淋浴手柄的花灑塑膠模具的設(shè)計(jì)

林偉東

（廈門銥科塑料精密模具有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

在近些年來(lái)，淋浴花灑得到了有效的應(yīng)用，對(duì)于提高人們的生活品質(zhì)也具有十分重要的作用?，F(xiàn)如今，雖然相關(guān)花灑產(chǎn)品的種類正在不斷增多，用戶在進(jìn)行采購(gòu)時(shí)有了更多的選擇，但是花灑質(zhì)量卻普遍暴露出了一些問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)用戶的使用產(chǎn)生影響。對(duì)此，相關(guān)企業(yè)需要加大對(duì)淋浴手柄花灑塑膠模具的研究力度，有效開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，并優(yōu)化其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步提升淋浴花灑的使用價(jià)值。

1 淋浴手柄花灑塑膠模具的應(yīng)用

在人們的日常生活當(dāng)中，淋浴花灑是十分常見(jiàn)的一類衛(wèi)浴產(chǎn)品，圖1 為淋浴花灑示意圖。而其基本組成可以具體分為外殼和內(nèi)核，首先外殼主要包括本體和面蓋。在一般情況下，淋浴花灑本體塑膠件所選用的材料通常為ABS，當(dāng)其本體完成注塑成型過(guò)程后，可以在其表面進(jìn)行相應(yīng)的處理，例如鑲鉻。相關(guān)完成品的表面需要確保光滑，而且具有均勻的色澤，除此之外，產(chǎn)品主體不能存在任何肉眼可見(jiàn)的相關(guān)質(zhì)量問(wèn)題，如裂縫或者劃痕等。根據(jù)花灑所具有的基礎(chǔ)形狀以及相關(guān)制造需求，其模具結(jié)構(gòu)通常選擇一模兩腔這種形式。而為了更好地保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，需要充分分析注塑膜的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)如今，比較常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)具體包括兩板式和三板式。在兩板式結(jié)構(gòu)當(dāng)中完成相關(guān)注塑環(huán)節(jié)后，往往只需要一次分型就可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)的脫模操作。而在三板式結(jié)構(gòu)當(dāng)中，基礎(chǔ)部分和兩板式十分相似，主要在兩板膜結(jié)構(gòu)上增設(shè)了可以進(jìn)行移動(dòng)的模板。該模板的增加對(duì)后續(xù)相關(guān)脫模環(huán)節(jié)也產(chǎn)生了直接影響，在完成注塑環(huán)節(jié)后，往往需要進(jìn)行兩次分型才能夠完成相關(guān)的脫模操作。

2 模具結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)

2.1 成型零件

從淋浴花灑的構(gòu)成層面進(jìn)行分析，在手柄頭部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上相對(duì)比較復(fù)雜，為了進(jìn)一步提升生產(chǎn)質(zhì)量，在處理頭部位置時(shí)可以盡量選擇“鑲拼”法。而對(duì)于手柄尾部的處理，設(shè)計(jì)人員可以采用滑塊成型的方式。該類結(jié)構(gòu)在具體應(yīng)用過(guò)程中，可以在滑塊兩邊首先對(duì)螺紋型腔進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣一來(lái)，在進(jìn)行合模處理時(shí)，就可以形成一個(gè)整體，這也就是常見(jiàn)的“哈夫模結(jié)構(gòu)”。而對(duì)于手柄弧形部位，則可以采用弧形型芯來(lái)進(jìn)行具體的成型處理，與此同時(shí)，需要充分確保弧形型芯在應(yīng)用后，能夠直接進(jìn)行抽出。

2.2 澆注系統(tǒng)

在過(guò)去的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，為了進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率，一般情況下往往會(huì)選擇側(cè)澆口進(jìn)料方式來(lái)開(kāi)展制造環(huán)節(jié)。而此方法在具體應(yīng)用時(shí)，無(wú)法保證產(chǎn)品質(zhì)量，特別是對(duì)外觀質(zhì)量進(jìn)行控制往往具有著較大的難度。所以，在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，具體應(yīng)該采用澆口隱蔽設(shè)計(jì)理念，來(lái)有效處理澆口位置和進(jìn)料位置。根據(jù)產(chǎn)品的相關(guān)特征和一模兩腔形式所具有的布局特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)于塑件頭部位置的模具，在對(duì)其澆口進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)主要采用細(xì)水口結(jié)構(gòu)或者輪輻式方法來(lái)有效處理。細(xì)水口結(jié)構(gòu)是指，在具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，可以將熔料引入主流道中，再?gòu)闹髁鞯缹?dǎo)入分流道當(dāng)中，最后將其引入模型芯當(dāng)中[1]。

