基于CimatronE的自动分模技术实例分析

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转自：https://www.idnovo.com.cn/magazine/2012/1025/article_2456.html

作者：郑州职业技术学院材料工程系 王晓燕 许栋刚 李连荣 来源：CAD/CAM与制造业信息化

• 分模是模具设计工作中的重要环节，利用CAD/CAM软件对零件快速分模已经成为一种重要并且非常有用的方法。本文利用CimatronE软件对某产品零件进行快速自动分模设计，探讨了CimatronE软件的快速分模过程，并对两种分模方案进行工艺比较，将模具的数控加工工艺与自动分模技术充分结合，为产品零件的合理快速分模提供一定的参考依据。
  
  

       分模是模具结构设计的前提和基础，是模具设计和制造的关键步骤，对塑模开发的成功与否起着决定性的作用。目前利用CAD/CAM软件进行模具设计已经越来越广泛，市场上的CAD/CAM软件也是各具特色。其中CimatronE的快速分模功能是基于曲面分模，不需要修补塑件，零件自动按照分模方向分开，可以自动提取塑件的分型线，对于具有孔或者槽的塑件，在分模前不需要修补好这些结构，利用内分模面功能即可修补。因此软件对原始3D模型质量的依赖大大降低，分模效率大大提升。
　　本文以某产品零件为例，探讨了基于CimatronE的分模过程，并对两种分模方案提出工艺比较，为产品零件的快速分模提供一定的参考依据。
　　一、零件结构分析

产品零件结构图如图1所示，模具设计的原则是凸模和凹模尽量采用刀具加工，减少后续的特种加工。利用软件的尺寸分析功能，测量出上顶面9个小槽间的距离为2.3mm，用小刀加工即可，不需要电极加工。分析零件整体结构，该零件的模具设计方案为凸模、凹模和滑块三部分。零件的内表面即为凸模外表面，零件的外表面则是凹模内表面，侧面的6个开槽做成滑块。

　　二、基于CimatronE的分模过程
　　1.导入零件模型
　　点击主界面的“分模设置”向导按钮，弹出快速分模预设置窗口，根据提示，选择原产品设计模型作为模具设计的参照模型。由于温度和压力的变化,注塑件从模具中取出后会产生收缩现象,为了补偿注塑件体积收缩的偏差，在预设窗口中设置工作模型的收缩比例，一般情况下收缩率设置为0.5%，即比例放缩值为1.005。对具有较大面和较长结构的塑件，需要严格考虑塑料收缩的取向性，根据塑件尺寸精度选取相应的收缩比例值。
　　2.分配零件曲面
　　CimatronE一个强大功能就是快速断开，该命令能快速分解零件曲面，并将其分配到各自设定的分模方向上，成为各分模面的主要组成部分。再利用手工方法修正自动分配错误的面及未分配的曲面。对于需要侧抽的模型要增加新的分模方向。

对于本案例，进行快速断开之前，先绘制滑块轮廓线，将侧面延轮廓线断开，为滑块的曲面分配做准备，如图2所示。

快速断开之后，对3个方向的型面进行拔模角度分析，出现了红色显示的曲面，即分模倒扣。检查后发现红色显示的曲面其物体方向错了，利用“物体方向”功能，用手动法改变物体方向即可。曲面的最后分配结果如图3所示。

　　3.创建分模线
　　模具设计环节的关键在于分型面的设计。分型面的选择直接关系到模具成型零件的结构、尺寸精度、表面质量、飞边大小、脱模难易和制造成本。而创建分型面的重要前提工作就是建立正确的分模线，尤其外分模线。
　　利用CimatronE的分模线预览功能，结合生产经验，判断分模线是否合理。若合理，则利用组合曲线功能将分模线组合起来。若不合理，则对个别曲面重新分配，以改变其分模线。
　　4.创建分模面

合理的分模线创建之后，创建分模面就比较容易了。分模面总的设计原则是保证塑件质量，简化模具结构，有利于脱模，依据此原则，利用CimatronE的曲面功能创建分模面。因为本案例零件的所有内分模面都是规则的平面，因此利用工具栏“分模面→内分模面”功能，自动生成所有的内分模面。型芯和型腔的外分模面则利用“分模面→外分模面”功能，在外分模线基础上外延100mm生成。侧抽的外分模面，利用曲面扫掠功能完成。分模面创建完之后一定要利用快速断开功能或者分模属性功能，检查外分模面分配的正确性。若分配不正确，则改变其分模属性，将其附加到适合的型腔、型芯或侧抽分模面上。本案例零件的分模面完成效果如图4所示。

　　5.创建模具镶块

首先需创建模具毛坯，然后用型腔、型芯和侧抽各自的分模面切割模具毛坯，从而分别获得所需的实体形状，即型腔、型芯和侧抽的模具镶块。创建结果如图5～图7所示。

　　在缝合模具镶块为实体的过程中往往出现无法缝合的情况，其原因主要有两种，一种是部分缝合面未删除干净，出现重合面的情况，另一种是分模面本身破缺。若出现重合面，则查找重合面即可;若分模面破缺则可利用缝合与修复选项，修复破缺的分模面，然后缝合即可。
　　6.分模方案的改进
　　通过对型腔和型芯的分析发现，在型腔的端部出现一个半圆形凹槽，在型芯的端部出现一个半圆形凸台，半圆曲面在数控加工时比较耗时。这两个部位出现在分型模面上，对零件本身的质量不影响，因此从加工工艺角度考虑，可以对其进行改进，将半圆曲面改成平面，这样非常容易加工，同时便于合箱，简化了操作工艺。

为了将型腔和型芯的外分模面都做成平面，其外分模线一定要修改，在原来是半圆的地方，用直线将半圆的两个端点连接起来，同时半圆处用平面补起来，利用外分模面功能，将新生成的分模线外延成分模面，最后做成型腔和型芯，效果如图8和图9所示。

　　三、结语
　　分模作为模具设计的重要环节，分模方案将直接影响到模具的加工质量和加工难度。借助CAD/CAM软件，结合数控加工经验进行模具分模将大大提高分模效率，降低模具设计成本。

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