注塑工藝及模具設(shè)計(jì)第五講 注塑模設(shè)計(jì)（七）

洪慎章

(上海交通大學(xué)塑性成形技術(shù)與裝備研究院，上海 200030)

（接上期）

5.7 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)

5.7.1 簡(jiǎn)介

當(dāng)塑件上具有與開模方向不同的內(nèi)外側(cè)孔或側(cè)凹時(shí), 塑件不能直接脫模, 必須將成型側(cè)孔或側(cè)凹的零件做成可動(dòng)的, 稱為活動(dòng)型芯。在塑件脫模前先將活動(dòng)型芯抽出, 然后再自模中推出塑件。完成活動(dòng)型芯抽出和復(fù)位的機(jī)構(gòu)稱為抽芯機(jī)構(gòu)。

5.7.1.1 分型與抽芯方式

抽芯方式按其動(dòng)力來(lái)源可分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、氣動(dòng)或液壓分型抽芯。

（1）手動(dòng)側(cè)向分型抽芯 模具開模后，活動(dòng)型芯與塑件一起取出，在模外使塑件與型芯分離, 或在開模前依靠人工直接抽拔, 或通過傳動(dòng)裝置抽出型芯。具有手動(dòng)抽芯的模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,但是生產(chǎn)效率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大，且抽拔力受到人力限制，因此只有在小批量生產(chǎn)和試制生產(chǎn)時(shí)才采用。

（2）機(jī)動(dòng)側(cè)向分型抽芯 開模時(shí)依靠注塑機(jī)的開模動(dòng)力, 通過傳動(dòng)零件, 將活動(dòng)型芯抽出。機(jī)動(dòng)抽芯模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜, 但型芯抽出無(wú)需手工操作, 減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度, 生產(chǎn)率高, 在生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛采用。

（3） 液壓或氣壓傳動(dòng)側(cè)向抽芯 活動(dòng)型芯靠液壓系統(tǒng)或氣壓系統(tǒng)抽出, 有的注射機(jī)本身就帶有抽芯液壓缸, 比較方便, 但是一般的注塑機(jī)沒有這種裝置, 可以根據(jù)需要另行設(shè)計(jì)。由于注射機(jī)本身就是使用高壓液體作為動(dòng)力的, 因此采用液動(dòng)比氣動(dòng)要方便些。這種方法不僅傳動(dòng)平穩(wěn), 而且可以得到較大的抽拔力和較長(zhǎng)的抽芯距。

5.7.1.2 抽拔距確定

抽拔力的計(jì)算同于脫模力的計(jì)算。

將型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置,型芯 (或滑塊) 所移動(dòng)的距離稱為抽拔距。

一般抽拔距等于側(cè)孔深加2～3 mm。當(dāng)結(jié)構(gòu)比較特殊時(shí)，如成型圓形線圈骨架（見圖221），設(shè)計(jì)的抽拔距不能等于線圈骨架凹模深度S2, 因?yàn)榛瑝K抽至S2時(shí)，塑件的外徑仍不能脫出滑塊的內(nèi)徑，必須抽出S1的距離再加2～3 mm，塑件才能脫出。

式中：S——抽拔距，mm；

S1——抽拔的極限尺寸，mm ；

R——塑件外徑，mm；

r——滑塊內(nèi)徑，mm。

圖221 模具抽拔距

5.7.2 機(jī)動(dòng)式分型抽芯機(jī)構(gòu)

機(jī)動(dòng)式分型抽芯機(jī)構(gòu)分為彈簧、斜導(dǎo)柱、彎銷、斜導(dǎo)槽、楔塊、斜滑塊、斜槽、齒輪齒條等八種。

5.7.2.1 彈簧（或硬橡膠）分型抽芯機(jī)構(gòu)

當(dāng)塑件的側(cè)凹比較淺, 所需抽拔力和抽芯距不大的時(shí)候, 可以采用彈簧或硬橡皮實(shí)現(xiàn)抽芯動(dòng)作。圖222所示為橡膠抽芯機(jī)構(gòu)，閉模時(shí)，鎖緊塊迫使側(cè)芯至成型位置；開模后，鎖緊塊脫離側(cè)芯，側(cè)芯即在硬橡膠或彈簧的作用下抽出塑件。

