塑料模具-抽芯机构

1第十一章抽芯机构当制品具有与开模方向不同的内侧孔、外侧孔或侧凹时，除极少数情况可以强制脱模外，一般都必须将成型侧孔或侧凹的零件做成可移动的结构。在制品脱模前，先将其抽出，然后再从型腔中和型芯上脱出制品。完成侧向活动型芯抽出和复位的机构就叫侧向抽芯机构。从广义上讲，它也是实现制品脱模的装置。这类模具脱出制品的运动有两种情况：一是开模时优先完成侧向抽芯，然后推出制品；二是侧向抽芯分型与制品的推出同时进行。11.1抽芯机构的组成和分类1、抽芯机构的组成抽芯机构按功能划分，一般由成型组件、运动组件、传动组件、锁紧组件和限位组件五部分组成，见表11-1。组成名称功能组件图示成型组件形成制品上侧孔，凹凸台阶或曲面型芯、型块等运动组件连接并带动型芯或型块在模套导滑槽内运动滑块、斜滑块传动组件带动运动组件作抽芯和插芯动作斜导柱、齿条、液压抽芯机构等锁紧组件合模后锁紧运动组件、防止注塑时受到反压力而产生位移楔紧块、楔紧块等限位组件使运动组件在开模后，停留在所要求的位置上，保证合模时传动组件工作顺利限位块、限位钉等表11-1抽芯机构的组成2、侧向抽芯机构的分类及特点侧向分型和抽芯机构按其动力源可分为手动、机动、气动或液压三类。（1）手动侧向分型抽芯模具结构比较简单，且生产效率低，劳动强度大，抽拔力有限。故在特殊场合才适用，如试制新制品、生产小批量制品等。（2）机动侧向分型抽芯开模时，依靠注塑机的开模动力，通过侧向抽芯机构改变运动方向，将活动零件抽出。机动抽芯具有操作方便、生产效率高、便于实现自动化生产等优点，虽然模具结构复杂，但仍在生产中广为采用。机动抽芯按结构形式主要有：斜导柱分型抽芯、弯销分型抽芯、斜滑块分型抽芯、齿轮齿条分型抽芯、弹簧分型抽芯等不同形式。其特点见表11-2所示。（3）液压或气压侧向分型抽芯系统以压力油或压缩空气作为抽芯动力，在模具上配置专门的油缸或气缸，通过活塞的往复运动来进行侧向分型、抽芯及复位的机构。这类机构的主要特点是抽拔距长，抽拔力大，动作灵活，不受开模过程限制，常在大型注塑模中使用。尤其适用于备有油缸的注塑机。种类特点适用范围斜导柱抽芯机构1、以注塑机的开模力作为抽拔力；2、结构简单，对于中、小型芯的抽芯使用较为普遍；抽芯距离小于50mm23、用于抽出接近分型面抽拔力不太大的型芯；4、抽芯距离等于抽芯行程乘Tanα，抽芯所需开模距离较大；5、抽出方向一般要求与分型面平行；6、延时抽芯距离较短。弯销抽芯机构1、用于抽出离分型面垂直距离较远的型芯；2、与斜导柱相比较，相同截面的弯销所能承受的抽拔力较大；3、延时抽芯距离大；4、弯销可设在模具外侧，结构紧凑。开模行程短，抽芯距离大，抽芯阻力大，活动型芯离分型面较远齿轮、齿条抽芯机构1、抽出与分型面成任何角度且抽拔力不大的型芯；2、抽芯行程等于抽芯距离，能抽出较长的型芯；3、可实现长距离延时抽芯；4、模具结构复杂。活动型芯与分型面成夹角，需要同时抽出几个不同方向的型芯斜滑块抽芯机构1、适应抽出侧面成型深度较浅，面积较大的凹凸表面；2、抽芯与推出的动作同时完成；3、斜滑块分型处有利于改善溢流、排气条件；4、斜滑块通过模套锁紧，锁紧力与锁模力有关。同时抽出几个型芯的特殊情况表11-2抽芯机构的特点11.2抽芯机构的设计要点1、模具抽芯自锁自锁：自由度F≥1，由于摩擦力的存在以及驱动力方向问题，有时无论驱动力如何增大也无法使滑块运动的现象称为抽芯的自锁。在注塑成型中，对于机动抽芯机构，当抽芯角度处于自锁的摩擦角之内，即使增大驱动力，都不能使之运动,因此，模具设计时必须考虑避免在抽芯方向上发生自锁。自锁的条件：⑴移动副自锁对于移动副，当驱动力作用在移动副的摩擦角之内时，将发生自锁。例:一人在爬墙。如图11-1所示的移动副，驱动力P使滑块产生运动的有效分力为水平分力Pt，即Pt=Psinβ=Pntgα，垂直分力Pn使滑块所受的最大摩擦阻力为Fmax=Pntgβ。