淋浴手柄的花灑塑膠模具的設計

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，淋浴花灑得到了有效的應用，對于提高人們的生活品質也具有十分重要的作用。現如今，雖然相關花灑產品的種類正在不斷增多，用戶在進行采購時有了更多的選擇，但是花灑質量卻普遍暴露出了一些問題，進而對用戶的使用產生影響。對此，相關企業需要加大對淋浴手柄花灑塑膠模具的研究力度，有效開展設計工作，并優化其結構設計，從而進一步提升淋浴花灑的使用價值。

1 淋浴手柄花灑塑膠模具的應用

在人們的日常生活當中，淋浴花灑是十分常見的一類衛浴產品，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，當其本體完成注塑成型過程后，可以在其表面進行相應的處理，例如鑲鉻。相關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，產品主體不能存在任何肉眼可見的相關質量問題，如裂縫或者劃痕等。根據花灑所具有的基礎形狀以及相關制造需求，其模具結構通常選擇一模兩腔這種形式。而為了更好地保證設計質量，需要充分分析注塑膜的結構。現如今，比較常見的結構具體包括兩板式和三板式。在兩板式結構當中完成相關注塑環節后，往往只需要一次分型就可以實現相關的脫模操作。而在三板式結構當中，基礎部分和兩板式十分相似，主要在兩板膜結構上增設了可以進行移動的模板。該模板的增加對后續相關脫模環節也產生了直接影響，在完成注塑環節后，往往需要進行兩次分型才能夠完成相關的脫模操作。

2 模具結構的分析設計

2.1 成型零件

從淋浴花灑的構成層面進行分析，在手柄頭部的結構設計上相對比較復雜，為了進一步提升生產質量，在處理頭部位置時可以盡量選擇“鑲拼”法。而對于手柄尾部的處理，設計人員可以采用滑塊成型的方式。該類結構在具體應用過程中，可以在滑塊兩邊首先對螺紋型腔進行設計。這樣一來，在進行合模處理時，就可以形成一個整體，這也就是常見的“哈夫模結構”。而對于手柄弧形部位，則可以采用弧形型芯來進行具體的成型處理，與此同時，需要充分確保弧形型芯在應用后，能夠直接進行抽出。

2.2 澆注系統

在過去的生產過程當中，為了進一步提升生產效率，一般情況下往往會選擇側澆口進料方式來開展制造環節。而此方法在具體應用時，無法保證產品質量，特別是對外觀質量進行控制往往具有著較大的難度。所以，在設計澆注系統時，具體應該采用澆口隱蔽設計理念，來有效處理澆口位置和進料位置。根據產品的相關特征和一模兩腔形式所具有的布局特點進行分析，對于塑件頭部位置的模具，在對其澆口進行設計時主要采用細水口結構或者輪輻式方法來有效處理。細水口結構是指，在具體生產環節當中，可以將熔料引入主流道中，再從主流道導入分流道當中，最后將其引入模型芯當中[1]。

2.3 抽芯機構

2.3.1 弧形內孔抽芯機構

根據花灑手柄所具有的結構特點和抽芯機構進行應用時的主要原理進行分析，在具體模具設計過程中，可以采用擺動式抽芯機構。此種類型的結構在具體應用時，可以采用液壓馬達等相關機電系統，有效地進行抽芯操作，同時在完成相關生產環節后，還可以通過帶動滑塊，從而使設備復位，其主要工作形式包括以下2 個方面。

圖1 淋浴花灑示意圖

首先，抽芯動作。該環節的主要流程是當控制系統接收到相關抽芯指令后，可以將指令具體傳輸到液壓馬達當中，之后液壓馬達會開始進行相關工作，同時對弧形型芯起到帶動作用，開始抽芯。當完成抽芯環節后，其結構內部的微動開關就可以受到觸碰。控制系統接收到具體的信息，然后向液壓系統傳遞相關的制動信號，停止抽芯動作，完成相關的抽芯任務。

其次，抽芯后的復位操作。復位動作是相關機械完成具體作業后所進行一項重要環節，當完成復位后，磨具可以在下一個生產環節當中進行應用。一般情況下，復位需要在合模過程中完成，具體通過模具內部所具有的彈簧來有效實現這一目的。該環節的主要流程是在具體復位過程當中，控制系統會發出相應的信號，而抽芯驅動裝置則可以在受到馬達作用力后，對弧形型芯起到帶動作用，使其進行相關動作。而當結構在到達復位區域后，可以對微動開關進行觸碰。最后，控制系統會向凈液壓馬達當中發送相關的制動信號，結束復位操作。

