黃 智

中山職業(yè)技術學院（廣東中山 528400）

1 引言

CREO是在PRO/E的基礎上發(fā)展出來的一款新軟件，以其強大的造型功能及模具設計功能在塑件開發(fā)與模具設計中得到非常廣泛的應用，但與UG相比，CREO有一個特殊的功能，那就是可以對塑件進行模流分析。但是，目前大部分職業(yè)院校在安排3D造型軟件的教學計劃中，以UG為主，而忽略了CREO，在校期間只接受了UG方面的培訓，而沒有接受CREO方面的培訓，從而導致畢業(yè)生在走向社會之后，需重新參加培訓班，專門學習CREO，才能適用工廠的需求?，F(xiàn)在也有不少模具廠在進行模具設計時，也是以UG為主，如果需要對塑件進行模流分析時，就重新購買專業(yè)的模流分析軟件，造成資源浪費。

遙控器外殼塑件由復雜的曲面特征組成，對外表面要求非常高，因此，必須開發(fā)高質量的塑料模具才能滿足塑件的需求，模具質量將直接影響到塑件的美觀與裝配性能。通過利用CREO軟件進行塑件外殼塑件的三維模型設計、脫模斜度與膠厚檢測模塊功能、模流分析功能、排模與分模設計、澆注系統(tǒng)設計及冷卻系統(tǒng)設計等，不僅能設計出符合要求的塑件，而且能快速地設計出合格的塑料模具。

2 塑件外殼設計分析與模具要求

遙控器的外殼材料為ABS，注射成型，尺寸為220×70×10.5mm，壁厚為2.0mm，塑件中間為空殼，無加強筋，塑件易變形；CREO軟件具有體積分析命令，經分析得知該塑件的體積為37,987.4mm3，經查相關資料，ABS的密度為1.38g/cm3，因此該塑件的重量為38cm3×1.38g/cm3=52.44g，要求采用1模2腔，模具壽命為50萬模次，適合100t的注塑機。

3 塑件設計的基本過程

利用掃描曲面，創(chuàng)建外殼的基本特征（掃描曲面），然后運用曲面加厚命令，創(chuàng)建實體，最后利用實體特征命令，創(chuàng)建塑件外殼上面的按鍵孔、屏幕孔、扣位等，最后完成的塑件外殼三維造型，如圖1所示。

圖1 遙控器外殼三維模型

4 塑件結構分析

為了保證塑料模具在注射時所生產的塑件能夠順利脫模，并且塑件表面無明顯的收縮縫等不良現(xiàn)象，在模具設計開始前必須對塑件的3D造型進行分析，檢查塑件的拔模斜度是否合理，膠位厚度是否均勻，塑件的3D造型是否有倒扣。若存在不合理的設計，就必須修改塑件的造型，有時候甚至要修改塑件的部分結構，直到消除所有不合理的現(xiàn)象為止，否則，所開發(fā)的模具就會存在隱患，現(xiàn)在的CREO軟件提供了這方面的檢測功能。

（1）塑件的拔模斜度分析：選取橫向菜單欄里的“分析”選項卡，再單擊“拔模斜度”按鈕→選擇整個實體→選取正確的基準面（TOP）作為拔模分析面。計算機軟件能自動檢測有倒扣的曲面。對于存在不合理的拔模斜度，CREO會用紅色顯示出來，拔模分析的結果如圖2所示，分析結果符合脫模要求。

圖2 脫模角度分析

（2）塑件的膠位厚度分析：選取橫向菜單欄里的“分析”選項卡，再單擊“厚度”按鈕，然后選取分析的起始點、終止點、剖面方面與間隔，輸入允許的最大與最小膠位厚度，CREO能檢測到超出充許范圍的膠位厚度，對超出允許厚度的剖面用紅色顯示剖面，分析結果顯示沒有紅顏色的剖面出現(xiàn)，膠位均勻，符合設計要求，如圖3所示。

（3）為了和下蓋扣緊，該遙控器塑件的左右兩邊各有一個倒扣位，該倒扣位不能正常脫模，需用斜頂或滑塊機構才能脫模，根據(jù)模具的基本常識，用外斜頂方法脫模比較合理。

圖3 塑件外殼三維模型拔模檢測

（4）模流分析：CREO有一個簡易的模流分析功能模塊（Mold Analysis），可以在進行模具設計前，對塑件的進膠口位置進行分析，找出合理的澆口位置，并且對模具中可能存在的隱患進行預判，以便在模具設計過程中采取相應的措施。具體操作步驟是選取“應用程序”選項卡，再選取“Mold Analysis”按鈕，選取“澆口”按鈕，選擇合理的澆口位置，必要時還需要做輔助流道，該塑件共有3個進澆口，方框附近一個，按鍵附近2個，如圖4所示，其中塑件圖中右邊窗口里面的“十”字型就是輔助流道，塑件注射成型后可以剔除。

