在注射模具的設(shè)計(jì)中，分型面是決定模具結(jié)構(gòu)形式的重要因素，其設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)塑件品質(zhì)、模具使用和制造工藝有很大的影響。一般，分型面是基于塑件的外形結(jié)構(gòu)、型腔排列和澆口位置確定。于同敏等提出了基于事例推理的注塑模分型面設(shè)計(jì)方法，從理論上探索了分型面設(shè)計(jì)的新方法。劉保臣等討論了在Pro/E中各種分型面設(shè)計(jì)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。郭光宜等針對(duì)直壁矩形深孔的分型面中增加了斜度，修改了分型線，以便于制品拔模。周曉華等根據(jù)下罩的形狀特點(diǎn)，將分型面設(shè)計(jì)為由幾個(gè)帶角度的面相交而成，從而簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。下面將根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)優(yōu)化分型線實(shí)現(xiàn)優(yōu)化分型面的目的，以簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。

1 制品成型工藝分析

    面殼的原材料為ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物），是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的工程塑料之一，其成型性能好，收縮率僅為0.5%。成型后制品精度高，綜合力學(xué)性能好。

    制品的最大尺寸為60.1mm*51.7mm*24.6mm，平均厚度為0.85mm，屬于小型薄壁制品；制品輪廓復(fù)雜，形狀不規(guī)則，底部有較多的加強(qiáng)筋。

    圖1為制品的拔模分析結(jié)果。由圖1可知，制品有足夠的拔模斜度，易于成型；但制品側(cè)面為豎直面，必須手工將其分配到型腔或型芯的一側(cè)；A處孔壁的拔模斜度有+、-、0三種情況，孔的修補(bǔ)難度較大；B處空隙為多個(gè)不同方位曲面的交匯所得，結(jié)構(gòu)特殊，修補(bǔ)難度極大。

圖1 制品的拔模分析

    綜上所述，該制品易于成型，但制品中有較多復(fù)雜孔，修補(bǔ)困難；制品輪廓結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分型面設(shè)計(jì)較為困難。

2 分型面的設(shè)計(jì)

    確定分型面時(shí)應(yīng)遵循以下原則：1）應(yīng)使模具結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單；2）有利于塑件的順利脫模；3）保證產(chǎn)品的尺寸精度；4）不影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量；5）保證型腔的順利排氣。分型之前，需要修補(bǔ)制品破孔、創(chuàng)建分型線和分型面。利用對(duì)應(yīng)方法對(duì)孔進(jìn)行修補(bǔ)。

2.1 分型面的自動(dòng)設(shè)計(jì)

    利用NX6.0中的自動(dòng)搜索功能，得到的分型線如圖2（a），分型線位于制品的下邊緣；對(duì)分型線進(jìn)行調(diào)整，圖2（b）為分型面。

圖2 分型線和分型面

    由圖2可知，制品的豎直面全部分在了型腔一側(cè)，不利于制品留于動(dòng)模，可能造成模具推出機(jī)構(gòu)復(fù)雜化；另外，分型面不平整、不規(guī)則，影響模具的制造和裝配。

2.2 分型面的優(yōu)化設(shè)計(jì)

    由于制品側(cè)面上邊緣比較規(guī)則，故將分型線取在上邊緣，以簡(jiǎn)化分型面，同時(shí)保證制品留在動(dòng)模，便于制品推出。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化分型面，對(duì)制品分型線進(jìn)行規(guī)則化處理，見(jiàn)圖3。其中A處，添加一條直線作為分型線，減少分型線的轉(zhuǎn)折，將面拆分為上下兩部分，上部分配到型腔，下部分配到型芯；B處添加一個(gè)補(bǔ)片，保證分型線與左側(cè)直線連續(xù)；C處添加一條直線代替原有的圓弧分型線，將面分割并添加到相應(yīng)區(qū)域；D處采用面分割、添加直線、重新分配面所在的區(qū)域，編輯分型線使其簡(jiǎn)化。