2.3.2 螺紋滑塊抽芯機構

該機構在具體應用過程當中，可以在下模鑲件中設計出和滑塊相對應的一個“T”形槽，通過二者聯合可以形成具體的“導滑裝置”，從而在滑塊背部設計出和鎖相對應的相關導軌，其形狀同樣為“T”形，經過二者聯合后，可以構成相應的“驅動裝置”。在具體應用驅動裝置時，可以通過注射機所具有的作用力，使滑塊的移動任務得到完成。為了更好地保證生產質量，可以在鎖緊楔的全段增加相應的斜面，其角度為100°，該做法可以使滑塊位置保持穩定，不受相關注射壓力所帶來的影響。

2.3.4 推出機構

為了保證產品生產制造的外觀質量，在具體設計工作當中不僅需要在塑件表面設置相應的推桿，而且還需要保證產品整體構造的“上寬下窄”。對于推動機構，需要在手柄前端位置進行設置，這樣可以使推出效率和生產速度得到提升。在較長的運動周期內，推出機構可以保持平穩和順暢，而且不會出現相關的卡滯現象。同時，還能夠保證被推出的塑件所具有的完整性，不會出現相關的損害和變形問題，不會對塑件表面質量產生影響。

2.3.5 冷卻系統

對于冷卻系統來說，為了使模具的具體冷卻時間得到減少，使塑件的成型周期得到縮短，并且進一步提升塑件的生產效率，需要對相關成型零件進行有效的冷卻，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型腔形狀結構進行分析，并在鑲件當中合理地布置循環水路，從而提升冷卻效果，其結構相對比較簡單。而下模型芯則主要采用環繞式的冷卻形式，可以在下模型芯周邊合理設置相關的冷卻水槽[2]。

2.3.6 模架結構的確定

首先，如果該模具的澆注系統所選擇的進料方式為“細水口轉輪輻式澆口”，那么需要合理地選用帶刮料板的細水口模架。其次，該模具主要采用推廣推出機構，在模架當中不需要帶推板，因此需要對模具尺寸較大以及結構復雜等因素進行考慮。為了使下模部分的強度得到增強，對模架選擇應該不設置相應的托板。再次，由于推出機構當中的推針直徑相對較大，而且推針芯部主要采用噴泉式冷卻方式，所以需要在對標準模架進行考慮的基礎上，在模架的墊塊和底板等位置合理加裝墊板，從而對推針進行固定。最后，需要對該模具的結構尺寸、開模行程以及動作原理等進行綜合考慮，從而明確該模架的具體規格型號和各個參數。

2.3.7 側抽芯機構設計模具結構

根據塑件所具有的結構特點，相關人員對抽芯機構進行了設計，具體包括以下4 個方面的內容。1）動模內側抽芯機構設計。花灑本體塑件和出水網連接的位置共有5 處小凸臺，如果采用常規的斜導桿內側抽芯機構成型，經過具體的計算可以看出，側抽芯空間不足，而且斜導桿推出后還會互相干涉。該模具對抽芯機構的結構形式進行了具體設計，其主要由動模內滑塊、型芯以及鎖緊塊等組成。型芯和動模內滑塊主要采用“T”型槽相連接，如果新型向下運動離開相關的動模內滑塊之后，其會由于受到壓塊作用，無法跟隨型芯完成相關運動，會在“T”型槽的作用下使其向內進行運動，進而與制品的成型位置相分離，有效地完成抽芯過程。該結構相對緊湊，相關動作也比較可靠，往往只需要在模具上增加一次分型。2）定模內側抽芯機構設計。花灑本體塑件和出水端在相反的頂面上共有3 處小凸臺，而對于小凸臺成型則需要使用抽芯機構。這3 處側抽芯的空間相對較小，在采用斜導柱抽芯空間后比較不足，而抽芯在定模過程中無法使用斜導桿抽芯機構，因此會導致型芯過小，需要設置相應的導滑槽。這樣就，無法有效保證強度。根據相關因素進行綜合考慮，需要將抽芯機構進行合理設計，而定模內滑塊則需要和鎖緊塊采用斜面配合。在鎖緊塊離開定模內滑塊后，需要將內滑塊在彈簧和定模壓塊的作用下，共同向內產生運動，從而離開成型位置，完成抽芯過程。而在進行合模時，可以在鎖緊塊的作用下，使定模內滑塊完成復位。3）液壓抽芯機構設計。花灑本體塑件手柄上的斜孔成型也同樣需要使用到抽芯機構，該抽芯距離相對較近，如果采用斜導柱抽芯機構，那么斜導柱相對較長，會增大加工和使用難度。如果采用液壓抽芯機構，則可以通過液壓缸活塞桿的運動，使側型芯抽芯和復位得到有效帶動，而該結構只需要對固定液壓缸進行考慮，因此其結構十分簡單。4）冷卻系統設計。冷卻系統對于成型后的塑件外觀質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量較差，將會導致收縮不均，進而在形狀和精度上出現相關的誤差問題。而該模具冷卻系統在長手柄側型芯上開設了相關噴流式冷卻，可以使該處熱量的散發得到有效保障。通過合理開設冷卻系統，可以更好地保障制品質量，從而使生產效率得到有效提高。

