，取40mm（包括型芯總高45mm）。
3. C墊塊尺寸
墊塊=推出行程+推桿板厚度+推桿固定板厚度+（5~10）=45+25+20+（5~10）=95~100
根據(jù)計(jì)算，墊塊厚度C取100。
根據(jù)上述尺寸，確定模架序號(hào)為5號(hào)，板面為315×400，模架結(jié)型
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式為P4的標(biāo)準(zhǔn)模架。
從選定模架可知，模架外形尺寸：
寬×長(zhǎng)×高＝315×400×311()合格。
模具平面尺寸400×400＜570×570(拉桿間距)，合格；
模具開(kāi)模所需行程＝45(型芯高度)＋45(塑件高度)＋（5～10）
＝95~100<500(注射機(jī)開(kāi)模行程)，合格；
其他各參數(shù)在前面校核均合格，所以本模具所選注射機(jī)滿足使用要求。
五、排氣槽的設(shè)計(jì)
殼體成型型腔體積約為90.44cm3，由表1可計(jì)算得注射時(shí) 圖11
間約為2s，采用的是點(diǎn)澆口由型腔頂部注射，熔體先充
滿型腔頂部，然后再充滿周邊下部，這樣型腔頂部不會(huì)造成
憋氣現(xiàn)象，氣體會(huì)沿著分型面和型芯與推件板之間的軸向間隙向外排出，又有分型面設(shè)在澆注最后位置，這樣的小零件一般不會(huì)造成憋氣現(xiàn)象，故排氣裝置沒(méi)有必要設(shè)計(jì)。
六、脫模推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
采用推板推出過(guò)程中，為了減小推桿與型芯的
摩擦，采用圖11所示結(jié)構(gòu)，在型芯板與推桿之間可作為導(dǎo)柱
導(dǎo)套，可以起到定位導(dǎo)向的作用。
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七、定距拉板機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
如右圖，模具開(kāi)模時(shí)，由于彈簧的作用， 中間板與定模座板首先分開(kāi)，以便取出兩板之間的澆注系統(tǒng)凝料。繼續(xù)開(kāi)模時(shí)，由于定距拉板與固定在中間板上的限位釘接觸，使中間板停止運(yùn)動(dòng)，這樣隨著動(dòng)模的繼續(xù)移動(dòng)迫使模具沿第二分型面分開(kāi)，進(jìn)而由推出機(jī)構(gòu)將塑件推出。
S=L+（3~5）=45+5=50
L———定模板厚度
八、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
冷卻系統(tǒng)的計(jì)算比較麻煩，故在此只進(jìn)行簡(jiǎn)單估測(cè)計(jì)算，在單位時(shí)間內(nèi)熔體凝固時(shí)所放出的熱量應(yīng)等于冷卻水所帶走的熱量，模具溫度設(shè)為40℃。
1. 冷卻水的體積流量
式中 W──單位時(shí)間（每分鐘）內(nèi)注入模具中的塑料質(zhì)量（kg/min），按每分鐘注射2次，即： W=
Q1──單位質(zhì)量的塑件制品在凝固時(shí)所放出的熱量，PS為2.1×102kJ/kg；
──冷卻水的密度（1000kg/m3）；
C1──冷卻水的比熱容(4.187kJ/kg℃)；
θ1──冷卻水出口溫度（取26.5℃）；
θ1──冷卻水入口溫度（取25℃）。
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2. 確定冷卻管道直徑d
為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，查資料取d=15mm，
而且由資料查處PC的Vmin=0.87。
3. 確定冷卻水在管道內(nèi)的流速v由
式
大于最低流速0.87m/s，所選管道直徑
合理。
4．求冷卻管道的總傳熱面積A
A=60W Q1/hΨ=0.001677316=1677.3
5.求冷卻水道的孔數(shù)n
所以，不需要設(shè)計(jì)冷卻水道。
九、導(dǎo)向定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
由于塑件、模具屬于小型，且注塑時(shí)間短，
圖12
可采用四導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向定位。但又由于塑件上有兩個(gè)孔，要求精度相對(duì)較
高，故采用四導(dǎo)柱定位！為了中間板在工作過(guò)程中的導(dǎo)向與支承，所以必
須在定模一側(cè)設(shè)置導(dǎo)柱。因此將原有模架的四根動(dòng)模導(dǎo)柱該成，對(duì)角導(dǎo)柱，
即，兩根在定模，兩根在動(dòng)模。布置如下圖
導(dǎo)柱直徑R=32， 導(dǎo)套直徑D=42； 。
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設(shè)計(jì)心得體會(huì)
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我把《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》和其他資料書(shū)仔仔
細(xì)細(xì)地閱讀了一遍，從中我學(xué)懂了許多以前不懂的地方，也學(xué)到了許多以前
沒(méi)有學(xué)過(guò)的方面。
在設(shè)計(jì)時(shí)，由于沒(méi)有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，以前學(xué)過(guò)的東西好象不知道該如何