圖4 創(chuàng)建澆口

（5）進入Plastic Advisor對話框中，選取指定的注射材料、注射壓力、注射溫度等，生成一個彩色的模流分析圖，顯示熔體填充型腔的時間、溫度等，如圖5所示。

圖5 模流分析圖

（6）在模流分析圖5中，可以顯示在注射時可能存在的溶接線、氣泡、燒焦等缺陷，針對這些缺陷，模具設計員可以通過調整澆口位置、增加頂桿等相應的措施，將溶接線、氣泡、燒焦位等隱患最小化，其中熔接線的位置如圖6中白色線所示。

圖6 顯示當前的溶接線位置

5 模具設計

（1）型腔排位。

根據(jù)生產的實際情況和注塑機的大小，可以在模具設計中1模2腔。具體步驟是：創(chuàng)建一個新的模具文件，導入塑件模型，并進行排模，考慮到塑件上有扣位，需用通過斜頂才能脫模，為了保持模具平衡，在排模時采用一正一反的方式排放，兩個塑件的中心距相距100mm，如圖7所示。

圖7 模具排位圖

（2）確定收縮率。

該塑件的原材料為ABS，收縮率為0.5%，具體步驟：當參考模型加載進來，并排好位之后，就要對塑件模型放縮水，以便生產的塑件經過熱脹冷縮后，符合實際要求。具體步驟是：在“模具”選項卡下面單擊“收縮”按鈕，選取按比例收縮，并在公式中輸入0.005，即可完成對該塑件的放縮水。

（3）創(chuàng)建工件。

在“模具”選項卡中單擊“工件”命令，再依次選取“創(chuàng)建工件”→輸入工件名→“創(chuàng)建特征”→“拉伸”，工件的外形尺寸及排放如圖8所示，厚度為80mm。具體尺寸可以在進行后續(xù)斜導柱滑塊設計時需根據(jù)滑塊的大小來最終決定動、定模型芯型腔的大小。

圖8 工件尺寸圖

6 創(chuàng)建分型面并分模

（1）創(chuàng)建主分型面。

由于塑件外殼對其表面要求較高，孔位在前模有圓角位，同時也為了防止在注射時出現(xiàn)的披鋒影響外觀，因此應在模具上把孔位的碰穿位設在后模，注射后的塑件更美觀。主分型面的創(chuàng)建步驟是復制塑件的內殼曲面，并填充上面的孔。最后是創(chuàng)建一個拉伸曲面，并與上述的曲面合并，即完成主分型面的創(chuàng)建，如圖9所示。

圖9 塑件外殼主分型面

（2）創(chuàng)建斜頂分型面。

該款塑件的左右兩側各有兩個倒扣，不能正常脫模，需以斜頂?shù)姆绞矫撃?。斜頂分型面?chuàng)建方法是：創(chuàng)建封閉的拉伸曲面，如圖10所示。

圖10 創(chuàng)建斜頂分型面

（3）分模。

完成創(chuàng)建模具的分型面之后，即可進行分模，也就是將模具分成前、后模以及斜頂?shù)龋唧w步驟是：“模具”→“模具體積塊”→“模具塊分割”→選取主分型面后，即可將模具分割出動、定模型芯、型腔。接著使用同樣的方法，使用斜頂?shù)姆中兔妫瑢⒑竽Ｖ械牡箍鄄课?，進行進一步的分模，將斜頂分割出來。根據(jù)生成的各滑塊和斜頂對動、定模芯型腔再進行優(yōu)化設計→開模（Mold Opening）。最后再次進行拔摸檢測，看是否存在倒扣現(xiàn)象，若有就必須進行相應修改，直到消除所有倒勾為止。

7 創(chuàng)建冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)在注射模具中非常重要，它直接影響到模具和塑件的質量。CREO有一個專門的命令來創(chuàng)建冷卻水路。具體使用方法是選取主菜單下的“模具”→“水線”→輸入冷卻水路的直徑→選取基準面后，即可繪制冷水的布局，自動生成冷卻水路，十分方便。

8 利用EMX進行模架設計及模具裝配

CREO有一個強大的模架外塊模塊EMX，它含有許多模架供應商的模架信息，有十分豐富的模架數(shù)據(jù)庫，模具設計人員可以按照需要，直接從EMX的模架庫里導入所需的模架，并在此基礎上稍加修改，可以很方便地設計出符合要求的模架。EMX模具設計的基本流程如下：

