【摘要】 利用MoldFlow軟件對馬桶支架進行了成型工藝分析，確定了最佳澆口位置。介紹了馬桶支架注射模的設計流程，重點分析了塑件分型面的確定、側抽芯機構的設計、澆注系統的設計和先復位機構的設計。
1 引言
注射模的復雜程度主要取決于其是否存在抽芯機構和抽芯的數量。復雜的塑料模具每增加一個抽芯機構，其制造周期和成本將增長30%左右。因此塑件設計時，應盡量避免側向抽芯結構。圖1塑件為某名牌馬桶支架，該塑件屬于中小型塑件，在日常生活中有著廣泛的應用。馬桶支架側抽部位多且尺寸較小等成型特點，不可避免需要多個側抽芯機構。本文對馬桶支架塑件進行了模具設計，在滿足塑件結構和精度的要求下，簡化模具結構，降低模具制造成本。
2 塑件分析
馬桶支架塑件的材料為ABS，收縮率為0.5%，塑件的體積為56.267cm3。塑件屬于長條形塑件，其外形尺寸為210×40mm，塑件的四周有3個方向需要側抽機構，因此該塑料模具復雜的抽芯機構。
3 成型工藝條件的確定
MoldFlow分析是一種利用計算機技術模擬注射成型全過程，通過對熔體在模具中的流動行為進行的模擬分析，可以預測和顯示熔體流動前沿的推進方式、填充過程中的壓力和熔接痕的位置等，針對ABS塑件的成型特點，借助MoldFlow軟件，合理設計模具系統和澆口位置，對塑件進行充填、流動、翹曲分析，從而避免一些潛在的問題，得到最優工藝參數組合，提高試模的一次成功率。
塑件為中心對稱結構，澆口一般置于中心位置，考慮到注射實際情況和塑件的結構，將澆口位置設在圖2所示的深色區域，以保證注射過程的熔體流動的平衡性。由圖2可以看出，塑件的成型時間為1.336s，塑件熔接痕的長度較短，數量也較少，主要集中在塑件的內表面及不重要表面，對外觀無影響。因此澆口設置是符合塑件要求。
圖2 MoldFlow分析
4 模具結構設計要點
4.1 分型面的確定
分型面確定需要考慮的因素比較復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀、推出方法、模具制造、排氣、操作工藝等多方面因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比較，從幾種方案中優選出較為合理的方案。選擇分型面時，為保證塑件能順利地從型腔中脫出且便于模具加工，需考慮分型面的選擇原則。該塑件馬桶支架，帶有孔、凸起，成型時需采用側抽芯機構，從塑件的外形最大輪廓來看有3種成型方案。如圖3所示，該塑件有以下3種分型面的設計方式。方案A：分型線在下表面不會影響外觀，而且推出方便。方案B、方案C：這樣分型面的分型線會影響塑件的美觀。綜合以上，分型面的確定選方案A。
4.2 型腔數目及排布方式的確定
對該塑件的結構進行分析可知該塑件需要側抽，若采用1模1腔，則存在著注射壓力不平衡且不經濟的現象。如果設計成1模多腔，不僅由于塑件自身抽芯方向無法實現，而且1模多腔會使所選的模具尺寸變大。從塑件的復雜程度、對稱性、注射壓力的平衡和生產效益的角度考慮，該塑件的模具應設計成1模兩腔，型腔的布局成對稱排位。
4.3 澆注系統
注射模的澆注系統通常是由主流道、分流道、澆口、冷料穴、排氣系統等部分組成。
由于馬桶支架內部架構復雜，內壁卡槽支架屬于薄壁件，且加強筋較多，溶體流動的阻力較大，塑件表面對尺寸和表面質量要求高，表面不能用熔接痕等注射缺陷存在，結合MoldFlow分析，模具采用側澆口澆注系統。
4.4 成型零件設計
