專利名稱：一種快速制作電極的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明屬電極加工領域，特別是涉及一種快速制作電極的裝置和方法。
背景技術：
對于小型特種電極一般都需要進行機械加工來完成，對于機械加工設備要求高，甚至需要加工中心，同時要事先制作復雜的工裝夾具，工裝夾具的制作過程甚至比電極機加工的過程還要繁瑣。對于特種電極來說，一般都是單件小批量生產，工裝夾具利用率很低，甚至是一次性使用，為此，電極的制作成本高、周期長，生產受到制約。另外，對具有復雜形狀的特種電極，整體制作十分困難，目前多采用分體制造后拼裝成型的方法，造成了加工工作量大，組合精度低等問題。三維打印技術作為一門新興技術，在各行各業(yè)的應用及深層次的研究中，特別是在快速制造行業(yè)發(fā)揮著重要的作用，也為復雜電極的制作帶來了新的生產模式。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種快速制作電極的裝置和方法，以解決特種電極制造復雜的問題。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:提供一種快速制作電極的裝置，包括母模主體，澆注系統(tǒng)，電極型腔，冷卻水道成型模，出氣口成型模，氣道成型模，進氣接頭成型模，澆口，底座，所述的母模主體下部為底座，底座與澆注系統(tǒng)連通，澆注系統(tǒng)的頂部為一喇叭口形狀的澆口，母模主體與底座形成一腔體為電極型腔，電極型腔上部為穹頂，穹頂下部連接的電極型腔部分為一柱體 ，穹頂下部與柱體連接處設置有一個出氣口成型模，出氣口成型模與氣道成型模連通，氣道成型模為一根向下彎曲延伸的棍狀物體，氣道成型模下端與電極型腔的向外凸起側壁連接，電極型腔正中有一根從底座向上延伸出來的冷卻水道成型模，冷卻水道成型模形狀為倒立的U型。所述的底座位于電極型腔內的中心位置向下凹形成一內凹小圓柱體。一種制作權利要求所述的一種快速制作電極的裝置及電極的方法，包括下列步驟:I)采用三維CAD軟件對電極的母模進行幾何造型設計:此母模形狀與電極形狀完全相反，并按照鑄造材料的收縮率對型腔進行縮放，添加澆注系統(tǒng)；2)設置輸出格式:電極母模的CAD數模數據輸出為STL格式；3)對電極母模的STL格式數據進行處理:按照本模具的特點，將電極母模的三維模型系沿成形高度方向離散成若干二維的層片，層片的成形高度為0.0 0.mm，并在第一層層片與平板連接的部位安裝支架已進行加支撐固定；4)進行模具打印:母模材料選用鑄造石膏，然后在三維打印機上制作電極母模；5)對打印出的電極母模進行后處理:首先去除支撐，使用手工砂紙或者打磨工具打磨型腔的主要立面，使用低氣壓噴槍對型腔中比較細小的地方進行清理，以去除立面上的分層臺階；6)熔煉電極合金:用稍高于電極合金澆注溫度O — (TC的溫度進行熔煉并備用；7)對電極母模進行澆注:把電極母模移入澆注室內，澆注室內加熱保溫裝置上有盛放著熔煉的合金或者石墨液的容器，然后將電極母模固定在真空注型機的升降工作臺，將盛放著熔煉的合金或者石墨液的容器安裝于升降工作臺一旁的真空注型機加料架上，關閉真空注型機的門，啟動加熱系統(tǒng)，并打開真空泵抽真空，當真空達到-0.0MPa，溫度達到合金澆注溫度時，手動或者電動操控加料架進行澆注，使金屬液或者石墨液平穩(wěn)注入電極母模的澆口中；8)電極合金凝固后，取出鑄型，清理石膏型，取出電極鑄件，切割澆口，打磨，噴砂。