ProE中的分型面設(shè)計(jì)方法

Pro/E中的分型面設(shè)計(jì)方法關(guān)鍵字：Pro/E；注塑模；分型面；CAD/CAM摘要：分型面的設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，利用分型面分割模具工件是Pro/E環(huán)境下進(jìn)行模具成型零件設(shè)計(jì)最為簡(jiǎn)潔的方法，文章從Pro/E分型面設(shè)計(jì)的基本原則出發(fā)，分析了各種分型面設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)和使用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。在注塑模中，分型面的設(shè)計(jì)直接影響著塑件質(zhì)量、模具結(jié)構(gòu)和操作的難易程度，是注塑模設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵因素之一［1］。隨著CAD/CAM技術(shù)在模具制造業(yè)的廣泛應(yīng)用，模具設(shè)計(jì)也由傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S設(shè)計(jì)。在眾多的CAD/CAM軟件中，Pro/E采用單一數(shù)據(jù)庫(kù)和參數(shù)化設(shè)計(jì)的方法集產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和數(shù)控加工于一體，強(qiáng)大的功能使其成為行業(yè)的佼佼者。在Pro/E模具設(shè)計(jì)中，利用已有的產(chǎn)品模型，通過(guò)建立模具裝配模型、設(shè)置收縮率、零件厚度和脫模斜度檢查、分型面設(shè)計(jì)、模具體積塊分割、模具零件抽取等過(guò)程，可以快速完成模具成型零件設(shè)計(jì)，最后通過(guò)專(zhuān)家模架系統(tǒng)(EMX)完成整套模具的設(shè)計(jì)。在整個(gè)過(guò)程中，分型面的設(shè)計(jì)最為復(fù)雜和耗時(shí)，是利用Pro/E進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵［2］。分型面設(shè)計(jì)的一般原則在注塑模具中，打開(kāi)模具取出塑料制品的界面稱(chēng)為分型面，它是動(dòng)、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不僅直接關(guān)系著模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和制造難度，而且直接影響著塑件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，是模具設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。在確定分型面時(shí)應(yīng)遵循以下原則：應(yīng)使模具結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單。如避免或減少側(cè)向分型，采用異型分型面減少動(dòng)、定模的修配以降低加工難度等。有利于塑件的順利脫模。如開(kāi)模后盡量使塑件留在動(dòng)模邊以利用注塑機(jī)上的頂出機(jī)構(gòu)，避免側(cè)向長(zhǎng)距離抽芯以減小模具尺寸等。保證塑件的尺寸精度。如盡量把有尺寸精度要求的部分設(shè)在同一模塊上以減小制造和裝配誤差等。不影響塑件的外觀質(zhì)量。在分型面處不可避免地出現(xiàn)飛邊，因此應(yīng)避免在外觀光滑面上設(shè)計(jì)分型面。保證型腔的順利排氣。如分型面盡可能與最后充填滿(mǎn)的型腔表壁重合，以利于型腔排氣。在Pro/E模具設(shè)計(jì)中，分型面是將工件或模具零件分割成模具體積塊的分割面，具有更廣泛的意義。它不僅僅局限于對(duì)動(dòng)、定?；騻?cè)抽芯滑塊的分割，對(duì)于模板中的組合件、鑲塊同樣可以采用分型面進(jìn)行分割。為保證分型面設(shè)計(jì)成功和所設(shè)計(jì)的分型面能對(duì)工件進(jìn)行分割，在設(shè)計(jì)分型面時(shí)必須滿(mǎn)足以下兩個(gè)基本條件［2］：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。分型面不能自身相交，否則分型面將無(wú)法生成。2Pro/E分型面設(shè)計(jì)方法Pro/E中有兩類(lèi)曲面可以用于工件的分割：一是使用PartingSurf專(zhuān)用模塊生成的分型面特征；二是在參考模型或零件模型上使用Feature中的Surface生成的曲面特征。由于前者得到的是一個(gè)模具組件級(jí)的曲面特征，易于操作和管理而最為常用。本文所涉及到的設(shè)計(jì)方法主要針對(duì)前者。從原理上講，分型面設(shè)計(jì)方法可以分為兩大類(lèi)［3］：一是采用曲面構(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(jí)曲面工具等構(gòu)造分型面；二是采用光投影技術(shù)生成分型面，如陰影分型面(Shadow)和裙邊分型面(Skirt)等。(1)通過(guò)復(fù)制構(gòu)造分型面這種方法是以參考模型為基礎(chǔ)，直接復(fù)制參考模型上的曲面生成分型面，是一種最為靈活、常用的分型面構(gòu)造方法，尤其是對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的塑件。如圖1所示為煤氣表計(jì)量室塑件。由于塑件四面帶有側(cè)凹，在設(shè)計(jì)模具時(shí)需要有四個(gè)滑塊進(jìn)行側(cè)抽芯，加上動(dòng)、定模分型面，需要設(shè)計(jì)5個(gè)分型面才能完成工件的分割。