《塑料成型工艺与模具设计》-项目 ７　注射模推出机构的设计

７.１推出机构的组成、分类及设计原则１.推出机构的结构组成推出机构主要由推出零件、推出零件固定板、推板和推出机构的导向与复位部件等组成。如图７－１所示的模具中，推出机构由推杆１、拉料杆６及复位杆７等组成。推杆固定板２和推板５由螺钉连接，用于夹住推杆１、拉料杆６及复位杆７。开模时，注塑机上的顶杆将力作用在推板上，再通过推杆产生脱模力使塑料制品从型腔中脱出。导柱４和导套３的作用是保证推出过程平稳可靠，同时导柱４起支撑动模垫板的作用。推板在推出塑料制品后的复位依靠复位杆７实现。拉料杆６的作用是钩住浇注系统中的凝料，使凝料随同塑料制品一起留在动模内。挡销８的作用是使推板与动模座板间形成间隙，以保证平面度要求，并且有利于废料、杂物的去除；另外，还可以通过调节挡销８的厚度来控制推出距离。下一页返回７.１推出机构的组成、分类及设计原则２.推出机构的分类按推出动作的动力源可分为手动脱模、机动脱模、气动和液压脱模等。按推出机构的动作特点可分为一次推出（简单脱模机构）、二次推出、顺序脱模、点浇口自动脱落以及带螺纹塑件脱模等。脱模机构种类繁多，其设计是一项既复杂又灵活的工作。３.推出机构的设计原则①保证塑件不因顶出而变形损坏、影响外观。设计时需正确分析塑件对模具黏附力的大小和作用位置，选择合适的脱模方式和恰当的推出位置，平稳脱出塑件。推出位置尽量选择塑件内表面或隐蔽处，使塑件外表面不留推出痕迹。上一页下一页返回７.１推出机构的组成、分类及设计原则②为使推出机构简单、可靠，开模时应使塑件留于动模，以利用注射机移动部分的顶杆或液压缸的活塞推出塑件。③推出机构运动要准确、灵活、可靠，无卡死与干涉现象。机构本身应有足够的刚度、强度和耐磨性。上一页返回７.２脱模力的计算及推出零件尺寸的确定１.脱模力的计算脱模力是将制品从包紧的型芯上脱出时所需克服的阻力。计算脱模力时应考虑以下几点：①由收缩包紧力造成的制品与型芯的摩擦阻力，该值应由实验确定。②由大气压力造成的阻力。③由塑件的黏附力造成的脱模阻力。④推出机构的运动摩擦阻力。一般而言，塑件在开始脱模时，所需克服的阻力最大，即所需的脱模力最大。受力情况如图７－２所示，可以粗略地计算脱模力为Ｆ＝ＦＺ＋ＦＱ（７－１）下一页返回７.２脱模力的计算及推出零件尺寸的确定２.推出零件尺寸的确定推出机构中最主要的零件是推件板和推杆，推件板的厚度和推杆的直径的确定又是设计的关键。（１）推件板厚度的确定１）筒形或圆形塑料制件。当需要推件板脱模时，根据刚度计算，推件板的厚度为上一页下一页返回７.２脱模力的计算及推出零件尺寸的确定２）横截面为矩形或异形的环状制件。根据刚度计算，推件板的厚度为（２）推杆直径的确定１）推杆直径。根据压杆稳定公式，可得推杆直径为２）强度校核。推杆直径确定后，还应进行强度校核，则上一页返回７.３一次推出脱模机构一次推出脱模机构是指开模后，用一次动作将塑件推出的机构，又称简单脱模机构，包括推杆脱模、推管脱模、推板脱模、气动脱模及利用活动镶件或型腔脱模和多元件联合脱模等机构。１.推杆脱模机构（１）推杆脱模机构的组成图７－１所示为最常用的脱模机构，主要由推出部件、推出导向部件和复位件等组成。１）推出部件。组成：推出部件有推杆１、推杆固定板２、推板５和挡销８等。