CN114393263B - 一种模具加工用减振型电极工装及减振方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模具加工制造技术领域，具体涉及一种模具加工用减振型电极工装及减振方法，所述减振型电极工装包括用于与电火花加工机床的主轴相连接的基座、竖立设置在所述基座中间的管体、通过螺纹配合连接设置在所述管体悬臂端的螺纹闷头、设置在所述螺纹闷头前端用于安装电极的螺纹连接柱、设置在所述管体内的管体轴向拉伸减振装置，所述管体轴向拉伸减振装置包括设置在所述基座中心位置的螺纹顶针、设置在所述管体内且位于所述螺纹闷头与螺纹顶针之间的用于对所述管体施加轴向拉伸预紧力的轴向顶杆。本发明可以减少细长电极工装的振动、提高模具型腔面的加工质量、减少电极磨损。

Description

一种模具加工用减振型电极工装及减振方法
技术领域
本发明涉及模具加工制造技术领域，具体涉及一种模具加工用减振型电极工装及减振方法。
背景技术
注塑模具是一种用于生产塑料制品的模具，由于有些塑料制品的形状较为复杂，因此其模具的型腔也较为复杂，其型腔加工的难度也较大，往往需要使用专用的电极工装对复杂型腔进行数控电火花加工。
然而，在模具的型腔深度较深时，需要使用杆体较长的电极工装，由此可能会造成数控电火花加工中电极工装杆体的振动现象，从而一方面导致模具型腔面加工质量的大幅度下降，另一方面也会造成电极的加速磨损。
因此，有必要针对上述问题，研发一种能够减少细长电极工装振动、提高模具型腔面加工质量、减少电极磨损的电极工装。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种模具加工用减振型电极工装及减振方法，旨在减少细长电极工装的振动、提高模具型腔面的加工质量、减少电极磨损。具体的技术方案如下：
一种模具加工用减振型电极工装，包括用于与电火花加工机床的主轴相连接的基座、竖立设置在所述基座中间的管体、通过螺纹配合连接设置在所述管体悬臂端的螺纹闷头、设置在所述螺纹闷头前端用于安装电极的螺纹连接柱、设置在所述管体内的管体轴向拉伸减振装置，所述管体轴向拉伸减振装置包括设置在所述基座中心位置的螺纹顶针、设置在所述管体内且位于所述螺纹闷头与螺纹顶针之间的用于对所述管体施加轴向拉伸预紧力的轴向顶杆。
为了方便管体轴向拉伸减振装置的调整和维护，进一步的改进方案是：所述基座包括相互叠合连接并通过螺钉固定在一起的上基座和下基座，所述管体设置在所述下基座的中心轴线上，所述的螺纹顶针通过螺纹配合连接设置在所述上基座的中心轴线上。
优选的，所述上基座和下基座之间设置有相互配合的定位止口。
本发明中，所述轴向顶杆朝向所述螺纹顶针的一端设置有第一顶针孔，所述螺纹顶针的顶针头顶紧在所述第一顶针孔上；所述螺纹闷头朝向所述轴向顶杆的一端设置有第二顶针孔，所述轴向顶杆的顶针头顶紧在所述第二顶针孔上。
为了更好地实现管体轴向拉伸预紧力的调整，所述轴向顶杆的杆身两侧间隔设置有若干数量与所述轴向顶杆的轴向相垂直的U形槽，且所述U形槽在所述轴向顶杆的杆身两侧依次交替间隔布置。
作为本发明的进一步改进，所述螺纹闷头上设置有惯性阻尼圈抑振装置，所述惯性阻尼圈抑振装置包括沿周向开设在所述螺纹闷头朝向所述轴向顶杆一面的环形槽、活动设置在所述环形槽内的环形阻尼圈，所述环形阻尼圈的外圆与所述环形槽的相邻侧面之间设置有空挡，所述环形阻尼圈的内孔与所述环形槽的相邻侧面之间设置有配合间隙，且在所述环形阻尼圈与所述环形槽的所述空挡和所述配合间隙之间填充有阻尼液。
