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摘要：根据某款智能马桶水箱底座的结构特点，用UG软件设计了一副动定模双斜顶的模具。分析了定模顶出装置的结构，采用了单点式热流道的浇注系统设计，优化了动定模的侧向抽芯结构的设计，解决了产品脱模困难的问题。实际生产证明，该模具结构设计合理，工作过程安全可靠。
关键词：水箱底座;动定模双斜顶;浇注系统;冷却系统
智能马桶水箱底座是智能马桶重要的零件，其主要作用是固定智能马桶水箱，并与马桶的陶瓷本体相连，其正反面结构复杂，并且在量产过程中需自动化生产，提高生产效率，降低成本；因此在设计注塑模具时要特别注意侧向抽芯机构、脱模系统以及分型面的合理性与前瞻性［1－2］。下面设计的底座模具采用热流道、双斜顶抽芯与滑块的先后抽芯机构、油缸复位的合理结构，其生产的成功经验可供同行参考。
1塑件结构工艺分析
图1为某品牌智能马桶水箱盖底座（下文简称产品）的结构，塑件上表面要求光洁平整，无熔接痕与气孔、飞边等缺陷。产品所用材料为丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物（ABS）。从图1可知，产品的总体尺寸为390mm×210mm×55mm，厚度平均为2．5mm，产品各部分壁厚较为均匀，底座的正面有多处的倒扣，还有多处的碰穿孔，反面形状比较复杂不规则，加强筋较多，深度较大，不利于塑料的流动与排气，模仁需考虑是否应设计成镶块结构，而且有多达13处的倒扣以及一处侧孔，在模具设计时，需要考虑是采用侧向抽芯还是斜向顶出机构，产品部分分型面弯曲不规则，型芯与型腔在此处修配比较困难，容易出现飞边［3］。
2模具结构分析与设计
2．1成型零件的设计
由于产品的质量要求较高，产量大，动定模多采用镶拼式的结构，型腔与型芯的材料均采用718H预硬塑胶模具钢，定模模仁尺寸为490mm×300mm×90mm，为了模仁便于加工制造，在定模模仁上多处采用了镶针结构。动模的模仁尺寸为507mm×317mm×98mm，通过5个挤块以及各自背部6个M16×85mm的螺钉固定在动定模模胚上，由于模具结构的需要，在动模模仁上设计了两个大镶块。
2．2浇注系统的确定
由于底座塑件定模侧需要多个斜顶及镶针，造成产品的浇注系统较长，为了减少产品成型时的注射压力，综合考虑模具的整体结构，采用单点式的热流道系统，浇口为直接浇口。
2．3定模推出机构的设计
定模推出机构采用定距拉钩式定模推件板脱模装置［4］，外加油缸9复位，当模具开模前，复位油缸9处于缩回的状态，开模时动模通过拉杆6，拉起推板连接块2，带动推板一起开模，这时推板上的斜顶机构也一起工作，完成定模的抽芯运动。定模的斜顶机构由万向滑座、斜顶杆＋斜顶块＋铜套、方斜顶＋方铜块导向组成。
2．4动模侧推出与抽芯机构的设计
由于动模侧结构复杂，倒扣多达11处之多，为了减少斜顶数量，便于后期模具的装配，有两处倒扣与一处侧孔采用整体的滑块结构如图3所示，滑块采用2738塑胶模具钢，在滑块的锁紧面设计了两块耐磨板，提高它的使用寿命，由于滑块的宽度较大，为了提高它的工作稳定性，采用了两根直径8mm的斜导柱。为了加工的方便，采用压条的方式来固定滑块，并通过M6×10mm的螺钉限制滑块的安全距离。斜顶机构由10根方斜顶＋方导向块＋万向滑座组成，根据抽芯距离的不同，斜度在3°～9°。由于动模模仁处加强筋多且深，造成产品包紧力大，单纯的依靠斜顶机构，容易产生顶出不平衡，造成产品顶破或严重变形的情况出现。因此在产品加强筋较深的地方均设置了直径为8mm的直顶针，并在产品的分型面处设计了4个大的直顶块，每个顶块用两根直径16mm直顶杆通过M8×28mm的螺钉跟顶板相连接，以保证顶出力的平衡。