作用：推杆直接与塑件接触，开模后将塑件推出；推杆固定板和推板起固定推杆及传递注射机顶出压缸推力作用；挡销调节推杆位置和便于消除杂物。下一页返回７.３一次推出脱模机构２）导向部件。组成：导柱４和导套３。作用：使推出过程平稳，推出零件不致弯曲和卡死。３）复位部件。组成：复位杆７，也有利用弹簧复位的（见图７－３）。弹簧套在一定位柱或推杆上，以免工作时弹簧扭斜，同时定位柱也起限制推出距离的作用，避免弹簧压缩过度；当推杆固定板移动空间不够时，将弹簧套在推杆上；在推杆多、复位力要求大时，弹簧常与复位杆配合使用，以防止复位过程中发生卡滞或推出机构不能准确复位的情况。作用：使完成推出任务的推出零部件恢复到初始位置。上一页下一页返回７.３一次推出脱模机构（２）推杆的设计要点１）推杆应设置在脱模阻力大的地方（见图７－４（ａ）），壳或盖类塑件的侧面阻力最大，推杆应设在端面或靠近侧壁的部位，但也不应和型芯（或嵌件）距离太近，以免影响凸模或凹模的强度。当塑件各处脱模阻力相同时，推杆应均衡布置，使塑件脱模时受力均匀，防止变形。图７－４（ｂ）所示的塑件局部带凸台或肋，推杆通常设在凸台或肋的底部。推杆不宜设在塑件壁薄处，若结构需要顶在薄壁处时，可增大推出面积以改善塑件受力状况，图７－４（ｃ）采用推出盘的形式。当塑件上不允许有推出痕迹时，可采用推出耳形式（见图７－４（ｄ）），脱模后将推出耳剪掉。上一页下一页返回７.３一次推出脱模机构２）推杆应有足够的强度和刚度承受推出力，以免推杆在推出时弯曲或折断。推杆直径可计算得出，通常取２.５～１２ｍｍ，对于直径小于３ｍｍ的细长推杆应做成下部加粗的阶梯形。推杆的常用截面形状如图７－５所示，圆形截面为最常用的形式，标准圆形截面推杆的结构如图７－６所示。３）推杆端面应和型腔在同一平面或比型腔的平面高出０.０５～０.１０ｍｍ，如图７－７所示，且不应有轴向窜动。推杆与推杆孔配合一般为Ｈ８／ｆ８或Ｈ９／ｆ９，其配合间隙不大于所用塑料的溢料间隙，以免产生飞边。４）对带有侧向抽芯的模具，推杆位置应尽量避开侧向型芯，否则需设置推杆先复位装置，以免与侧向抽芯发生干涉。５）对于开有冷却水道的模具，应避免推杆穿过冷却水道，否则会出现漏水现象。设计时先设计冷却系统，再设计推出机构，并与冷却水道保持一定距离，以保证加工。上一页下一页返回７.３一次推出脱模机构２.推管脱模机构优点：推管以环形周边接触塑件，故推顶塑件力量均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。特点：主型芯和凹模可同时设计在动模一侧，以利于提高塑件的同轴度。但壁过薄的塑件（壁厚小于１.５ｍｍ），推管加工困难，且易损坏，不宜采用推管推出。适用场合：环形、筒形塑件或塑件带孔部分的推出。尺寸配合（见图７－８）：内径与型芯配合，小直径推管取Ｈ８／ｆ８配合，大直径推管取Ｈ７／ｆ６配合。推管与型芯的配合长度比推出行程Ｓ长３～５ｍｍ，推管与模板的配合长度一般为（１.５～２）Ｄ；其余部分扩孔，推管扩孔ｄ＋１，模板扩孔Ｄ＋１。上一页下一页返回７.３一次推出脱模机构组合形式：如图７－９所示，型芯固定在动模底板上，型芯长，制造和装配较麻烦，但结构可靠，适用于推出行程不大的场合。图７－９（ａ）所示为型芯固定在动模型芯固定板上，推管在型腔板内滑动，使推管和型芯长度大为缩短，但型腔板厚度增加。