Creo6.0软件在收音机外壳注射模设计中的应用

罗光汉 宋晶

摘要：以收音機外壳的注射模设计为例，针对其镶件、斜顶与滑块数量多且结构较为复杂的设计特点，运用Creo6.0软件分别创建不同的模具分型面与模具分型体积块，完成模具型腔与型芯体积块的设计，再以型腔侧的镶件、滑块分型体积块以及型芯侧的镶件与斜顶各自的分型体积块，通过体积块分割分别完成相应的镶件、滑块与斜顶体积块的设计，展示了Creo6.0软件的快速模具分模设计先进理念，为复杂模具设计提供了多种实用技术方法。

关键词：收音机外壳；Creo6.0软件；镶件；分型面；体积块；注射模

1 引言

根据一定几何结构的参考模型及其模具布局，运用Creo6.0软件中的“关闭”“延伸曲线”“裙边曲面”“阴影曲面”与“聚合体积块”等工具，创建相应的曲面或体积块，再移除、偏移非分型曲面或其形状曲面，通过曲面的收敛、形成模具分型面或分型体积块，以此作为分割曲面完成模具型芯与型腔体积块的设计[1]。因此，利用Creo6.0软件的模具设计功能，分别创建参考模型各种不同的模具分型面与模具分型体积块，对于模具结构中复杂的镶件、斜顶或滑块而言，为了快速形成相应的模具体积块，以其分型体积块分割模具体积块可提升模具设计进程，这无疑具有积极的参考作用。

2 收音机外壳模具设计方案

2.1 收音机外壳几何结构特点

如图1所示，为收音机外壳[2]，其外形轮廓尺寸为180 mm×133 mm×68 mm，壁厚为2.5 mm，主要几何结构特征有电池盒、阵列散热孔、2个螺钉沉孔的凸缘、2个弧形侧壁中的圆形孔及其外侧面上方的修饰凹槽且一侧的圆形孔旁的耳塞插座、内腔顶部临近直立端的2个导向卡扣、散热孔一侧的双卡扣、电池盒两侧的BOSS柱与卡扣以及临近弧形侧壁之一且与加强筋相连的BOSS柱，外壳的底部为唇边结构，设计有半腰圆缺口与线管孔的凸耳。塑件采用收缩率为2%的聚丙烯PP材料、一模一腔布局的大水口两板模注射成型，主流道位于顶部椭圆形浅槽中。显然，收音机外壳模具中的镶件、斜顶与滑块数量多且结构较为复杂，这是模具设计的显著特点。

2.2 收音机外壳模具的分模设计

根据收音机外壳的几何结构特点，模具设计中的分模线为参考模型底部唇边外侧的底表面内（外）侧边线与直立端的外侧边线，顶部的阵列散热槽、2个凸缘中的螺栓沉孔与电池盒止口表面中的4个破孔（2个“L”形孔与2个扣座孔）分型面位于型腔侧，电池盒的弧形侧壁上的矩形扣座与底部的4个小矩形孔分型面位于型芯侧。电池盒、2个弧形侧壁上的相关几何结构与凸耳中的线管孔分别采用镶件和滑块结构，4个卡扣、2个BOSS柱与2个圆形阶梯孔采用斜顶和镶件结构，其中，除线管孔滑块与凸缘中的圆形阶梯孔镶件之外，其他的镶件、滑块与斜顶的设计均较为繁琐。对此，运用Creo6.0软件的模具设计方法，以收音机外壳模具的分型面或分型体积块作为分割曲面，通过体积块的分割，形成模具型芯体积块与型腔体积块，再以镶件、滑块与斜顶的分型体积块分割模具体积块，形成复杂镶件、滑块与斜顶的模具体积块。这样，既可避免模具各破孔分型面、模具体积块之间的重复设计，又可避免因分割而形成多余的模具体积块，以使操作过程简单、有效。

3 创建模具体积块

3.1 破孔的关闭曲面

以型腔侧破孔的8个边界表面作为参考，采用“封闭所有内环”方式，以自动封闭所有环，再以顶表面中的圆角矩形浅槽、椭圆形浅槽与2个凸缘下方圆角面各自的1条边线作为排除环参考，以移除相应的关闭曲面，完成型腔侧破孔的关闭曲面设计，如图2a所示。

同样，以参考模型内腔中2个相对的弧形侧壁表面、线管孔的边界表面、电池盒的2个弧形底表面以及侧壁中的矩形孔表面与边界表面（共10个表面）作为参考，采用“封闭所有内环”方式，以自动封闭所有环，完成型芯侧破孔的关闭曲面设计，如图2b所示。

