Creo6.0軟件在收音機外殼注射模設計中的應用

羅光漢 宋晶

摘要：以收音機外殼的注射模設計為例，針對其鑲件、斜頂與滑塊數量多且結構較為復雜的設計特點，運用Creo6.0軟件分別創建不同的模具分型面與模具分型體積塊，完成模具型腔與型芯體積塊的設計，再以型腔側的鑲件、滑塊分型體積塊以及型芯側的鑲件與斜頂各自的分型體積塊，通過體積塊分割分別完成相應的鑲件、滑塊與斜頂體積塊的設計，展示了Creo6.0軟件的快速模具分模設計先進理念，為復雜模具設計提供了多種實用技術方法。

關鍵詞：收音機外殼；Creo6.0軟件；鑲件；分型面；體積塊；注射模

1 引言

根據一定幾何結構的參考模型及其模具布局，運用Creo6.0軟件中的“關閉”“延伸曲線”“裙邊曲面”“陰影曲面”與“聚合體積塊”等工具，創建相應的曲面或體積塊，再移除、偏移非分型曲面或其形狀曲面，通過曲面的收斂、形成模具分型面或分型體積塊，以此作為分割曲面完成模具型芯與型腔體積塊的設計[1]。因此，利用Creo6.0軟件的模具設計功能，分別創建參考模型各種不同的模具分型面與模具分型體積塊，對于模具結構中復雜的鑲件、斜頂或滑塊而言，為了快速形成相應的模具體積塊，以其分型體積塊分割模具體積塊可提升模具設計進程，這無疑具有積極的參考作用。

2 收音機外殼模具設計方案

2.1 收音機外殼幾何結構特點

如圖1所示，為收音機外殼[2]，其外形輪廓尺寸為180 mm×133 mm×68 mm，壁厚為2.5 mm，主要幾何結構特征有電池盒、陣列散熱孔、2個螺釘沉孔的凸緣、2個弧形側壁中的圓形孔及其外側面上方的修飾凹槽且一側的圓形孔旁的耳塞插座、內腔頂部臨近直立端的2個導向卡扣、散熱孔一側的雙卡扣、電池盒兩側的BOSS柱與卡扣以及臨近弧形側壁之一且與加強筋相連的BOSS柱，外殼的底部為唇邊結構，設計有半腰圓缺口與線管孔的凸耳。塑件采用收縮率為2%的聚丙烯PP材料、一模一腔布局的大水口兩板模注射成型，主流道位于頂部橢圓形淺槽中。顯然，收音機外殼模具中的鑲件、斜頂與滑塊數量多且結構較為復雜，這是模具設計的顯著特點。

2.2 收音機外殼模具的分模設計

根據收音機外殼的幾何結構特點，模具設計中的分模線為參考模型底部唇邊外側的底表面內（外）側邊線與直立端的外側邊線，頂部的陣列散熱槽、2個凸緣中的螺栓沉孔與電池盒止口表面中的4個破孔（2個“L”形孔與2個扣座孔）分型面位于型腔側，電池盒的弧形側壁上的矩形扣座與底部的4個小矩形孔分型面位于型芯側。電池盒、2個弧形側壁上的相關幾何結構與凸耳中的線管孔分別采用鑲件和滑塊結構，4個卡扣、2個BOSS柱與2個圓形階梯孔采用斜頂和鑲件結構，其中，除線管孔滑塊與凸緣中的圓形階梯孔鑲件之外，其他的鑲件、滑塊與斜頂的設計均較為繁瑣。對此，運用Creo6.0軟件的模具設計方法，以收音機外殼模具的分型面或分型體積塊作為分割曲面，通過體積塊的分割，形成模具型芯體積塊與型腔體積塊，再以鑲件、滑塊與斜頂的分型體積塊分割模具體積塊，形成復雜鑲件、滑塊與斜頂的模具體積塊。這樣，既可避免模具各破孔分型面、模具體積塊之間的重復設計，又可避免因分割而形成多余的模具體積塊，以使操作過程簡單、有效。

3 創建模具體積塊

3.1 破孔的關閉曲面

以型腔側破孔的8個邊界表面作為參考，采用“封閉所有內環”方式，以自動封閉所有環，再以頂表面中的圓角矩形淺槽、橢圓形淺槽與2個凸緣下方圓角面各自的1條邊線作為排除環參考，以移除相應的關閉曲面，完成型腔側破孔的關閉曲面設計，如圖2a所示。

同樣，以參考模型內腔中2個相對的弧形側壁表面、線管孔的邊界表面、電池盒的2個弧形底表面以及側壁中的矩形孔表面與邊界表面（共10個表面）作為參考，采用“封閉所有內環”方式，以自動封閉所有環，完成型芯側破孔的關閉曲面設計，如圖2b所示。