圖222 橡皮抽芯機(jī)構(gòu)圖

圖223所示為彈簧抽芯機(jī)構(gòu), 由滑塊1、型芯2、彈簧等零件所組成。開模后塑件留在動(dòng)模, 當(dāng)推桿5推動(dòng)推板4時(shí), 滑塊跟著移動(dòng); 當(dāng)滑塊移動(dòng)到型芯減小處時(shí), 兩滑塊在彈簧的作用下向內(nèi)移動(dòng)抽出塑件,繼續(xù)開模即可取下塑件。

圖224是彈簧抽芯的另一種型式。開模時(shí)，滾輪2脫離側(cè)芯4，側(cè)芯在彈簧3的作用下抽出。要注意在抽側(cè)型芯時(shí)，中心型芯5不能隨動(dòng)模移動(dòng),否則塑件留于定模型腔，難于脫模。因此，設(shè)置了頂銷6，使型芯與動(dòng)模板1開始有一段相對(duì)移動(dòng)，待側(cè)型芯抽出后，塑件包緊在型芯5上，再和動(dòng)模一起移動(dòng)。

圖223 彈簧抽芯機(jī)構(gòu)

圖224 彈簧抽芯機(jī)構(gòu)

5.7.2.2 斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)

（1） 斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)主要是由與模具開模方向成一定角度的斜導(dǎo)柱3與滑塊8組成，側(cè)型芯5用銷4固定在滑塊上，如圖225(a)所示。開模時(shí)，開模力通過斜導(dǎo)柱作用于滑塊，迫使滑塊在動(dòng)模板7的導(dǎo)滑槽內(nèi)向左移動(dòng)，完成抽芯動(dòng)作。塑件被推出系統(tǒng)推出型腔，如圖255(b)所示，限位擋塊9、螺釘11、彈簧10是使滑塊保持抽芯后最終位置的定位裝置，保證閉模時(shí)斜導(dǎo)柱能很準(zhǔn)確地進(jìn)入滑塊的斜孔(彈簧為壓縮彈簧)，再向左移動(dòng)恢復(fù)原位。鎖緊塊1用于防止在注塑成型時(shí), 由于側(cè)型芯受力而使滑塊產(chǎn)生位移。圖225所示塑件靠推管推出型腔。

下面分別介紹斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)中的主要部分，即斜導(dǎo)柱、滑塊、導(dǎo)滑槽、滑塊的定位裝置和鎖緊塊的形式。

a.斜導(dǎo)柱。斜導(dǎo)柱的形狀如圖226所示。斜導(dǎo)柱的材料多用45鋼、T8、 T10，以及20鋼滲碳處理等，淬火后硬度在55HRC以上，最后磨削加工保證表面粗糙度值Ra為 0.8 μm，各部尺寸見表46。

圖225 斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)

圖226 斜導(dǎo)柱形狀

表46 斜導(dǎo)柱尺寸 mm

斜導(dǎo)柱的安裝固定見圖227。斜導(dǎo)柱的傾斜角α一般在25°以下，鎖緊塊的角度α'=α+(2～3)°。斜導(dǎo)柱與固定板之間用三級(jí)精度第三種過渡配合為宜。 由于斜導(dǎo)柱只起驅(qū)動(dòng)滑塊的作用, 滑塊運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性由導(dǎo)滑槽與滑塊間的配合精度保證, 滑塊的最終位置由鎖緊塊保證，因此為了運(yùn)動(dòng)靈活，斜導(dǎo)柱和滑塊問采用比較松的配合，斜導(dǎo)柱的尺寸為d-0.5-1.0。斜導(dǎo)柱的頭部可以做成圓弧形，也可以做成圓錐形，必須注意圓錐部的斜角一定要大于斜導(dǎo)柱的傾斜角，以免斜導(dǎo)柱的有效長(zhǎng)度離開滑塊時(shí), 其頭部仍然繼續(xù)驅(qū)動(dòng)滑塊。

