張自尾
(湖南郴州工業(yè)交通學(xué)校,湖南郴州 423000)
CAXA(Computer Aided X Alliance-Always a step Ahead)實體設(shè)計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、協(xié)同設(shè)計與創(chuàng)新設(shè)計等內(nèi)容,同時兼顧新一代CAD 系統(tǒng)解決技術(shù)方案,整體教育實用效果良好,可實現(xiàn)快速設(shè)計與兼容協(xié)同。該軟件有三維建模設(shè)計、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)計快速優(yōu)勢確??杀粦?yīng)用于某些教育競賽。從教育實踐角度分析,CAXA 實體設(shè)計軟件集成了電子圖板技術(shù),可保證使用者在同一個軟件環(huán)境下實現(xiàn)從2D 到3D 的設(shè)計形式轉(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,實現(xiàn)二維三維空間聯(lián)動,是它能夠應(yīng)用于塑料模具設(shè)計的重要原因。
CAXA 實體設(shè)計軟件可應(yīng)用于塑料模具設(shè)計,具體的設(shè)計應(yīng)用技術(shù)步驟繁多,塑料模型的整體設(shè)計過程主要由CAXA 實體設(shè)計展開從三維模型到二維圖紙的轉(zhuǎn)換,設(shè)計技術(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)計澆注系統(tǒng)→設(shè)計推出機(jī)構(gòu)→設(shè)計合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)→設(shè)計冷卻系統(tǒng)→繪制模具總裝圖→加工模具成型零件。
圖1 設(shè)計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。
采用ABS 材料是因為它的強(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)行計算,取值0.5°~1°[1]。
利用CAXA 實體設(shè)計軟件繪出ABS 塑料模具三維圖,并按照一模一腔進(jìn)行計算,其中要求澆注凝料比例為1:1,同時要求每個塑料模具質(zhì)量都在50 g 左右。實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。
該塑料模具設(shè)計采用一模一腔技術(shù)模式,且該設(shè)計選擇模具結(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??梢罁?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。
結(jié)合塑料模具的基本形狀與尺寸選擇模架,該設(shè)計主要選擇具有ECI 規(guī)格、無推件板及無托板設(shè)計的塑料模架,同時采用CAXA 實體設(shè)計軟件中的模架木塊進(jìn)行模架設(shè)計。設(shè)計板厚度50 mm,標(biāo)準(zhǔn)長寬尺寸200 mm×300 mm。
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,共同形成澆注系統(tǒng)。
本文所設(shè)計塑料模具主要采用動態(tài)配合定模兩種方式進(jìn)行綜合冷卻處理,其中動態(tài)定模設(shè)計兩排結(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)計冷卻水口直徑10 mm。
最后確定該設(shè)計塑料模具的總裝圖,利用CAXA 實體設(shè)計軟件進(jìn)行塑料模具的3D 化設(shè)計模塊處理,并將其轉(zhuǎn)化為2D 設(shè)計圖紙,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。
利用CAXA 實體設(shè)計軟件設(shè)計塑料模具可實現(xiàn)從3D 三維設(shè)計模型到最后2D 總裝配圖的有效轉(zhuǎn)換。其針對塑料模具的整體設(shè)計過程靈活且多元,不需要任何獨(dú)立的二維圖紙設(shè)計軟件,具有一定的3D 轉(zhuǎn)2D 設(shè)計應(yīng)用價值。