應(yīng)用，在老師的指導(dǎo)下，我綜合比較了資料中各種模具的設(shè)計(jì)和其中應(yīng)該要
怎么做、以及要注意那些細(xì)節(jié)，終于我順利的將模具設(shè)計(jì)出來(lái)。而整個(gè)設(shè)計(jì)
的過(guò)程，使我更清楚地知道該如何將自己學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中去，并
將其完善。
對(duì)于我們不能不說(shuō)是一種很好的鍛煉，相信這次的設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)我以后
產(chǎn)生很大的幫助，
通過(guò)這次設(shè)計(jì)我深深體會(huì)到了書(shū)本與實(shí)際的區(qū)別，看懂與動(dòng)手的差
異！以前總認(rèn)為學(xué)校學(xué)到的知識(shí)到了實(shí)際中未必有用，通過(guò)這次的設(shè)計(jì)才知
道基礎(chǔ)對(duì)現(xiàn)實(shí)中的作用是非常巨大的。也讓我對(duì)過(guò)去學(xué)到的知識(shí)有了全新的
了解，并充分利用它來(lái)完善自己。
十一、參考文獻(xiàn)
1）《塑料制品成型及模具設(shè)計(jì)》 葉久新 王群 主編
2）《塑料模具設(shè)計(jì)》 劉昌祺 主編
3）《模具設(shè)計(jì)與加工速查手冊(cè)》 彭建生 主編
4）《塑料模具技術(shù)手冊(cè)》 編委會(huì) 主編
5）《塑料注射模具設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例》 王文廣 等主編
付：外文翻譯
電火花加工
電火花加工法對(duì)加工超韌性的導(dǎo)電材料（如新的太空合金）特別有價(jià)值。這些金屬很難用常規(guī)方法加工，用常規(guī)的切削刀具不可能加工極其復(fù)雜的形狀，電火花加工使之變得相對(duì)簡(jiǎn)單了。在金屬切削工業(yè)中，這種加工方法正不斷尋找新的應(yīng)用領(lǐng)域。塑料工業(yè)已廣泛使用這種方法，如在鋼制模具上加工幾乎是任何形狀的模腔。
電火花加工法是一種受控制的金屬切削技術(shù)，它使用電火花切除（侵蝕）工件上的多余金屬，工件在切削后的形狀與刀具（電極）相反。切削刀具用導(dǎo)電材料（通常是碳）制造。電極形狀與所需型腔想匹配。工件與電極都浸在不導(dǎo)電的液體里，這種液體通常是輕潤(rùn)滑油。它應(yīng)當(dāng)是點(diǎn)的不良導(dǎo)體或絕緣體。 用伺服機(jī)構(gòu)是電極和工件間的保持0.0005~0.001英寸（0.01~0.02mm）的間隙，以阻止他們相互接觸。頻率為20000Hz左右的低電壓大電流的直流電加到電極上，這些電脈沖引起火花，跳過(guò)電極與工件的見(jiàn)的不導(dǎo)電的液體間隙。在火花沖擊的局部區(qū)域，產(chǎn)生了大量的熱量，金屬融化了，從工件表面噴出融化金屬的小粒子。不斷循環(huán)著的不導(dǎo)電的液體，將侵蝕下來(lái)的金屬粒子帶走，同時(shí)也有助于驅(qū)散火花產(chǎn)生的熱量。
在最近幾年，電火花加工的主要進(jìn)步是降低了它加工后的表面粗糙度。用低的金屬切除率時(shí)，表面粗糙度可達(dá)2—4vin.(0.05—0.10vin)。用高的金屬切除率[如高達(dá)15in3/h(245.8cm3/h)]時(shí)，表面粗糙度為1000vin.(25vm)。
需要的表面粗糙度的類(lèi)型，決定了能使用的安培數(shù),電容,頻率和電壓值?？焖偾谐饘伲ù智邢鳎r(shí)，用大電流,低頻率,高電容和最小的間隙電壓。緩慢切除金屬（精切削）和需獲得高的表面光潔度時(shí)，用小電流,高頻率,低電容和最高的間隙電壓。
與常規(guī)機(jī)加工方法相比，電火花加工有許多優(yōu)點(diǎn)。
1 . 不論硬度高低，只要是導(dǎo)電材料都能對(duì)其進(jìn)行切削。對(duì)用常規(guī)方法極難切削的硬質(zhì)合金和超韌性的太空合金，電火化加工特別有價(jià)值。
2 . 工件可在淬火狀態(tài)下加工，因克服了由淬火引起的變形問(wèn)題。
3 . 很容易將斷在工件中的絲錐和鉆頭除。
Electrical discharge machining
Electrical discharge machining has proved especially valuable in the machining of super-tough, electrically conductive materials such as the new space-age alloys. These metals would have been difficult to machine by conventional methods, but EDM has made it relatively simple to machine intricate shapes that would be impossible to produce with conventional cutting tools. This machining process is continually finding further applications in the metal-cutting industry. It is being used extensively in the plastic industry to produce cavities of almost any shape in the steel molds.
