1 引言
图1所示为散热器风扇罩，其外形尺寸为130.72×136.75×80.44mm，呈正方形壳体结构，外侧壁的四周设计有十个加强筋，顶部的矩形法兰中设计有4个通孔，内腔的顶部4个叶片连接壳体侧壁与中间的圆柱，内腔的侧壁由八个柱面构成。塑件采用一模一腔布局，其材料为ABS+PC，收缩率为5.5%，表面不允许有披缝、顶白、气孔和接合线等缺陷，且需要进行抛光和电镀处理。由此可见，在散热器风扇罩模具的分模设计中，考虑到叶片几何表面的加工与修模，应分别将成型零件设计成镶件结构，同时，因型腔的深度与脱模需要，还应从型腔中拆分出4个侧向滑块。为了满足塑件的分模与表面质量要求，对于4个叶片的分型面，则需在每两个叶片之间创建呈阶梯形的分型面，这其中涉及到曲线与曲面的较复杂设计过程，不利于模具的分模设计。PTC/Creo软件中的体积块具有呈开放边界的分型面所不可企及的特点与优势，通过体积块的设计与分割，快速实现模具的分模设计。
图1 散热器风扇罩
2 型芯与型腔的镶件分型体积块
散热器风扇罩模具的分型面通过叶片的4个表面与中间圆柱的顶部表面，且叶片位于型芯侧。在创建散热器风扇罩模具型芯体积块的基础上，为了实现叶片之间的分模，通过指定叶片之间的体积块曲面中的一定区域进行曲面的偏移与拔模，使其未偏移的表面形成叶片型芯侧的几何结构，偏移的表面形成叶片型腔侧的几何结构，完成叶片之间的阶梯形分型曲面的设计，再通过体积块的分割，即可实现模具中的型芯与型腔的镶件体积块。
2.1 创建型芯镶件的分型体积块
（1）在模具体积块模式中，分别以工具的底表面作为草绘平面创建型芯镶件分型体积块“MOLD_VOL_1”中的拉伸体积块与定位台拉伸体积块，如图2a所示，前者的深度参照为叶片壁厚的顶部水平窄条形表面，其截面草图为参照模型底部法兰下表面内侧的圆角矩形的复制边线，如图2b所示；后者的拉伸盲孔尺寸为“10”，截面草图如图2c所示。
（2）分别以图2a中的拉伸体积块的终止曲面作为参照与草绘平面创建参照曲面中的“具有拔模”方式的偏移（选择菜单“编辑”→“偏移”命令），其偏距值为“-24.12”，拔模角度值为“10”，如图3a所示，截面草图如图3b所示，图3b中，正交的水平与竖直线分别过系统原点，斜直线分别过叶片顶部窄条形表面中的同侧左上顶点；小圆与中间圆柱顶部环形表面的内侧边线重合，大圆与参照模型的左右侧面边线相切，经修剪完成4个扇形的截面图。再以中间圆柱的内腔顶表面作为草绘平面，绘制圆柱顶部锥形面的内侧边线的截面圆，创建深度控制为工件底表面的拉伸体积块，如图3c所示。
2.2 创建型腔镶件的分型体积块
在模具体积块模式中，分别以工件的顶表面作为草绘平面创建型腔镶件分型体积块“MOLD_VOL_2”中的拉伸体积块与定位台拉伸体积块，如图4所示，前者的深度控制为顶部法兰的内侧表面，其截面草图如图2b所示，后者的截面草图如图2c所示，其盲孔尺寸为“10”。
图2 创建拉伸的分型体积块
a——体积块 b——截面草图 c——截面草图
图3 偏移体积块曲面的与拉伸体积块
a——拉伸体积块 b——截面草图 c——拉伸体积块
图4 创建型腔镶件的分型体积块
a——拉伸体积块b——定位台拉伸体积块
3 滑块与型芯的分型体积块
通过创建4个侧向滑块与型芯的分型体积块，经分割操作及其“岛”选取以实现相应模具体积块的设计。
3.1 创建滑块的分型体积块