圖3 制品局部分型線的規(guī)則化處理

    優(yōu)化后的結(jié)果見(jiàn)圖4，優(yōu)化后的分型線和分型面簡(jiǎn)單、規(guī)則，易于保證配合精度。完成后的成型零件見(jiàn)圖5，可見(jiàn)型腔和型芯表面平整、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造；制品側(cè)面被分配到動(dòng)模，保證了制品留于動(dòng)模。

圖4 優(yōu)化后的分型線及分型面

圖5 成型零件

3 模具總體結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程

    該模具采用一模兩腔，平衡式布局，選擇直澆口模架，采用潛伏式澆口、S型分流道，采用推桿推出，動(dòng)、定模均設(shè)計(jì)了循環(huán)式冷卻系統(tǒng)，模腔內(nèi)氣體能從分型面及推桿間隙排出，模具結(jié)構(gòu)緊湊，總體裝配結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6。

圖6 面殼注塑模具結(jié)構(gòu)

1-動(dòng)模座板；2-推板；3-推桿固定板；4-推桿1；5-拉料桿；6-推桿2；7-內(nèi)六角螺釘；8-密封圈；9-型芯；10-動(dòng)模板；11-型腔；12-定模板；13-內(nèi)六角螺釘；14-水嘴；15-定模座板；16-定位圈；17-澆口套；18-銷(xiāo)釘；19-內(nèi)六角螺釘；20-內(nèi)六角螺釘；21-導(dǎo)套；22-導(dǎo)柱；23-復(fù)位桿；24-吊環(huán)；25-內(nèi)六角螺釘；26-推桿3；27-墊塊；28-內(nèi)六角螺釘

    如圖6所示，注射結(jié)束后，模具在分型面打開(kāi)，制品脫離定模并包緊在型芯9上，主流道在拉料桿5的作用下脫離澆口套17。開(kāi)模結(jié)束后，推桿4，6，26將制品從型芯9上推出，拉料桿5將澆注系統(tǒng)推出。合模時(shí)，動(dòng)定模在導(dǎo)柱22和導(dǎo)套21的作用下準(zhǔn)確合模，同時(shí)利用型芯9和型腔11上的4個(gè)鎖緊虎口進(jìn)一步提高合模精度；推桿在復(fù)位桿23的作用下順利復(fù)位。

4 充模及翹曲的有限元分析

    注射成型計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）分析可以為模具設(shè)計(jì)和制造提供可靠、優(yōu)化的參考數(shù)據(jù)。以翹曲值為目標(biāo)，對(duì)該模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行模流分析，以優(yōu)化工藝參數(shù)和模具結(jié)構(gòu)。

4.1 原始分析結(jié)果

    原始分析結(jié)果見(jiàn)圖7。

圖7 原始分析結(jié)果

    熔體充填時(shí)間為0.26s，能實(shí)現(xiàn)快速充模。翹曲分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，最大翹曲值為1.02mm，超過(guò)了制品的公差，需要優(yōu)化工藝參數(shù)，以減小制品翹曲。

4.2 優(yōu)化后分析結(jié)果

    對(duì)保壓壓力和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化后，分析結(jié)果見(jiàn)圖8，熔體充填時(shí)間增加到0.34s，比原始方案時(shí)間稍長(zhǎng)，對(duì)注塑周期影響不大；最大翹曲值減小到0.7mm，并且大部分區(qū)域的翹曲值在0.2mm內(nèi)，滿足制品的公差，較原始方案有較大改善。

圖8 優(yōu)化分析結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

    通過(guò)對(duì)分型面的優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低了成型零件的制造難度、提高了分型面的配合精度。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，該模具結(jié)構(gòu)合理、工作穩(wěn)定、效率高，制品合格，其精度與CAE分析結(jié)果基本吻合。在面殼注射模具設(shè)計(jì)中，主要解決了以下技術(shù)問(wèn)題：1）根據(jù)制品孔壁拔模特性，通過(guò)修補(bǔ)孔及分配區(qū)域?qū)崿F(xiàn)分型線的重定義；2）通過(guò)面分割和編輯分型線，對(duì)分型面進(jìn)行了優(yōu)化，提高了合模精度，降低了成型零件的制造難度；3）通過(guò)有限元分析，優(yōu)化了注射工藝參數(shù)，提高了制品質(zhì)量。 

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