2.3 抽芯機(jī)構(gòu)

2.3.1 弧形內(nèi)孔抽芯機(jī)構(gòu)

根據(jù)花灑手柄所具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)的主要原理進(jìn)行分析，在具體模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以采用擺動(dòng)式抽芯機(jī)構(gòu)。此種類型的結(jié)構(gòu)在具體應(yīng)用時(shí)，可以采用液壓馬達(dá)等相關(guān)機(jī)電系統(tǒng)，有效地進(jìn)行抽芯操作，同時(shí)在完成相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)后，還可以通過(guò)帶動(dòng)滑塊，從而使設(shè)備復(fù)位，其主要工作形式包括以下2 個(gè)方面。

圖1 淋浴花灑示意圖

首先，抽芯動(dòng)作。該環(huán)節(jié)的主要流程是當(dāng)控制系統(tǒng)接收到相關(guān)抽芯指令后，可以將指令具體傳輸?shù)揭簤厚R達(dá)當(dāng)中，之后液壓馬達(dá)會(huì)開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)工作，同時(shí)對(duì)弧形型芯起到帶動(dòng)作用，開(kāi)始抽芯。當(dāng)完成抽芯環(huán)節(jié)后，其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的微動(dòng)開(kāi)關(guān)就可以受到觸碰?？刂葡到y(tǒng)接收到具體的信息，然后向液壓系統(tǒng)傳遞相關(guān)的制動(dòng)信號(hào)，停止抽芯動(dòng)作，完成相關(guān)的抽芯任務(wù)。

其次，抽芯后的復(fù)位操作。復(fù)位動(dòng)作是相關(guān)機(jī)械完成具體作業(yè)后所進(jìn)行一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，當(dāng)完成復(fù)位后，磨具可以在下一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中進(jìn)行應(yīng)用。一般情況下，復(fù)位需要在合模過(guò)程中完成，具體通過(guò)模具內(nèi)部所具有的彈簧來(lái)有效實(shí)現(xiàn)這一目的。該環(huán)節(jié)的主要流程是在具體復(fù)位過(guò)程當(dāng)中，控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，而抽芯驅(qū)動(dòng)裝置則可以在受到馬達(dá)作用力后，對(duì)弧形型芯起到帶動(dòng)作用，使其進(jìn)行相關(guān)動(dòng)作。而當(dāng)結(jié)構(gòu)在到達(dá)復(fù)位區(qū)域后，可以對(duì)微動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行觸碰。最后，控制系統(tǒng)會(huì)向凈液壓馬達(dá)當(dāng)中發(fā)送相關(guān)的制動(dòng)信號(hào)，結(jié)束復(fù)位操作。

2.3.2 螺紋滑塊抽芯機(jī)構(gòu)

該機(jī)構(gòu)在具體應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，可以在下模鑲件中設(shè)計(jì)出和滑塊相對(duì)應(yīng)的一個(gè)“T”形槽，通過(guò)二者聯(lián)合可以形成具體的“導(dǎo)滑裝置”，從而在滑塊背部設(shè)計(jì)出和鎖相對(duì)應(yīng)的相關(guān)導(dǎo)軌，其形狀同樣為“T”形，經(jīng)過(guò)二者聯(lián)合后，可以構(gòu)成相應(yīng)的“驅(qū)動(dòng)裝置”。在具體應(yīng)用驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，可以通過(guò)注射機(jī)所具有的作用力，使滑塊的移動(dòng)任務(wù)得到完成。為了更好地保證生產(chǎn)質(zhì)量，可以在鎖緊楔的全段增加相應(yīng)的斜面，其角度為100°，該做法可以使滑塊位置保持穩(wěn)定，不受相關(guān)注射壓力所帶來(lái)的影響。

