羅光漢 宋晶

摘要：以收音機(jī)外殼的注射模設(shè)計(jì)為例，針對(duì)其鑲件、斜頂與滑塊數(shù)量多且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，運(yùn)用Creo6.0軟件分別創(chuàng)建不同的模具分型面與模具分型體積塊，完成模具型腔與型芯體積塊的設(shè)計(jì)，再以型腔側(cè)的鑲件、滑塊分型體積塊以及型芯側(cè)的鑲件與斜頂各自的分型體積塊，通過體積塊分割分別完成相應(yīng)的鑲件、滑塊與斜頂體積塊的設(shè)計(jì)，展示了Creo6.0軟件的快速模具分模設(shè)計(jì)先進(jìn)理念，為復(fù)雜模具設(shè)計(jì)提供了多種實(shí)用技術(shù)方法。

關(guān)鍵詞：收音機(jī)外殼；Creo6.0軟件；鑲件；分型面；體積塊；注射模

1 引言

根據(jù)一定幾何結(jié)構(gòu)的參考模型及其模具布局，運(yùn)用Creo6.0軟件中的“關(guān)閉”“延伸曲線”“裙邊曲面”“陰影曲面”與“聚合體積塊”等工具，創(chuàng)建相應(yīng)的曲面或體積塊，再移除、偏移非分型曲面或其形狀曲面，通過曲面的收斂、形成模具分型面或分型體積塊，以此作為分割曲面完成模具型芯與型腔體積塊的設(shè)計(jì)[1]。因此，利用Creo6.0軟件的模具設(shè)計(jì)功能，分別創(chuàng)建參考模型各種不同的模具分型面與模具分型體積塊，對(duì)于模具結(jié)構(gòu)中復(fù)雜的鑲件、斜頂或滑塊而言，為了快速形成相應(yīng)的模具體積塊，以其分型體積塊分割模具體積塊可提升模具設(shè)計(jì)進(jìn)程，這無疑具有積極的參考作用。

2 收音機(jī)外殼模具設(shè)計(jì)方案

2.1 收音機(jī)外殼幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

如圖1所示，為收音機(jī)外殼[2]，其外形輪廓尺寸為180 mm×133 mm×68 mm，壁厚為2.5 mm，主要幾何結(jié)構(gòu)特征有電池盒、陣列散熱孔、2個(gè)螺釘沉孔的凸緣、2個(gè)弧形側(cè)壁中的圓形孔及其外側(cè)面上方的修飾凹槽且一側(cè)的圓形孔旁的耳塞插座、內(nèi)腔頂部臨近直立端的2個(gè)導(dǎo)向卡扣、散熱孔一側(cè)的雙卡扣、電池盒兩側(cè)的BOSS柱與卡扣以及臨近弧形側(cè)壁之一且與加強(qiáng)筋相連的BOSS柱，外殼的底部為唇邊結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)有半腰圓缺口與線管孔的凸耳。塑件采用收縮率為2%的聚丙烯PP材料、一模一腔布局的大水口兩板模注射成型，主流道位于頂部橢圓形淺槽中。顯然，收音機(jī)外殼模具中的鑲件、斜頂與滑塊數(shù)量多且結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，這是模具設(shè)計(jì)的顯著特點(diǎn)。

2.2 收音機(jī)外殼模具的分模設(shè)計(jì)

根據(jù)收音機(jī)外殼的幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具設(shè)計(jì)中的分模線為參考模型底部唇邊外側(cè)的底表面內(nèi)（外）側(cè)邊線與直立端的外側(cè)邊線，頂部的陣列散熱槽、2個(gè)凸緣中的螺栓沉孔與電池盒止口表面中的4個(gè)破孔（2個(gè)“L”形孔與2個(gè)扣座孔）分型面位于型腔側(cè)，電池盒的弧形側(cè)壁上的矩形扣座與底部的4個(gè)小矩形孔分型面位于型芯側(cè)。電池盒、2個(gè)弧形側(cè)壁上的相關(guān)幾何結(jié)構(gòu)與凸耳中的線管孔分別采用鑲件和滑塊結(jié)構(gòu)，4個(gè)卡扣、2個(gè)BOSS柱與2個(gè)圓形階梯孔采用斜頂和鑲件結(jié)構(gòu)，其中，除線管孔滑塊與凸緣中的圓形階梯孔鑲件之外，其他的鑲件、滑塊與斜頂?shù)脑O(shè)計(jì)均較為繁瑣。對(duì)此，運(yùn)用Creo6.0軟件的模具設(shè)計(jì)方法，以收音機(jī)外殼模具的分型面或分型體積塊作為分割曲面，通過體積塊的分割，形成模具型芯體積塊與型腔體積塊，再以鑲件、滑塊與斜頂?shù)姆中腕w積塊分割模具體積塊，形成復(fù)雜鑲件、滑塊與斜頂?shù)哪＞唧w積塊。這樣，既可避免模具各破孔分型面、模具體積塊之間的重復(fù)設(shè)計(jì)，又可避免因分割而形成多余的模具體積塊，以使操作過程簡單、有效。

