無錫機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 蔣昌華

1.分型面設(shè)計(jì)的一般原則

在注塑模具中，打開模具取出塑料制品的界面稱為分型面，它是動、定模在合模狀態(tài)下的接觸面或瓣合式模具的瓣合面。分型面形狀和位置的選擇關(guān)系到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度以及塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：

(1)選在塑件截面尺寸最大處，使模具結(jié)構(gòu)盡量簡單。

(2)盡量將塑件留在動模，有利于塑件的順利脫模。

(3)保證塑件的尺寸精度，不影響塑件的外觀質(zhì)量。

在Pro/E模具設(shè)計(jì)中，分型面用于對動、定模或側(cè)抽芯滑塊的分割，也可對模板中的組合件、鑲塊進(jìn)行分割。為使分型面設(shè)計(jì)成功和所設(shè)計(jì)的分型面能對工件進(jìn)行分割，在設(shè)計(jì)分型面時(shí)應(yīng)注意：

(1)分型面必須與欲分割的工件或模具零件完全相交以期形成分割。

(2)分型面不能自身相交，否則分型面將無法生成。

2.Pro/E分型面的構(gòu)建設(shè)方法

Pro/E中分割工件的曲面有兩類：

(1)使用“分型曲面”專用模塊生成的分型面，所得模具組件級的曲面特征，易于操作和管理，最常用。

(2)在參考模型或零件模型上使用“特征”中的“面”“生成的曲面特征。

因此，從原理上講，構(gòu)建分型面的方法也可分為兩大類：

(1)采用曲面構(gòu)造工具設(shè)計(jì)分型面，如復(fù)制參考零件上的曲面、草繪剖面進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)以及采用其它高級曲面工具等構(gòu)造分型面。

(2)采用光投影技術(shù)生成分型面，如陰影分型面和裙邊分型面等。

①“陰影法”構(gòu)造分型面。

陰影分型面的構(gòu)造原理是當(dāng)一個光源(方向與開模方向相反)照射在參考模型上時(shí)，系統(tǒng)復(fù)制參考模型上受到光源照射到的曲面部分會產(chǎn)生一個陰影曲面主體，并將曲面上的孔進(jìn)行填補(bǔ)，然后自動將其外部邊界延拓到所要分割工件的表面，生成一個覆蓋型的陰影分型面。

②“裙邊法”構(gòu)造分型面。

裙邊分型面是沿著參考模型的側(cè)面影像曲線所創(chuàng)建的分型面，是一種填破孔曲面，它不包含參考模型的曲面。在建立裙邊分型面時(shí)，必須先構(gòu)造側(cè)面影像曲線謂側(cè)面影像曲線就是在指定視覺方向上參考模型的輪廓曲線，是模具分型時(shí)的分模線。它一般包括數(shù)個封閉的內(nèi)環(huán)和外環(huán)。內(nèi)環(huán)用于封閉分型面上的孔，外環(huán)用于延拓曲面邊界到要分割工件的邊界。

若參考模型上有與投影方向平行的曲面，在構(gòu)造側(cè)面影像曲線時(shí)，系統(tǒng)允許使用“環(huán)選擇項(xiàng)”中的“鏈選項(xiàng)”確定使用上端環(huán)或是下端環(huán)。

③透過復(fù)制構(gòu)造分型面。

以參考模型為基礎(chǔ)，直接復(fù)制參考模型上的曲面生成分型面，適合結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑件。

3.應(yīng)用實(shí)例

3.1 “陰影法”構(gòu)造分型面的應(yīng)用

(1)零件結(jié)構(gòu)分析

圖1 上蓋實(shí)體圖

如1圖所示，該零件是一個簡單的蓋板，由2部分組成，整體部分和拉伸筋。根據(jù)用量模具設(shè)計(jì)為一模一腔，關(guān)鍵點(diǎn)在于分型面的選擇，這里選擇在下邊沿的到圓角處。分型面的構(gòu)建較為簡單，采用“陰影法”來構(gòu)建分型面。

(2)具體步驟

1)單擊“分型曲面” 按鈕，或選擇下拉菜單中的“插入”/“幾何模型”/“分型曲面”。

2)將鼠標(biāo)移動到主窗口的空白區(qū)，長擊鼠標(biāo)右邊，出現(xiàn)“屬性”按鈕選中，或選擇下拉菜單中“編輯”/“屬性”命令，出現(xiàn)分模面的“屬性“對話框，輸入名稱：PART_SURF_1，單擊“確定”按鈕。

