1、引言

　　模具行業是現代制造業的重要組成部分，其面向的產品更新很快。隨著我國現代汽車制造技術的發展，汽車裝飾件也向塑料化方向發展，汽車注塑模具也呈現高效化、精密化、長壽命發展趨勢，因此模具設計制造者為適應這一變化必須采用先進的設計制造方法，采用CAD/CAM一體化技術實現模具的設計與制造。DELCAM PLC 是全球五家最大的CAD/CAM軟件供應商之一，DELCAM軟件中的PowerSHAPE系統是曲面與實體相結合的復合建模系統，實現了曲面與實體間融合，特別適合于復雜形體的產品及模具的設計。基于該系統的DELCAM-Toolmaker模具設計專家系統更具有拔模面、分模面及電加工電極等模具行業專業化功能，系統的易學易用性突出，非常適合模具設計人員使用[1]。本文以汽車內襯蓋(如圖1)為例介紹DELCAM-Toolmaker在汽車注塑模具設計中的應用。

圖1 塑件模型

　　2、利用PowerSHAPE建立塑件模型

　　PowerSHAPE軟件能夠快速、靈活地構造與編輯幾何元素;獨特的曲面設計、編輯工具，能完成其它CAD系統不能實現的復雜曲面設計操作，如復雜圓角、曲面調配、曲面縫補、曲面局部點位、切矢和法矢控制等;強大的復合曲面、實體設計功能，對同一組形面，既能以實體方式進行運算，又能按曲面方式進行編輯設計。通過曲線網格、分離曲線產生曲面，線框產生填充曲面及驅動曲線曲面，擠出曲面，旋轉曲面，圓倒角曲面，通過實體命令中的從已選曲面產生實體，并運用實體的交、并、減、分、增厚、抽殼等操作完成塑件的造型設計，也可以利用其它軟件進行塑件CAD造型，再通過DELCAM軟件的DELCAM-Exchange強大的數據轉換功能，將產生的CAD模型數據直接讀進來，比如IGES、STL、DWG、DXF等通用數據格式及UG、Pro/E、Catia、Cimatron等高端軟件的專用數據，實現數據的無品模型在導入后，可能會存在一些由于設計缺失而產生的不完整的面和間隙，要修補這些面需要花費設計者大量時間[2]。尤其是復雜的零件，DELCAM-Toolmaker能自動識別這些缺陷并進行修補，這將大大節省設計者的寶貴時間。需要注意的問題是PowerSHAPE軟件是曲面與實體相結合的復合建模系統，雖然實現了曲面與實體間的融合，但所生成的實體往往需要密封處理(如圖2)才能進行進行模具結構設計。有時需要進行多次密封處理才可以進行下一步，否則會產生錯誤的分析，這對我們不利。

圖2 實體密封

　　3、模具結構設計向導生成基本模架

　　模型完成后，生成型腔和型腔鑲嵌塊是進行模具設計的第一步，首先激活PowerSHAPE系統的Toolmaker模塊，啟動型腔/型芯向導后，點擊運行自動模具鑲嵌塊向導(Die Wizard)，框選模型，在彈出窗口中點擊產品，這樣向導就會自動分析運算，根據產品結構，自動找出模型的分模線，自動產生填充面填補靠破面，自動產生高質量的分模面，并自動將模型分為兩部分，節省型芯和型腔的準備時間。即使是形狀特別復雜的零件，也可找出大部分的分模線，提高工作效率。如圖3所示向導找出的分模線，需要選擇適合的分模線，我們選取第二條分模線。點擊下一步可選擇塑件材料，設定好收縮率，軟件會對型腔和型芯進行自動縮放，并計算出模型所需的鑲塊尺寸。自動產生的分模面，當出現不合理時(見圖4)，需要進行改動，通過高級分模選項，插入相關點后，設定分離方向，使分模面更符合實際(見圖5)。點擊下一步設定鑲嵌塊的高度及圓角的處理。至此鑲塊設計完成，可以通過分離型芯和型腔觀察結果，見圖6所示。