3 塑件工藝性分析

花灑手柄塑件的主要結構尺寸在明確后，經過具體的注塑成型，需要在其表面進行鍍鉻處理，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，沒有刮痕、毛刺等相關機械損傷問題，也不存在斷裂等相關質量缺陷。對此，需要對塑件的結構特點進行綜合考慮，最終確定該模具主要采用一模兩腔這一型腔結構。

圖2 花灑手柄示意圖

首先，由于對塑膠的外觀質量具有較高要求，因此模具的上下模需要避免出現錯位問題，防止分型面產生相應的熔接痕。除此之外，在塑件外表面不能出現澆口或推出印痕等相關表面缺陷問題，所以需要在模具中合理設置定位裝置，對于進膠口和推出位置，同樣應在隱蔽位置進行設置。

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合模方向會形成相應的傾斜角度，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，塑件手柄部位的內腔主要是以半徑160 mm 為中心軸線所形成的圓弧形內孔，該部位需要通過弧形型芯進行成型，并采用弧線型抽芯機構來有效完成脫模過程，因此結構十分復雜。

最后，由于塑件的壁厚尺寸相對較大，因此在注塑成型過程當中，需要加強冷卻成型零件，從而使模具注塑成型周期得到縮短，進一步提升塑件的成型質量。

4 模具動作過程

結合以上內容可以對模具結構進行確定，而通過對結構基本內容進行分析，總結模具的規范應用動作，具體包括以下5 個方面。

4.1 一次分模

在對應分型面，將模型打開，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，同時還能夠和澆口進行分離。當開模達到一定程度后，限位螺栓可以將模板直接扣住，到此第一次分模過程完成，之后需要進行二次分模。

4.2 二次分模

在二次分模過程當中，需要在對應分型面將模型繼續打開。而此時，脫料板可以在一次分模對上模板扣住的限位螺栓相關作用力下進行具體的移動。在移動過程當中，將會使水口料被帶動運動，從而使其經過主流道有效漏出和脫落。當脫料板移動一定距離后，限位螺栓可以將頂板扣住，到此，第二次分模過程完成，之后需要進行第三次分模。

4.3 三次分模

在第三次分模過程中，需要向模具施加相應的作用力，從而將鎖模器的禁錮打開，之后在對應分型面打開模型。而此時，其內部結構當中的螺紋滑塊可以在鎖緊的作用力下，開始相關的抽芯過程。到此，模具分模的整體過程便全部結束。

4.4 頂出塑件

當模具分模過程結束后，將會使塑件頂出。在該項環節當中，抽芯機構將會發揮出具體的作用，從而使抽芯過程完成。此時，其內部結構當中的頂針可以在受到抽芯作用力后，有效頂出塑件。

4.5 合模復位

當頂出塑件后，就可以進行具體的合模復位。頂針在復位時可以依靠內部結構中的彈簧來完成相關過程。抽芯機構進行復位可以通過內部結構中的機電系統來完成相關 的復位過程。而螺紋滑塊則可以通過鎖緊楔的作用力來有效完成復位過程。到此，分模過程所打開的3 個分型面可以逐一進行閉合，進而完成相關的操作流程[3]。

5 結語

綜上所述，淋浴花灑在人們日常生活當中是十分常見的一種衛浴產品，對人們的生活質量有直接影響。而塑膠模具設計是花灑設計制造過程中的一項重要內容，對產品的形狀、舒適度和質量都有重要的影響。對此，相關工作人員在對其進行設計時，需要綜合考慮成型零件和抽芯機構等相關因素，確保模型設計能夠滿足相關客戶需求，從而有效地提升衛浴產品的設計水平，提高用戶的滿意程度。