3.2 模具主分型面

1）延伸曲線

重新定義拖動方向使其向下，以參考模型中的直立端的外側連續邊線、底部半腰圓缺口的外側連續邊線以及與兩者相連的底部外側邊線共4個“鏈”作為參考，并以“垂直于參考模型”方式，完成延伸曲線的裙邊曲面，如圖3所示，或按住“Shift”鍵，依次選擇直立端的外側與底表面的內側（唇邊外側）連續邊線作為參考（1個“鏈”），以“垂直于參考模型”方式，完成裙邊曲面的設計。

2）拉伸與合并曲面

以參考模型的直立端側面作為拉伸方向與深度控制，分別創建參考模型的底表面邊線（唇邊外側）與直立端外側邊線的拉伸面，通過曲面的合并，形成模具的主分型面（無需修剪內腔中的曲面至分模線），如圖4所示。

3.3 模具型芯與型腔體積塊

以模具破孔分型面與模具主分型面的組合形成模具分型面，將其作為分割曲面，完成模具型腔與型芯體積塊的設計，如圖5所示。

4 創建陰影曲面分型面

4.1 陰影曲面

通過定義“陰影曲面”對話框中的選項，完成如圖6a所示中的陰影曲面的設計，其中，“修剪平面”選項的定義是創建陰影曲面的關鍵[3]。

1）定義圖6b中的參考模型直立端的拉伸體積塊作為陰影滑塊。

2）定義MAIN_PARTING_PLN基準平面或陰影零件的底表面（唇邊外側）作為關閉平面。

3）定義偏移MAIN_PARTING_PLN基準平面22的ADTM1基準平面作為修剪平面。

4）以MAIN_PARTING_PLN基準平面作為頂平面，定義所有內環邊界的聚合曲面。

4.2 移除曲面

移除圖7a中的修剪平面下側的直立覆蓋面及其相連的曲面（以“種子曲面和邊界曲面”的方法選擇）與通過聚合曲面的覆蓋面選擇的“切口”形狀曲面，形成的曲面如圖7b所示。

4.3 偏移曲面

1）偏移電池盒中矩形孔側的弧形覆蓋面、電池盒底部的2個弧形覆蓋面，其偏移值-2.04，形成相應的偏移幾何曲面，如圖8a所示。

2）偏移參考模型底部半腰圓缺口側的覆蓋面，形成其半腰圓缺口的偏移曲面；偏移陰影曲面中的延伸面，形成梯形凸耳內腔中的偏移曲面，完成的模具分型面如圖8b所示。

5 創建模具分型體積塊

5.1 聚合體積塊

1）定義“聚合體積塊工具”中的“曲面和邊界”聚合選擇類型[4]，以參考模型的內腔頂表面之一作為種子曲面，以參考模型的直立端側表面、2個底表面（唇邊的外側）、頂部散熱孔的2個邊界表面、2個凸緣中的螺釘沉孔環面、底部半腰圓缺口的外側表面、電池盒中的2個“L”形孔止口表面與2個小扣座孔的邊界表面以及弧形側壁上的矩形孔的4個表面（上方的表面為參考模型頂部壁厚中的弧形側表面）作為邊界曲面，如圖9所示，完成曲面邊界的定義。

2）以參考模型內腔中的2個相對弧形側壁表面、電池盒特征的2個弧形底表面與線管孔邊界表面作為“全部”方式的填充曲面參考，再以內腔中的弧形側壁上的矩形孔的邊界邊作為“環”方式的填充邊線參考，完成聚合選擇中的可填充曲面的定義。

3）定義參考模型的底部唇邊下表面作為“全部環”方式的頂平面，再以頂部凸緣中的螺釘沉孔環面作為“選取環”方式的頂平面，定義2個凸緣中的沉孔、頂部13個散熱孔、電池盒特征的2個“L”形孔與2個小扣座孔的覆蓋面，完成聚合選擇中的封閉環的定義，形成的聚合體積塊如圖10所示。

5.2 模具分型體積塊

以聚合體積塊的覆蓋面作為要被替換的曲面，再以型腔側的破孔關閉曲面作為替換面組，形成型芯中的體積塊；以參考模型的直立端側面作為拉伸方向與深度控制，分別創建參考模型的底表面邊線（唇邊外側）與直立側面外側邊線的拉伸體積塊，完成模具主分型體積塊的設計，形成的模具分型體積塊如圖11所示，將其作為分割曲面，通過分割形成圖6中的模具體積塊，或通過參考零件切除體積塊，直接形成圖5a中的模具型芯體積塊。

6 創建鑲件、滑塊與斜頂體積塊

6.1 型腔側鑲件與滑塊的分型體積塊

運用草繪體積塊方法，分別完成如圖12所示中的型腔側電池盒鑲件分型體積塊、弧形側壁與線管孔的滑塊分型體積塊。

1）以工件的頂表面作為草繪平面，分別創建電池盒鑲件的拉伸體積塊與定位臺拉伸體積塊，其中，鑲件分型體積塊的深度為工件的底表面，其草繪截面為電池盒位于頂表面中的止口邊線，定位臺的拉伸尺寸為6 mm，草繪截面為對稱于MOLD_RIGHT基準平面的90 mm×35 mm矩形草圖。