2.3.4 推出機(jī)構(gòu)

為了保證產(chǎn)品生產(chǎn)制造的外觀質(zhì)量，在具體設(shè)計(jì)工作當(dāng)中不僅需要在塑件表面設(shè)置相應(yīng)的推桿，而且還需要保證產(chǎn)品整體構(gòu)造的“上寬下窄”。對(duì)于推動(dòng)機(jī)構(gòu)，需要在手柄前端位置進(jìn)行設(shè)置，這樣可以使推出效率和生產(chǎn)速度得到提升。在較長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，推出機(jī)構(gòu)可以保持平穩(wěn)和順暢，而且不會(huì)出現(xiàn)相關(guān)的卡滯現(xiàn)象。同時(shí)，還能夠保證被推出的塑件所具有的完整性，不會(huì)出現(xiàn)相關(guān)的損害和變形問(wèn)題，不會(huì)對(duì)塑件表面質(zhì)量產(chǎn)生影響。

2.3.5 冷卻系統(tǒng)

對(duì)于冷卻系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，為了使模具的具體冷卻時(shí)間得到減少，使塑件的成型周期得到縮短，并且進(jìn)一步提升塑件的生產(chǎn)效率，需要對(duì)相關(guān)成型零件進(jìn)行有效的冷卻，具體包括上模鑲件、下模型芯、下模鑲件、推針以及弧形型芯等。其中上模鑲件和下模鑲件可以根據(jù)型腔形狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并在鑲件當(dāng)中合理地布置循環(huán)水路，從而提升冷卻效果，其結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單。而下模型芯則主要采用環(huán)繞式的冷卻形式，可以在下模型芯周邊合理設(shè)置相關(guān)的冷卻水槽[2]。

2.3.6 模架結(jié)構(gòu)的確定

首先，如果該模具的澆注系統(tǒng)所選擇的進(jìn)料方式為“細(xì)水口轉(zhuǎn)輪輻式澆口”，那么需要合理地選用帶刮料板的細(xì)水口模架。其次，該模具主要采用推廣推出機(jī)構(gòu)，在模架當(dāng)中不需要帶推板，因此需要對(duì)模具尺寸較大以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜等因素進(jìn)行考慮。為了使下模部分的強(qiáng)度得到增強(qiáng)，對(duì)模架選擇應(yīng)該不設(shè)置相應(yīng)的托板。再次，由于推出機(jī)構(gòu)當(dāng)中的推針直徑相對(duì)較大，而且推針芯部主要采用噴泉式冷卻方式，所以需要在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模架進(jìn)行考慮的基礎(chǔ)上，在模架的墊塊和底板等位置合理加裝墊板，從而對(duì)推針進(jìn)行固定。最后，需要對(duì)該模具的結(jié)構(gòu)尺寸、開(kāi)模行程以及動(dòng)作原理等進(jìn)行綜合考慮，從而明確該模架的具體規(guī)格型號(hào)和各個(gè)參數(shù)。

2.3.7 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)

