分模是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提和基礎(chǔ)，是模具設(shè)計和制造的關(guān)鍵步驟，對塑模開發(fā)的成功與否起著決定性的作用。目前利用CAD/CAM軟件進(jìn)行模具設(shè)計已經(jīng)越來越廣泛，市場上的CAD/CAM軟件也是各具特色。其中CimatronE的快速分模功能是基于曲面分模，不需要修補(bǔ)塑件，零件自動按照分模方向分開，可以自動提取塑件的分型線，對于具有孔或者槽的塑件，在分模前不需要修補(bǔ)好這些結(jié)構(gòu)，利用內(nèi)分模面功能即可修補(bǔ)。因此軟件對原始3D模型質(zhì)量的依賴大大降低，分模效率大大提升。

    本文以某產(chǎn)品零件為例，探討了基于CimatronE的分模過程，并對兩種分模方案提出工藝比較，為產(chǎn)品零件的快速分模提供一定的參考依據(jù)。

一、零件結(jié)構(gòu)分析

    產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，模具設(shè)計的原則是凸模和凹模盡量采用刀具加工，減少后續(xù)的特種加工。利用軟件的尺寸分析功能，測量出上頂面9個小槽間的距離為2.3mm，用小刀加工即可，不需要電極加工。分析零件整體結(jié)構(gòu)，該零件的模具設(shè)計方案為凸模、凹模和滑塊三部分。零件的內(nèi)表面即為凸模外表面，零件的外表面則是凹模內(nèi)表面，側(cè)面的6個開槽做成滑塊。

    圖1 產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)圖

二、基于CimatronE的分模過程

    1.導(dǎo)入零件模型

    點(diǎn)擊主界面的“分模設(shè)置”向?qū)О粹o，彈出快速分模預(yù)設(shè)置窗口，根據(jù)提示，選擇原產(chǎn)品設(shè)計模型作為模具設(shè)計的參照模型。由于溫度和壓力的變化,注塑件從模具中取出后會產(chǎn)生收縮現(xiàn)象,為了補(bǔ)償注塑件體積收縮的偏差，在預(yù)設(shè)窗口中設(shè)置工作模型的收縮比例，一般情況下收縮率設(shè)置為0.5%，即比例放縮值為1.005。對具有較大面和較長結(jié)構(gòu)的塑件，需要嚴(yán)格考慮塑料收縮的取向性，根據(jù)塑件尺寸精度選取相應(yīng)的收縮比例值。

    2.分配零件曲面

    CimatronE一個強(qiáng)大功能就是快速斷開，該命令能快速分解零件曲面，并將其分配到各自設(shè)定的分模方向上，成為各分模面的主要組成部分。再利用手工方法修正自動分配錯誤的面及未分配的曲面。對于需要側(cè)抽的模型要增加新的分模方向。

    對于本案例，進(jìn)行快速斷開之前，先繪制滑塊輪廓線，將側(cè)面延輪廓線斷開，為滑塊的曲面分配做準(zhǔn)備，如圖2所示。

    圖2 將側(cè)面沿輪廓線斷開

    快速斷開之后，對3個方向的型面進(jìn)行拔模角度分析，出現(xiàn)了紅色顯示的曲面，即分模倒扣。檢查后發(fā)現(xiàn)紅色顯示的曲面其物體方向錯了，利用“物體方向”功能，用手動法改變物體方向即可。曲面的最后分配結(jié)果如圖3所示。

    圖3 曲面分配效果圖

3.創(chuàng)建分模線

    模具設(shè)計環(huán)節(jié)的關(guān)鍵在于分型面的設(shè)計。分型面的選擇直接關(guān)系到模具成型零件的結(jié)構(gòu)、尺寸精度、表面質(zhì)量、飛邊大小、脫模難易和制造成本。而創(chuàng)建分型面的重要前提工作就是建立正確的分模線，尤其外分模線。

   利用CimatronE的分模線預(yù)覽功能，結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗，判斷分模線是否合理。若合理，則利用組合曲線功能將分模線組合起來。若不合理，則對個別曲面重新分配，以改變其分模線。

    4.創(chuàng)建分模面

    合理的分模線創(chuàng)建之后，創(chuàng)建分模面就比較容易了。分模面總的設(shè)計原則是保證塑件質(zhì)量，簡化模具結(jié)構(gòu)，有利于脫模，依據(jù)此原則，利用CimatronE的曲面功能創(chuàng)建分模面。因為本案例零件的所有內(nèi)分模面都是規(guī)則的平面，因此利用工具欄“分模面→內(nèi)分模面”功能，自動生成所有的內(nèi)分模面。型芯和型腔的外分模面則利用“分模面→外分模面”功能，在外分模線基礎(chǔ)上外延100mm生成。側(cè)抽的外分模面，利用曲面掃掠功能完成。分模面創(chuàng)建完之后一定要利用快速斷開功能或者分模屬性功能，檢查外分模面分配的正確性。若分配不正確，則改變其分模屬性，將其附加到適合的型腔、型芯或側(cè)抽分模面上。本案例零件的分模面完成效果如圖4所示。

    圖4 分模面效果圖

    5.創(chuàng)建模具鑲塊

    首先需創(chuàng)建模具毛坯，然后用型腔、型芯和側(cè)抽各自的分模面切割模具毛坯，從而分別獲得所需的實體形狀，即型腔、型芯和側(cè)抽的模具鑲塊。創(chuàng)建結(jié)果如圖5～圖7所示。

    圖5 型芯效果圖

    圖6 型腔效果圖

    圖7 側(cè)軸滑塊效果圖

    在縫合模具鑲塊為實體的過程中往往出現(xiàn)無法縫合的情況，其原因主要有兩種，一種是部分縫合面未刪除干凈，出現(xiàn)重合面的情況，另一種是分模面本身破缺。若出現(xiàn)重合面，則查找重合面即可;若分模面破缺則可利用縫合與修復(fù)選項，修復(fù)破缺的分模面，然后縫合即可。

6.分模方案的改進(jìn)

    通過對型腔和型芯的分析發(fā)現(xiàn)，在型腔的端部出現(xiàn)一個半圓形凹槽，在型芯的端部出現(xiàn)一個半圓形凸臺，半圓曲面在數(shù)控加工時比較耗時。這兩個部位出現(xiàn)在分型模面上，對零件本身的質(zhì)量不影響，因此從加工工藝角度考慮，可以對其進(jìn)行改進(jìn)，將半圓曲面改成平面，這樣非常容易加工，同時便于合箱，簡化了操作工藝。

    為了將型腔和型芯的外分模面都做成平面，其外分模線一定要修改，在原來是半圓的地方，用直線將半圓的兩個端點(diǎn)連接起來，同時半圓處用平面補(bǔ)起來，利用外分模面功能，將新生成的分模線外延成分模面，最后做成型腔和型芯，效果如圖8和圖9所示。

    圖8 改進(jìn)后型芯效果圖