图７－９（ｂ）所示为推管在轴向开有连接槽或孔，可用键或销将型芯连接在推管上，但因紧固力小，只适用于小尺寸的型芯。上述几种推管脱模机构均需采用复位杆复位。３.推板脱模机构特点：塑件表面不留推出痕迹，同时塑件受力均匀，推出平稳，且推出力大，结构比推管脱模机构简单。适用场合：薄壁容器、壳形塑件及外表面不允许留有推出痕迹的塑件。上一页下一页返回７.３一次推出脱模机构结构形式：图７－１０（ａ）所示为推件板与推杆采用螺纹连接，以防止推件板在推出过程中脱落。图７－１０（ｂ）所示为推件板与推杆无固定连接，故要求导柱足够长，且严格控制脱模行程，以防止推板脱落。图７－１０（ｃ）所示结构适用于两侧具有顶出杆的注射机，模具结构简单，但推件板要适当加大和加厚。结构尺寸：为减少脱模过程中推件板与型芯之间的摩擦，两者之间留有０.２～０.２５ｍｍ的间隙，并采用锥面配合，以防止推件板偏斜溢料，锥面的斜度取３°～５°（见图７－１０（ｂ））。上一页下一页返回７.３一次推出脱模机构４.利用成型零件推出的脱模机构某些塑件因结构和材料等关系，不适宜采用上述脱模机构，可利用成型镶件或型腔带出塑件，使之脱模。图７－１１（ａ）所示为利用螺纹型环推出零件的例子；图７－１１（ｂ）所示为利用活动成型镶件推出塑件的结构，推杆推出型芯镶件，塑件取出后，推杆带动镶件复位；图７－１１（ｃ）所示为用型腔带出塑件的例子，型腔推出塑件后，人工取出塑件，该结构适用于软质塑料，但型腔数目不宜过多，以免取件困难。上一页下一页返回７.３一次推出脱模机构５.多元件综合脱模机构某些深腔壳体、薄壁塑件，以及带有局部环状凸起、凸肋或金属嵌件的复杂塑件，用单一的脱模方式，不能保证塑件顺利脱出，需采用两种以上的多元件联合推出。图７－１２所示为联合使用推杆、推管与推板三种元件。６.气压脱模机构图７－１３所示为用于深腔塑件及软性塑件脱模的气压脱模机构，加工简单，但必须设置气路和气门等。塑件固化后开模，通入０.１～０.４ＭＰａ的压缩空气，将阀门打开，空气进入型芯与塑件之间，使塑件脱模。上一页返回７.４二次推出脱模结构当塑件形状特殊或有生产自动化的需要时，在一次脱模动作后，塑件仍难于从型腔中取出或不能自动脱落时，则需增加一次脱模动作，才能使塑件脱模。有时为避免一次脱模使塑件受力过大，则采用二次脱模，以保证塑件质量。１.单推出板二次脱模机构（１）摆块拉板式脱模机构如图７－１４所示，利用活动摆块推动型腔完成一次脱模，然后由推杆完成二次脱模。图７－１４（ａ）所示为合模状态；开模时，固定在定模的拉板７带动活动摆块５，将型腔１抬起，完成一次脱模，如图７－１４（ｂ）所示；继续开模时，限位螺钉２拉住型腔板，由注射机顶杆４通过推杆３将塑件从型腔中推出；图７－１４（ｃ）中弹簧６的作用是使活动摆块５始终靠紧型腔。下一页返回７.４二次推出脱模结构（２）摆杆式脱模机构图７－１５所示是通过摆杆和Ｕ形架完成二次脱模。图７－１５（ａ）所示为合模状态。开模时注射机顶杆５推动推杆固定板，使固定在上面的推杆７和摆杆３一起向前运动，同时摆杆经固定在型腔上的圆柱销１使型腔抬起，将塑件从型芯上脱下，完成一次脱模，如图７－１５（ｂ）所示。当限位螺钉９迫使型腔不能继续向前移动时，摆杆又脱离了Ｕ形限制架４，同时圆柱销１将两摆杆分开，由弹簧２拉住摆杆紧靠在圆柱销上，当注射机顶杆继续顶出时，推杆７推动塑件脱离型腔，如图７－１５（ｃ）所示。