当α≤β时，则有Pt≤Fmax，即不管驱动力P如何增大，驱动力的有效分力总是小于驱动力P本身所可能引起的最大摩擦力，因而滑块总不会发生运动，即发生了自锁现象。αβ滑块图11-1移动副自锁⑵转动副自锁对于转动副，当驱动力为单一作用力，并作用在摩擦圆之内时，将发生自锁。例:偏心夹具。3如图11-2a所示，作用在轴上的外载荷为Q，摩擦力F对轴形成的摩擦力矩M为：MFRQRQ摩擦圆ρ=μR如图11-2b所示，当作用在轴上的外载荷为S，则当力S的作用线在摩擦圆之内时，即Aρ,因驱动力矩M1=SA，始终小于它本身所能引起的最大摩擦力矩M=ρQ。所以力S任意增大，也不能驱使轴颈转动，亦即发生了自锁现象。ρρ轴支承座a)b)图11-2转动副自锁2、抽拔力的计算抽拔力是指制品处于脱模状态，需要从与开模方向有一交角的方位抽出型芯所需克服的阻力。这个力的大小随制品结构、几何尺寸、塑料原料的物理性能及模具结构而异。当原材料确定时，抽拔力与模具结构和制品形状密切相关，因此计算抽拔力的方法与计算脱模力的方法近似。但有些情况，需对脱模力计算公式做适当地修正和改进，方可用于抽拔力的计算。抽拔力的计算公式：Fc=Ap(μcosa-sina)式中：Fc——抽拔力,N；A——制品包络型芯的面积，2m；P——制品对侧型芯的收缩力（包紧力），其值与制品的集合形状及制品的品种、成型工艺有关，一般取p=1X310Pa；——制品在热状态时对钢的摩擦系数，取=0.2；——侧型芯的脱模斜度，一般取=30°。3、抽芯距离的计算从成型位置侧抽至不妨碍制品顶出的位置时，侧型芯所移动的距离叫抽芯距。通常抽芯等于侧成型孔的深度或成型凸台的长度S加上安全系数K，抽芯距的计算如下：S抽=S移+K式中S抽——抽芯距（mm）；S移——滑块型芯脱离成型处，不妨碍顶出的移动距离(mm)；K——抽芯安全系数(mm)，按S移的大小及抽芯机构的类型选定（见表11-3）。K有单位吗？是否应删除，还是表11-3及相关地方加注单位？（K可以有单位）4表11-3抽芯安全系数K（单位：mm）S移抽芯机构手动、弹簧、斜导柱、弯销斜滑块齿轮齿条液压、气压≤302～33～55～8齿大于8＞30～503～5＞505～8注：同一抽芯滑块上有许多型芯时，安全值K应按型芯最大抽芯距查取。一般抽芯距的计算有两种方法：公式计算法及作图法，由于科技的发展，CAD等应用软件的普及，目前作图法得到普遍的应用。⑴动模抽芯距离的计算①矩形制品抽芯距计算，如图11-3所示。抽移分型面定模侧动模侧图11-3矩形制品抽芯距S抽=S移+K式中S抽——抽芯距（mm）；S移——滑块型芯完全脱离成型处的移动距离(mm)；K——抽芯安全系数(mm)。②圆形制品抽芯距计算，如图11-4所示。抽分型面定模侧动模侧移图11-4圆形制品抽芯距22-SRrK抽式中S抽——抽芯距（mm）；R——圆形制品最大轮廓半径(mm)；r——圆形制品芯轴半径(mm)；K——抽芯安全系数(mm)。5③多瓣滑块抽芯距计算，如图11-5所示。抽移βγα移图11-5圆形多瓣滑块抽芯距（a改α，b改β，c改γ，这样就可以与公式内容相对应了）0sinsin(180)RSK抽=sinsinRK式中S抽——抽芯距（mm）；R——圆形制品最大轮廓半径(mm)；r——圆形制品芯轴半径(mm)；K——抽芯安全系数(mm)。α=180°-β-γ，其中γ=0sin(180)arcsinR=sinarcsinR；β=0003601180()180(1)2nn，n为圆形制品所等分的瓣数。⑵定模抽芯距的计算定模抽芯只要使抽芯从成型位置侧抽脱离侧向成型胶位时，由于抽芯完毕，分型面开模后会把滑块带到定模，一般情况下是不妨碍制品顶出的，因此，有时抽芯距会相对较小，如图11-6所示。移抽定模滑块分型面定模侧动模侧图11-6定模抽芯距11.3手动抽芯机构手动分型多用于型芯、螺纹型芯、成型缺口的抽出，可分为模内手动分型抽芯和模外手动分型抽芯两种。