2．5模具冷却系统的设计
由于动定模都是采用镶拼式的结构，各种直斜顶较多，给水路系统的设计带来了一定的困难，定模模仁处水路间隔较均匀，平均每间隔50mm左右设有一条直径8mm的水路，在热流道的浇口处，多增加了一条8mm的水路，加强热流道喷嘴区域的冷却，防止喷嘴处过热导致开模时出现拉丝、流延的现象出现。动模模仁由于高度大，采用了“隔片式水井＋垂直式冷却水管”［5］，避免了模具零件与水路出现干涉的情况，同时不影响模具的冷却效果。
3模具的整体结构及工作原理
模具的装配示意如图5所示，可以得知模具的整体尺寸为650mm×460mm×703mm，属于整体两板式中大型模具，采用热流道的浇注系统，由于产品尺寸精度要求较高，在动定模周边装有0°的精定位块，为了提高顶出的稳定性，在动定模的推板中都装有内导柱与内导套起导向作用。模具的工作过程如下：当模具闭合后，注塑机料筒里的熔体通过喷嘴，经热流道进入模具的型腔，然后保压，同时冷却水通过水路对动定模的型芯与型腔进行冷却，产品固化。开模顺序如下：定模复位油缸6要处于缩回的状态，注塑机带着动模开始运动，同时动模上的两根拉杆14通过连接块10带动定模推件板一起运动，定模上的斜顶也随着工作，当开模行程到达65mm时，在定距拉杆头部的作用下，推板连接块10里的限位块13挤压弹簧12，与动模拉杆14分离，定模斜顶机构完成顶出，同时动模侧的滑块35在斜导柱37的作用之下完成侧向抽芯，然后继续开模到设定位置，动模上的复位油缸26在注塑机液压力的作用下处于缩回状态，接着动模推板被注塑机顶出，动模侧直斜顶装置将产品顶出。最后动定模上的复位油缸6与26伸出，将推板复位，再合模进行下一次的循环注塑。
4结论
针对智能马桶水箱盖底座塑件结构的特点，在多处侧孔侧凹的情况下，设计了一副成型较稳定的模具。1）采用了动定模同时带斜顶的结构，通过定距拉杆装置实现定模脱模，解决了脱模困难的问题，使塑件能够顺利脱模。2）为了不与定模的斜顶机构干涉，采用单浇口模式并设计在产品最易成型位置。3）在动模侧增加了斜顶与滑块装置，实现产品的倒扣与侧孔的脱模。4）为了提高动定模直斜顶机构复位的稳定性，采用了4个复位油缸进行复位。5）使用UGNX软件进行分模造型，运动仿真分析更加精确。产品实物尺寸精度以及外观要求都符合客户的要求，最终证明该模具结构设计合理，工作稳定，为类似产品的模具设计提供了很好的参考价值。
参考文献
［1］屈华昌．注塑模具实用教程［M］．北京：化学工业出版社，2011：129－163．
［2］张维合．汽车前大灯反射镜大型注塑模具设计［J］．现代塑料加工应用，2016，28（3）：52－55．
［3］孙肖霞，唐友亮，张俊．汽车骨架斜孔斜块抽芯机构及注塑模设计［J］．现代塑料加工应用，2018，30（2）：57－59．
［4］陈晓勇．定模推出的塑料壳盖注塑模设计［J］．工程塑料应用，2011，2（39）：75－78．
［5］陈萌．扫描仪底壳热流道注塑模设计［J］．模具技术，2015（2）：35－38．
作者:傅莹龙 任建平 单位:台州科技职业学院