上一页下一页返回７.４二次推出脱模结构２.双推出板二次脱模机构（１）八字摆杆式脱模机构图７－１６（ａ）所示为原始位置，开模时注射机顶杆６推动一次推出板，同时定距块５使二次推出板以同样速度推动塑件，使塑件和型腔一起运动而脱离动模型芯，完成一次脱模。当开模至图７－１６（ｂ）所示位置时，一次推出板碰到八字摆杆４，由于摆杆支点到两推板接触点的距离不等，在摆杆的摆动下，使二次推出板向前运动的距离大于一次推出板的距离，因而使塑料制件从型腔中脱出，如图７－１６（ｃ）所示。上一页下一页返回７.４二次推出脱模结构（２）拉钩楔块式脱模机构如图７－１７所示，成型推杆７固定在一次推出板９上，中心推杆６和拉钩１固定在二次推出板１０上。闭模状态时，拉钩在弹簧３的作用下始终钩住圆柱销５，如图７－１７（ａ）所示。开模时注射机顶杆８顶动二次推出板，由于拉钩的作用，一、二次推出板同时推动塑件，使塑件脱离型芯，完成一次脱模。继续开模时，在斜楔２的作用下，拉钩与圆柱销脱开，同时限距柱４碰到动模固定板，使一次推出板停止运动，如图７－１７（ｂ）所示的状态。注射机顶杆继续前进，中心推杆６推出塑件，完成二次脱模，如图７－１７（ｃ）所示。上一页下一页返回７.４二次推出脱模结构３.顺序脱模机构一般模具设计应尽可能使塑件留在动模一侧，但有时由于塑件形状特殊而不一定留在动模；或因某种特殊需要，模具在分型时必须先使定模分型，然后再使动模、定模分型，此情况必须考虑在定模上设置脱模机构，称之顺序脱模或双脱模机构。（１）弹簧顺序脱模机构图７－１８所示为弹簧顺序脱模机构，合模时弹簧受压缩，开模过程中，首先在弹簧作用下，使Ａ—Ａ分型面分型，分开至一定距离，限位螺钉限制定模的运动，模具从Ｂ—Ｂ分型面分型脱模。上一页下一页返回７.４二次推出脱模结构（２）拉钩顺序脱模机构图７－１９所示为拉钩顺序脱模的两种形式。图７－１９（ａ）所示为开模时先从Ａ—Ａ分型面分型，开模一定距离后，拉钩在压块作用下摆动而脱钩，定模受拉板限制而停止运动，于是从Ｂ—Ｂ分型面分型脱模。图７－１９（ｂ）所示为拉钩顺序脱模的另一种形式，其动作原理与图７－１９（ａ）相同。（３）双脱模机构图７－２０所示为两种常见的双脱模机构。图７－２０（ａ）所示为利用弹簧力使塑件先从定模中脱出，留于动模，然后用动模上的推出机构使塑件脱模。该结构紧凑、简单，但弹簧易失效，用于脱模阻力不大和推出距离不长的场合。图７－２０（ｂ）所示为利用杠杆的作用实现定模脱模的结构。上一页返回７.５浇注系统凝料的脱出和自动脱落机构要求浇注系统凝料能自动脱落，以适应自动化生产的需要。１.利用侧凹拉断点浇口凝料如图７－２１所示为利用侧凹和中心推杆将浇注系统凝料推出的结构。在分流道末端钻一斜孔，开模时浇注系统凝料受斜孔内凝料的限制，在浇口处与塑料断开，然后由主流道冷料井倒锥钩住浇注系统使凝料脱离斜孔，再由中心推杆将其推出。２.利用定模推板拉断点浇口凝料如图７－２２所示，在定模中加设分流道推板拉断点浇注系统凝料的结构。开模时，动模、定模先分型，点浇口在分型时被拉断，浇注系统凝料留在定模中；动模后退一定距离后，在拉板７的作用下，分流道推板６与定模型腔板２分型，浇注系统凝料脱离分流道。继续开模，由于拉杆１和限位螺钉３作用，使定模底板５与分流道推板６分型，在分型过程中，分别将浇注系统凝料从主流道及分流道拉杆上推出。