《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》課件 項(xiàng)目五 塑料側(cè)向分型與抽芯注射模設(shè)計(jì)

項(xiàng)目五

塑料側(cè)向分型與抽芯注射模設(shè)計(jì)一、項(xiàng)目引入二、相關(guān)知識(shí)（一）側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的類型（三）斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成及工作過(guò)程（二）抽芯距與抽拔力的計(jì)算（四）斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（五）斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式（六）彎銷抽芯機(jī)構(gòu)（七）斜導(dǎo)槽分型與抽芯機(jī)構(gòu)（八）斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)三、項(xiàng)目實(shí)施（九）頂出抽芯機(jī)構(gòu)（十）液壓或氣動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)（十一）手動(dòng)分型抽芯機(jī)構(gòu)（十二）齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)一、項(xiàng)目引入當(dāng)注射成型如下圖所示的側(cè)壁帶有孔、凹穴或凸臺(tái)等塑件時(shí),模具上成型該處的零件就必須制成可側(cè)向移動(dòng)的零件,稱為活動(dòng)型芯,在塑件脫模前必須先將活動(dòng)型芯抽出,否則就無(wú)法脫模。帶動(dòng)活動(dòng)型芯作側(cè)向移動(dòng)(抽拔與復(fù)位)的整個(gè)機(jī)構(gòu)稱為側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)。本項(xiàng)目以下圖所示的塑料防護(hù)罩為載體介紹側(cè)向分型與抽芯注射模設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。已知塑料防護(hù)罩所用材料為ABS(抗沖擊)、大批量生產(chǎn),顏色為紅色。要求塑件外表面光滑、美觀,下端外緣不允許有澆口痕跡,塑件允許的最大脫模斜度為0.5°。二、相關(guān)知識(shí)（一）側(cè)向分型或抽芯機(jī)構(gòu)的類型

機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是利用注射機(jī)開(kāi)模力作為動(dòng)力,通過(guò)有關(guān)傳動(dòng)零件(如斜導(dǎo)柱)使力作用于側(cè)向成型零件而將模具側(cè)分型或把活動(dòng)型芯從塑件中抽出,合模時(shí)又靠它使側(cè)向成型零件復(fù)位。

液壓或氣動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是以液壓力或壓縮空氣作為動(dòng)力進(jìn)行側(cè)分型與抽芯,同樣亦靠液壓力或壓縮空氣使活動(dòng)型芯復(fù)位。

手動(dòng)側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是利用人力將模具側(cè)分型或把側(cè)向型芯從成型塑件中抽出。（二）抽芯距與抽拔力的計(jì)算抽芯距是將側(cè)型芯或側(cè)滑塊從成型位置抽到不妨礙塑件頂出時(shí)側(cè)型芯或滑塊所移動(dòng)的距離。S=SC+(2~3)mm臨界抽芯距就是側(cè)型芯或滑塊抽到恰好與塑件投影不重合時(shí)所移動(dòng)的距離,它的值不一定總是等于側(cè)孔或側(cè)凹的深度,需要根據(jù)塑件的具體結(jié)構(gòu)和側(cè)表面形狀而確定,例如,對(duì)于下圖所示的線圈骨架類塑件,SC

可由下式計(jì)算:對(duì)塑件側(cè)向抽芯,就是側(cè)向脫模,抽拔力就是側(cè)向脫模力,其計(jì)算方法與脫模推出力計(jì)算方法相同,具體參見(jiàn)項(xiàng)目四之相關(guān)知識(shí)(十二)的推出力計(jì)算。（三）斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成及工作過(guò)程斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是利用斜導(dǎo)柱等零件把開(kāi)模力傳遞給側(cè)型芯或側(cè)向成型塊,使之產(chǎn)生側(cè)向運(yùn)動(dòng)完成抽芯與分型動(dòng)作。這類側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作安全可靠、加工制造方便,是設(shè)計(jì)和制造注射模抽芯時(shí)最常用的機(jī)構(gòu),但它的抽芯力和抽芯距離受到模具結(jié)構(gòu)的限制,一般適用于抽芯力不大及抽芯距小于60~80mm的場(chǎng)合。斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)主要由斜導(dǎo)柱、側(cè)型芯滑塊、導(dǎo)滑槽、楔緊塊和型芯滑塊定距限位裝置等組成,其工作過(guò)程如右圖所示。（四）斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1.斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)(1)斜導(dǎo)柱的形狀及技術(shù)要求斜導(dǎo)柱的形狀及其在模具中的安裝如下圖所示。(2)斜導(dǎo)柱的傾斜角斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)中斜導(dǎo)柱與開(kāi)合模方向的夾角稱為斜導(dǎo)柱的傾斜角α,它是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的重要參數(shù),α