3)選擇下拉菜單中“編輯“/”陰影曲面”，出現(xiàn)“陰影曲面”對話框。

4)定義光線投影的方向。

雙擊“陰影曲面”對話框中“方向”命令，系統(tǒng)彈出“選取方向”菜單，選擇“選取方向”/“平面”命令，在系統(tǒng)“選取將垂直于此方向的平面”的提示下，選擇坯料表面，將投影方向切換至圖2中箭頭所示的方向，然后選擇“正項(xiàng)”命令。

5)在陰影曲面上創(chuàng)建“修剪平面”特征。

在“陰影曲面”對話框中雙擊“修剪平面”命令，系統(tǒng)彈出“加入刪除參照”菜單，選擇“添加”命令，在系統(tǒng)“選取一修剪平面”的提示下，采用列表選取法選取如圖3所示的模型內(nèi)表面為修剪平面，單擊“預(yù)覽”按鈕和“確定”按鈕，最后單擊“完成”按鈕，分型面完成，如圖4所示。

圖2 投影方向

圖3 選取的表面

圖4 分型面

圖9 種子面

圖10 邊界面

圖11 破孔表面

圖12 延伸邊1

圖13 延伸曲面1

圖14 延伸邊2

圖15 延伸曲面2

圖16 拉伸曲面1

圖17 需合并的面

圖18 曲面預(yù)留方向

3.2 “裙邊法”構(gòu)造分型面的應(yīng)用

(1)零件結(jié)構(gòu)分析

圖5為一外殼的零件圖，要求完成型芯、型腔的設(shè)計(jì)及開模過程。

圖5 外殼零件圖

圖6 側(cè)面影像曲線

該零件是一個壁厚均勻的外殼根據(jù)用量模具設(shè)計(jì)為一模一腔，為了方便脫模和加工，分型面選在截面尺寸最大處。這里采用“裙邊法”來構(gòu)建分型面。

(2)具體步驟

1)建立側(cè)面影像曲線。

①選擇命令。單擊“分型曲面” 按鈕，或選選擇“特征”/“型腔組件”/“側(cè)面影像”命令，出現(xiàn)“側(cè)面影像曲線”對話框。

②定義投影方向。接受系統(tǒng)默認(rèn)投影方向(朝下)。

③定義投影曲線。選擇“側(cè)面影像曲線”對話框中“環(huán)路選擇”命令，系統(tǒng)彈出“環(huán)選取”對話框，選擇“投影曲線”命令，接受“環(huán)選取”對話框中的默認(rèn)設(shè)置，單擊“確定”按鈕，在選擇“確定”命令，得到殼蓋的側(cè)面影像曲線，即沿分型面上的投影分型線。如圖6所示。

圖7 裙邊分模面

圖8 支架注射模

2)建立分模面。

①創(chuàng)建分模面名稱。單擊“分型曲面”按鈕，或選擇下拉菜單中“插入”/“幾何模型”/“分型曲面”命令，選擇下拉菜單中“編輯”/“屬性”命令，出現(xiàn)分模面的“屬性“對輸入名稱PART_SURF_1，單擊“確定”按鈕。

②創(chuàng)建分模面。選擇下拉菜單中“編輯”/“裙邊曲面”命令，彈出“裙邊曲面”對話框，選擇“特征曲線”/“完成”命令，學(xué)者上步創(chuàng)建的側(cè)面影像曲線，單擊“確定”按鈕，單擊“完成” 按鈕，分模面產(chǎn)生如圖7所示。

3.3 “曲面復(fù)制”構(gòu)造分型面的應(yīng)用

(1)零件結(jié)構(gòu)分析

圖8為一支架的零件圖，要求完成型芯、型腔的設(shè)計(jì)及開模過程。

該零件是一個壁厚均勻的外殼支架，根據(jù)用量模具設(shè)計(jì)為一模一腔，為了方便脫模和加工，分型面選在內(nèi)表面，由于曲面比較復(fù)雜，中間還有個孔，這里通過復(fù)制來構(gòu)建面。

(2)具體步驟

1)單擊“分型曲面” 按鈕，或選擇下拉菜單中“插入”/“幾何模型”/“分型曲面”命令。

2)選擇下拉菜單中“編輯”/“屬性”命令，出現(xiàn)“分模面名稱”對話框，輸入名稱br_surf，單擊“確定”按鈕。

3)為了方便選取圖元，將坯料遮蔽。

4)復(fù)制曲面。

采用“種子面與邊界面”的方法選取所需要的曲面。用戶分別選取種子面和邊界面后，系統(tǒng)則會自動選取從種子曲面開始向四周延伸直到邊界面得所有曲面(其中包括種子曲面，但不包括邊界曲面)。在屏幕右下方的“智能選取欄”中選取“幾何”選項(xiàng)。

