CAXA實(shí)體設(shè)計(jì)軟件在塑料模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張自尾

（湖南郴州工業(yè)交通學(xué)校，湖南郴州 423000）

0 引言

CAXA（Computer Aided X Alliance-Always a step Ahead）實(shí)體設(shè)計(jì)軟件是功能相對全面且涉獵應(yīng)用范圍廣泛的綜合軟件，囊括工程設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì)等內(nèi)容，同時(shí)兼顧新一代CAD 系統(tǒng)解決技術(shù)方案，整體教育實(shí)用效果良好，可實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)與兼容協(xié)同。該軟件有三維建模設(shè)計(jì)、分析仿真功能模塊以及協(xié)同工作模塊，它的易操作性與設(shè)計(jì)快速優(yōu)勢確保可被應(yīng)用于某些教育競賽。從教育實(shí)踐角度分析，CAXA 實(shí)體設(shè)計(jì)軟件集成了電子圖板技術(shù)，可保證使用者在同一個(gè)軟件環(huán)境下實(shí)現(xiàn)從2D 到3D 的設(shè)計(jì)形式轉(zhuǎn)換，且不需要使用任何文件格式。因此，將三維模型輕松轉(zhuǎn)換為二維圖紙，實(shí)現(xiàn)二維三維空間聯(lián)動(dòng)，是它能夠應(yīng)用于塑料模具設(shè)計(jì)的重要原因。

1 CAXA 實(shí)體設(shè)計(jì)軟件塑料模具設(shè)計(jì)步驟

CAXA 實(shí)體設(shè)計(jì)軟件可應(yīng)用于塑料模具設(shè)計(jì)，具體的設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)步驟繁多，塑料模型的整體設(shè)計(jì)過程主要由CAXA 實(shí)體設(shè)計(jì)展開從三維模型到二維圖紙的轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)技術(shù)步驟如下：

塑料成型工藝分析→選擇注射機(jī)→塑料模具的型腔布局與分型面→選擇模架→設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)→設(shè)計(jì)推出機(jī)構(gòu)→設(shè)計(jì)合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)→設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)→繪制模具總裝圖→加工模具成型零件。

2 塑料模具利用CAXA 的設(shè)計(jì)過程研究

圖1 設(shè)計(jì)的塑料模具制品所采用材料為ABS 材料（面蓋材料），由塑料注射機(jī)注射成型，可進(jìn)行大批量生產(chǎn)，未注公差取值精度為MT5 級。

2.1 塑料模具的塑件成型工藝研究

采用ABS 材料是因?yàn)樗膹?qiáng)度較高且韌性較好，容易加工成型，是一種典型的熱塑性高分子材料，具有耐腐蝕屬性，利用它良好的材料密度（1.04～1.08）、收縮率（0.4%～0.8%）以及相對較高的熔體粘度，應(yīng)在設(shè)計(jì)中適當(dāng)加大塑料注射機(jī)的注射壓力（注射壓力提高到最高100 MPa），并保證注射時(shí)間在（3～6）s，注射速度設(shè)置為中等，塑料模具在注射過程中的塑形溫度則始終保持在（60～90）℃。

圖1 塑料模具與三維圖形

設(shè)計(jì)過程對塑料模具的尺寸精度均沒有特殊要求，僅要求塑料模具內(nèi)部表面粗糙度設(shè)定在Ra3.5 左右，再結(jié)合ABS 性能對其型腔脫模斜度進(jìn)行計(jì)算，取值0.5°～1°[1]。

2.2 選擇注射機(jī)

利用CAXA 實(shí)體設(shè)計(jì)軟件繪出ABS 塑料模具三維圖，并按照一模一腔進(jìn)行計(jì)算，其中要求澆注凝料比例為1：1，同時(shí)要求每個(gè)塑料模具質(zhì)量都在50 g 左右。實(shí)際注射量與額定注射量控制在30%～80%。結(jié)合上述條件可選擇螺桿式注射機(jī)，對注射機(jī)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)校核，確定其注參數(shù)滿足注射要求后方可投入塑料模具設(shè)計(jì)。

2.3 塑料模具的型腔布局與分型面

該塑料模具設(shè)計(jì)采用一模一腔技術(shù)模式，且該設(shè)計(jì)選擇模具結(jié)構(gòu)簡單且精度較高，模具的生產(chǎn)效率與質(zhì)量也較高。可依據(jù)分型面的基本選擇原則充分考量塑件外觀及成型后輪廓，在最大輪廓處選擇塑件制件最終尺寸造型。

2.4 選擇模架

結(jié)合塑料模具的基本形狀與尺寸選擇模架，該設(shè)計(jì)主要選擇具有ECI 規(guī)格、無推件板及無托板設(shè)計(jì)的塑料模架，同時(shí)采用CAXA 實(shí)體設(shè)計(jì)軟件中的模架木塊進(jìn)行模架設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)板厚度50 mm，標(biāo)準(zhǔn)長寬尺寸200 mm×300 mm。

2.5 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)

澆筑系統(tǒng)的澆口套選擇脫唧嘴澆口套，明確澆口套的定位圈結(jié)構(gòu)、基本尺寸與技術(shù)要求，配合定模板進(jìn)行整合設(shè)計(jì)，共同形成澆注系統(tǒng)。

2.6 設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)

本文所設(shè)計(jì)塑料模具主要采用動(dòng)態(tài)配合定模兩種方式進(jìn)行綜合冷卻處理，其中動(dòng)態(tài)定模設(shè)計(jì)兩排結(jié)構(gòu)簡單的冷卻水道，冷卻速度較快且注射機(jī)注射效率較高，易于塑料模型冷卻加工。冷卻回路采用到了直流循環(huán)模式，設(shè)計(jì)冷卻水口直徑10 mm。

2.7 模具總裝圖確定

最后確定該設(shè)計(jì)塑料模具的總裝圖，利用CAXA 實(shí)體設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行塑料模具的3D 化設(shè)計(jì)模塊處理，并將其轉(zhuǎn)化為2D 設(shè)計(jì)圖紙，編輯處理形成該塑料模具的二維總裝配圖[2]。

在塑料模具設(shè)計(jì)成型后可用于零件加工，主要用于數(shù)控銑床的型芯與型腔加工制作，制作形成成型的零件圖。具體操作工序主要包括備料、車料、熱處理和鉗工去毛刺、拋光。

3 結(jié)語

利用CAXA 實(shí)體設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)塑料模具可實(shí)現(xiàn)從3D 三維設(shè)計(jì)模型到最后2D 總裝配圖的有效轉(zhuǎn)換。其針對塑料模具的整體設(shè)計(jì)過程靈活且多元，不需要任何獨(dú)立的二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)軟件，具有一定的3D 轉(zhuǎn)2D 設(shè)計(jì)應(yīng)用價(jià)值。