圖227 斜導(dǎo)柱的安裝固定

b.滑塊?；瑝K分為整體式和組合式兩種。組合式是把型芯安裝在滑塊上, 這樣可以節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材, 且加工容易，因此應(yīng)用廣泛。型芯與滑塊的連接形式如圖228所示。一般型芯都比較小，所以在設(shè)計(jì)滑塊與型芯的連接時(shí)，往往采用將型芯嵌入滑塊部分的尺寸加大，見圖228(a)；在考慮強(qiáng)度問題時(shí)，還可以采用圖228(b)的形式，用騎縫銷釘固定; 圖228(c)所示為燕尾糟式連接，用于型芯比較大的情況；當(dāng)型芯比較小時(shí)，也可以用螺釘固定，如圖228(d)所示；型芯為薄片形狀時(shí)，可用通槽固定，如圖228(e)所示；如有多個(gè)型芯時(shí)，可加壓板固定，如圖228(f)所示。

型芯為成型零件，材料用鉻鎢錳鋼、T8、T10或45鋼，淬火硬度為50HRC以上?；瑝K用T8、T10、45鋼即可，淬火硬度為40HRC以上。

c.導(dǎo)滑糟。根據(jù)模具上型芯的大小，以及各廠的使用情況，滑塊與導(dǎo)滑槽的配合形式各不相同，如圖229所示?？偟囊笫窃诔樾具^程中，保證滑塊運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)上下竄動(dòng)和卡緊現(xiàn)象。

滑塊的導(dǎo)滑長(zhǎng)度有一定的要求。由于滑塊在完成抽拔動(dòng)作后, 需停留在導(dǎo)滑槽內(nèi), 因此留在導(dǎo)滑槽中的長(zhǎng)度L不應(yīng)小于滑塊長(zhǎng)度L1的2/3，如圖230所示。如果太短, 滑塊在開始復(fù)位時(shí)容易傾斜，甚至損壞模具。 為了不增大模具的體積，而又增加導(dǎo)滑槽長(zhǎng)度，可采用局部加長(zhǎng)的辦法解決，如圖231所示。

圖228 型芯與滑塊的連結(jié)形式

圖229 滑塊與導(dǎo)滑槽的配合形式

圖230 滑塊的導(dǎo)滑長(zhǎng)度

圖231 延長(zhǎng)塊結(jié)構(gòu)

d.滑塊定位裝置。開模后滑塊必須停留在一定的位置上，不可任意滑動(dòng)。因此, 必須設(shè)計(jì)定位裝置，否則，閉模時(shí)斜導(dǎo)柱將不能準(zhǔn)確地進(jìn)人滑塊，致使模具損壞。在設(shè)計(jì)滑塊定位裝置時(shí)，應(yīng)根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，選用不同的形式。圖242(a)(b)所示為利用擋塊定位的兩種形式。向下抽芯時(shí), 可采用圖242(a)所示的形式,它是利用滑塊的自重停靠在擋塊上，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。向上抽芯時(shí)可采用圖232(b)所示的形式，它是依靠彈簧的彈力使滑塊?？吭趽鯄K上而定位，彈簧的彈力應(yīng)是滑塊自重的1.5～2倍。圖232(c)(d)所示裝置都是采用彈簧銷的定位裝置，形式基本相同，僅因擋板的厚度不同而用不同的方式安裝彈簧。圖232(e)所示裝置以鋼球代替活動(dòng)銷。

圖232 滑塊定位裝置

e.鎖緊塊形式。在塑料的注射過程中，型芯受到塑料很大的推力作用。這個(gè)力通過滑塊傳給斜導(dǎo)柱，而一般斜導(dǎo)柱為一細(xì)長(zhǎng)桿件, 受力后容易變形。因此,必須設(shè)置鎖緊塊, 以便在模具閉模后鎖住滑塊, 承受塑料給予型芯的推力。 鎖緊塊與模件的連接可根據(jù)推力的大小, 選用各種不同的裝固方式。

鎖緊塊形式如圖233所示。圖233(a)是將鎖緊塊與定模固定板做為一體的整體式結(jié)構(gòu)，牢固可靠，但是金屬材料耗費(fèi)大，多用于側(cè)向力較大的場(chǎng)合。圖233(b)是用螺釘和銷釘固定的，這種形式制造簡(jiǎn)單，適用較為普遍。圖233(c)是利用 T形槽固定鎖緊塊的形式，銷釘定位，這種結(jié)構(gòu)可承受較大的側(cè)壓力。圖233(d)是采用鎖緊塊整體嵌入模板的一種連接形式。圖233(e)(f)都是對(duì)鎖緊塊起加強(qiáng)作用的形式，用于側(cè)壓力很大的場(chǎng)合。

