【摘要】 利用MoldFlow软件对马桶支架进行了成型工艺分析，确定了最佳浇口位置。介绍了马桶支架注射模的设计流程，重点分析了塑件分型面的确定、侧抽芯机构的设计、浇注系统的设计和先复位机构的设计。

 

1  引言

注射模的复杂程度主要取决于其是否存在抽芯机构和抽芯的数量。复杂的塑料模具每增加一个抽芯机构，其制造周期和成本将增长30%左右。因此塑件设计时，应尽量避免侧向抽芯结构。图1塑件为某名牌马桶支架，该塑件属于中小型塑件，在日常生活中有着广泛的应用。马桶支架侧抽部位多且尺寸较小等成型特点，不可避免需要多个侧抽芯机构。本文对马桶支架塑件进行了模具设计，在满足塑件结构和精度的要求下，简化模具结构，降低模具制造成本。

 

 

2  塑件分析

马桶支架塑件的材料为ABS，收缩率为0.5%，塑件的体积为56.267cm3。塑件属于长条形塑件，其外形尺寸为210×40mm，塑件的四周有3个方向需要侧抽机构，因此该塑料模具复杂的抽芯机构。

 

3  成型工艺条件的确定

MoldFlow分析是一种利用计算机技术模拟注射成型全过程，通过对熔体在模具中的流动行为进行的模拟分析，可以预测和显示熔体流动前沿的推进方式、填充过程中的压力和熔接痕的位置等，针对ABS塑件的成型特点，借助MoldFlow软件，合理设计模具系统和浇口位置，对塑件进行充填、流动、翘曲分析，从而避免一些潜在的问题，得到最优工艺参数组合，提高试模的一次成功率。

塑件为中心对称结构，浇口一般置于中心位置，考虑到注射实际情况和塑件的结构，将浇口位置设在图2所示的深色区域，以保证注射过程的熔体流动的平衡性。由图2可以看出，塑件的成型时间为1.336s，塑件熔接痕的长度较短，数量也较少，主要集中在塑件的内表面及不重要表面，对外观无影响。因此浇口设置是符合塑件要求。

 图2 MoldFlow分析

 

4  模具结构设计要点

4.1  分型面的确定

分型面确定需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状、推出方法、模具制造、排气、操作工艺等多方面因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时，为保证塑件能顺利地从型腔中脱出且便于模具加工，需考虑分型面的选择原则。该塑件马桶支架，带有孔、凸起，成型时需采用侧抽芯机构，从塑件的外形最大轮廓来看有3种成型方案。如图3所示，该塑件有以下3种分型面的设计方式。方案A：分型线在下表面不会影响外观，而且推出方便。方案B、方案C：这样分型面的分型线会影响塑件的美观。综合以上，分型面的确定选方案A。 

 
4.2  型腔数目及排布方式的确定

对该塑件的结构进行分析可知该塑件需要侧抽，若采用1模1腔，则存在着注射压力不平衡且不经济的现象。如果设计成1模多腔，不仅由于塑件自身抽芯方向无法实现，而且1模多腔会使所选的模具尺寸变大。从塑件的复杂程度、对称性、注射压力的平衡和生产效益的角度考虑，该塑件的模具应设计成1模两腔，型腔的布局成对称排位。

4.3  浇注系统

注射模的浇注系统通常是由主流道、分流道、浇口、冷料穴、排气系统等部分组成。

由于马桶支架内部架构复杂，内壁卡槽支架属于薄壁件，且加强筋较多，溶体流动的阻力较大，塑件表面对尺寸和表面质量要求高，表面不能用熔接痕等注射缺陷存在，结合MoldFlow分析，模具采用侧浇口浇注系统。

