不锈钢模具工艺

不锈钢具有强度硬度高、耐腐蚀性强、耐高温等优良性能,因此在航天航空、石油化工、仪器仪表等诸多领域得到了广泛应用。但是,不锈钢属于典型的难加工材料,在传统切削加工中切削温度高、加工硬化严重、刀具磨损严重,使得加工质量很难控制甚至不能进行切削加工,其难加工性往往会制约它的应用。 而电火花加工(Electrical discharge machining. EDM),因其加工时不受材料强度、硬度限制,工件和工具无宏观作用力等特点,弥补了传统加工方法在难加工材料加工中的不足,具有明显的优势。但是电火花加工过程是一种受多工艺参数影响的复杂随机过程,难以用统一的数学模型进行描述工艺参数与工艺效果之间的复杂关系,电火花加工工艺设计比其他的工艺设计方法更加复杂,因此如何提高电火花加工效率、成形加工精度,简化操作过程,实现自动化加工有着很大的现实意义。 基于上述两类问题,本文在查阅了大量的国内外文献资料的基础上,设计并进行了一系列工艺试验,利用数理统计和对比的方法较详细地分析了电火花加工不锈钢模具的工艺特性,以及电极材料对加工效果的影响,同时以Matlab7.13软件为工作平台建立了电火花加工工艺参数优化模型。 具体做了如下方面的工作： (1)对电火花成形加工原理及过程进行了分析研究,根据电火花加工工艺特点及电火花加工工艺设计的内容,采用材料去除率、电极相对损耗、表面粗糙度及加工间隙4个工艺指标对电火花成形加工工艺效果进行综合评价,总结了电火花成形加工的工艺规律。 (2)以电火花多电极加工3Cr13模具型腔为研究对象,以提高材料去除率和降低电极损耗为目标,对负极性标准切入加工时不同电极材料的电火花加工型能(加工效率、电极损耗)进行研究,设计并进行了不同工艺参数下的紫铜电极和Cu50W铜钨合金电极加工试验,对多电极电火花加工工艺及经济性进行分析,结果表明：相同工艺参数下,加工性能因电极材料热学性能不同而不同,Cu50W铜钨合金的材料去除率约为紫铜的85.7%,而电极相对损耗却是约为紫铜的42.9%,从而为电火花加工不锈钢模具材料的电极选择提供了理论依据。 (3)以铜钨合金电极加工3Cr13不锈钢模具为研究对象,以材料去除率、电极损耗和放电间隙作为评价电火花加工3Cr13不锈钢加工性能指标,详细分析了脉冲宽度、峰值电流、脉冲间隔、加工电压等因素对不锈钢加工的影响规律,并得到了单因素对3Cr13不锈钢加工的最佳参数范围,可根据不同工艺效果调节各参数,以达到高效稳定加工的目的。 (4)针对电火花成形加工中电参数优化属多目标优化的问题,在分析总结传统优化方法的基础上,对比选择多目标优化的方法,利用BP神经网络建立电火花加工工艺效果优化模型,并使用机床制造厂家提供的工艺曲线为参考,设计并进行实验验证。结果表明：BP神经网络优化模型对材料去除率、电极相对损耗和加工间隙的预测平均误差为7.65%,12.75%,5.86%,真实的反映了机床的加工工艺规律。 本文的工作对深入探索电火花加工不锈钢的加工提供了理论依据,为高效、低损耗、高精度的电火花不锈钢成形加工提供了一种简单、切实可行的工艺参数优化途径,对该材料复杂模具型腔的加工具有一定的借鉴、指导意义。