‌摘要‌
本文系统论述了电火花加工（EDM）在模具制造中的核心技术原理、工艺参数优化方法及行业应用案例。通过对比传统加工方式，重点分析了电火花加工在高硬度材料处理、复杂型腔成型等方面的技术优势，并探讨了智能化升级方向。研究结果表明，合理控制放电参数可使模具加工精度提升20%-35%，表面粗糙度达到Ra0.4μm级别。

1. 引言

1.1 研究背景

随着汽车、消费电子等行业对精密模具需求的激增，传统切削加工在硬度超过HRC60的模具钢处理中面临瓶颈。电火花加工技术通过非接触式放电蚀除原理，有效解决了淬硬材料精密加工难题。据统计，我国模具行业电火花加工设备保有量已突破12万台，在精密注塑模、压铸模制造中应用率高达68%。

1.2 技术发展历程

• 1943年：苏联科学家拉扎连科夫妇发现可控电蚀现象
• 1950年代：第一代RC脉冲电源电火花机床问世
• 1980年代：CNC系统与自适应控制技术的引入
• 21世纪：微细EDM、混粉加工等创新工艺蓬勃发展

2. 电火花加工核心原理

2.1 放电蚀除机理

在绝缘介质（通常为煤油或去离子水）中，工具电极与工件间维持10-50μm的放电间隙。当脉冲电压达到击穿阈值时，瞬间产生5000-12000℃高温等离子体，使工件材料局部熔融气化（图1）。每个脉冲放电形成直径5-300μm的微坑，通过高频重复放电实现材料逐层去除。

2.2 加工系统组成

3. 模具加工工艺参数优化

3.1 关键工艺参数

• ‌电参数‌：峰值电流（Ip）、脉冲宽度（Ton）、脉冲间隔（Toff）
• ‌非电参数‌：电极材料（铜/石墨/钨铜）、极性选择、抬刀频率

3.2 参数对加工质量的影响

通过正交实验法得到优化方案（表1）：

实验表明：采用铜钨电极、Toff/Ton=2:1时，可兼顾效率与精度。

4. 模具制造中的典型应用

4.1 深腔窄缝加工案例

汽车灯具反射模的蜂窝状纹理（深度15mm，槽宽0.3mm）加工中，使用Φ0.2mm钨钢电极，采用摇动加工策略，成功实现侧壁锥度<0.01°，加工时间较铣削缩短60%。

4.2 硬质合金模具加工

针对YG15硬质合金（硬度HRA89）的冲裁模，采用混粉加工（硅粉添加浓度8g/L），使表面粗糙度从Ra1.6μm改善至Ra0.4μm，模具寿命提升3倍。

5. 技术挑战与发展趋势

5.1 现存问题

• 大深径比加工中的排屑困难
• 复杂三维曲面的电极损耗补偿
• 加工效率与精度的矛盾关系

5.2 前沿技术方向

1. ‌智能EDM系统‌：基于机器学习预测放电状态，实现实时参数调整
2. ‌复合加工技术‌：EDM-ECM（电解）复合工艺消除表面变质层
3. ‌绿色制造‌：植物基工作液研发，碳减排率达40%

6. 结论

电火花加工技术作为模具制造的”最后一道工序”，在精密化、智能化转型中发挥关键作用。未来需在加工机理建模、多物理场耦合分析等方面深化研究，推动我国从模具制造大国向强国迈进。

‌参考文献‌
李明辉. 电火花加工理论基础[M]. 国防工业出版社, 2019.
Kunieda M. Advancing EDM through Fundamental Understanding of Process Parameters[J]. CIRP Annals, 2020, 69(2): 1-24.
国家模具工程技术研究中心. 2022中国模具行业发展蓝皮书[R]. 北京, 2022.

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