3.2 模具主分型面

1）延伸曲线

重新定义拖动方向使其向下，以参考模型中的直立端的外侧连续边线、底部半腰圆缺口的外侧连续边线以及与两者相连的底部外侧边线共4个“链”作为参考，并以“垂直于参考模型”方式，完成延伸曲线的裙边曲面，如图3所示，或按住“Shift”键，依次选择直立端的外侧与底表面的内侧（唇边外侧）连续边线作为参考（1个“链”），以“垂直于参考模型”方式，完成裙边曲面的设计。

2）拉伸与合并曲面

以参考模型的直立端侧面作为拉伸方向与深度控制，分别创建参考模型的底表面边线（唇边外侧）与直立端外侧边线的拉伸面，通过曲面的合并，形成模具的主分型面（无需修剪内腔中的曲面至分模线），如图4所示。

3.3 模具型芯与型腔体积块

以模具破孔分型面与模具主分型面的组合形成模具分型面，将其作为分割曲面，完成模具型腔与型芯体积块的设计，如图5所示。

4 创建阴影曲面分型面

4.1 阴影曲面

通过定义“阴影曲面”对话框中的选项，完成如图6a所示中的阴影曲面的设计，其中，“修剪平面”选项的定义是创建阴影曲面的关键[3]。

1）定义图6b中的参考模型直立端的拉伸体积块作为阴影滑块。

2）定义MAIN_PARTING_PLN基准平面或阴影零件的底表面（唇边外侧）作为关闭平面。

3）定义偏移MAIN_PARTING_PLN基准平面22的ADTM1基准平面作为修剪平面。

4）以MAIN_PARTING_PLN基准平面作为顶平面，定义所有内环边界的聚合曲面。

4.2 移除曲面

移除图7a中的修剪平面下侧的直立覆盖面及其相连的曲面（以“种子曲面和边界曲面”的方法选择）与通过聚合曲面的覆盖面选择的“切口”形状曲面，形成的曲面如图7b所示。

4.3 偏移曲面

1）偏移电池盒中矩形孔侧的弧形覆盖面、电池盒底部的2个弧形覆盖面，其偏移值-2.04，形成相应的偏移几何曲面，如图8a所示。

2）偏移参考模型底部半腰圆缺口侧的覆盖面，形成其半腰圆缺口的偏移曲面；偏移阴影曲面中的延伸面，形成梯形凸耳内腔中的偏移曲面，完成的模具分型面如图8b所示。

5 创建模具分型体积块

5.1 聚合体积块

1）定义“聚合体积块工具”中的“曲面和边界”聚合选择类型[4]，以参考模型的内腔顶表面之一作为种子曲面，以参考模型的直立端侧表面、2个底表面（唇边的外侧）、顶部散热孔的2个边界表面、2个凸缘中的螺钉沉孔环面、底部半腰圆缺口的外侧表面、电池盒中的2个“L”形孔止口表面与2个小扣座孔的边界表面以及弧形侧壁上的矩形孔的4个表面（上方的表面为参考模型顶部壁厚中的弧形侧表面）作为边界曲面，如图9所示，完成曲面边界的定义。

2）以参考模型内腔中的2个相对弧形侧壁表面、电池盒特征的2个弧形底表面与线管孔边界表面作为“全部”方式的填充曲面参考，再以内腔中的弧形侧壁上的矩形孔的边界边作为“环”方式的填充边线参考，完成聚合选择中的可填充曲面的定义。

3）定义参考模型的底部唇边下表面作为“全部环”方式的顶平面，再以顶部凸缘中的螺钉沉孔环面作为“选取环”方式的顶平面，定义2个凸缘中的沉孔、顶部13个散热孔、电池盒特征的2个“L”形孔与2个小扣座孔的覆盖面，完成聚合选择中的封闭环的定义，形成的聚合体积块如图10所示。

5.2 模具分型体积块

以聚合体积块的覆盖面作为要被替换的曲面，再以型腔侧的破孔关闭曲面作为替换面组，形成型芯中的体积块；以参考模型的直立端侧面作为拉伸方向与深度控制，分别创建参考模型的底表面边线（唇边外侧）与直立侧面外侧边线的拉伸体积块，完成模具主分型体积块的设计，形成的模具分型体积块如图11所示，将其作为分割曲面，通过分割形成图6中的模具体积块，或通过参考零件切除体积块，直接形成图5a中的模具型芯体积块。

6 创建镶件、滑块与斜顶体积块

6.1 型腔侧镶件与滑块的分型体积块

运用草绘体积块方法，分别完成如图12所示中的型腔侧电池盒镶件分型体积块、弧形侧壁与线管孔的滑块分型体积块。

1）以工件的顶表面作为草绘平面，分别创建电池盒镶件的拉伸体积块与定位台拉伸体积块，其中，镶件分型体积块的深度为工件的底表面，其草绘截面为电池盒位于顶表面中的止口边线，定位台的拉伸尺寸为6 mm，草绘截面为对称于MOLD_RIGHT基准平面的90 mm×35 mm矩形草图。