在模具体积块模式中，以参照模型底部法兰的内侧表面（呈“C”形的几何表面）作为草绘平面创建滑块的拉伸分型体积块“MOLD_VOL_3”，如图5a所示，其深度参照为顶部法兰的内侧表面，截面草图如图5b所示，图5b中，两个几何圆为添加的参照，斜直线分别过系统原点与加强筋的圆角面边线的圆心（参照几何），左右侧的水平直线过顶部法兰的圆角面边线的端点，内腔中的水平直线的端点为斜线与同侧几何圆的交点，修剪后的闭环再经镜像形成截面图。
3.2 创建型芯的分型体积块
在模具体积块模式中，采用图5a中的草绘平面与深度参照创建型芯的拉伸分型体积块“MOLD_VOL_4”，如图5c所示，截面草图为工件侧面边线的复制图元。
图5 创建滑块与型芯的分型体积块
a——拉伸分型体积块 b——截面草图 c——拉伸分型体积块
4 模具体积块的分割
（1）单击“体积块分割”按钮，选择“分割体积块”菜单管理器中的“两个体积块”→“所有工件”→“完成”命令，系统弹出“分割”对话框，选取图3b中的镶件分型体积块“MOLD_VOL_1”作为分割曲面并单击中键，勾选弹出的“岛列表”选项组菜单中的“岛10”至“岛15”6个选项（共计19个“岛”），连续单击中键两次完成工件的分割与体积块的划分，在弹出的“属性”对话框中键入体积块名称“CORE_INSERT”，单击中键完成模具型芯镶件体积块的创建，如图6所示；在再次弹出的“属性”对话框中键入体积块的名称“CAVITY_SLIDE_1”，单击中键实现模具体积块的创建，如图7所示。
图6 创建型芯镶件的体积块
图7 创建模具体积块
（2）继续执行“体积块分割”操作6次，依次选取分割后的模具体积块“CAVITY_SLIDE_1”作为被分割的对象，每次分割出一个模具体积块，分别完成下一个模具体积块的创建。
选取图5c中的型芯分型体积块“MOLD_VOL_4”作为分割曲面，勾选“岛列表”选项组菜单中的“岛1”选项，完成模具公型芯体积块“MOLD_CORE”的创建，如图8所示。
图8 创建型芯体积块
选取图4b中的型腔镶件分型体积块作为分割曲面，勾选“岛列表”选项组菜单中的“岛2”至“岛6”5个选项（共计6个“岛”），完成模具型腔镶件的体积块“CAVITY_INSERT”，的创建，如图9所示。
图9 创建型腔镶件的体积块
选取图5c中的型芯分型体积块“MOLD_VOL_4”作为分割曲面，勾选“岛列表”选项组菜单中的“岛1”选项，完成模具母型芯体积块“MOLD_CAVITY”的创建，参见图8所示。
选取图5a中的滑块分型体积块“MOLD_VOL_3”作为分割曲面，勾选“岛列表”选项组菜单中的“岛2”选项，完成滑块体积块“CAVITY_SLIDE_2”的创建，如图10a所示。重复操作两次，分别选取“岛列表”选项组菜单中的“岛1”选项，完成图10b中的滑块体积块“CAVITY_SLIDE_3”与图10a中的滑块体积块“CAVITY_SLIDE_4”的创建。图7中的模具体积块经多次分割后形成图10b中的滑块体积块。
（3）运用体积块的创建与编辑方法，继续完成各滑块的滑块、锁紧块与斜导柱的体积块设计，其结果如图10c所示，最后经抽取完成模具镶件、滑块与型芯元件的设计。
图10 创建滑块体积块
a——分割后滑块体积块 b——分割后体积块 c——滑块、锁紧块与斜导柱体积块
5 结束语
同模具分型面的设计相比，采用PTC/Creo软件的体积块设计方法，实现模具的体积块或分型体积块的创建，尤其适用于具有靠破孔、镶件、滑块与斜顶的模具分模，再通过体积块的分割完成模具体积块的设计要求并能与塑件模型相适应，达到简化模具分型面设计的目的，值得注意的是，当多个体积块同时用于分割操作时，彼此之间不可相交或曲面、边线的重合。
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