惯性阻尼圈抑振装置的工作原理如下：当电极工装的螺纹闷头发生垂直于轴向的横向振动时，螺纹闷头中的环形阻尼圈由于惯性作用而与环形槽之间产生在横向相对运动，环形槽内的阻尼液相对于环形阻尼圈产生较大的阻尼力，这种阻尼力反作用于螺纹闷头，从而起到良好的抑振作用。
优先的，将惯性阻尼圈抑振装置与管体轴向拉伸减振装置结合起来使用，可以有效避开可能出现的加工共振点，从而进一步提高模具型腔面加工质量、减少电极磨损。
本发明中，所述螺纹闷头朝向所述轴向顶杆的一面依次设置有用于将所述阻尼液封装在所述环形槽内的密封垫圈和密封挡板，所述密封垫圈和密封挡板通过螺钉固定在所述螺纹闷头的端面。
优选的，所述密封挡板上设置有若干数量用于限制所述环形阻尼圈轴向窜动并实现所述阻尼液横向流动通过的限位挡销。
一种模具加工用减振型电极工装的减振方法，包括如下步骤：
(1)工装准备：预先设计制作一减振型电极工装；其中，所述减振型电极工装中的阻尼液按照粘度的大小，预先准备若干种不同粘度规格的阻尼液以供替换；所述减振型电极工装中的环形阻尼圈按照所述环形阻尼圈内孔与所述环形槽的相邻侧面之间的配合间隙大小，预先准备若干种不同配合间隙的环形阻尼圈以供替换；
(2)试件安装：在电火花加工机床上安装一代替模具零件的试件；
(3)电极工装安装：将电极工装安装到电火花加工机床的主轴安装座上，电极工装的螺纹连接柱上安装固定好电极。
(4)测振仪安装：在电火花加工机床旁，通过三角支架设置一台扫描激光多普勒测振仪，并将扫描激光多普勒测振仪对准电极工装的管体外圆；
(5)模拟试件加工：开启电火花加工机床，电火花加工机床作二维或三维复合运动，以实现试件的型面模拟加工，加工过程中由扫描激光多普勒测振仪对电极工装的管体振动情况进行非接触在线振动测量，记录电极工装上管体的振动数据；
(6)电极工装调整：当管体的振动数据较大时暂停加工，然后拆下电极工装，并通过以下调整措施减少电极工装上管体的振动：
调整措施之一：更换不同粘度规格的阻尼液，以增大或减少其对于环形阻尼圈的在振动时的阻尼力；
调整措施之二：更换不同规格的环形阻尼圈，以增大或减少环形阻尼圈内孔与所述环形槽的相邻侧面之间的配合间隙；
调整措施之三：使用带有扭矩显示装置的扭力扳手，调整螺纹顶针的顶紧力，以增大或减少其对于管体的轴向拉伸预紧力；
其中，上述调整措施可以单独使用，也可以结合使用，以使得电极工装上管体振动数据最小，从而实现电极工装减振措施的最优化；
(7)模具正式加工：拆去电火花加工机床工作台上的模拟试件，将待加工模具安装到电火花加工机床上；将步骤(6)中经过减振优化调整的电极工装重新装上电火花加工机床的主轴，然后开启电火花加工机床，进行待加工模具的型面加工。
本发明的有益效果是：
第一，本发明的一种模具加工用减振型电极工装及减振方法，其电极工装的杆体部分采用空心管体，并在空心管体中设置管体轴向拉伸减振装置，通过螺纹顶针和轴向顶杆对管体施加一定的轴向拉伸力，可以使得电极工装获得良好的刚度，且刚度的大小可以进行适当调节从而能够避开电火花加工时的共振点，从而有效提高了模具型腔面加工质量，并减少了电极的磨损。
第二，本发明的一种模具加工用减振型电极工装及减振方法，设置有惯性阻尼圈抑振装置，从而提高了电极工装的抗振能力，且其与管体轴向拉伸减振装置结合起来使用，可以有效避开可能出现的加工共振点，从而进一步提高模具型腔面加工质量、减少电极磨损。