下一页返回７.５浇注系统凝料的脱出和自动脱落机构３.对模具结构的要求为使塑件在脱模时不跟螺纹型芯或型环一起转动，在模具上必须设相应的止转结构。如图７－２３所示，型腔与塑件端面上设有止转结构，脱模时，通过螺纹型芯的回转，推板将推动塑件沿轴向移动，使塑件脱离螺纹型芯，在推杆的作用下塑件脱离推板。上一页返回７.６塑件螺纹的脱模机构塑件上的内螺纹用螺纹型芯成型，外螺纹用螺纹环成型。带螺纹塑件脱模需设置一些特殊机构。１.塑件螺纹脱模机构设计的注意事项（１）塑件外表面带有止转结构，带螺纹塑件成型后，必须与螺纹型芯或环做相对转动和移动才能脱模，塑件的外表面或端面应考虑带有止转的花纹或图案，如图７－２４所示。２.塑件螺纹的脱模方式（１）利用塑件弹性强制脱螺纹图７－２５（ａ）所示的聚乙烯和聚丙烯等软质塑件，可用推件板将塑件从螺纹型芯上强制脱下，图７－２５（ｂ）中Ａ为推件板。这种形式的模具结构简单，用于精度要求不高的塑件。但应避免图７－２５（ｃ）中用圆弧端面作为推出面，这样脱模困难。下一页返回７.６塑件螺纹的脱模机构（２）用硅橡胶作螺纹型芯强制脱模如图７－２６（ａ）所示，开模时，在弹簧作用下芯杆１先从硅橡胶螺纹型芯４中退出，使硅橡胶收缩，再用推杆将塑件推出，如图７－２６（ｂ）所示。因硅橡胶寿命低，仅用于小批量生产。（３）利用活动螺纹型芯或螺纹型环脱螺纹当模具不能设计成瓣合模或回转脱螺纹结构太复杂时，将螺纹部分做成活动型芯或活动型环随塑件一起脱模，然后在机外将它们分开。如图７－２７（ａ）所示为活动螺纹型芯结构，图７－２７（ｂ）和图７－２７（ｃ）所示为活动螺纹型环结构。这种形式的模具结构简单，但需加机外取芯装置。上一页下一页返回７.６塑件螺纹的脱模机构（４）螺纹部分回转的脱模机构螺纹部分回转的脱模机构是利用塑件与螺纹型芯或型环相对转动与相对移动脱出螺纹。回转机械可设在动模或定模，通常模具回转机构设置在动模一侧。螺纹回转脱模机构的驱动方式有人工驱动、液压或气压驱动、电动机驱动，以及利用开模运动通过齿轮齿条或大升角丝杠螺母驱动等。①手动脱螺纹机构。图７－２８所示为模内设变向机构的手动脱螺纹型芯的结构。当手工摇动斜齿轮５时，与它啮合的斜齿轮４通过滑键２带动螺纹型芯７旋转，由于凸模３的顶部设有止转槽９，螺纹型芯７在回转的同时向左移动（沿箭头方向），便可顺利与塑件脱离，然后开启模具从Ｉ处分型，由推板６将塑件推出，推出距离由定距螺钉８限制。上一页下一页返回７.６塑件螺纹的脱模机构②机动脱螺纹机构的原理是利用开模时的直线运动，通过齿轮齿条或丝杠的运动，螺纹型芯做回转运动而脱离塑件。图７－２９所示为用齿轮齿条脱出侧向螺纹型芯的机构。开模时，齿条导柱１带动螺纹型芯４旋转并沿套筒螺母３做轴向移动，脱离塑件。图７－３０所示为锥齿轮脱螺纹型芯机构，它用于侧浇口多型腔模，螺纹型芯只要做回转运动就可脱出塑件。由于螺纹型芯与拉料杆的旋向相反，故两者的螺距应相等且做成正反螺纹。如图７－３１所示，齿轮轴上加工大升角螺纹，与它配合的螺母固定不转。开模时动模移动，通过大升角螺杆使齿轮轴回转，经齿轮传动，使螺纹型芯脱出。上一页下一页返回７.６塑件螺纹的脱模机构③其他动力源脱螺纹机构。图７－３２（ａ）所示为靠液压缸或气缸使齿条往复运动，通过齿轮带动螺纹型芯回转的脱模机构。图７－３２（ｂ）所示为靠电动机和蜗轮蜗杆使螺纹型芯回转的