Creo在模具設(shè)計中的應(yīng)用

韓先征

注塑模具分型面設(shè)計是注塑模設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計準(zhǔn)則多樣而寬泛，主要參考因素也很多。塑件是否采用側(cè)抽芯或斜頂是確定模具復(fù)雜程度和模具制造成本的主要因素。根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，利用 Creo的全參數(shù)化設(shè)計工具，設(shè)計出跨面的分型特征曲線和分型面，分割生成符合要求的避免側(cè)抽芯的模具成型零件。

為使產(chǎn)品從模具型腔內(nèi)取出，模具必須分成型芯、型腔兩部分。一般模具分型面在產(chǎn)品輪廓的最大處。對于一些形狀復(fù)雜的零件，可能在具有側(cè)孔和內(nèi)凸或內(nèi)凹部分（陰影區(qū)域）。避免側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是減少模具復(fù)雜程度的重要一環(huán)。要做到這一點，根據(jù)塑件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，避免側(cè)抽芯的方案，分型面的選取就顯得非常重要，否則產(chǎn)品成型固化后就無法脫模。受到多種因素的影響，包括產(chǎn)品形狀、壁厚、成型方法、產(chǎn)品尺寸精度、產(chǎn)品脫模方法、型腔數(shù)目、模具排氣、澆口形式及成型機(jī)結(jié)構(gòu)等，分型面可以是平面、曲面或階梯面，即可以與開模方向垂直，也可以與開模方向平行。Creo2.0是美國 PTC（參數(shù)技術(shù)公司）公司的通用機(jī)械 CAD/CAM/CAE產(chǎn)品，集成了多個可互操作的應(yīng)用程序，功能覆蓋整個產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域。Creo軟件的模塊之間具有透明、方便的互操作性，零件參數(shù)設(shè)計模塊與模具設(shè)計模塊（CreoMoldesign）之間的數(shù)據(jù)一體化應(yīng)用，在本例中得到驗證。

在 CreoMoldesign模塊中，分型面用于分割工件模型或現(xiàn)有體積塊，包括一個或多個參照零件的曲面。在這個過程中，其關(guān)鍵環(huán)節(jié)是設(shè)計創(chuàng)建分型線、分型面，還應(yīng)滿足下面的技術(shù)要求。（1）分型面不能自身相交，即同一分型面不能自交疊；（2）分型面必須與工件模型或模具體積塊完全相交。分型線、分型面特征即可以在模具設(shè)計模塊中創(chuàng)建，也可以在通用建模模塊中完成，軟件的同一數(shù)據(jù)庫的特點保證了其無縫的互用性。下面就一款塑料產(chǎn)品為例，說明其方案的設(shè)計和模具分型過程。

一、產(chǎn)品分析與方案設(shè)計

1.產(chǎn)品分析

產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，如圖 1所示。產(chǎn)品總體壁厚 4mm，拔模斜度 10°。產(chǎn)品的體積：選取菜單，點擊分析（Analysis）→質(zhì)量屬性（Massproperties）。計算的質(zhì)量、體積，如圖 2所示。體積（VOLUME）為 2.0317287×10 6mm 3。在模具設(shè)計環(huán)境中，軟件提供的模具分析計算工具有開模、壁厚檢查、投影面積、模具分析和分型面檢查。如圖 3所示。產(chǎn)品在分型方向的投影面積：選取菜單，點擊模具（Mold）→投影面積（Projectedarea）。分析結(jié)果為：參考模型的投影面積（Projected area of ref model）為 43477.9mm 2，如圖 4所示。

通過上述數(shù)據(jù)可以分別驗算注射設(shè)備的一次注射量和最小的鎖模力是否滿足要求，即小于注射機(jī)額定注射量和鎖模力的 80%。其他的結(jié)構(gòu)分析如壁厚、拔模角度等不再贅述。

2.方案確定

根據(jù)注塑機(jī)的參數(shù)和產(chǎn)品特點，采用一模一腔的中心環(huán)形澆口。模具型腔的分型方案之一，如圖 5所示，成型零件在 4個側(cè)孔位置有 4個側(cè)滑塊。這個方案成型零件的精度高，但是一個大的缺點是 4個滑塊機(jī)構(gòu)會大大增加模具的加工難度，也就使得模具的造價提高。另外一種方案是側(cè)孔不采用滑塊而是采用插穿方式。經(jīng)過對模型的初步驗證，插穿面的拔模斜度是 5.4°。

二、分型的步驟

1.產(chǎn)生分型線

模具主分型面的分型線由創(chuàng)建側(cè)影曲線完成，選取菜單，點擊模具（Mold）→側(cè)影曲線（Silhouettecurve）。在“環(huán)選擇”（Loop Selection）對話框中，排除不需要的曲線，如圖 6所示。紅色線為排除的側(cè)影線，藍(lán)色線為包括的側(cè)影線。

2.生成分型面

在本案例中，用于分割“工件”或“體積塊”的曲面有 3種。第一種是“裙邊面”，選取菜單，點擊模具（Mold）→分型面（Parting surface）→裙邊面（Skirt surface），然后選擇創(chuàng)建的“側(cè)影曲線”即可生成，如圖 7所示。第二種是填充頂部是孔的“關(guān)閉面”，選取菜單，點擊模具（Mold）→分型面（Partingsurface）→關(guān)閉面（Shutoff），然后選擇有空的實體面和關(guān)閉環(huán)即可生成，如圖 7所示。第三種由“建?！崩锏摹疤畛涿妗惫ぞ邉?chuàng)建的分割面。第三種面的邊界跨越側(cè)孔的曲面，通過求交曲線然后生成“填充面”。

首先打參考模型，在零件建模環(huán)境中建立 4個側(cè)孔的“插穿面”。首先創(chuàng)建基準(zhǔn)面，通過側(cè)孔的上部外側(cè)邊和底部內(nèi)側(cè)邊，如圖 8所示。然后求與側(cè)面的交線，由生成的交線投影生成“填充面”。

3.分型和抽取零件

模具的體積塊是一個沒有實際質(zhì)量，但卻占有空間的三維封閉特征。體積塊是由一組可以被填充從而形成一個封閉空間的曲面所構(gòu)成的。Creo提供了兩種方法來生成體積塊。分割方法是利用分型面來分割工件、建立模具體積塊，因此這種方法的速度比較快，但是這種方法要求分型面必須正確，并且要求完整。生成的體積塊可以進(jìn)行“附著”（Attach），即多個體積塊成為一個零件的實體。體積塊要經(jīng)過“抽取”操作才能生成模具零件。圖 9為分型和抽取后模具的型腔零件的區(qū)域剖切視圖。

三、結(jié)語

注塑模具設(shè)計涉及到型腔布局、模具分型面位置和澆口類型等方面，需要計算的數(shù)據(jù)也很多，如鎖模力、一次最大注射量等，在 Creo的模具設(shè)計模塊和建模模塊里都能直接或間接得到。避免了手工計算的繁雜和不準(zhǔn)確性。在模具設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)模具分型方面，可以充分利用 Creo的全參數(shù)設(shè)計功能和型腔模模塊所提供的工具，既能保證設(shè)計的精度和質(zhì)量，又能明顯提升設(shè)計效率。endprint