注射模分型面设计中靠破孔的研究

分型面是模具设计的术语，在Pro/E中是指将模具型腔分开以便取出制品的分离曲面，用于分割工件或现有的体积块来创建模具体积块。分型面的位置选择与形状设计是否合理，不仅直接关系模具的复杂程度，也关系着模具制件的质量、模具的工作状态和操作方便的程度，因此分型面的设计是模具设计中的重要一步。但现实生活中碰到的很多塑件，比如手机、家电遥控器面板、键盘和显示器壳体等，上面都有各种各样的孔洞，不能够直接用这些曲面来分割模具体积块，因而在设计分型面时必须设法将这些孔洞填补完整，才能分割出模具型芯、型腔和滑块等成型零件。本文针对注射模分型面设计中出现的破孔问题，提出了较为完整的解决方案，为加快先进软件的广泛应用提供了一定的专业基础。

1 靠破孔的基本思路

零件参照模型在拔模仿向上可能会存在孔洞，分型面不能完全分割型腔，这就需要对破孔(内部环)进行填补，这种填充破孔的操作就称为靠破孔。修补破孔实质上是填补小型芯(成型杆)与主型芯或型腔的直接接触面。填补破孔的基本思路是:寻找分割破孔的基准曲线，构建填补破孔的基本曲面，再与内分型面组合形成分割小型芯(成型杆)、主型芯或型腔等零件的成型表面。

2 靠破孔的方法

破孔的分类可分为3种情况，以阿尔卡特OT535手机为例(如图1)，第一类孔是破孔在一个完整的曲面内;第二类孔是破孔在一个完整的曲面内但是孔的内部有曲面;第三类孔是破孔与两个或者两个以上曲面相交;第四类孔是混合孔(图1中的混合孔与三个曲面相交，并且孔内有倒角)。针对不同类型的孔，总结出如下几种填充方法。

图1 破孔的分类

2.1 复制修补法

多孔同时复制修补:在Surface: Copy(曲面:复制)模型对话框中，定义Fill Loop(填充环)，"聚合填充"|"所有"|"增加"|"选择第一类孔所在的面" |"完成"，可填补破孔，修补的步骤如图2所示。填补的结果如图3所示。这种方法仅适用于第一类孔。

单孔复制修补:在Surface: Copy(曲面:复制)模型对话框中，定义Fill Loop(填充环)，"聚合填充"| "环"| "增加"| "选择第三类孔的边界种子曲线"|"完成"，可填补破孔，修补的步骤和结果如图4,图5所示。这种方法适用于第一类孔和第三类孔。对第一类孔当破孔较多时，修补曲面的选择数量多，所以不推荐采用这种方法，

2.2 构建曲面修补法

构建简单曲面:用Extrude(拉伸)或Flat(平整)等方式，先单独构建封闭破孔的曲面片，再应用曲面操控命令中的Merge(合并)命令，将曲面片与有破孔的内分型面合并，可填补破孔，构建曲面的结果如图6所示。这种填补破孔的方法，原理比较简单主要适用于第二类孔。第一类和第三类孔也可以采用这种方法，但当破孔较多时，构建曲面片的数量多，计算机的运算量大，所需的时间长，操作过程也比较繁琐。所以这种方式主要适用于少数破孔的填补。

图6 构建曲面的结果

构建复杂曲面:图1中的混合孔与3个曲面相并且孔内有倒角，它的边界由4条空间曲线组由于4条边界曲线在接合点处相切，所以直接采交用边界面法不能对其进行填补。解决此类问题的主要过程是:

1)根据产品外形的走势，利用"Curve "|"Thru Points"建立辅助曲线，如图7所示，并设置曲线端点的切线矢量。
2)利用1)中建立的辅助曲线和孔的任一边界曲线建立第一个边界曲面。
3)利用2)中所建立边界曲面的边界线与孔的另一边界曲线建立第二个边界曲面，并设置第二个边界曲面与第一个边界曲面的边界条件为相切，以此类推。
4)将3个曲面进行合并，得到图8所示的结果。

2.3 裙边修补法

裙边分型面具有如下的优良特征，使它可以轻易的填补曲面的孔洞。再结合分型面曲面延拓的功能，可以得到图10所示的最终分型面。

1)侧面影像曲线的封闭环填充曲面中的孔。
2)将由侧面影像曲线创建的基准曲线延伸到工件界。

裙边修补的过程:执行"模具"| "特征"| "模具组件"| "型腔组件"| "侧面影像"命令，选取需要的环路，再执行"分型面"| "创建"| "增加"| "裙边"命令，并在选择侧面影像线，调整延伸方向和闭合的环路，将生成图9所示的裙边曲面。在通过曲面复制命令，复制手机面板的外表面作为新的分型面，用Merge(合并)命令将两个曲面合并，这样就得到了所需要的分型面(如图10所示)。

图11 手机壳体的动静模及铸件的分解图

3 结论

应用上述的靠破孔的方法创建分型面并最终分割出的手机壳体的动定模块以及铸件如图11所示。

分型面是注射模具CAD/ CAM之间的一个重要环节，而破孔的填补是设计完整分型面的关键。针对塑件上孔洞的不同特点，选用上述3种不同的修补靠破孔的方法，基本上可以解决分型面中修补靠破孔的问题。