3 創(chuàng)建模具體積塊

3.1 破孔的關(guān)閉曲面

以型腔側(cè)破孔的8個(gè)邊界表面作為參考，采用“封閉所有內(nèi)環(huán)”方式，以自動(dòng)封閉所有環(huán)，再以頂表面中的圓角矩形淺槽、橢圓形淺槽與2個(gè)凸緣下方圓角面各自的1條邊線作為排除環(huán)參考，以移除相應(yīng)的關(guān)閉曲面，完成型腔側(cè)破孔的關(guān)閉曲面設(shè)計(jì)，如圖2a所示。

同樣，以參考模型內(nèi)腔中2個(gè)相對(duì)的弧形側(cè)壁表面、線管孔的邊界表面、電池盒的2個(gè)弧形底表面以及側(cè)壁中的矩形孔表面與邊界表面（共10個(gè)表面）作為參考，采用“封閉所有內(nèi)環(huán)”方式，以自動(dòng)封閉所有環(huán)，完成型芯側(cè)破孔的關(guān)閉曲面設(shè)計(jì)，如圖2b所示。

3.2 模具主分型面

1）延伸曲線

重新定義拖動(dòng)方向使其向下，以參考模型中的直立端的外側(cè)連續(xù)邊線、底部半腰圓缺口的外側(cè)連續(xù)邊線以及與兩者相連的底部外側(cè)邊線共4個(gè)“鏈”作為參考，并以“垂直于參考模型”方式，完成延伸曲線的裙邊曲面，如圖3所示，或按住“Shift”鍵，依次選擇直立端的外側(cè)與底表面的內(nèi)側(cè)（唇邊外側(cè)）連續(xù)邊線作為參考（1個(gè)“鏈”），以“垂直于參考模型”方式，完成裙邊曲面的設(shè)計(jì)。

2）拉伸與合并曲面

以參考模型的直立端側(cè)面作為拉伸方向與深度控制，分別創(chuàng)建參考模型的底表面邊線（唇邊外側(cè)）與直立端外側(cè)邊線的拉伸面，通過曲面的合并，形成模具的主分型面（無需修剪內(nèi)腔中的曲面至分模線），如圖4所示。

3.3 模具型芯與型腔體積塊

以模具破孔分型面與模具主分型面的組合形成模具分型面，將其作為分割曲面，完成模具型腔與型芯體積塊的設(shè)計(jì)，如圖5所示。

4 創(chuàng)建陰影曲面分型面

4.1 陰影曲面

通過定義“陰影曲面”對(duì)話框中的選項(xiàng)，完成如圖6a所示中的陰影曲面的設(shè)計(jì)，其中，“修剪平面”選項(xiàng)的定義是創(chuàng)建陰影曲面的關(guān)鍵[3]。

1）定義圖6b中的參考模型直立端的拉伸體積塊作為陰影滑塊。

2）定義MAIN_PARTING_PLN基準(zhǔn)平面或陰影零件的底表面（唇邊外側(cè)）作為關(guān)閉平面。

3）定義偏移MAIN_PARTING_PLN基準(zhǔn)平面22的ADTM1基準(zhǔn)平面作為修剪平面。

4）以MAIN_PARTING_PLN基準(zhǔn)平面作為頂平面，定義所有內(nèi)環(huán)邊界的聚合曲面。

4.2 移除曲面

移除圖7a中的修剪平面下側(cè)的直立覆蓋面及其相連的曲面（以“種子曲面和邊界曲面”的方法選擇）與通過聚合曲面的覆蓋面選擇的“切口”形狀曲面，形成的曲面如圖7b所示。