選擇種子面：將鼠標(biāo)移至模型目標(biāo)位置圖11中，右擊然后在彈出的快捷菜單中選取“從列表中拾取”對話框中選擇圖9所示的面。選中的表面加亮。

定義邊界面：按住shift鍵選擇圖10中的三個邊界面及孔的內(nèi)圓面，使零件的整個內(nèi)表面變亮。

選擇菜單欄中“復(fù)制” 按鈕，點(diǎn)擊“粘貼” 按鈕，在操控板中單擊“選項(xiàng)”按鈕，選擇“排除曲面并填充孔”命令，選擇破孔表面(如圖11所示)，選擇“完成”命令，單擊“完成”按鈕，塑件內(nèi)表面復(fù)制完成。

5)創(chuàng)建延伸曲面1。遮蔽參照件，轉(zhuǎn)換“模型顯示”按“隱藏線” 按鈕，可方便的選擇。選取圖12中的邊，然后選擇下拉菜單中的“編輯”/“延伸”命令，單擊“延伸到面” 按鈕，選擇曲線對應(yīng)的坯料面，效果如圖13所示。

6)創(chuàng)建延伸曲面2。選中圖14中的邊，然后選擇下拉菜單中的“編輯”/“延伸”命令，單擊“延伸到面” 按鈕，選擇曲線對應(yīng)的坯料面，效果如圖15所示。

7)創(chuàng)建拉伸曲面1。單擊“拉伸特征”按鈕，彈出“拉伸”操控面板，將鼠標(biāo)置于繪圖區(qū)，右擊，選擇彈出菜單中的“定義內(nèi)部草圖”，選取坯料中的前表面為草繪平面，接受系統(tǒng)的默認(rèn)設(shè)置，單擊“草繪”按鈕，進(jìn)入草繪環(huán)境，繪制如圖16所示拉伸面1。

8)復(fù)制面組與第(7)步中創(chuàng)建的拉伸平面合并隱蔽坯料，把面顯示出來，選中圖19中的兩個面，選擇下拉菜單中“編輯”/“合并”命令，合并方向如圖18所示，合并后如圖19所示。單擊分型面菜單欄中的“完成” 按鈕，完成分型面的創(chuàng)建。

圖19 合成曲面(分型面)

采用復(fù)制方法構(gòu)造的分型面是一個內(nèi)分型面(型腔或型芯表面)，還沒有與要分割工件完全相交，需要對其修改。常用的方法有兩種：一是采用曲面延拓工具延伸其外邊界線到工件邊界；二是再構(gòu)造一個外分型面與之融合，使其滿足要求。復(fù)制型分型面的另一個問題是填補(bǔ)破孔，一般可以采用填充環(huán)選項(xiàng)填補(bǔ)破孔。

4.結(jié)論

通過以上分析可以得出，在Pro/E分型面構(gòu)造方法中，采用復(fù)制方法構(gòu)造分型面靈活多樣，適用于各種情況，其缺點(diǎn)在于曲面選取較為繁瑣，后續(xù)工作較多，如修補(bǔ)破孔、邊界延拓等，在某些情況下設(shè)計(jì)效率較低；利用曲面工具設(shè)計(jì)分型面往往與復(fù)制法聯(lián)合使用，主要用于對已有的分型面進(jìn)行局部修整，使之滿足要求，很少單獨(dú)用于復(fù)雜分型面的構(gòu)造；陰影分型面可以自動完成破孔修補(bǔ)、邊界延拓等工作，對于完全拔模、邊界曲線簡單、表面帶有多孔的塑件是一種簡潔、高效的分型面構(gòu)造方法。但是這種方法有很大的局限性，如塑件要求完全拔模，曲面邊界延拓方向不能重定義往往造成操作失敗等；與陰影曲面相比，裙邊曲面對塑件結(jié)構(gòu)限制較少，曲面邊界延拓方向可以重新定義，結(jié)合靈活多樣的側(cè)面影像曲線，可以快速構(gòu)造滿足要求的分型面，是一種常用的分型面構(gòu)造方法?？傊?，結(jié)合塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和所要采用的模具結(jié)構(gòu)，選擇合適的分型面構(gòu)造方法，是保證模具設(shè)計(jì)順利進(jìn)行的前提。

[1]婁駿彬.基于Pro/ENGINEER的分型面設(shè)計(jì)[J].裝備制造技術(shù),2013(07).

[2]陸龍福,鄢敏.淺談塑料模具分型面設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自動化,2012(02).

[3]張洪軍,包麗.基于Pro/E的手機(jī)殼造型及注塑模具設(shè)計(jì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2011(05).

[4]劉保臣,楊曉東,申長雨.注塑模分型面設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用[J].工程塑料應(yīng)用,2007(05).