注塑模具不同分模方法步驟詳解與比較*

胡雙鋒，吳艷光，彭宇霄，胡小艷

(1 武漢工程大學材料科學與工程學院，湖北 武漢 430205；2 武漢匯創精密機械制造有限公司，湖北 武漢 430205)

注塑件質量主要取決于模具質量，而決定注塑模具技術經濟指標高低的關鍵因素在于分模質量。因此，如何以產品為目標原型，科學的設計成型模具結構就是需要重點研究的內容。廣義上講，注塑模具的分模，不僅僅包括確定型芯和型腔，還包括創建鑲件、滑塊、斜頂，即設計成型產品的所有部件。

福州職業技術學院的劉成娟綜述了高分子材料注塑成型的新方法，指出合理的裝備選擇與模具設計、較佳的工藝參數是得到高質量產品的前提[1]。武漢城市職業學院的羅光漢基于PTC/Creo體積塊快速分模方法實現了照相機前蓋的多腔模具分模設計[2]，大連塑料研究所有限公司的劉寶釗等基于UG的Mold Wizard模塊，以鼠標外殼上蓋為例，探討了其分型操作過程[3]；珠海格力電器有限公司的張樸研究了基于幾何特征的分模方法，并以實例進行了分模操作，說明了幾何特征分模方法的運用[4]。武漢職業技術學院的彭榮利基于PRO/E軟件，論述了不同模式下不同結構產品的分模過程[5]。作者根據自己分模的經驗，總結了不同分模方法的操作步驟，比較了各自的優缺點，并以盒型件復合分模法演示了分模過程。

1 分模的三要素及其過程

脫模方向、分模線和分型面是分模的三要素。脫模方向是塑料制品的頂出方向，將直接影響開模運動的復雜程度，是分模線選擇的前提；分模線決定了分型面的幾何形態；分型面直接決定了模具型腔、型芯結構及塑件產品的質量。分模三要素也是分模過程的三個必經步驟。

(1)設計脫模方向。包括主脫模方向與次脫模方向，主脫模方向一般為塑件最大平面投影面積所在法線方向，是制品頂出的方向；次脫模方向如側向分型與抽芯機構運動方向、內側抽芯機構運動方向等，一般也叫先行脫模方向，待其動作完成之后，塑件方可頂出。

(2)選擇分模線。分模線是塑件的邊界線，也是型腔、型芯的結合部輪廓分界線。分模線的選擇既要避免分型面的飛邊，又要保證分型面的排氣。

(3)構建分型面。分型面是型芯與型腔的界面，也是動、定模的接觸面。

2 分模方法的分類及比較

分模的目的是為了獲得成型部件結構，其實質操作是利用面將工件一分為二，分別得到型芯、型腔實體。根據操作步驟與命令使用方法的不同，分模方法主要有如下4種：(1)基于Mould Wizard的向導分模法；(2)面操作分模法；(3)實體操作分模法；(4)復合分模法。

2.1 注塑模向導分模法(Mould Wizard模塊或 Mold Design模塊)

商業化的軟件(如UG)都含有該模塊，該模塊實現了程序化分模，只要按順序完成相應的操作步驟，即可實現分模。

表1 Mould Wizard軟件模塊的注塑模分模過程

2.2 面分模法

由面構體是面分模法的核心指導思想。將塑件內、外表面抽取之后，按照分模方向，以分型面為界將面重新劃分歸類，一類劃歸給型腔，得到型腔的成型面；一類劃歸給型芯，得到型芯的成型面。然后對面進行操作以生成實體，分別得到實體型芯與型腔。其具體的操作步驟如表2所示。

表2 面分模法分模過程

商業化軟件提供了豐富的面操作方法，如復制、延伸、修剪、縫合、替代、抽取等，這些方法為面操作法創建型芯、型腔實體提供了極大的便利。

2.3 實體分模法

實體分模法是利用產品與工件之間的布爾運算完成分模的，其核心是將產品與工件進行布爾減運算，在工件中生成空的腔體。之后，用分型面分割工件，分別得到型腔、型芯實體。其具體操作過程如表3所示。

表3 實體分模法分模過程

2.4 復合分模法

復合分模法是綜合應用注塑模具設計向導、實體分模操作法和曲面分模操作法而完成分模的一種方法。該方法綜合各種操作命令，根據結構特征創建成型零件。對于結構復雜的零件，應用比較靈活、方便。其操作步驟也可以簡要概括如表4所示。

表4 復合分模法分模過程

3 產品分模實例

在分模之前，首先應該對產品進行質量要求分析與結構分析，如外觀質量要求，裝配基準，脫模斜度等方面。下面以盒型零件為例說明復合分模法分模過程。

圖1 盒型件

(1)產品的脫模斜度為0.8度，壁厚1.5 mm；產品的頂部有一個橢圓形通孔，一側側面有個方型通孔；

(2)項目初始化，設定縮水率為1.0135；

(3)脫模方向設定，主脫模方向為+Z方向，側向脫模方向為+X方向；

(4)設定主脫模方向分型線、側脫模方向分型線如圖2所示。

圖2 主脫模方向、側脫模方向分型線

(1)補孔。

頂部補孔，側面內、外補孔示意如圖3所示。

圖3 補孔示意圖

(2)創建主分型面、側向分型面。

圖4 分型面示意圖

(3)創建主型芯、主型腔，側向型芯及其抽芯機構。

圖5 成型部件結構圖

4 結 論

上述四種分模方法，有各自的特點：(1)采用Mold Wizard或Mold Design分模，只需要依據該模塊自帶的命令工具依次操作即可完成分模從而生產成型零件，主型芯、型腔的創建十分方便快捷，但是對復雜的工件如采用哈夫塊、大面積異形破面等產品做不到精準到位的分模，容易出現瑕疵。同時，對于一模多出、實現不同產品的同時分模，無法實現。(2)采用曲面分模法可以完成任何產品的分模，也可以實現一模多出不同的塑料制品分模，特別是成形比較復雜的滑塊、斜頂時，可以充分利用曲面修剪、縫合、替代等功能，快速完成拆分工作，生成成型部件，但分模效率相對較低，在復制、替代型腔或型芯區域曲面時可能產生破面或者面片之間的公差較大。(3)實體分模法所拆分出的型腔、型芯、滑塊、斜頂等存在破面的幾率比較小，實體容差能力強，能為CNC數控加工及后續電極設計提供高質量的數字三維模型，但由于注塑件模型縮放或轉換格式容易造成模型幾何上的缺陷，用布爾運算無法生成型腔，導致分模工作無法進行，同時，在設計一些比較復雜的滑塊、斜頂時有很大的局限性。(4)復合分模法是靈活運用實體分模法、曲面分模法、注塑模向導完成分模過程，該方法在實際應用中比較普遍。

實際分模過程中應該根據產品的結構特征，以操作方便快捷、生成成型部件的公差低為原則進行分模操作，方便后續零件的機加或特種加工。