注塑模具不同分模方法步骤详解与比较*

胡双锋，吴艳光，彭宇霄，胡小艳

(1 武汉工程大学材料科学与工程学院，湖北 武汉 430205；2 武汉汇创精密机械制造有限公司，湖北 武汉 430205)

注塑件质量主要取决于模具质量，而决定注塑模具技术经济指标高低的关键因素在于分模质量。因此，如何以产品为目标原型，科学的设计成型模具结构就是需要重点研究的内容。广义上讲，注塑模具的分模，不仅仅包括确定型芯和型腔，还包括创建镶件、滑块、斜顶，即设计成型产品的所有部件。

福州职业技术学院的刘成娟综述了高分子材料注塑成型的新方法，指出合理的装备选择与模具设计、较佳的工艺参数是得到高质量产品的前提[1]。武汉城市职业学院的罗光汉基于PTC/Creo体积块快速分模方法实现了照相机前盖的多腔模具分模设计[2]，大连塑料研究所有限公司的刘宝钊等基于UG的Mold Wizard模块，以鼠标外壳上盖为例，探讨了其分型操作过程[3]；珠海格力电器有限公司的张朴研究了基于几何特征的分模方法，并以实例进行了分模操作，说明了几何特征分模方法的运用[4]。武汉职业技术学院的彭荣利基于PRO/E软件，论述了不同模式下不同结构产品的分模过程[5]。作者根据自己分模的经验，总结了不同分模方法的操作步骤，比较了各自的优缺点，并以盒型件复合分模法演示了分模过程。

1 分模的三要素及其过程

脱模方向、分模线和分型面是分模的三要素。脱模方向是塑料制品的顶出方向，将直接影响开模运动的复杂程度，是分模线选择的前提；分模线决定了分型面的几何形态；分型面直接决定了模具型腔、型芯结构及塑件产品的质量。分模三要素也是分模过程的三个必经步骤。

(1)设计脱模方向。包括主脱模方向与次脱模方向，主脱模方向一般为塑件最大平面投影面积所在法线方向，是制品顶出的方向；次脱模方向如侧向分型与抽芯机构运动方向、内侧抽芯机构运动方向等，一般也叫先行脱模方向，待其动作完成之后，塑件方可顶出。

(2)选择分模线。分模线是塑件的边界线，也是型腔、型芯的结合部轮廓分界线。分模线的选择既要避免分型面的飞边，又要保证分型面的排气。

(3)构建分型面。分型面是型芯与型腔的界面，也是动、定模的接触面。

2 分模方法的分类及比较

分模的目的是为了获得成型部件结构，其实质操作是利用面将工件一分为二，分别得到型芯、型腔实体。根据操作步骤与命令使用方法的不同，分模方法主要有如下4种：(1)基于Mould Wizard的向导分模法；(2)面操作分模法；(3)实体操作分模法；(4)复合分模法。

2.1 注塑模向导分模法(Mould Wizard模块或 Mold Design模块)

商业化的软件(如UG)都含有该模块，该模块实现了程序化分模，只要按顺序完成相应的操作步骤，即可实现分模。

表1 Mould Wizard软件模块的注塑模分模过程

2.2 面分模法

由面构体是面分模法的核心指导思想。将塑件内、外表面抽取之后，按照分模方向，以分型面为界将面重新划分归类，一类划归给型腔，得到型腔的成型面；一类划归给型芯，得到型芯的成型面。然后对面进行操作以生成实体，分别得到实体型芯与型腔。其具体的操作步骤如表2所示。

表2 面分模法分模过程

商业化软件提供了丰富的面操作方法，如复制、延伸、修剪、缝合、替代、抽取等，这些方法为面操作法创建型芯、型腔实体提供了极大的便利。

2.3 实体分模法

实体分模法是利用产品与工件之间的布尔运算完成分模的，其核心是将产品与工件进行布尔减运算，在工件中生成空的腔体。之后，用分型面分割工件，分别得到型腔、型芯实体。其具体操作过程如表3所示。

表3 实体分模法分模过程

2.4 复合分模法

复合分模法是综合应用注塑模具设计向导、实体分模操作法和曲面分模操作法而完成分模的一种方法。该方法综合各种操作命令，根据结构特征创建成型零件。对于结构复杂的零件，应用比较灵活、方便。其操作步骤也可以简要概括如表4所示。

表4 复合分模法分模过程

3 产品分模实例

在分模之前，首先应该对产品进行质量要求分析与结构分析，如外观质量要求，装配基准，脱模斜度等方面。下面以盒型零件为例说明复合分模法分模过程。

图1 盒型件

(1)产品的脱模斜度为0.8度，壁厚1.5 mm；产品的顶部有一个椭圆形通孔，一侧侧面有个方型通孔；

(2)项目初始化，设定缩水率为1.0135；

(3)脱模方向设定，主脱模方向为+Z方向，侧向脱模方向为+X方向；

(4)设定主脱模方向分型线、侧脱模方向分型线如图2所示。

图2 主脱模方向、侧脱模方向分型线

(1)补孔。

顶部补孔，侧面内、外补孔示意如图3所示。

图3 补孔示意图

(2)创建主分型面、侧向分型面。

图4 分型面示意图

(3)创建主型芯、主型腔，侧向型芯及其抽芯机构。

图5 成型部件结构图

4 结 论

上述四种分模方法，有各自的特点：(1)采用Mold Wizard或Mold Design分模，只需要依据该模块自带的命令工具依次操作即可完成分模从而生产成型零件，主型芯、型腔的创建十分方便快捷，但是对复杂的工件如采用哈夫块、大面积异形破面等产品做不到精准到位的分模，容易出现瑕疵。同时，对于一模多出、实现不同产品的同时分模，无法实现。(2)采用曲面分模法可以完成任何产品的分模，也可以实现一模多出不同的塑料制品分模，特别是成形比较复杂的滑块、斜顶时，可以充分利用曲面修剪、缝合、替代等功能，快速完成拆分工作，生成成型部件，但分模效率相对较低，在复制、替代型腔或型芯区域曲面时可能产生破面或者面片之间的公差较大。(3)实体分模法所拆分出的型腔、型芯、滑块、斜顶等存在破面的几率比较小，实体容差能力强，能为CNC数控加工及后续电极设计提供高质量的数字三维模型，但由于注塑件模型缩放或转换格式容易造成模型几何上的缺陷，用布尔运算无法生成型腔，导致分模工作无法进行，同时，在设计一些比较复杂的滑块、斜顶时有很大的局限性。(4)复合分模法是灵活运用实体分模法、曲面分模法、注塑模向导完成分模过程，该方法在实际应用中比较普遍。

实际分模过程中应该根据产品的结构特征，以操作方便快捷、生成成型部件的公差低为原则进行分模操作，方便后续零件的机加或特种加工。