2）以弧形側壁一側的工件側表面作為草繪平面，創建滑塊的拉伸分型體積塊，其深度為工件的另一相對側表面，草繪截面為修飾凹槽的上側邊線與分型面邊線至直立端側面邊線之間的區域。

3）以凸耳一側的工件側表面作為草繪平面，分別創建滑塊的圓柱拉伸體積塊與梯形截面拉伸體積塊，其中，圓柱體積塊的深度為參考模型內腔中的線管孔邊界表面，梯形截面拉伸體積塊的尺寸為20 mm，草繪截面為15（17）mm×12 mm的梯形草圖。

6.2 型芯側鑲件與斜頂的分型體積塊

型芯側的4個卡扣的斜頂、2個BOSS柱孔和2個圓形階梯孔鑲件，因兩者各自具有相似的幾何結構特征，將其進行組合設計，創建2個分型體積塊，如圖13所示。

1）以工件的底表面作為草繪平面，分別創建鑲件拉伸分型體積塊與定位臺拉伸體積塊，拉伸體積塊的深度為工件的頂表面，草繪截面分別為2個階梯孔位于內腔頂表面的邊線與2個BOSS柱頂部環面的外側邊線，定位臺的拉伸尺寸為6 mm，其草繪截面分別為3個直徑？15 mm的同心圓與1個直徑？10 mm的同心圓。

2）以弧形側壁一側的工件側表面作為草繪平面創建拉伸體積塊，深度為工件的另一相對側表面，再以工件的底表面作為草繪平面，創建拉伸體積塊的除料，深度為工件的頂表面，其中，側向拉伸體積塊的截面由3個斜頂的截面曲線構成（直立端的2個斜頂的截面重合），拉伸體積塊的除料截面為參考模型內腔中的各卡扣左右外側面的邊線與體積塊中的各自對應的水平輪廓邊線構成的4個矩形。

6.3 鑲件、滑塊與斜頂體積塊

以圖12中鑲件、滑塊分型體積塊作為分割曲面，完成對模具型腔體積塊的分割，形成型腔側的1個鑲件體積塊與3個滑塊體積塊，再以圖13中的鑲件、斜頂分型體積塊作為分割曲面，完成對模具型芯體積塊的分割，形成型芯側的4個鑲件體積塊與4個斜頂體積塊，各模具體積塊如圖14所示。

7 創建模具元件

抽取模具的型腔與型芯體積塊以及各鑲件、滑塊與斜頂的體積塊，完成模具成型元件的設計，再通過激活模具型芯元件與型腔元件，以“展開”方式反向偏移定位臺的側表面，完成各鑲件定位臺中的0.5 mm間隙的設計，模具元件的分解如圖15所示。

8 結束語

1）Creo6.0軟件的模具設計功能強大、操作靈活且易于編輯，根據參考模型的幾何結構與模具結構要求，采用適當的分型面或體積塊設計方法，創建模具分型面或模具分型體積塊，通過分割形成一定的模具體積塊，有利于復雜模具及其鑲件、斜頂與滑塊等體積塊的設計。

2）運用Creo6.0軟件中的“陰影曲面”或“聚合體積塊工具”，根據參考模型的幾何結構特征，以一定的頂平面定義內環邊界覆蓋面的聚合曲面，可形成不同結構形式的陰影曲面或聚合體積塊，正是這種差異的存在，移除、偏移通過聚合曲面或覆蓋面的“凸臺”或“切口”的形狀曲面，使其易于形成相應的分型面與體積塊曲面，使得破孔分型面的設計變得非常簡單，極大地提升了模具設計的能力。

3）運用Creo6.0軟件進行模具設計，一是分型曲面的邊界不必與參考模型的內外環的輪廓完全對齊；二是易于形成與相應邊界表面保持一致的模具分型面或模具體積塊，方便模具元件的加工制造、合模等要求；三是除了裙邊曲面、陰影曲面與偏移分型面以及模具分型體積塊，一般情況下，不可將型芯側分型面與型腔側分型面作為1個特征進行設計，也不可將模具的分型面與體積塊或閉合的曲面面組同時作為分割曲面用于模具的分模設計。

參考文獻

[1] 羅光漢.散熱器風扇罩的PTC/Creo體積塊分模設計[J].模具制造，2016（2）：50-53.

[2] 銘卓.Pro/ENGINEER Wildfire 4.0模具設計實例詳解[M].北京：清華大學出版社.2008：217-263.

[3] 羅光漢.基于Pro/E的陰影曲面分型面設計的研究[J].模具技術，2016（2）：22-25.

[4] 羅光漢.基于PTC/Creo聚合體積塊的分模設計與研究[J].模具制造，2016（5）：49-54.