圖3 分模線

圖4 向導生成的分模面

圖5 修改后的分模面

圖6 型芯和型腔分離

　　依據向導提示，按次選擇鑲塊的坐標系及型腔和型芯，相當于進入模架向導，在樹視窗里就會自動產生一個裝配文件Moldbase，內含有裝配關系的子文件DW_CAVITY和DW_CORE。選取HASCO 模架，型腔板和型芯板的類型選取K20，材料選取1730。點擊層會發現軟件已經把將要產生的零件進行了分層，包括澆口套、定位圈、鑲塊、推板、支架、導柱、導套、螺釘等，見圖7所示。繼續向導根據塑件形狀定義模架及動定模板的尺寸，我們選擇模架尺寸為196×396，型腔板96mm，型芯板56mm，鑲嵌塊垂直位置定義方式選擇D2和G，分別輸入18.72和0.1，這是設置鑲塊在型腔和芯板中的尺寸，用來固定鑲嵌。在本例中有側向孔，故應當設置側型芯。在當前窗口滑塊標簽列中，點擊插入滑塊機構，目的是使其在型腔處產生一個鑲嵌塊，啟動側型芯向導，在分模面選項選擇滑塊在型芯上，模具鑲嵌塊區域在型芯和型腔中用單個面選擇好所在的區域。在倒勾型區域面(Undercut Region selection)選項中,用凸面區域(Convex Region)選取方式選擇我們要做抽芯處理的凸臺。點擊下一步，設置好接觸輪廓的各參數。依次設好側型芯長度、調整好分模面，即完成側抽芯向導。結果如圖8所示。Tool- maker允許對已經生成的型芯(Core)和型腔(Cavity)的部件進行修改，并且這種基于裝配關系下的修改不會影響模具整體布局，所有更新都將自動完成，極大地方便了設計者的修改。如果我們對已經生成的側型芯進行修改，方法如上述步驟選取已經生成的側型芯，選好分模面及倒勾形區域，單擊完成即可。如果是一模兩腔式，在設計另一個側型芯時，需強調一點，必須事先設定好坐標系，Z應指向側型芯運動方向。如圖8所示坐標系方向。

圖7 分層

圖8 側型芯

　　完成型腔與型芯向導后，啟動模架向導，使用此向導可指定模架類型、模板尺寸，并確定與模架相關部件的尺寸，如導柱、螺紋、澆口套等。如上一向導選HASCO的196×396標準模架等。依據本零件特點，取消支承板，選擇定位圈尺寸100mm，點擊下一步，進入模架向導運行成功頁面，如圖9所示，表格內模架基本參數全部完成，如要修改可回退進行。點擊完成，系統自動進行運算，并將各模板及相關部件分置在不同的層中，每個相關部件都有裝配關系，而且能將動、定模部分與鑲塊分成組，如圖10所示。這些功能為設計者極大的減少了工作量，加快了設計速度。

圖9 模架參數

圖10 模架裝配樹

　　4、注塑模的其它部件

　　基本模架完成后，可從軟件自帶的部件庫里增加相應的標準部件，如澆口部件、冷卻件、脫模件等。這些工作可以通過Toolmaker的部件向導來完成，通過點擊下一步就可完成。對于我們所設計模具不規則的產品，通常脫模用的零件長度不一，Toolmaker提供了一個很方便的功能，利用Power Feature裁剪功能可將銷、套部件裁剪到型芯或型腔，并自動完成更新。自動將幾何特征增添到模具系統，它讓我們再也不用手工裁剪模板上的頂針孔、沉頭孔和讓位結構等。比如選擇頂針進行裁減系統會自動裁減出了頂針的 位置，并且自動留出配合間隙。結果見圖11所示。

圖11模具結構圖

　　5 模具的加工

　　整體模型設計完畢后，可將模板提交給Delc am的加工軟件進行加工孔的鉆孔刀具路徑及型芯、型腔和二維特征的刀具路徑[3]。PowerMill的加工策略很豐富,比如我們可以將高速銑的一些加工策略、準則，合理地有選擇地運用于非高速銑中，縮短加工時間，提高加工質量等，這些在此就不一一贅述了。

　　6、結束語

　　Delcam軟件的ToolMaker在汽車注塑模具設計中的應用，是走向現代設計和制造的成功典范，使廣大的工程設計、制造人員從繁雜的手工繪圖中解脫出來，便設計和制造工作更加人性化，輕松而富有活力。

　　參考文獻

　　1 韓永軍.PowerMILL與模具高速加工技術[J].現代制造,2003，(12)：103-105

　　2 楊應龍.Delcam軟件在塑料注射模設計和制造中的應用[J].制造技術與機床，2003，(11)： 53-55

　　3 羅云華,王義林.汽車模具的三維造型與數控加工[J].模具技術,2000，(4)：45-47(end)