的大小對(duì)斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度、抽芯距、受力狀況等有直接的重要影響。斜導(dǎo)柱的傾斜角可分三種情況,如下圖所示。(3)斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度計(jì)算斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度的計(jì)算見(jiàn)下圖所示。在側(cè)型芯滑塊抽芯方向與開(kāi)合模方向垂直時(shí),斜導(dǎo)柱的工作長(zhǎng)度L

與抽芯距S

及傾斜角α

有關(guān),即此時(shí),完成抽芯所需要的開(kāi)模行程為當(dāng)型芯滑塊抽芯方向向動(dòng)模一側(cè)或向定模一側(cè)傾斜β

角度時(shí),斜導(dǎo)柱的工作長(zhǎng)度為斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)為斜導(dǎo)柱安裝固定部分的尺寸為(4)斜導(dǎo)柱的直徑確定斜導(dǎo)柱的受力情況如下圖所示。通過(guò)一系列的計(jì)算和推導(dǎo),可以得出斜導(dǎo)柱直徑的計(jì)算公式為:由于計(jì)算比較復(fù)雜,有時(shí)為了方便,也可用查表的方法確定斜導(dǎo)柱的直徑。先按已求得的抽拔力Ft和選定的斜導(dǎo)柱傾斜角α

在表5-1中查出最大彎曲力Fw,然后根據(jù)Fw和Hw以及斜導(dǎo)柱傾斜角α

在表5-2中查出斜導(dǎo)柱的直徑d。2.側(cè)滑塊的設(shè)計(jì)下圖是常見(jiàn)的幾種側(cè)型芯與側(cè)滑塊的連接形式。

3.導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì)根據(jù)側(cè)型芯的大小、形狀和要求不同,以及各企業(yè)的使用習(xí)慣不同,導(dǎo)滑槽的形式也不相同,最常用的是T形槽和燕尾槽。下圖所示為導(dǎo)滑槽與側(cè)滑塊的導(dǎo)滑結(jié)構(gòu)形式：整體式的導(dǎo)滑槽通常在定模板或動(dòng)模板上直接加工出來(lái),由于動(dòng)、定模板常用材料為45鋼,為了便于加工,常調(diào)質(zhì)至28~32HRC,然后再銑削成型。蓋板的材料常用T8、T10或45鋼,熱處理硬度要求≥50HRC(45鋼表面硬度≥40HRC)。在設(shè)計(jì)導(dǎo)滑槽與側(cè)滑塊時(shí),要正確選用它們之間的配合。導(dǎo)滑部分的配合一般采用H8/f8。如果在配合面上成型時(shí)與熔融材料接觸,為了防止配合處漏料,應(yīng)適當(dāng)提高配合精度,可采用H8/f7或H8/g7配合,其余各處均應(yīng)留0.5mm左右的間隙。配合部分的粗糙度要求≤Ra0.8。為了讓側(cè)滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)移動(dòng)靈活,導(dǎo)滑槽和側(cè)滑塊要求保持一定的配合長(zhǎng)度。4.楔緊塊的設(shè)計(jì)在斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),必須考慮側(cè)滑塊的鎖緊。楔緊塊的各種結(jié)構(gòu)形式如下圖所示。楔塊楔緊角α'與斜導(dǎo)柱傾斜角α和楔塊壓緊高度h

