[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0033] 实施例一
[0034] 如图1所示，花洒塑件29主要包括莲蓬头291、弯管292和尾端的螺纹连接头294三个部分，螺纹连接头294的主体为直管293，其外壁上加工有螺纹。花洒塑件29主要的特征为以下几个特征：椭圆状的莲蓬头291、圆弧中心线变截面的弯管292、外螺纹、直管孔、弯管292外壁上的防滑扣295。花洒塑件29内壁管分为两段：第一段为圆弧中心线变截面的弯管
292，第二段为固定圆截面的直管293。
[0035] 花洒塑件29的材料使用ABS+PC，俗称ABS加聚碳，是国内少数几种可能透用的合料之一，不能自燃，外火燃烧时，表面有像聚碳燃烧一样的小颗粒析出，黑色低于ABS，常见于电器件、机械零配件等。其特点为：
[0036] ①综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好；②与372有机玻璃的熔接性良好，制成双色塑件，且可表面镀铬，喷漆处理；③有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别；④流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好；材料缩水率S＝0.6％。
[0037] 如图2所示，本实施例中使用花洒塑件29的侧面最大外形轮廓来设置分型面，分型面为平顺光滑分型面，以便于型腔镶件和型芯镶件的加工。
[0038] 本实施例花洒成型模具，包括模具本体，模具本体上设置有浇口；模具本体包括底座25、动模板22、定模板21和面板20，底座25上由下至上依次安装有动模板22和定模板21，面板20安装于定模板21的上方；动模板22的上表面与定模板21的下表面之间安装有成型组件，成型组件包括型腔镶件19和型芯镶件27，型腔镶件19安装于定模板21的下表面，型芯镶件27安装于动模板22的上表面，型腔镶件19和型芯镶件27之间形成有第一成型腔体，用于成型花洒塑件29的外壁；第一成型腔体内还设置有弯管型芯10，用于成型花洒塑件29的管壁内侧；型芯镶件27上还设置有莲蓬头内壁型芯，用于成型花洒塑件29的莲蓬头291内壁。
[0039] 在本实施例中，弯管型芯10包括相连接的直管段和弯管段，直管段和弯管段分别用于成型花洒塑件29的螺纹连接头294内壁直管孔和弯管292的内壁。
[0040] 在本实施例中，型芯镶件27上还设置有螺纹连接头外壁成型件16，螺纹连接头外壁成型件16包括左滑块161和右滑块162，左滑块161和右滑块162之间形成有第二成型腔体，用于成型花洒塑件29的螺纹连接头294外壁；进一步地，左滑块161和右滑块162的外侧均开设有T型槽28，定模板21上对应安装有T型槽锁紧块17，用于对左滑块161和右滑块162进行锁紧。
[0041] 在本实施例中，莲蓬头内壁型芯分体设置，包括相配合的左镶件8和右镶件9，左镶件8和右镶件9之间形成有用于使弯管型芯10穿过的通道。
[0042] 在本实施例中，成型组件设置有两个，两个成型组件并排设置于动模板22的上表面与定模板21的下表面之间。
[0043] 本实施例中花洒塑件29的脱模布置、花洒塑件29外壁的脱模布置，依靠以下方式来实施：
[0044] ①在弯管292末端螺纹连接头294的外壁上，针对外螺纹特征，使用1组哈夫滑块‑左滑块161和右滑块162，来进行侧抽芯脱模，滑块161和右滑块162上设置的T型槽28，用于T型槽锁紧块17对其进行抽芯驱动和闭模锁紧；
[0045] ②弯管292外壁、莲蓬头291的上半部分，依靠花洒塑件29从型腔镶件19中脱出而脱模；
[0046] ③弯管292外壁的下半部分依靠花洒塑件29从型芯镶件27上的顶出脱出而脱模；
[0047] ④莲蓬头291的内壁，依靠花洒塑件29从左镶件8、右镶件9上顶出而脱模；
[0048] ⑤螺纹连接头294内壁、弯管282内壁使用一个连体设置的弯管型芯10进行转动抽芯脱模；
[0049] 花洒塑件29内壁上直管293内壁、弯管292内壁的脱模机构设计是本实施例设计的难点所在，因而，在准确获得花洒塑件29内壁的脱模力大小后，再有针对性的对连体弯管型芯10的动力驱动进行设计，是优化本实施例结构设计的关键举措之一。
[0050] 如图3所示，对于一般任意直圆柱型芯30，其包紧力F为外壁圆周面积上的应力包紧面积的乘积之和。