上述步驟3中的層片的成形高度為0.2毫米，第一層層片與平板連接的部位安裝3毫米高度的支架。電極合金可以為銅、鋁或者銀等金屬材料，當電極材料為石墨材料，澆注時直接把石墨液容器轉移到真空注型機的加料架上，再抽真空、澆注。真空注型機的澆注室設置振動臺架，用于放置電極母模，澆注時實現(xiàn)振動，有利于金屬液和石墨液充型。有益效果 本發(fā)明可以快速制作復雜形狀的電極，速度快、成本低；省去了拼接模具的復雜過程，電極成型精度高、速度快，工藝簡單，適用于電極制造行業(yè)單件、小批量特種電極的生產和加工。


圖1為特種電極結構圖。圖2為本發(fā)明模具結構圖。圖3為本發(fā)明流程圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1如圖1 圖3所示，實施例電極尺寸較小，外形尺寸:長度小于100，寬度和厚度小于50，材料為銅合金，內部帶有冷卻水冷卻流道和氣體通道。一般做成組合結構，對于內部結構更是很難成型，需要特種加工。一種快速制作電極的裝置，包括母模主體I，澆注系統(tǒng)2，電極型腔3，冷卻水道成型模4，出氣口成型模5，氣道成型模6，進氣接頭成型模7，澆口 8，底座9，所述的母模主體I下部為底座9，底座9與澆注系統(tǒng)2連通，澆注系統(tǒng)2的頂部為一喇叭口形狀的澆口 8，母模主體I與底座9形成一腔體為電極型腔3，電極型腔3上部為穹頂，穹頂下部連接的電極型腔3部分為一柱體，穹頂下部與柱體連接處設置有一個出氣口成型模5，出氣口成型模5與氣道成型模6連通，氣道成型模6為一根向下彎曲延伸的棍狀物體，氣道成型模6下端與電極型腔3的向外凸起側壁連接，電極型腔3正中有一根從底座9向上延伸出來的冷卻水道成型模4，冷卻水道成型模4形狀為倒立的U型。所述的底座9位于電極型腔3內的中心位置向下凹形成一內凹小圓柱體。一種制作權利要求1所述的一種快速制作電極的裝置及電極的方法，包括下列步驟:I)采用三維CAD軟件對電極的母模進行幾何造型設計:此母模形狀與電極形狀完全相反，并按照鑄造材料的收縮率對型腔進行縮放，添加澆注系統(tǒng)；2)設置輸出格式:電極母模的CAD數模數據輸出為STL格式；3)對電極母模的STL格式數據進行處理:按照本模具的特點，將電極母模的三維模型系沿成形高度方向離散成若干二維的層片，層片的成形高度為0.05 0.5mm,并在第一層層片與平板連接的部位安裝支架以進行加支撐固定；4)進行模具打印:母 模材料選用鑄造石膏，然后在三維打印機上制作電極母模；5)對打印出的電極母模進行后處理:首先去除支撐，使用手工砂紙或者打磨工具打磨型腔的主要立面，使用低氣壓噴槍對型腔中比較細小的地方進行清理，以去除立面上的分層臺階；6)熔煉電極合金:用稍高于電極合金澆注溫度30— 50°C的溫度進行熔煉并備用；7)對電極母模進行澆注:把電極母模移入澆注室內，澆注室內加熱保溫裝置上有盛放著熔煉的合金或者石墨液的容器，然后將電極母模固定在真空注型機的升降工作臺，將盛放著熔煉的合金或者石墨液的容器安裝于升降工作臺一旁的真空注型機加料架上，關閉真空注型機的門，啟動加熱系統(tǒng)，并打開真空泵抽真空，當真空達到-0.08MPa，溫度達到合金澆注溫度時，手動或者電動操控加料架進行澆注，使金屬液或者石墨液平穩(wěn)注入電極母模的澆口中；8)電極合金凝固后，取出鑄型，清理石膏型，取出電極鑄件，切割澆口，打磨，噴砂。在上述步驟3中，分層厚度為0.2毫米，用于支撐的支架高度為3毫米。
權利要求