有關(guān),表5-3所示為壓緊楔塊楔緊角選用表。在保證開(kāi)模時(shí)讓位和閉模時(shí)避免干涉撞擊情況下,楔緊角α'也不宜取過(guò)大值,因?yàn)棣?愈大,對(duì)滑塊的壓緊作用愈小。5.側(cè)滑塊定位裝置的設(shè)計(jì)合模時(shí)為了使斜導(dǎo)柱能準(zhǔn)確地插入側(cè)滑塊的斜導(dǎo)孔中,在開(kāi)模過(guò)程中側(cè)滑塊剛脫離斜導(dǎo)柱時(shí)必須定位,否則合模時(shí)會(huì)損壞模具。根據(jù)側(cè)滑塊所在的位置不同,可選擇不同的定位形式。下圖所示為側(cè)滑塊定位裝置常見(jiàn)的幾種形式。（五）斜導(dǎo)柱側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式1.斜導(dǎo)柱在定模、滑塊在動(dòng)模斜導(dǎo)柱在定模、滑塊在動(dòng)模是最常見(jiàn)的基本結(jié)構(gòu)形式?？蓪㈨敵隽慵才旁诓桓缮娴奈恢脕?lái)避免干涉現(xiàn)象,但有時(shí)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)限制無(wú)法避免二者在主分型面上投影的重合時(shí),就要判斷是否有干涉現(xiàn)象的發(fā)生,如下圖所示。當(dāng)Δl<Δh?tgα不會(huì)產(chǎn)生干涉。二者重合距離Δl越大,側(cè)型芯越低,即Δh

越小,越容易發(fā)生干涉。如判斷有干涉時(shí),則須采用先復(fù)位機(jī)構(gòu)。

(1)彈簧式先復(fù)位機(jī)構(gòu)將壓縮彈簧安裝在頂桿固定板和動(dòng)模板底面之間。頂出塑件時(shí)彈簧受壓。一旦合模,在彈簧力作用下脫模機(jī)構(gòu)立即復(fù)位,避免了頂桿與側(cè)向型芯的干涉。但是彈簧力有限,且可靠性差。僅適用于立式注射機(jī)和小型注射模,如下圖所示。

(2)杠桿式先復(fù)位機(jī)構(gòu)如下圖所示,固定于定模的楔桿,在閉模初就推動(dòng)杠桿轉(zhuǎn)過(guò)有效角度(φ-φ0)。驅(qū)使杠桿的另一端,從動(dòng)模底面上撐開(kāi)—個(gè)頂桿的回復(fù)行程ΔL

。杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)支承在頂出板上,回復(fù)動(dòng)作超前于側(cè)型芯的復(fù)位。其杠桿轉(zhuǎn)角φ

和力臂l,與行程ΔL

關(guān)系為ΔL=lcosφ-lcosφ0(3)三角滑塊式先復(fù)位機(jī)構(gòu)如下圖所示,合模時(shí),固定在定模板上的楔桿1與三角滑塊4的接觸先于斜導(dǎo)柱2與側(cè)型芯滑塊3的接觸,在楔桿作用下,三角滑塊在推管固定板6的導(dǎo)滑槽內(nèi)向下移動(dòng)的同時(shí)迫使推管固定板向左移動(dòng),使推管先于側(cè)型芯滑塊復(fù)位,從而避免兩者發(fā)生干涉。(4)滑塊擺桿式先復(fù)位機(jī)構(gòu)滑塊擺桿式先復(fù)位機(jī)構(gòu)如下圖所示。合模時(shí),固定在定模板上的楔桿4的斜面推動(dòng)安裝在支承板3內(nèi)的滑塊5向下滑動(dòng),滑塊的下移使滑銷6左移,推動(dòng)擺桿2繞其固定于支承板上的轉(zhuǎn)軸作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),從而帶動(dòng)推桿固定板1左移,完成推桿7的先復(fù)位動(dòng)作。開(kāi)模時(shí),楔桿脫離滑塊,滑塊在彈簧8作用下上升,同時(shí),擺桿在本身的重力作用下回?cái)[,推動(dòng)滑銷右移,從而擋住滑塊繼續(xù)上升。2.斜導(dǎo)柱和滑塊都在定模斜導(dǎo)柱安裝在定模板上,滑塊設(shè)置在定模邊的型腔板上,型腔板上加工有導(dǎo)滑槽。該機(jī)構(gòu)也稱為定距分型拉緊機(jī)構(gòu)。倘若動(dòng)模與型腔板之間拉緊不可靠,則會(huì)造成塑件和側(cè)型芯損傷。定距拉緊機(jī)構(gòu)適用于點(diǎn)澆口的澆注系統(tǒng),如左圖所示。該機(jī)構(gòu)用于主流道型澆口、輪輻式澆口等場(chǎng)合如右圖所示。定距拉緊機(jī)構(gòu)不僅適用于斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu),同時(shí)也可應(yīng)用于其他多種機(jī)構(gòu),如推出脫模機(jī)構(gòu),下圖所示即為拉鉤滾輪式雙脫模(順序脫模)機(jī)構(gòu)。3.斜導(dǎo)柱在動(dòng)模、滑塊在定模