根據塑件的排位，本模具采用一模兩腔的結構形式，型腔較大，為了保證模具的剛度，并且以便日后的修模，該模具采用整體嵌入式，分為動定模兩塊鑲塊。
4.5 抽芯機構設計
根據馬桶支架的結構和型腔的布局狀況上看，該塑件需要3個方向的抽芯，上表面兩側兩個方向的兩個較大圓孔及4個盲孔的型芯抽芯，另一個方向是下表面的6個位置的抽芯。側抽部位分別如圖4所示。圓形通孔由于抽芯方向和分模方向不同，故進行需考慮采用特殊抽芯結構。
對于塑件上表面的兩圓孔及4個盲孔抽芯距為31mm，可以用斜導柱進行抽芯。為考慮側型芯的加工方便，故將圓孔和盲孔都設計成單獨部分。如圖5所示，用緊固件將其固定于側滑塊上。兩個圓孔側抽和盲孔都是裝配機構的，是單獨加工的，圓孔用M3mm內六角螺釘固定在側滑塊上，再打上止轉銷釘保證位置的準確性。而兩個盲孔，考慮其尺寸較小的緣故，故采用臺階固定在滑塊上，再用M8mm開槽錐端緊定螺釘鎖緊。斜導柱的側向分型機構工作時，側滑塊在一定精度要求的導滑槽內側一定的方向做往復運動。該模具由于位置限制，導滑槽將設計成T型，T型導滑槽安裝在鑲塊和動模板上。
由塑件可以看出，下表面六處側抽型芯的尺寸都極小。為保證其型芯的強度和剛度，故在設計中，將側抽部分的型芯做成整體，并依次把靠近的兩處抽芯歸為一整體，這樣設計即簡化了滑塊的結構，也簡化了模具的結構。
4.6 推出機構設計
該塑件的模具設計中，采用推桿推出。推桿的布局如圖6所示，其中根據頂出位置確定圖中黑色圈標識的為扁形推桿，灰色圈標識的為圓形推桿，皆設計成臺階形的有托頂針。
從推桿的布局上看出，在俯視圖上，塑件上表面圓孔的型芯位置與推桿的投影有重合部分，也就是可能出現干涉現象。為使推桿和型芯在復位時不產生干涉現象，應設先復位機構。本次設計中采用的先復位機構如圖7所示，在模具開模時，滾珠離開凹槽，帶動中心桿平順滑動，完成開模；在合模時，滾珠帶動中心桿逐漸合模，直至滾珠滑進凹槽內，與此同時，中心桿套筒推動推板完成推桿先完成復位的動作，避免型芯復位過程中與推桿的碰撞，即干涉現象。先復位機構的有效長度要通過模具自身設計改變長度，即有效長度L要>側型芯滑塊滑動的距離。
5 模具結構及工作過程
圖8為馬桶支架的模具總裝圖。本副模具在的工作過程敘述如下：該模具為單分型面注射模結構，由定模和動模兩大部分組成，定模安裝在注塑機固定模板上，動模安裝在注塑機移動模板上。注射時，動模、定模閉合構成型腔和澆注系統，注塑機料筒中的塑料經過加熱熔融塑化成為粘流態熔體，在注塑機螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過噴嘴注入模具型腔，經過保壓、冷卻定型后形成模具型腔所賦予的形狀；開模時，動定模分離的同時，斜導柱24、33、47帶動滑塊滑動離開塑件，完成側抽芯。動定模分離到位后，頂桿51、52、53、54、55頂出塑件，完成塑件的脫模。 合模時，由先復位機構9帶動頂桿完成先復位，避免側型芯和頂桿發生干涉，當頂桿復位完成后，斜導柱47才帶動側型芯復位完成動定模合模。此時注塑機再次進行注射，而模具也是再次開、合模進行工作，即模具是不斷進行開合模循環過程。
6 總結
對于馬桶支架注射模的設計，其主要難度在于塑件屬于長條形，充模過程容易造成翹曲變形、填充不足、熔接痕等缺陷。作者利用了MoldFlow分析，結合ABS材料的成型特點，根據塑件的形狀分析出塑件最佳成型方案。本文著重說明一般塑料模具的設計流程，其中一些機構的設計既是重點也是難點，包括分型面的確定、側抽芯機構的設計、澆注系統的設計、先復位機構的設計等。