圖233 鎖緊塊形式

要求鎖緊塊的楔角ɑ'大于斜導(dǎo)柱傾斜角ɑ。這樣當(dāng)模具一開模鎖緊塊就讓開,否則斜導(dǎo)柱將無(wú)法帶動(dòng)滑塊作抽拔動(dòng)作，見圖234。一般取ɑ' =ɑ+(2～3)°。

圖234 鎖緊塊模角ɑ'的形狀

（2）斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度和最小開模行程計(jì)算 斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度由抽拔距、 斜導(dǎo)柱的直徑及其傾斜角的大小確定。抽芯方向與開模方向垂直時(shí),其長(zhǎng)度計(jì)算如下(見圖235) 。

式中：L——斜導(dǎo)柱總長(zhǎng)度，mm；

D——斜導(dǎo)柱固定部分大端直徑，mm；

h——斜導(dǎo)柱固定板厚度，mm；

d——斜導(dǎo)柱直徑，mm；

α——斜導(dǎo)柱的斜角，°。

其中, L4=S/sinα稱斜導(dǎo)柱有效長(zhǎng)度； L3+L4稱斜導(dǎo)柱伸出長(zhǎng)度；L5稱斜導(dǎo)柱頭部長(zhǎng)度，常取10～15 mm，也可取截錐長(zhǎng)度為 d/3，半球形頭取d/2。

圖235 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度與開模行程

完成抽拔距 S所需的最小開模行程H由下式計(jì)算：

H=Scotα （53）

（3） 斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式

a.斜導(dǎo)柱在定模、滑塊在動(dòng)模的結(jié)構(gòu)。斜導(dǎo)柱在定模、滑塊在動(dòng)模的結(jié)構(gòu)如圖236所示?；瑝K在斜導(dǎo)柱的作用下，在推出板上導(dǎo)滑而脫離塑件。當(dāng)塑件內(nèi)都有凹槽時(shí)，也可以用斜導(dǎo)柱抽出型芯，如圖237所示。

圖236 斜導(dǎo)柱在定模、滑塊在動(dòng)模的結(jié)構(gòu)

圖237 用斜導(dǎo)柱抽出型芯

設(shè)計(jì)斜導(dǎo)柱在定模、滑塊在動(dòng)模的結(jié)構(gòu)時(shí)，必須注意的是在復(fù)位時(shí)滑塊與推出系統(tǒng)不要發(fā)生干涉現(xiàn)象。如圖238所示，在滑塊1的復(fù)位先于推桿2的復(fù)位時(shí)，至使活動(dòng)型芯碰撞推出桿而損壞，所以設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)慎重考慮。在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下, 應(yīng)盡量避免推出桿與活動(dòng)型芯的水平投影相重合，或使推出桿的推出距離小于滑動(dòng)型芯的最低面。當(dāng)推出系統(tǒng)采用復(fù)位桿復(fù)位時(shí)，推桿可先于活動(dòng)型芯復(fù)位，條件是：推桿端面至活動(dòng)型芯最近距離h'和 tanɑ的乘積，大于活動(dòng)型芯與推桿或推管間在水平方向的重合距離S′，h'tanɑ＞S'即（一般大0.5 mm以上）。圖239所示的三種情況就不會(huì)產(chǎn)生干涉而相互碰撞。如果模具結(jié)構(gòu)不允許時(shí)，推出桿的復(fù)位應(yīng)采用先復(fù)位機(jī)構(gòu)。

圖238 干涉現(xiàn)象

圖239 h'和 S'的關(guān)系圖

①楔形滑塊復(fù)位機(jī)構(gòu),如圖240所示。楔形桿4固定在定模上，楔形滑塊3在推出板2的導(dǎo)滑槽內(nèi)可以滑動(dòng)。合模過程中，楔形桿的斜面將楔形滑塊朝箭頭方向移動(dòng)，同時(shí)楔形滑塊又迫使推出板2后退，完成推桿l的復(fù)位。這種形式由于楔形滑塊不宜過大，所以推桿1退回的距離也較小。