[0051] 直圆柱型芯的包紧力F为：
[0052] F＝p·L·h (1)
[0053] 其中，L‑型芯外壁周长；p‑包紧应力(MPa)；h‑型芯包紧高度；
[0054] 其所需脱模力Q为：
[0055] Q＝p·L·h·(μ·sinα‑cosα) (2)
[0056] 其中，μ‑摩擦系数，取0.1～0.2；α‑脱模斜度，取1～3°。
[0057] 式(2)计算模型应用于本实施例花洒塑件29时，情况有些变化，型芯已经由固定截面的直圆柱型芯30，变化为圆弧变截面的弯管型芯10；针对连体弯管型芯10的包紧力，应做如下分析。
[0058] 图4和图5中，b0、b1、b2‑边界线；L1、L2‑分段编号；O1‑O2‑弯管型芯中心线；x+、y+‑坐标轴方向；R1‑塑件弯管内壁半径(mm)；R2塑件弯管外壁半径(mm)；r‑弯管型芯半径(mm)；t‑塑件弯管壁厚(mm)；p‑型芯包紧抵抗单位压力(MPa)；σ‑塑件拉伸单位压力(MPa)；F‑F、a‑a‑+ + ‑截面符号；θ‑分力角度；Py+‑y方向分力；ΣFy+‑y轴合应力(MPa)；ΣFy‑‑y轴合应力(MPa)。
[0059] 如图4所示，以b0、b1、b2界线为分界线，花洒塑件29内壁的成型件连体弯管型芯10的构成由两段构成：L1段和L2段，L1段为弯管段型芯，L2段为直管段型芯。注塑完毕脱模前，塑件弯管特征包覆于L1段型芯和L2段型芯上时，对于垂直于弯管中心线O1‑O2的任意截面F‑F面而言，在该截面上，弯管型芯10的包紧受力如图5所示。对于任意截面F‑F，其跟直圆柱型芯30的任意截面的受力情况是一样的。L1、L2段的型芯都为圆截面，L2段可以参照式(2)来进行计算，但对于L1段，计算其包紧力时，存在2个变化，第一个是型芯包紧高度h由直线变为圆弧线，第二个是截面由固定半径截面变化为变半径截面，所以，针对图5中的截面F‑F面，应做如下计算模型的改进和变换：
[0060] (1)变化截面包紧力模型；首先，假定塑件包紧圆柱型芯时，包紧变形为弹性变形，将L1段的F‑F面移位到图5中后，此时若用a‑a剖面将该塑件与弯管型芯剖开后，塑件的上半圆与塑件的下半圆在a‑a截面处的力平衡状态为：
[0061]
[0062] 上半圆中，对于 设型芯的单位面积的反作用力为p，从而有：
[0063]
[0064] 对于 由塑件在a‑a剖面处的断面单位面积应力σ产生，从而有：
[0065]
[0066] 而塑件的壁厚为t，有:
[0067] t＝R1‑R2 (6)
[0068] 从而：
[0069]
[0070] 塑件包紧型芯时，塑件内径R2包紧型芯产生的变形量ΔL为：
[0071] ΔL＝2·π·R2·S (8)
[0072] 式(8)中，S‑塑料收缩率；
[0073] 而对于σ有：
[0074] σ＝E·ε (9)
[0075] 式(9)中，E‑材料弹性模量(GPa)；ε‑弹性应变；
[0076] 经变换，有：
[0077]
[0078] 因而，对于塑件在a‑a截面的两处断面，其因包紧而产生的平衡力有：
[0079]
[0080] 式(3)平衡的结果为：
[0081]
[0082]
[0083] 即对于型芯上单位包紧应力p而言，其大小与变化型芯半径r大小成反比，也即：
[0084]
[0085] (2)h高度形状发生变化后弯管段L1脱模力；如图6所示，对于弯管的中心半径RD，塑件的弯管段型芯的形状而言，其从ro端到re端为逐渐变大的过程，即半径r为变量，弯管型芯的形状可以认为是半径为变量r的圆，沿半径RD扫略59°而成型。
[0086] 图6中，r0‑L1段小端初始半径(mm)；re‑L1段大端终结半径(mm)；R1‑塑件弯管内壁半径(mm)；R2‑塑件弯管外壁半径(mm)；r‑弯管型芯半径变量；RD‑L1段弯管中心线半径(mm)；t‑塑件壁厚；γ‑扇形扫略角(°)。
[0087] 图6中，依据塑件的手柄的造型r与ro、re的关系可以设定为线性关系，即：
[0088] Δr＝(re‑r0) (15)
[0089] 若设RD的圆心角为γ，若扫略角度为Δγ，即dγ时，有：
[0090]
[0091] 显然，当扫略增加dγ时，对应的Pdγ有：
[0092]
[0093] 对应的包紧面积ΔH近似为：
[0094] ΔH＝2·π·r·RD·dγ＝2·π·(0.043·dγ+10)·RD·dγ (18)
[0095] 对应包紧力ΔFb为：
[0096]
[0097] ΔFb＝E·S·t·2·RD·dγ (20)