斜導(dǎo)柱在動(dòng)模、滑塊在定模應(yīng)用這種模具結(jié)構(gòu)是有條件的,即塑件對(duì)型芯有足夠包緊力,型芯在初始開(kāi)模時(shí),能沿開(kāi)模軸線方向運(yùn)動(dòng)。必須保證推板與動(dòng)模板在開(kāi)模時(shí)首先分型,故需在推板下裝彈簧頂銷；而且側(cè)向抽拔距離較小，如下圖所示。4.斜導(dǎo)柱和滑塊都在動(dòng)模這種機(jī)構(gòu)常用于側(cè)向分型,也稱瓣合凹模,如左圖所示。由兩個(gè)或多個(gè)側(cè)滑塊組成凹模,被定模楔壓鎖緊。5.斜導(dǎo)柱內(nèi)抽芯斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)除了對(duì)塑件進(jìn)行外側(cè)抽芯與側(cè)向分型外,對(duì)于內(nèi)表面帶側(cè)凹的塑件,也可利用斜導(dǎo)柱機(jī)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)抽芯,進(jìn)行內(nèi)抽芯的斜導(dǎo)柱,向模具中心線方向傾斜,如右圖所示。（六）彎銷抽芯機(jī)構(gòu)彎銷抽芯機(jī)構(gòu)的原理和斜導(dǎo)柱抽芯相同,只是在結(jié)構(gòu)上用彎銷代替斜導(dǎo)柱。通常,彎銷裝在模板外側(cè),一端固定在定模上,另一端由支承塊支承,因而承受的抽拔力較大。左圖就是彎銷抽芯機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)。彎銷還可以用于滑塊的內(nèi)側(cè)抽芯,如右圖所示。（七）斜導(dǎo)槽分型與抽芯機(jī)構(gòu)當(dāng)側(cè)型芯的抽拔距離比較大時(shí),在側(cè)型芯的外側(cè)可以用斜導(dǎo)槽和滑塊連接代替斜導(dǎo)柱,如下圖所示。斜導(dǎo)槽的傾斜角在25°以下較好,如果不得不超過(guò)這個(gè)角度時(shí),可以把傾斜槽分成兩段,如下圖所示。第一段α1