第三，本发明的一种模具加工用减振型电极工装及减振方法，通过预先设置加工试验步骤，优化了电极工装的管体轴向拉伸预紧力和惯性阻尼圈抑振装置中的阻尼液粘度、环形阻尼圈内孔与环形槽之间的配合间隙，从而实现了电极工装减振措施的最优化。
附图说明
图1是本发明的一种模具加工用减振型电极工装的结构示意图；
图2是图1的局部放大视图；
图3是在图1的基础上，在轴向顶杆上增加设置U形槽的结构示意图。
图中：1、基座，2、管体，3、螺纹闷头，4、电极，5、螺纹连接柱，6、管体轴向拉伸减振装置，7、螺纹顶针，8、轴向顶杆，9、上基座，10、下基座，11、定位止口，12、螺纹紧固件，13、第一顶针孔，14、第二顶针孔，15、U形槽，16、环形槽，17、环形阻尼圈，18、阻尼液，19、密封垫圈，20、密封挡板，21、螺钉，22、限位挡销。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：
如图1至3所示为本发明的一种模具加工用减振型电极工装的实施例，包括用于与电火花加工机床的主轴相连接的基座1、竖立设置在所述基座1中间的管体2、通过螺纹配合连接设置在所述管体2悬臂端的螺纹闷头3、设置在所述螺纹闷头3前端用于安装电极4的螺纹连接柱5、设置在所述管体2内的管体轴向拉伸减振装置6，所述管体轴向拉伸减振装置6包括设置在所述基座1中心位置的螺纹顶针7、设置在所述管体2内且位于所述螺纹闷头3与螺纹顶针7之间的用于对所述管体2施加轴向拉伸预紧力的轴向顶杆8。
为了方便管体轴向拉伸减振装置6的调整和维护，进一步的改进方案是：所述基座1包括相互叠合连接并通过螺钉21固定在一起的上基座9和下基座10，所述管体2设置在所述下基座10的中心轴线上，所述的螺纹顶针7通过螺纹配合连接设置在所述上基座9的中心轴线上。
优选的，所述上基座9和下基座10之间设置有相互配合的定位止口11。
本实施例中，所述轴向顶杆8朝向所述螺纹顶针7的一端设置有第一顶针孔13，所述螺纹顶针7的顶针头顶紧在所述第一顶针孔13上；所述螺纹闷头3朝向所述轴向顶杆8的一端设置有第二顶针孔14，所述轴向顶杆8的顶针头顶紧在所述第二顶针孔14上。
为了更好地实现管体2轴向拉伸预紧力的调整，所述轴向顶杆8的杆身两侧间隔设置有若干数量与所述轴向顶杆8的轴向相垂直的U形槽15，且所述U形槽15在所述轴向顶杆8的杆身两侧依次交替间隔布置。
作为本实施例的进一步改进，所述螺纹闷头3上设置有惯性阻尼圈抑振装置，所述惯性阻尼圈抑振装置包括沿周向开设在所述螺纹闷头3朝向所述轴向顶杆8一面的环形槽16、活动设置在所述环形槽16内的环形阻尼圈17，所述环形阻尼圈17的外圆与所述环形槽16的相邻侧面之间设置有空挡，所述环形阻尼圈17的内孔与所述环形槽16的相邻侧面之间设置有配合间隙，且在所述环形阻尼圈17与所述环形槽16的所述空挡和所述配合间隙之间填充有阻尼液18。
惯性阻尼圈抑振装置的工作原理如下：当电极工装的螺纹闷头3发生垂直于轴向的横向振动时，螺纹闷头3中的环形阻尼圈17由于惯性作用而与环形槽16之间产生在横向相对运动，环形槽16内的阻尼液相对于环形阻尼圈17产生较大的阻尼力，这种阻尼力反作用于螺纹闷头3，从而起到良好的抑振作用。
优先的，将惯性阻尼圈抑振装置与管体轴向拉伸减振装置6结合起来使用，可以有效避开可能出现的加工共振点，从而进一步提高模具型腔面加工质量、减少电极磨损。