11.3.1、模内手动抽芯机构在开模前，人工直接抽拔或利用传动装置抽出型芯，然后开模，顶出制品。手动分型多用丝杆、斜槽6抽芯装置。（1）丝杆手动抽芯机构利用丝杆和螺母的配合，使型芯退出，丝杆可以一边旋转一边抽出，也可以只作转动，由滑块实现抽芯动作，如图11-7所示。如图11-7a所示，圆形侧型芯3由螺栓头部直接成型，开模时，随螺栓手动抽离制品；合模时，通过侧型芯上的螺杆台肩进行锁紧的。如图11-7b所示，由于方形侧型芯3在抽出过程中不允许旋转，所以将侧型芯3插入螺杆6的孔中，靠挡销5或卡簧挡住，开模前旋转螺杆6使侧型芯3不随螺杆旋转，只作平行后移，逐渐抽离制品。如图11-7c所示的是矩形型芯，也不允许在抽芯过程中旋转，它是将螺杆6装夹在侧型芯3和压块8之间，可作自由旋转动作，开模后，旋转螺杆6只带动型芯平行后移抽出。如图11-7d是当侧型芯受力较大时，用楔紧块9锁紧侧型芯3，防止注塑压力过大，导致后退。将螺杆6固定在侧型芯3与压块8之间，楔紧块9必须率先脱离压块8的斜面时，方可开始手动抽芯动作。a)b)c)d)图11-7模内手动抽芯机构1、型芯2、定模3、侧型芯4、动模5、挡销6、螺杆7、螺母8、压块9、楔紧块（2）手动斜槽分型抽芯机构斜槽抽芯机构具有偏心转盘，适用于制品的抽拔力不大，抽拔距小，而且多个侧型芯等分于圆的周圈时，多采用斜槽分型与抽芯机构。如图11-8所示，制品周边有若干通孔，它的结构形式是转盘5上铣有腰形斜槽孔，插入斜槽孔的滑块7与侧滑块10由圆柱销6连接固定，转盘5可绕定模9上的芯轴旋转。开模前沿顺时针方向转动手柄9，使转盘5在绕芯轴旋转时腰形斜槽孔带动滑块、型芯一起做平行后移的抽芯动作之后，从主分型面分型，将制品脱离型腔并顶出。为了提高模具的使用寿命，在转盘和定模芯轴间设置淬硬的轴套8，以便于维修或更换。这种结构特点是通过转盘的转动，带动所有侧型芯做辐射状的抽芯，其结构简单，模具造价低，运动平稳可靠。但由于人工操作，只适宜抽拔力较小的场合。7图11-8模内手动辐射抽芯机构1、顶杆2、型芯3、动模4、垫板5、转盘6、圆柱销7、滑块8、轴套9、定模10、侧型芯11、手柄11.3.2、模外手动抽芯机构模外手动抽芯机构是在模具开模后，活动型芯随制品一起顶出模外，然后用人工或简单的机械将活动型芯从制品上取下；合模时，再将活动型芯装入模内的抽芯形式。当制品受到结构形状的限制或生产批量很小时，可以采用模外手动分型抽芯机构。同时，为了提高注塑效率，同时应备有几套备用的活动型芯，以便于循环交替使用。如图11-9a所示，开模后，顶杆4将制品及活动型芯2一起顶出主型芯5，用人工方式将活动型芯取下；合模时，顶杆4先复位便于活动型芯固定。活动型芯通过与分型面相平的台肩和侧面的斜面定位的。如图11-9b所示，活动型芯2则是靠主型芯5的内侧斜面定位。如图11-9c所示，制品内侧带有螺纹，由螺纹嵌件6直接成型，开模后，顶杆4将制品和活动型芯2及螺纹嵌件6顶出主型芯5后，先卸掉螺纹嵌件6，然后从制品中取出活动型芯2。a)b)c)图11-9模外手动抽芯机构1、定模2、活动型芯3、动模4、顶杆5、主型芯6、螺纹嵌件11.4弹簧抽芯机构弹簧抽芯机构抽芯的抽芯动作是以弹簧的弹力作为抽拔力的一种抽芯机构（不通顺，请修改，顺句），在小型模具中也有应用价值。它们的特点是造模成本低，运转周期短。但在采用弹簧抽芯机构时，应注意因弹簧的疲劳而失效，因而多用在抽拔力不大的场合。实例1、弹簧内抽芯如图11-10为弹簧内抽芯机构，开模时，楔紧块7在消除楔紧力后，内滑块2在弹簧1的作用下抽芯。合模时，依靠楔紧块7的斜面带动内滑块2复位。8应该注意的是，内滑块到主型芯的端面厚度H不能过小，应能承受注塑压力的冲击力，否则抽芯距的运动空间会引起主型芯6的塑性变形，从而引起制品表面缺陷。图11-10弹簧内抽芯1、弹簧2、内滑块3、垫板4、动模板5、定模板6、主型芯7、楔紧块实例2、弹簧外抽芯，挡销限位如图11-11为弹簧外抽芯机构，开模时，楔紧块4在消除对侧滑