角比鎖緊塊α'角小2°,在25°以下,第二段做成所要求的角度,但是α2最大在40°以下,E為抽拔距,(a)、(b)為斜導(dǎo)槽的兩種不同結(jié)構(gòu)形式。下圖所示是使用斜導(dǎo)槽抽芯時(shí),滑塊動(dòng)作和鎖緊的方式（八）斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)適用于成型面積較大、側(cè)孔或側(cè)凹較淺的塑件,所需的抽拔距也較小的場(chǎng)合,如左圖所示。使用這種抽芯機(jī)構(gòu)時(shí),應(yīng)防止初始開(kāi)模時(shí)斜滑塊的移動(dòng)，如右圖所示。（九）頂出抽芯機(jī)構(gòu)如下圖所示為斜頂桿推出抽芯機(jī)構(gòu)。斜推桿是斜滑塊抽芯的一種變異形式,受力情況與斜滑塊完全相同,但因斜推桿斷面尺寸小于斜滑塊,長(zhǎng)度又較大,因此斜角應(yīng)選取較小值,一般不宜超過(guò)20°,只適于小抽芯距的模具。（十）液壓或氣動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)液壓或氣動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)的活動(dòng)型芯的移動(dòng)是靠液體或氣體的壓力,通過(guò)油缸(或氣缸)、活塞及控制系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)的,如左圖所示是活動(dòng)型芯在定模一邊,利用氣缸在開(kāi)模前使活動(dòng)型芯移動(dòng),然后再開(kāi)模。如右圖所示是有鎖緊裝置的液壓(氣動(dòng))抽芯機(jī)構(gòu)。（十一）手動(dòng)分型抽芯機(jī)構(gòu)1.模內(nèi)手動(dòng)分型抽芯機(jī)構(gòu)(1)絲杠手動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)利用絲杠和螺母的配合,使型芯退出,絲杠可以一邊轉(zhuǎn)動(dòng)一邊抽出,也可以只做轉(zhuǎn)動(dòng),由滑塊移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)抽芯動(dòng)作，如下圖所示。(2)手動(dòng)齒輪抽芯機(jī)構(gòu)手動(dòng)齒輪抽芯機(jī)構(gòu)是通過(guò)齒輪傳動(dòng)或齒輪齒條傳動(dòng)使型芯抽出的機(jī)構(gòu)。圖(a)所示是用于大型塑件的手動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu),一模一件;圖(b)所示為一腔多件的圓錐齒輪抽芯機(jī)構(gòu)。2.模外手動(dòng)分型抽芯機(jī)構(gòu)模外手動(dòng)分型抽芯機(jī)構(gòu)是指鑲塊或型芯和塑件一起頂出模外,然后用人工或簡(jiǎn)單的機(jī)械將鑲塊從塑件上取下的機(jī)構(gòu)。塑件受到結(jié)構(gòu)形狀的限制或生產(chǎn)批量很小,不宜采用前面所介紹的幾種抽芯機(jī)構(gòu)時(shí),可以采用模外手動(dòng)分型抽芯機(jī)構(gòu)，如下圖所示。（十二）齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,一般中、小型模具中并不常用。如左圖所示是齒條固定在定模上的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu),右圖所示是齒條固定在動(dòng)模上的抽芯機(jī)構(gòu)。三、項(xiàng)目實(shí)施（一）計(jì)算抽芯距S=SC+(2~3)mm=(41-38)/2+(2~3)mm=3.52~4.5mm本項(xiàng)目取5mm。（二）確定型腔數(shù)目及排布塑件形狀較簡(jiǎn)單,質(zhì)量較小,生產(chǎn)批量較大,所以應(yīng)使用多型腔注射模具。考慮到塑件側(cè)面有10mm的圓孔,需要側(cè)向抽芯,所以模具采用一模兩腔,平衡式的型腔布置,這樣的模具結(jié)構(gòu)尺寸較小,制造加工方便,生產(chǎn)效率高,塑件成本較低。型腔布置如右圖所示。（三）選擇分型面塑件分型面的選擇應(yīng)保證塑件的質(zhì)量要求,本實(shí)例中塑件的分型面位置如左圖所示。（四）確定澆注系統(tǒng)塑件采用點(diǎn)澆口成型,其澆注系統(tǒng)形式如右圖所示。點(diǎn)澆口直徑為0.8mm,長(zhǎng)度為1mm,頭部球半徑R1.5~2mm,錐角為60°。分流道截面采用半圓截面流道,其半徑R

為3~3.5mm。主流道為圓錐形,上端直徑與注射機(jī)噴嘴相配合,下端直徑為8mm。（五）確定推出方式由于塑件形狀為圓殼形而且壁厚較薄,使用推桿推出容易在塑件上留下推出痕跡,不宜采用。所以選擇推件板推出機(jī)構(gòu)完成塑件的推出,這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,推出力均勻,塑件在推出時(shí)變形小,推出可靠。（六）確定抽芯方式塑件側(cè)面有10mm的圓孔,因此模具應(yīng)設(shè)置側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu),由于抽芯距離較短,抽芯力較小,所以采用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)。斜導(dǎo)柱裝在定模上,滑塊裝在推件板上,開(kāi)模時(shí)斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)