2）以弧形侧壁一侧的工件侧表面作为草绘平面，创建滑块的拉伸分型体积块，其深度为工件的另一相对侧表面，草绘截面为修饰凹槽的上侧边线与分型面边线至直立端侧面边线之间的区域。

3）以凸耳一侧的工件侧表面作为草绘平面，分别创建滑块的圆柱拉伸体积块与梯形截面拉伸体积块，其中，圆柱体积块的深度为参考模型内腔中的线管孔边界表面，梯形截面拉伸体积块的尺寸为20 mm，草绘截面为15（17）mm×12 mm的梯形草图。

6.2 型芯侧镶件与斜顶的分型体积块

型芯侧的4个卡扣的斜顶、2个BOSS柱孔和2个圆形阶梯孔镶件，因两者各自具有相似的几何结构特征，将其进行组合設计，创建2个分型体积块，如图13所示。

1）以工件的底表面作为草绘平面，分别创建镶件拉伸分型体积块与定位台拉伸体积块，拉伸体积块的深度为工件的顶表面，草绘截面分别为2个阶梯孔位于内腔顶表面的边线与2个BOSS柱顶部环面的外侧边线，定位台的拉伸尺寸为6 mm，其草绘截面分别为3个直径？15 mm的同心圆与1个直径？10 mm的同心圆。

2）以弧形侧壁一侧的工件侧表面作为草绘平面创建拉伸体积块，深度为工件的另一相对侧表面，再以工件的底表面作为草绘平面，创建拉伸体积块的除料，深度为工件的顶表面，其中，侧向拉伸体积块的截面由3个斜顶的截面曲线构成（直立端的2个斜顶的截面重合），拉伸体积块的除料截面为参考模型内腔中的各卡扣左右外侧面的边线与体积块中的各自对应的水平轮廓边线构成的4个矩形。

6.3 镶件、滑块与斜顶体积块

以图12中镶件、滑块分型体积块作为分割曲面，完成对模具型腔体积块的分割，形成型腔侧的1个镶件体积块与3个滑块体积块，再以图13中的镶件、斜顶分型体积块作为分割曲面，完成对模具型芯体积块的分割，形成型芯侧的4个镶件体积块与4个斜顶体积块，各模具体积块如图14所示。

7 创建模具元件

抽取模具的型腔与型芯体积块以及各镶件、滑块与斜顶的体积块，完成模具成型元件的设计，再通过激活模具型芯元件与型腔元件，以“展开”方式反向偏移定位台的侧表面，完成各镶件定位台中的0.5 mm间隙的设计，模具元件的分解如图15所示。

8 结束语

1）Creo6.0软件的模具设计功能强大、操作灵活且易于编辑，根据参考模型的几何结构与模具结构要求，采用适当的分型面或体积块设计方法，创建模具分型面或模具分型体积块，通过分割形成一定的模具体积块，有利于复杂模具及其镶件、斜顶与滑块等体积块的设计。

2）运用Creo6.0软件中的“阴影曲面”或“聚合体积块工具”，根据参考模型的几何结构特征，以一定的顶平面定义内环边界覆盖面的聚合曲面，可形成不同结构形式的阴影曲面或聚合体积块，正是这种差异的存在，移除、偏移通过聚合曲面或覆盖面的“凸台”或“切口”的形状曲面，使其易于形成相应的分型面与体积块曲面，使得破孔分型面的设计变得非常简单，极大地提升了模具设计的能力。

3）运用Creo6.0软件进行模具设计，一是分型曲面的边界不必与参考模型的内外环的轮廓完全对齐；二是易于形成与相应边界表面保持一致的模具分型面或模具体积块，方便模具元件的加工制造、合模等要求；三是除了裙边曲面、阴影曲面与偏移分型面以及模具分型体积块，一般情况下，不可将型芯侧分型面与型腔侧分型面作为1个特征进行设计，也不可将模具的分型面与体积块或闭合的曲面面组同时作为分割曲面用于模具的分模设计。

参考文献

[1] 罗光汉.散热器风扇罩的PTC/Creo体积块分模设计[J].模具制造，2016（2）：50-53.

[2] 銘卓.Pro/ENGINEER Wildfire 4.0模具设计实例详解[M].北京：清华大学出版社.2008：217-263.

[3] 罗光汉.基于Pro/E的阴影曲面分型面设计的研究[J].模具技术，2016（2）：22-25.

[4] 罗光汉.基于PTC/Creo聚合体积块的分模设计与研究[J].模具制造，2016（5）：49-54.