[0098] 从而，弯管型芯的包紧力Fb为：
[0099]
[0100] 考虑弯管的拔模斜度后，其拔模斜度α可以认为是：
[0101] α＝dγ (22)
[0102] dγ≈0 (23)
[0103] 因而有：
[0104] μ·cosα‑sinα＝μ·cos(dγ)‑sin(dγ)≈μ (24)
[0105] 从而有Qb：
[0106]
[0107] 式(25)中，K‑安全裕度系数，取2～3；
[0108] (3)L2段脱模力计算；对于螺纹直管段L2，依据式(2)、式(12)，脱模力Qd为：
[0109] Qd＝K·h·p·L·(μ·cosα‑sinα)＝2·π·K·E·S·t·h·(μ·cosα‑sinα) (26)[0110] (4)结合(25)、式(26)，连体弯管型芯的总脱模力Q为：Q＝Qb+Qd，经计算后，Qb＝805(N)，Qd＝309.5(N)，Q＝1114.5(N)。
[0111] 如图7‑9所示，本实施例中还公开一种上述花洒成型模具的脱模机构，包括油缸1、齿条4、传动齿轮轴7和扇形齿轮14，油缸1安装于油缸安装架2上，油缸1的中心杆输出端通过中心杆连接块3与齿条4连接，通过油缸1驱动齿条4水平运动，齿条4的两侧还设置有齿条导向块15，用于进行导向；齿条4与传动齿轮轴7啮合连接，从而齿条4水平运动驱动传动齿轮轴7转动；传动齿轮轴7与扇形齿轮14啮合连接，扇形齿,14与弯管型芯10连接，通过传动齿轮轴7带动扇形齿轮14转动，从而带动弯管型芯10运动，实现花洒塑件29的弯管292内壁及直管293内壁的抽芯脱模。
[0112] 花洒塑件29的模腔为1模2腔，因而有2个弯管型芯10需要进行驱动抽芯；在本实施例中，传动齿轮轴7的中部设置有中部齿轮，中部齿轮与齿条4啮合连接；传动齿轮轴7的两端均设置有一个端部齿轮，每个端部齿轮均啮合连接有一个扇形齿轮14，两个扇形齿轮14分别带动一个弯管型芯10，实现抽芯脱模。
[0113] 对于油缸1而言，需要同步驱动2个连体弯管型芯10进行转动，因而有：
[0114]
[0115]
[0116] 考虑机械传动效率，取效率系数η＝0.75，RD＝150mm，RC＝30mm，最终Qg＝1.486x103(N)；其中，TD‑脱模力转矩；Tc‑传动齿轮轴转矩；RD‑扇形齿轮半径；Rc‑中间传动轴半径；Qc‑油缸抽芯力。
[0117] 在本实施例中，底座25的上方安装有支撑板13，油缸1通过油缸安装架2安装于支撑板13上；传动齿轮轴7的两端各通过一下支座5安装于支撑板13上，传动齿轮轴7的端部通过轴承6与下支座5转动连接；支撑板13上还设置有中间垫板23，动模板22设置于中间垫板23上方，动模板22上安装有上支座12，扇形齿轮14通过扇形齿轮轴11转动安装于上支座12上；
[0118] 底座25上的四个角处均设置有一导柱18，支撑板13、中间垫板23、动模板22、定模板21由下至上依次安装于导柱18上，通过4副导柱18为模具进行闭模导向。
[0119] 在本实施例中，底座25上设置有推板24，推板24上设置有顶针，用于将花洒塑件29顶出；顶针对应设置有两组。
[0120] 本发明成型模具为两板模具，模腔布局1模2腔，使用单点侧浇口进行浇注，在开模面PL处单次分型打开。成型模具的模架进行了局部改装，增加了支撑板13和中间垫板23。花洒塑件29的最终脱模使用顶针顶出方式脱模，由推板24推动顶针顶出。成型模具使用4副导柱18进行闭模导向，冷却主要针对型腔镶件19进行冷却，开设冷却管道的直径为 单腔内塑件尾端外螺纹使用一组哈夫滑块进行侧抽芯，单个哈夫滑块由安装于定模板21内的T型槽锁紧块17进行驱动。塑件内壁L1、L2段的脱模由脱模机构通过油缸1驱动进行旋转抽芯脱模。
[0121] 本发明针对花洒塑件弯管内壁形状不同于直壁管的形状变化，基于直壁管脱模分析的基础上，使用微积分法，构建了连体弯管型芯的脱模力计算模型，并准确地获得了塑件弯管内壁所需的脱模力，据此，优化设计了塑件弯管内壁的旋转抽芯脱模机构。获得的模具结构为1模2腔、单次开模两板模具，模具中，设置有2组哈弗滑块外螺纹脱模机构，和1个联动式油缸驱动的扇形齿轮弯销抽芯机构。模具结构简单实用，机构动作可靠，有较好的设计参考价值。
[0122] 需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0123] 本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