4.3 偏移曲面

1）偏移電池盒中矩形孔側(cè)的弧形覆蓋面、電池盒底部的2個(gè)弧形覆蓋面，其偏移值-2.04，形成相應(yīng)的偏移幾何曲面，如圖8a所示。

2）偏移參考模型底部半腰圓缺口側(cè)的覆蓋面，形成其半腰圓缺口的偏移曲面；偏移陰影曲面中的延伸面，形成梯形凸耳內(nèi)腔中的偏移曲面，完成的模具分型面如圖8b所示。

5 創(chuàng)建模具分型體積塊

5.1 聚合體積塊

1）定義“聚合體積塊工具”中的“曲面和邊界”聚合選擇類型[4]，以參考模型的內(nèi)腔頂表面之一作為種子曲面，以參考模型的直立端側(cè)表面、2個(gè)底表面（唇邊的外側(cè)）、頂部散熱孔的2個(gè)邊界表面、2個(gè)凸緣中的螺釘沉孔環(huán)面、底部半腰圓缺口的外側(cè)表面、電池盒中的2個(gè)“L”形孔止口表面與2個(gè)小扣座孔的邊界表面以及弧形側(cè)壁上的矩形孔的4個(gè)表面（上方的表面為參考模型頂部壁厚中的弧形側(cè)表面）作為邊界曲面，如圖9所示，完成曲面邊界的定義。

2）以參考模型內(nèi)腔中的2個(gè)相對(duì)弧形側(cè)壁表面、電池盒特征的2個(gè)弧形底表面與線管孔邊界表面作為“全部”方式的填充曲面參考，再以內(nèi)腔中的弧形側(cè)壁上的矩形孔的邊界邊作為“環(huán)”方式的填充邊線參考，完成聚合選擇中的可填充曲面的定義。

3）定義參考模型的底部唇邊下表面作為“全部環(huán)”方式的頂平面，再以頂部凸緣中的螺釘沉孔環(huán)面作為“選取環(huán)”方式的頂平面，定義2個(gè)凸緣中的沉孔、頂部13個(gè)散熱孔、電池盒特征的2個(gè)“L”形孔與2個(gè)小扣座孔的覆蓋面，完成聚合選擇中的封閉環(huán)的定義，形成的聚合體積塊如圖10所示。

5.2 模具分型體積塊

以聚合體積塊的覆蓋面作為要被替換的曲面，再以型腔側(cè)的破孔關(guān)閉曲面作為替換面組，形成型芯中的體積塊；以參考模型的直立端側(cè)面作為拉伸方向與深度控制，分別創(chuàng)建參考模型的底表面邊線（唇邊外側(cè)）與直立側(cè)面外側(cè)邊線的拉伸體積塊，完成模具主分型體積塊的設(shè)計(jì)，形成的模具分型體積塊如圖11所示，將其作為分割曲面，通過分割形成圖6中的模具體積塊，或通過參考零件切除體積塊，直接形成圖5a中的模具型芯體積塊。

6 創(chuàng)建鑲件、滑塊與斜頂體積塊

6.1 型腔側(cè)鑲件與滑塊的分型體積塊

運(yùn)用草繪體積塊方法，分別完成如圖12所示中的型腔側(cè)電池盒鑲件分型體積塊、弧形側(cè)壁與線管孔的滑塊分型體積塊。

1）以工件的頂表面作為草繪平面，分別創(chuàng)建電池盒鑲件的拉伸體積塊與定位臺(tái)拉伸體積塊，其中，鑲件分型體積塊的深度為工件的底表面，其草繪截面為電池盒位于頂表面中的止口邊線，定位臺(tái)的拉伸尺寸為6 mm，草繪截面為對(duì)稱于MOLD_RIGHT基準(zhǔn)平面的90 mm×35 mm矩形草圖。

2）以弧形側(cè)壁一側(cè)的工件側(cè)表面作為草繪平面，創(chuàng)建滑塊的拉伸分型體積塊，其深度為工件的另一相對(duì)側(cè)表面，草繪截面為修飾凹槽的上側(cè)邊線與分型面邊線至直立端側(cè)面邊線之間的區(qū)域。

3）以凸耳一側(cè)的工件側(cè)表面作為草繪平面，分別創(chuàng)建滑塊的圓柱拉伸體積塊與梯形截面拉伸體積塊，其中，圓柱體積塊的深度為參考模型內(nèi)腔中的線管孔邊界表面，梯形截面拉伸體積塊的尺寸為20 mm，草繪截面為15（17）mm×12 mm的梯形草圖。