4.4  成型零件设计

根据塑件的排位，本模具采用一模两腔的结构形式，型腔较大，为了保证模具的刚度，并且以便日后的修模，该模具采用整体嵌入式，分为动定模两块镶块。

4.5  抽芯机构设计

根据马桶支架的结构和型腔的布局状况上看，该塑件需要3个方向的抽芯，上表面两侧两个方向的两个较大圆孔及4个盲孔的型芯抽芯，另一个方向是下表面的6个位置的抽芯。侧抽部位分别如图4所示。圆形通孔由于抽芯方向和分模方向不同，故进行需考虑采用特殊抽芯结构。

 

对于塑件上表面的两圆孔及4个盲孔抽芯距为31mm，可以用斜导柱进行抽芯。为考虑侧型芯的加工方便，故将圆孔和盲孔都设计成单独部分。如图5所示，用紧固件将其固定于侧滑块上。两个圆孔侧抽和盲孔都是装配机构的，是单独加工的，圆孔用M3mm内六角螺钉固定在侧滑块上，再打上止转销钉保证位置的准确性。而两个盲孔，考虑其尺寸较小的缘故，故采用台阶固定在滑块上，再用M8mm开槽锥端紧定螺钉锁紧。斜导柱的侧向分型机构工作时，侧滑块在一定精度要求的导滑槽内侧一定的方向做往复运动。该模具由于位置限制，导滑槽将设计成T型，T型导滑槽安装在镶块和动模板上。

 

由塑件可以看出，下表面六处侧抽型芯的尺寸都极小。为保证其型芯的强度和刚度，故在设计中，将侧抽部分的型芯做成整体，并依次把靠近的两处抽芯归为一整体，这样设计即简化了滑块的结构，也简化了模具的结构。

4.6  推出机构设计

该塑件的模具设计中，采用推杆推出。推杆的布局如图6所示，其中根据顶出位置确定图中黑色圈标识的为扁形推杆，灰色圈标识的为圆形推杆，皆设计成台阶形的有托顶针。

 

从推杆的布局上看出，在俯视图上，塑件上表面圆孔的型芯位置与推杆的投影有重合部分，也就是可能出现干涉现象。为使推杆和型芯在复位时不产生干涉现象，应设先复位机构。本次设计中采用的先复位机构如图7所示，在模具开模时，滚珠离开凹槽，带动中心杆平顺滑动，完成开模；在合模时，滚珠带动中心杆逐渐合模，直至滚珠滑进凹槽内，与此同时，中心杆套筒推动推板完成推杆先完成复位的动作，避免型芯复位过程中与推杆的碰撞，即干涉现象。先复位机构的有效长度要通过模具自身设计改变长度，即有效长度L要>侧型芯滑块滑动的距离。

5  模具结构及工作过程

图8为马桶支架的模具总装图。本副模具在的工作过程叙述如下：该模具为单分型面注射模结构，由定模和动模两大部分组成，定模安装在注塑机固定模板上，动模安装在注塑机移动模板上。注射时，动模、定模闭合构成型腔和浇注系统，注塑机料筒中的塑料经过加热熔融塑化成为粘流态熔体，在注塑机螺杆的高压推动下，以很大的流速通过喷嘴注入模具型腔，经过保压、冷却定型后形成模具型腔所赋予的形状；开模时，动定模分离的同时，斜导柱24、33、47带动滑块滑动离开塑件，完成侧抽芯。动定模分离到位后，顶杆51、52、53、54、55顶出塑件，完成塑件的脱模。 合模时，由先复位机构9带动顶杆完成先复位，避免侧型芯和顶杆发生干涉，当顶杆复位完成后，斜导柱47才带动侧型芯复位完成动定模合模。此时注塑机再次进行注射，而模具也是再次开、合模进行工作，即模具是不断进行开合模循环过程。

 

6  总结

对于马桶支架注射模的设计，其主要难度在于塑件属于长条形，充模过程容易造成翘曲变形、填充不足、熔接痕等缺陷。作者利用了MoldFlow分析，结合ABS材料的成型特点，根据塑件的形状分析出塑件最佳成型方案。本文着重说明一般塑料模具的设计流程，其中一些机构的设计既是重点也是难点，包括分型面的确定、侧抽芯机构的设计、浇注系统的设计、先复位机构的设计等。