1.一種快速制作電極的裝置，包括母模主體(1)，澆注系統(tǒng)(2)，電極型腔(3)，冷卻水道成型模(4)，出氣口成型模(5)，氣道成型模(6)，進氣接頭成型模(7)，澆口(8)，底座(9)，其特征是:所述的母模主體(I)下部為底座(9)，底座(9)與澆注系統(tǒng)(2)連通，澆注系統(tǒng)(2)的頂部為一喇叭口形狀的澆口(8)，母模主體(I)與底座(9)形成一腔體為電極型腔(3)，電極型腔(3)上部為穹頂，穹頂下部連接的電極型腔(3)部分為一柱體，穹頂下部與柱體連接處設置有一個出氣口成型模(5)，出氣口成型模(5)與氣道成型模(6)連通，氣道成型模(6)為一根向下彎曲延伸的棍狀物體，氣道成型模(6)下端與電極型腔(3)的向外凸起側壁連接，電極型腔(3)正中有一根從底座(9)向上延伸出來的冷卻水道成型模(4)，冷卻水道成型模(4)形狀為倒立的U型。
2.根據權利要求1所述的一種快速制作電極的裝置，其特征是:所述的底座(9)位于電極型腔(3)內的中心位置向下凹形成一內凹小圓柱體。
3.一種制作權利要求1所述的一種快速制作電極的裝置及電極的方法，包括下列步驟: 1)采用三維CAD軟件對電極的母模進行幾何造型設計:此母模形狀與電極形狀完全相反，并按照鑄造材料的收縮率對型腔進行縮放，添加澆注系統(tǒng)； 2)設置輸出格式:電極母模的CAD數模數據輸出為STL格式； 3)對電極母模的STL格式數據進行處理:按照本模具的特點，將電極母模的三維模型系沿成形高度方向離散成若干二維的層片，層片的成形高度為0.05 0.5mm,并在第一層層片與平板連接的部位安裝支架； 4)進行模具打印:母模材料選用鑄造石膏，然后在三維打印機上制作電極母模； 5)對打印出的電極母模進行后處理:首先去除支撐，使用手工砂紙或者打磨工具打磨型腔的主要立面，使用低氣壓噴槍對型腔中比較細小的地方進行清理，以去除立面上的分層臺階； 6)熔煉電極合金:用稍高于電極合金澆注溫度30—50°C的溫度進行熔煉并備用； 7)對電極母模進行澆注:把電極母模移入澆注室內，澆注室內加熱保溫裝置上有盛放著熔煉的合金或者石墨液的容器，然后將電極母模固定在真空注型機的升降工作臺，將盛放著熔煉的合金或者石墨液的容器安裝于升降工作臺一旁的真空注型機加料架上，關閉真空注型機的門，啟動加熱系統(tǒng)，并打開真空泵抽真空，當真空達到-0.08MPa，溫度達到合金澆注溫度時，手動或者電動操控加料架進行澆注，使金屬液或者石墨液平穩(wěn)注入電極母模的澆口中； 8)電極合金凝固后，取出鑄型，清理石膏型，取出電極鑄件，切割澆口，打磨，噴砂。
4.根據權利要求3所述的一種快速制作電極的裝置，其特征是:步驟3中的層片的成形高度為0.2毫米，第一層層片與平板連接的部位安裝3毫米高度的支架。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快速制作電極的方法和裝置，用三維打印制造一個與電極形狀完全相反的石膏零件原型作為母模，然后在真空條件下進行澆注銅液或者石墨液，冷卻凝固后形成電極。本發(fā)明可以快速制作復雜形狀的電極，速度快、成本低；省去了拼接模具的復雜過程，電極成型精度高、速度快，工藝簡單，適用于電極制造行業(yè)單件、小批量特種電極的生產和加工。
文檔編號B22C9/22GK103231015SQ201310175470
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月10日 優(yōu)先權日2013年5月10日
發(fā)明者程永麗, 王永信, 丁明勇 申請人:寧波合創(chuàng)快速制造技術有限公司, 陜西恒通智能機器有限公司