6.2 型芯側(cè)鑲件與斜頂?shù)姆中腕w積塊

型芯側(cè)的4個(gè)卡扣的斜頂、2個(gè)BOSS柱孔和2個(gè)圓形階梯孔鑲件，因兩者各自具有相似的幾何結(jié)構(gòu)特征，將其進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，創(chuàng)建2個(gè)分型體積塊，如圖13所示。

1）以工件的底表面作為草繪平面，分別創(chuàng)建鑲件拉伸分型體積塊與定位臺(tái)拉伸體積塊，拉伸體積塊的深度為工件的頂表面，草繪截面分別為2個(gè)階梯孔位于內(nèi)腔頂表面的邊線與2個(gè)BOSS柱頂部環(huán)面的外側(cè)邊線，定位臺(tái)的拉伸尺寸為6 mm，其草繪截面分別為3個(gè)直徑？15 mm的同心圓與1個(gè)直徑？10 mm的同心圓。

2）以弧形側(cè)壁一側(cè)的工件側(cè)表面作為草繪平面創(chuàng)建拉伸體積塊，深度為工件的另一相對(duì)側(cè)表面，再以工件的底表面作為草繪平面，創(chuàng)建拉伸體積塊的除料，深度為工件的頂表面，其中，側(cè)向拉伸體積塊的截面由3個(gè)斜頂?shù)慕孛媲€構(gòu)成（直立端的2個(gè)斜頂?shù)慕孛嬷睾希祗w積塊的除料截面為參考模型內(nèi)腔中的各卡扣左右外側(cè)面的邊線與體積塊中的各自對(duì)應(yīng)的水平輪廓邊線構(gòu)成的4個(gè)矩形。

6.3 鑲件、滑塊與斜頂體積塊

以圖12中鑲件、滑塊分型體積塊作為分割曲面，完成對(duì)模具型腔體積塊的分割，形成型腔側(cè)的1個(gè)鑲件體積塊與3個(gè)滑塊體積塊，再以圖13中的鑲件、斜頂分型體積塊作為分割曲面，完成對(duì)模具型芯體積塊的分割，形成型芯側(cè)的4個(gè)鑲件體積塊與4個(gè)斜頂體積塊，各模具體積塊如圖14所示。

7 創(chuàng)建模具元件

抽取模具的型腔與型芯體積塊以及各鑲件、滑塊與斜頂?shù)捏w積塊，完成模具成型元件的設(shè)計(jì)，再通過激活模具型芯元件與型腔元件，以“展開”方式反向偏移定位臺(tái)的側(cè)表面，完成各鑲件定位臺(tái)中的0.5 mm間隙的設(shè)計(jì)，模具元件的分解如圖15所示。

8 結(jié)束語

1）Creo6.0軟件的模具設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大、操作靈活且易于編輯，根據(jù)參考模型的幾何結(jié)構(gòu)與模具結(jié)構(gòu)要求，采用適當(dāng)?shù)姆中兔婊蝮w積塊設(shè)計(jì)方法，創(chuàng)建模具分型面或模具分型體積塊，通過分割形成一定的模具體積塊，有利于復(fù)雜模具及其鑲件、斜頂與滑塊等體積塊的設(shè)計(jì)。

2）運(yùn)用Creo6.0軟件中的“陰影曲面”或“聚合體積塊工具”，根據(jù)參考模型的幾何結(jié)構(gòu)特征，以一定的頂平面定義內(nèi)環(huán)邊界覆蓋面的聚合曲面，可形成不同結(jié)構(gòu)形式的陰影曲面或聚合體積塊，正是這種差異的存在，移除、偏移通過聚合曲面或覆蓋面的“凸臺(tái)”或“切口”的形狀曲面，使其易于形成相應(yīng)的分型面與體積塊曲面，使得破孔分型面的設(shè)計(jì)變得非常簡單，極大地提升了模具設(shè)計(jì)的能力。

3）運(yùn)用Creo6.0軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，一是分型曲面的邊界不必與參考模型的內(nèi)外環(huán)的輪廓完全對(duì)齊；二是易于形成與相應(yīng)邊界表面保持一致的模具分型面或模具體積塊，方便模具元件的加工制造、合模等要求；三是除了裙邊曲面、陰影曲面與偏移分型面以及模具分型體積塊，一般情況下，不可將型芯側(cè)分型面與型腔側(cè)分型面作為1個(gè)特征進(jìn)行設(shè)計(jì)，也不可將模具的分型面與體積塊或閉合的曲面面組同時(shí)作為分割曲面用于模具的分模設(shè)計(jì)。

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