單擊“新建”按鈕，并在對話框上進行相應的選擇，選取“確定”后系統(tǒng)進入EMX設計環(huán)境，它包括項目元件的建立、添加及前后模的分類。

（1）加載標準模架：在“EMX常規(guī)”選項卡中單擊“模架”欄中的“裝配定義”按鈕，直接加載指定的模架，再針對各細節(jié)進行修改，整理出符合要求的模架，在這套模具設計中，選取的標準模架是futabs_s，模架大小為350×350mm。

（2）創(chuàng)建澆注系統(tǒng)，并加載定位環(huán)與澆口套（主流道襯套）。

塑料模具的澆注系統(tǒng)是指注射材料從注塑機噴嘴出來后到達模腔前在模具中所流經的通道，主要由主流道、分流道、澆口等幾部分組成。針對這個模塊，CREO有一個單獨的創(chuàng)建流道的命令，設計人員可以用旋轉切除的命令創(chuàng)建主流道，用命令創(chuàng)建圓形的分流道及梯形的進澆口。

（3）加載模具配件。

注射模的標準配件包括頂桿、導柱、導套、定位梢及鏍絲等，單擊“EMX常規(guī)”選項卡中模架區(qū)域欄中的“元件狀況”按鈕，加載模具配件，把模具中常用的配件加載進來，如螺絲、頂桿、導柱導套等，使用起來十分方便。

（4）加載斜頂抽芯機構。

該塑件有兩個不同類型的抽芯，一個是斜頂內側抽芯，一個是斜頂外側抽芯，CREO為用戶提供十分豐富個斜頂機構，具體在“EMX工具”→“斜頂機構”中，用戶可以根據(jù)需要，直接從CREO斜頂庫中選取合理的斜頂。

（5）頂出系統(tǒng)。

頂出系統(tǒng)是注射模非常關鍵的一部分，CREO為用戶提供了非?？旖莸捻敆U設計命令，在使用該命令時的基本步驟：“EMX常規(guī)”→選取“視圖”區(qū)域中的“顯示動?！?，并在動模板上指定頂桿的位置，并選設定好頂桿的修剪曲面，然后系統(tǒng)自動按用戶的要求（大小與形狀）生成頂桿，同時，CREO能自動按照塑料塑件的形狀，修剪頂桿的長度，使之與塑件剛好匹配。

（6）復位裝置。

注射模將塑件頂出后，動模板上的頂出機構需要在復位裝置的作用下進行復位后，才能開始下一個注射周期的動作，復位桿的創(chuàng)建方法與頂桿的創(chuàng)建方法相同。

（7）拉料桿。

拉料桿的作用是將定模流道里的注射材料扣在動模里，并隨頂出時一起頂出，保持流道暢通。具體創(chuàng)建方法與頂桿、復位桿相同。

（8）加載冷卻系統(tǒng)。

冷卻系統(tǒng)是注射模的關鍵，它直接影響塑件的質量，CREO為用戶提供了非常方便的創(chuàng)建冷卻系統(tǒng)的方法，具體步驟是：首先確定運水的位置，然后選取“EMX元件”→“冷卻區(qū)域”中的“定義”，即可定義運水頭的形狀，可以直接將運水孔及沉頭螺母一起創(chuàng)建出來，使用起來十分方便。

（9）模具裝配圖。

通過上述操作后，模具設計的整體裝配圖基本完成，如圖11所示。

（10）開模仿真模擬。

模具裝配圖設計完成之后，可以利用CREO系統(tǒng)的EMX仿真功能進行開模的仿真模擬，模擬注射、進料、冷卻、開模、頂出的整個過程，并且還可以檢查出模具設計中存在的干涉，它是一個動畫過程，開模仿真模擬十分逼真。

圖11 模具裝配圖

9 模具工程圖

為了方便車間的生產工人在加工、裝配時能閱讀圖紙，模具裝配圖設計完成之后，還需要轉化成2D圖紙，但CREO設計2D工程圖時，不如AutoCAD簡單、實用，因此，一般情況下，在設計模具的工程圖時，可以將CREO的圖紙轉成AutoCAD格式，并用AutoCAD設計出符合要求的模具工程圖。

10 結束語

目前，塑件造型軟件和模具設計軟件智能化程度很度，在塑件造型和模具設計中，如果能合理運用這些軟件的功能，就可以設計出符合要求的塑件造型，并且能對塑件或模具中存在的缺陷進行分析，以便設計出更合理的模具。