本实施例中，所述螺纹闷头3朝向所述轴向顶杆8的一面依次设置有用于将所述阻尼液18封装在所述环形槽16内的密封垫圈19和密封挡板20，所述密封垫圈19和密封挡板20通过螺钉21固定在所述螺纹闷头3的端面。
优选的，所述密封挡板20上设置有若干数量用于限制所述环形阻尼圈17轴向窜动并实现所述阻尼液18横向流动通过的限位挡销22。
实施例2：
一种采用实施例1的模具加工用减振型电极工装的减振方法，包括如下步骤：
(1)工装准备：预先设计制作一减振型电极工装；其中，所述减振型电极工装中的阻尼液18按照粘度的大小，预先准备若干种不同粘度规格的阻尼液18以供替换；所述减振型电极工装中的环形阻尼圈17按照所述环形阻尼圈17内孔与所述环形槽16的相邻侧面之间的配合间隙大小，预先准备若干种不同配合间隙的环形阻尼圈17以供替换；
(2)试件安装：在电火花加工机床上安装一代替模具零件的试件；
(3)电极工装安装：将电极工装安装到电火花加工机床的主轴安装座上，电极工装的螺纹连接柱5上安装固定好电极4。
(4)测振仪安装：在电火花加工机床旁，通过三角支架设置一台扫描激光多普勒测振仪，并将扫描激光多普勒测振仪对准电极工装的管体2外圆；
(5)模拟试件加工：开启电火花加工机床，电火花加工机床作二维或三维复合运动，以实现试件的型面模拟加工，加工过程中由扫描激光多普勒测振仪对电极工装的管体2振动情况进行非接触在线振动测量，记录电极工装上管体2的振动数据；
(6)电极工装调整：当管体2的振动数据较大时暂停加工，然后拆下电极工装，并通过以下调整措施减少电极工装上管体2的振动：
调整措施之一：更换不同粘度规格的阻尼液18，以增大或减少其对于环形阻尼圈17的在振动时的阻尼力；
调整措施之二：更换不同规格的环形阻尼圈17，以增大或减少环形阻尼圈17内孔与所述环形槽16的相邻侧面之间的配合间隙；
调整措施之三：使用带有扭矩显示装置的扭力扳手，调整螺纹顶针7的顶紧力，以增大或减少其对于管体的轴向拉伸预紧力；
其中，上述调整措施可以单独使用，也可以结合使用，以使得电极工装上管体2振动数据最小，从而实现电极工装减振措施的最优化；
(7)模具正式加工：拆去电火花加工机床工作台上的模拟试件，将待加工模具安装到电火花加工机床上；将步骤(6)中经过减振优化调整的电极工装重新装上电火花加工机床的主轴，然后开启电火花加工机床，进行待加工模具的型面加工。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种模具加工用减振型电极工装，其特征在于，包括用于与电火花加工机床的主轴相连接的基座、竖立设置在所述基座中间的管体、通过螺纹配合连接设置在所述管体悬臂端的螺纹闷头、设置在所述螺纹闷头前端用于安装电极的螺纹连接柱、设置在所述管体内的管体轴向拉伸减振装置，所述管体轴向拉伸减振装置包括设置在所述基座中心位置的螺纹顶针、设置在所述管体内且位于所述螺纹闷头与螺纹顶针之间的用于对所述管体施加轴向拉伸预紧力的轴向顶杆；
所述螺纹闷头上设置有惯性阻尼圈抑振装置，所述惯性阻尼圈抑振装置包括沿周向开设在所述螺纹闷头朝向所述轴向顶杆一面的环形槽、活动设置在所述环形槽内的环形阻尼圈，所述环形阻尼圈的外圆与所述环形槽的相邻侧面之间设置有空挡，所述环形阻尼圈的内孔与所述环形槽的相邻侧面之间设置有配合间隙，且在所述环形阻尼圈与所述环形槽的所述空挡和所述配合间隙之间填充有阻尼液。