圖240 楔形滑塊復(fù)位機(jī)構(gòu)

②擺桿復(fù)位機(jī)構(gòu)，如圖241所示。擺桿復(fù)位機(jī)構(gòu)與楔形滑塊復(fù)位機(jī)構(gòu)相似，所不同的是由擺桿3代替了楔形滑塊的作用。合模時(shí)楔形桿5推動(dòng)擺桿，使其朝箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)推出板2使推桿1復(fù)位。

圖241 擺桿復(fù)位機(jī)構(gòu)

③彈簧復(fù)位機(jī)構(gòu)，如圖189 所示。在推出板與動(dòng)模板之間裝上彈簧，推出板靠彈簧的彈力而復(fù)位。利用彈簧復(fù)位在生產(chǎn)中應(yīng)用較多，這是因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配和更換都很方便。其缺點(diǎn)是彈簧力量小，可靠性差。

b.斜導(dǎo)柱在動(dòng)模、滑塊在定模的結(jié)構(gòu)。斜導(dǎo)柱在動(dòng)模、滑塊在定模的結(jié)構(gòu)如圖242、圖243所示。圖242所示結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是沒有推出機(jī)構(gòu)。由于斜導(dǎo)柱和滑塊上導(dǎo)柱孔的配合問隙較大（C=1.6～3.6 mm），使得滑塊在分開前，模具首先分開一個(gè)距離D（D=C/sinα），使型芯從塑件中抽出D距離而與塑件松動(dòng)，然后靠導(dǎo)柱孔的外側(cè)將滑塊移動(dòng)而退出塑件，最后用手將塑件取出。這種形式的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，但是塑件必須用人工取出，僅適用于小批量的簡(jiǎn)單模具。

圖242 斜導(dǎo)柱在動(dòng)模、滑塊在定模的結(jié)構(gòu) I

圖243所示結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是型芯7與固定板5有一定距離的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了使塑件不留于定模，開模時(shí)，首先從A面分型，型芯不動(dòng)，固定板移動(dòng)，這時(shí)滑塊10在斜導(dǎo)柱8的作用下退出塑件；繼續(xù)開模時(shí)，動(dòng)模板與型芯臺(tái)肩相碰，模具從B面分型，型芯7帶著塑件脫離定模型腔，最后推板4將塑件推出。

圖243 斜導(dǎo)柱在動(dòng)模、滑塊在定模的結(jié)構(gòu)II

c.斜導(dǎo)柱和滑塊同在定模的結(jié)構(gòu)。如圖244所示，開模時(shí)由于擺鉤6的連接作用, 使模具首先沿A面分型，同時(shí)斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)滑塊2完成外側(cè)抽芯；繼續(xù)開模，擺鉤碰到壓塊5，使擺鉤失去連接作用，同時(shí)定位螺釘3限位，模具沿B面打開，塑件被帶到動(dòng)模，最后由推板1將塑件推出模外。

d.斜導(dǎo)柱和滑塊同在動(dòng)模的結(jié)構(gòu)。斜導(dǎo)柱和滑塊都在動(dòng)模一邊時(shí), 可通過推出裝置或順序分型機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)斜導(dǎo)柱與滑塊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。圖255所示為斜導(dǎo)柱和滑塊同在動(dòng)模的結(jié)構(gòu)?；瑝K1裝在推板2的導(dǎo)滑糟內(nèi),閉模時(shí)滑塊靠裝在定模上的鎖緊塊鎖緊；開模時(shí)，動(dòng)定模分開，這時(shí)滑塊和斜導(dǎo)柱并無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此滑塊不動(dòng)。當(dāng)推出系統(tǒng)開始動(dòng)作時(shí)，在推桿3的作用下推動(dòng)推板2，使塑件脫離型芯的同時(shí)，滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下而離開塑件。這種結(jié)構(gòu)由于滑塊始終不脫

圖244 斜導(dǎo)柱和滑塊同在定模的結(jié)構(gòu)

離斜導(dǎo)柱, 所以不需設(shè)滑塊定位裝置, 結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。

圖245 斜導(dǎo)柱和滑塊同在動(dòng)模的結(jié)構(gòu)