由于每個(gè)分型面只是零件輪廓的一部分，采用陰影分型面和裙邊分型面往往操作失??；如果采用曲面工具重新構(gòu)建分型面，工作量將相當(dāng)大，因此采用復(fù)制方法是最好的選擇。圖2所示是復(fù)制生成的分型面之一。圖1塑件圖 圖2分型面采用復(fù)制方法構(gòu)造的分型面是一個(gè)內(nèi)分型面(型腔或型芯表面)，還沒(méi)有與要分割工件完全相交，不滿(mǎn)足Pro/E分型面的第(1)條要求，因此需要對(duì)其修改使之滿(mǎn)足要求。常用的方法有兩種：一是采用曲面延拓(Extend)工具延伸其外邊界線到工件邊界；二是再構(gòu)造一個(gè)外分型面與之融合(Merge)，使其滿(mǎn)足要求。復(fù)制型分型面的另一個(gè)問(wèn)題是填補(bǔ)破孔，一般可以采用填充環(huán)(Fillloop)選項(xiàng)填補(bǔ)破孔，在該選項(xiàng)失敗的情況下，就需要采用其它方法來(lái)解決。(2)利用曲面造型工具構(gòu)造分型面PartingSurf模塊中的曲面工具可以重新構(gòu)造各種分型面，其使用技巧與零件環(huán)境下的曲面造型完全相同。一般來(lái)講，我們并不用這些曲面工具構(gòu)造復(fù)雜的分型面，更多的是用于對(duì)已生成的分型面進(jìn)行修改，使之滿(mǎn)足分型面設(shè)計(jì)的要求。如圖2所示分型面，在采用曲面延拓工具修改曲面時(shí)，由于部分邊界拉伸時(shí)所形成的拉伸面與部分分型面相交而使曲面延拓功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，為此先使用平面構(gòu)造工具(Flat)生成一個(gè)平面分型面，然后與圖2分型面合并(Merge)，得到與被分割模塊完全相交的分型面，如圖3所示。另外，如果采用填充環(huán)選項(xiàng)進(jìn)行填補(bǔ)破孔無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，也可以采用這種方法。如圖4所示零件表面上的孔，邊緣進(jìn)行了倒角，并有一定的脫模斜度，需要把小型芯設(shè)在定模一側(cè)。在選取外表面和孔的內(nèi)壁復(fù)制分型面時(shí)，由于孔的底邊不是分型面的內(nèi)環(huán)(InnerLoop)，無(wú)法直接采用填充環(huán)選項(xiàng)完成破孔的修補(bǔ)，因此需要構(gòu)造底部平面然后與之融合得到填破孔的分型面。

陰影分型面的構(gòu)造原理是當(dāng)一個(gè)光源（其方向與開(kāi)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而產(chǎn)生一個(gè)陰影曲面主體，并將曲面上的孔進(jìn)行填補(bǔ)，然后自動(dòng)將其外部邊界延拓到所要分割工件的表面，生成一個(gè)覆蓋型的陰影分型面。圖5所示是圖4塑件采用陰影曲面直接得到的分型面。陰影分型面是一種快速高效的分型面構(gòu)造方法。然而，這種方法存在有很大的局限性，一方面，當(dāng)塑件輪廓曲線在投影方向上存在交叉或曲面間有部分遮擋時(shí)，所生成的陰影曲面往往是錯(cuò)誤的；另一方面，由于外部輪廓曲線在延拓時(shí)不能修改延拓方向，因此對(duì)復(fù)雜的外部邊界，操作往往失敗；再者，參考模型表面在投影方向必須具有脫模斜度，即不能有與投影方向平行的表面，否則難以保證分型面正確，因?yàn)殛幱胺中兔娌辉试S選擇曲面上方或下方的曲線鏈來(lái)進(jìn)行封閉。（4）裙邊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，與其它方法生成的分型面有著明顯的區(qū)別。如圖6所示是圖5零件的裙邊分型面。在建立裙邊分型面時(shí)，必須先構(gòu)造側(cè)面影像曲線（Silhouettecurve）。所謂側(cè)面影像曲線就是在指定視覺(jué)方向上參考模型的輪廓曲線，是模具分型時(shí)的分模線，如圖7所示。它一般包括數(shù)個(gè)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。如果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)(LoopSelection)中的鏈選項(xiàng)(Chains)確定使用上端環(huán)或是下端環(huán)。因此，在使用側(cè)面影像曲線構(gòu)造裙邊分型面時(shí)，參考模型并不需要完全拔模。另外，在延拓曲面外部邊界時(shí)，延拓方向也是可以重新定義的，因此，一些不能使用陰影分型面的情況往往可以用采用裙邊分型面。對(duì)需要側(cè)抽芯的模具，不能采用裙邊分型面一次分模，一般情況下，可以先構(gòu)造側(cè)抽芯滑塊的分型面進(jìn)行第一次分割，然后再采用裙邊分型面對(duì)剩余模塊進(jìn)行二次分割，但在構(gòu)造側(cè)面影像曲線時(shí)應(yīng)排除側(cè)面環(huán)。結(jié)論通過(guò)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(duì)已有的分型面進(jìn)行局部修整，使之滿(mǎn)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(dòng)完成破孔修補(bǔ)、邊界延拓等工作，對(duì)于完全拔模、邊界曲線簡(jiǎn)單、表面帶有多孔的塑件是一種簡(jiǎn)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(duì)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(mǎn)足要求的分型面，是一種常用的分型面構(gòu)造方法?？傊Y(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)