根據(jù)塑件所具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，相關(guān)人員對(duì)抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，具體包括以下4 個(gè)方面的內(nèi)容。1）動(dòng)模內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)?；⒈倔w塑件和出水網(wǎng)連接的位置共有5 處小凸臺(tái)，如果采用常規(guī)的斜導(dǎo)桿內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)成型，經(jīng)過(guò)具體的計(jì)算可以看出，側(cè)抽芯空間不足，而且斜導(dǎo)桿推出后還會(huì)互相干涉。該模具對(duì)抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)，其主要由動(dòng)模內(nèi)滑塊、型芯以及鎖緊塊等組成。型芯和動(dòng)模內(nèi)滑塊主要采用“T”型槽相連接，如果新型向下運(yùn)動(dòng)離開(kāi)相關(guān)的動(dòng)模內(nèi)滑塊之后，其會(huì)由于受到壓塊作用，無(wú)法跟隨型芯完成相關(guān)運(yùn)動(dòng)，會(huì)在“T”型槽的作用下使其向內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而與制品的成型位置相分離，有效地完成抽芯過(guò)程。該結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊，相關(guān)動(dòng)作也比較可靠，往往只需要在模具上增加一次分型。2）定模內(nèi)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)?；⒈倔w塑件和出水端在相反的頂面上共有3 處小凸臺(tái)，而對(duì)于小凸臺(tái)成型則需要使用抽芯機(jī)構(gòu)。這3 處側(cè)抽芯的空間相對(duì)較小，在采用斜導(dǎo)柱抽芯空間后比較不足，而抽芯在定模過(guò)程中無(wú)法使用斜導(dǎo)桿抽芯機(jī)構(gòu)，因此會(huì)導(dǎo)致型芯過(guò)小，需要設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)滑槽。這樣就，無(wú)法有效保證強(qiáng)度。根據(jù)相關(guān)因素進(jìn)行綜合考慮，需要將抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，而定模內(nèi)滑塊則需要和鎖緊塊采用斜面配合。在鎖緊塊離開(kāi)定模內(nèi)滑塊后，需要將內(nèi)滑塊在彈簧和定模壓塊的作用下，共同向內(nèi)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，從而離開(kāi)成型位置，完成抽芯過(guò)程。而在進(jìn)行合模時(shí)，可以在鎖緊塊的作用下，使定模內(nèi)滑塊完成復(fù)位。3）液壓抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)?；⒈倔w塑件手柄上的斜孔成型也同樣需要使用到抽芯機(jī)構(gòu)，該抽芯距離相對(duì)較近，如果采用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)，那么斜導(dǎo)柱相對(duì)較長(zhǎng)，會(huì)增大加工和使用難度。如果采用液壓抽芯機(jī)構(gòu)，則可以通過(guò)液壓缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)，使側(cè)型芯抽芯和復(fù)位得到有效帶動(dòng)，而該結(jié)構(gòu)只需要對(duì)固定液壓缸進(jìn)行考慮，因此其結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單。4）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)。冷卻系統(tǒng)對(duì)于成型后的塑件外觀質(zhì)量以及尺寸精度具有十分重要的作用，如果冷卻不夠均勻或者質(zhì)量較差，將會(huì)導(dǎo)致收縮不均，進(jìn)而在形狀和精度上出現(xiàn)相關(guān)的誤差問(wèn)題。而該模具冷卻系統(tǒng)在長(zhǎng)手柄側(cè)型芯上開(kāi)設(shè)了相關(guān)噴流式冷卻，可以使該處熱量的散發(fā)得到有效保障。通過(guò)合理開(kāi)設(shè)冷卻系統(tǒng)，可以更好地保障制品質(zhì)量，從而使生產(chǎn)效率得到有效提高。

3 塑件工藝性分析

花灑手柄塑件的主要結(jié)構(gòu)尺寸在明確后，經(jīng)過(guò)具體的注塑成型，需要在其表面進(jìn)行鍍鉻處理，圖2 為花灑手柄示意圖。而塑膠外表面需要確保清潔和色澤均勻，沒(méi)有刮痕、毛刺等相關(guān)機(jī)械損傷問(wèn)題，也不存在斷裂等相關(guān)質(zhì)量缺陷。對(duì)此，需要對(duì)塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行綜合考慮，最終確定該模具主要采用一模兩腔這一型腔結(jié)構(gòu)。

圖2 花灑手柄示意圖

首先，由于對(duì)塑膠的外觀質(zhì)量具有較高要求，因此模具的上下模需要避免出現(xiàn)錯(cuò)位問(wèn)題，防止分型面產(chǎn)生相應(yīng)的熔接痕。除此之外，在塑件外表面不能出現(xiàn)澆口或推出印痕等相關(guān)表面缺陷問(wèn)題，所以需要在模具中合理設(shè)置定位裝置，對(duì)于進(jìn)膠口和推出位置，同樣應(yīng)在隱蔽位置進(jìn)行設(shè)置。

其次，塑件尾部的通徑一般為1.27 cm，而螺距則保持在M14 的圓錐管螺紋。由于螺紋軸線和模具的開(kāi)合模方向會(huì)形成相應(yīng)的傾斜角度，并且不垂直，所以需要在該位置合理采用滑塊成型和脫模。