2.根据权利要求1所述的一种模具加工用减振型电极工装，其特征在于，所述基座包括相互叠合连接并通过螺钉固定在一起的上基座和下基座，所述管体设置在所述下基座的中心轴线上，所述的螺纹顶针通过螺纹配合连接设置在所述上基座的中心轴线上。
3.根据权利要求2所述的一种模具加工用减振型电极工装，其特征在于，所述上基座和下基座之间设置有相互配合的定位止口。
4.根据权利要求3所述的一种模具加工用减振型电极工装，其特征在于，所述轴向顶杆朝向所述螺纹顶针的一端设置有第一顶针孔，所述螺纹顶针的顶针头顶紧在所述第一顶针孔上；所述螺纹闷头朝向所述轴向顶杆的一端设置有第二顶针孔，所述轴向顶杆的顶针头顶紧在所述第二顶针孔上。
5.根据权利要求4所述的一种模具加工用减振型电极工装，其特征在于，所述轴向顶杆的杆身两侧间隔设置有若干数量与所述轴向顶杆的轴向相垂直的U形槽，且所述U形槽在所述轴向顶杆的杆身两侧依次交替间隔布置。
6.根据权利要求1所述的一种模具加工用减振型电极工装，其特征在于，所述螺纹闷头朝向所述轴向顶杆的一面依次设置有用于将所述阻尼液封装在所述环形槽内的密封垫圈和密封挡板，所述密封垫圈和密封挡板通过螺钉固定在所述螺纹闷头的端面。
7.根据权利要求6所述的一种模具加工用减振型电极工装，其特征在于，所述密封挡板上设置有若干数量用于限制所述环形阻尼圈轴向窜动并实现所述阻尼液横向流动通过的限位挡销。
8.一种采用权利要求1至7任一项所述的模具加工用减振型电极工装的减振方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）工装准备：预先设计制作一减振型电极工装；其中，所述减振型电极工装中的阻尼液按照粘度的大小，预先准备若干种不同粘度规格的阻尼液以供替换；所述减振型电极工装中的环形阻尼圈按照所述环形阻尼圈内孔与所述环形槽的相邻侧面之间的配合间隙大小，预先准备若干种不同配合间隙的环形阻尼圈以供替换；
（2）试件安装：在电火花加工机床上安装一代替模具零件的试件；
（3）电极工装安装：将电极工装安装到电火花加工机床的主轴安装座上，电极工装的螺纹连接柱上安装固定好电极；
（4）测振仪安装：在电火花加工机床旁，通过三角支架设置一台扫描激光多普勒测振仪，并将扫描激光多普勒测振仪对准电极工装的管体外圆；
（5）模拟试件加工：开启电火花加工机床，电火花加工机床作二维或三维复合运动，以实现试件的型面模拟加工，加工过程中由扫描激光多普勒测振仪对电极工装的管体振动情况进行非接触在线振动测量，记录电极工装上管体的振动数据；
（6）电极工装调整：当管体的振动数据较大时暂停加工，然后拆下电极工装，并通过以下调整措施减少电极工装上管体的振动：
调整措施之一：更换不同粘度规格的阻尼液，以增大或减少其对于环形阻尼圈的在振动时的阻尼力；
调整措施之二：更换不同规格的环形阻尼圈，以增大或减少环形阻尼圈内孔与所述环形槽的相邻侧面之间的配合间隙；
调整措施之三：使用带有扭矩显示装置的扭力扳手，调整螺纹顶针的顶紧力，以增大或减少其对于管体的轴向拉伸预紧力；
其中，上述调整措施可以单独使用，也可以结合使用，以使得电极工装上管体振动数据最小，从而实现电极工装减振措施的最优化；
（7）模具正式加工：拆去电火花加工机床工作台上的模拟试件，将待加工模具安装到电火花加工机床上；将步骤（6）中经过减振优化调整的电极工装重新装上电火花加工机床的主轴，然后开启电火花加工机床，进行待加工模具的型面加工。
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