Electrical discharge machining is a controlled metal removal technique whereby an electric spark is used to cut (erode) the workpiece, which takes a shape opposite to that of the cutting tool or electrode. The cutting tool (electrode) is made from electrically conductive material, usually carbon. The electrode, made to the shape of the cavity required, and the workpiece are both submerged in a dielectric fluid, which is generally a light lubricating oil. This dielectric fluid should be a nonconductor (or poor conductor) of electricity. A servo mechanism maintains a gap of about 0.0005 to 0.001 in. (0.01 to 0.02 mm) between the electrode and the work, preventing them from coming into contact with each other. A direct current of low voltage and high amperage is delivered to the electrode at the rate of approximately 20 000 hertz (Hz). These electrical energy impulses become sparks which jump the dielectric fluid. Intense heat is created in the localized area of the park impact, the metal melts and a small particle of molten metal is expelled from the surface of the workpiece . The dielectric fluid, which is constantly being circulated, carries away the eroded particles of metal and also assists in dissipating the heat caused by the spark.
In the last few years, major advances have been made with regard to the surface finishes that can be produced. With the low metal removal rates, surface finishes of 2 to 4 um. (0.05 to 0.10um) are possible. With high metal removal rates finishes of 1 000uin. (25um) are produced.
The type of finish required determines the number of amperes which can be used, the capacitance, frequency, and the voltage setting. For fast metal removal (roughing cuts), high amperage, low frequency, high capacitance, and minimum gap voltage are required. For slow metal removal (finish cut) and good surface finish, low amperage, high frequency, low capacitance, and the highest gap voltage are required.
Electrical discharge machining has many advantages over conventional machining processes.
1. Any material that is electrically conductive can be cut, regardless of its hardness. It is especially valuable for cemented carbides and the new supertough space-age alloys that are extremely difficult to cut by conventional means.
2. Work can be machined in a hardened state, thereby overcoming the deformation caused by the hardening process.
3. Broken taps or drills can readily be removed from workpieces.
4. It does not create stresses in the work material since the tool (electrode) never comes in contact with the work.