再次，塑件手柄部位的內(nèi)腔主要是以半徑160 mm 為中心軸線所形成的圓弧形內(nèi)孔，該部位需要通過(guò)弧形型芯進(jìn)行成型，并采用弧線型抽芯機(jī)構(gòu)來(lái)有效完成脫模過(guò)程，因此結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。

最后，由于塑件的壁厚尺寸相對(duì)較大，因此在注塑成型過(guò)程當(dāng)中，需要加強(qiáng)冷卻成型零件，從而使模具注塑成型周期得到縮短，進(jìn)一步提升塑件的成型質(zhì)量。

4 模具動(dòng)作過(guò)程

結(jié)合以上內(nèi)容可以對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定，而通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)基本內(nèi)容進(jìn)行分析，總結(jié)模具的規(guī)范應(yīng)用動(dòng)作，具體包括以下5 個(gè)方面。

4.1 一次分模

在對(duì)應(yīng)分型面，將模型打開(kāi)，拉料釘可以將其中水口料拉出，從而使模具和上模板相分離，同時(shí)還能夠和澆口進(jìn)行分離。當(dāng)開(kāi)模達(dá)到一定程度后，限位螺栓可以將模板直接扣住，到此第一次分模過(guò)程完成，之后需要進(jìn)行二次分模。

4.2 二次分模

在二次分模過(guò)程當(dāng)中，需要在對(duì)應(yīng)分型面將模型繼續(xù)打開(kāi)。而此時(shí)，脫料板可以在一次分模對(duì)上模板扣住的限位螺栓相關(guān)作用力下進(jìn)行具體的移動(dòng)。在移動(dòng)過(guò)程當(dāng)中，將會(huì)使水口料被帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)，從而使其經(jīng)過(guò)主流道有效漏出和脫落。當(dāng)脫料板移動(dòng)一定距離后，限位螺栓可以將頂板扣住，到此，第二次分模過(guò)程完成，之后需要進(jìn)行第三次分模。

4.3 三次分模

在第三次分模過(guò)程中，需要向模具施加相應(yīng)的作用力，從而將鎖模器的禁錮打開(kāi)，之后在對(duì)應(yīng)分型面打開(kāi)模型。而此時(shí)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)當(dāng)中的螺紋滑塊可以在鎖緊的作用力下，開(kāi)始相關(guān)的抽芯過(guò)程。到此，模具分模的整體過(guò)程便全部結(jié)束。

4.4 頂出塑件

當(dāng)模具分模過(guò)程結(jié)束后，將會(huì)使塑件頂出。在該項(xiàng)環(huán)節(jié)當(dāng)中，抽芯機(jī)構(gòu)將會(huì)發(fā)揮出具體的作用，從而使抽芯過(guò)程完成。此時(shí)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)當(dāng)中的頂針可以在受到抽芯作用力后，有效頂出塑件。

4.5 合模復(fù)位

當(dāng)頂出塑件后，就可以進(jìn)行具體的合模復(fù)位。頂針在復(fù)位時(shí)可以依靠?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)中的彈簧來(lái)完成相關(guān)過(guò)程。抽芯機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)位可以通過(guò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的機(jī)電系統(tǒng)來(lái)完成相關(guān) 的復(fù)位過(guò)程。而螺紋滑塊則可以通過(guò)鎖緊楔的作用力來(lái)有效完成復(fù)位過(guò)程。到此，分模過(guò)程所打開(kāi)的3 個(gè)分型面可以逐一進(jìn)行閉合，進(jìn)而完成相關(guān)的操作流程[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，淋浴花灑在人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中是十分常見(jiàn)的一種衛(wèi)浴產(chǎn)品，對(duì)人們的生活質(zhì)量有直接影響。而塑膠模具設(shè)計(jì)是花灑設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)產(chǎn)品的形狀、舒適度和質(zhì)量都有重要的影響。對(duì)此，相關(guān)工作人員在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮成型零件和抽芯機(jī)構(gòu)等相關(guān)因素，確保模型設(shè)計(jì)能夠滿足相關(guān)客戶需求，從而有效地提升衛(wèi)浴產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平，提高用戶的滿意程度。