在注射模具的設計中，分型面是決定模具結構形式的重要因素，其設計質量對塑件品質、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構、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計方法，從理論上探索了分型面設計的新方法。劉保臣等討論了在Pro/E中各種分型面設計方法的優缺點。郭光宜等針對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。周曉華等根據下罩的形狀特點，將分型面設計為由幾個帶角度的面相交而成，從而簡化模具結構。下面將根據制品的結構特征，通過優化分型線實現優化分型面的目的，以簡化模具結構。

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），是當今應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；制品輪廓復雜，形狀不規則，底部有較多的加強筋。

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

圖1 制品的拔模分析

    綜上所述，該制品易于成型，但制品中有較多復雜孔，修補困難；制品輪廓結構復雜，分型面設計較為困難。

2 分型面的設計

    確定分型面時應遵循以下原則：1）應使模具結構盡量簡單；2）有利于塑件的順利脫模；3）保證產品的尺寸精度；4）不影響產品的外觀質量；5）保證型腔的順利排氣。分型之前，需要修補制品破孔、創建分型線和分型面。利用對應方法對孔進行修補。

2.1 分型面的自動設計

    利用NX6.0中的自動搜索功能，得到的分型線如圖2（a），分型線位于制品的下邊緣；對分型線進行調整，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，不利于制品留于動模，可能造成模具推出機構復雜化；另外，分型面不平整、不規則，影響模具的制造和裝配。

2.2 分型面的優化設計

    由于制品側面上邊緣比較規則，故將分型線取在上邊緣，以簡化分型面，同時保證制品留在動模，便于制品推出。為了進一步簡化分型面，對制品分型線進行規則化處理，見圖3。其中A處，添加一條直線作為分型線，減少分型線的轉折，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處添加一個補片，保證分型線與左側直線連續；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區域；D處采用面分割、添加直線、重新分配面所在的區域，編輯分型線使其簡化。

圖3 制品局部分型線的規則化處理

    優化后的結果見圖4，優化后的分型線和分型面簡單、規則，易于保證配合精度。完成后的成型零件見圖5，可見型腔和型芯表面平整、結構簡單，易于制造；制品側面被分配到動模，保證了制品留于動模。

圖4 優化后的分型線及分型面

圖5 成型零件

3 模具總體結構及工作過程

    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、定模均設計了循環式冷卻系統，模腔內氣體能從分型面及推桿間隙排出，模具結構緊湊，總體裝配結構見圖6。

圖6 面殼注塑模具結構

1-動模座板；2-推板；3-推桿固定板；4-推桿1；5-拉料桿；6-推桿2；7-內六角螺釘；8-密封圈；9-型芯；10-動模板；11-型腔；12-定模板；13-內六角螺釘；14-水嘴；15-定模座板；16-定位圈；17-澆口套；18-銷釘；19-內六角螺釘；20-內六角螺釘；21-導套；22-導柱；23-復位桿；24-吊環；25-內六角螺釘；26-推桿3；27-墊塊；28-內六角螺釘

    如圖6所示，注射結束后，模具在分型面打開，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。開模結束后，推桿4，6，26將制品從型芯9上推出，拉料桿5將澆注系統推出。合模時，動定模在導柱22和導套21的作用下準確合模，同時利用型芯9和型腔11上的4個鎖緊虎口進一步提高合模精度；推桿在復位桿23的作用下順利復位。

4 充模及翹曲的有限元分析

    注射成型計算機輔助工程（CAE）分析可以為模具設計和制造提供可靠、優化的參考數據。以翹曲值為目標，對該模具結構進行模流分析，以優化工藝參數和模具結構。

4.1 原始分析結果

    原始分析結果見圖7。

圖7 原始分析結果

    熔體充填時間為0.26s，能實現快速充模。翹曲分析結果發現，最大翹曲值為1.02mm，超過了制品的公差，需要優化工藝參數，以減小制品翹曲。

4.2 優化后分析結果

    對保壓壓力和冷卻系統進行優化后，分析結果見圖8，熔體充填時間增加到0.34s，比原始方案時間稍長，對注塑周期影響不大；最大翹曲值減小到0.7mm，并且大部分區域的翹曲值在0.2mm內，滿足制品的公差，較原始方案有較大改善。

圖8 優化分析結果

5 結語

    通過對分型面的優化設計，降低了成型零件的制造難度、提高了分型面的配合精度。經實踐驗證，該模具結構合理、工作穩定、效率高，制品合格，其精度與CAE分析結果基本吻合。在面殼注射模具設計中，主要解決了以下技術問題：1）根據制品孔壁拔模特性，通過修補孔及分配區域實現分型線的重定義；2）通過面分割和編輯分型線，對分型面進行了優化，提高了合模精度，降低了成型零件的制造難度；3）通過有限元分析，優化了注射工藝參數，提高了制品質量。 

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本文標題：基于復雜分型面的面殼注射模具設計

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