模块七--脱模顶出机构与设计

河南机电高等专科学校：杨占尧内容简介：本模块讲述顶出机构的驱动方式；顶出力的计算公式；各种简单脱模机构的设计；各种二级脱模机构的设计；浇注系统凝料的脱出与自动坠落；定模脱模机构的形式及设计；脱模元件尺寸校核与计算，包括顶杆直径校核、脱模板厚度计算等。模块七脱模顶出机构与设计河南机电高等专科学校：杨占尧学习目的和要求：1、了解顶出机构的驱动方式和设计原则，了解二级脱模机构的设计。2、掌握各种形式简单脱模机构的设计。3、掌握顶出力的计算、浇注系统凝料的脱出与自动坠落、定模脱模机构的类型。4、掌握脱模元件尺寸校核与计算。模块七脱模顶出机构与设计河南机电高等专科学校：杨占尧模块七脱模顶出机构与设计重点：1、简单脱模机构的设计。2、顶出力的计算、浇注系统凝料的脱出与自动坠落。3、定模脱模机构的类型、脱模元件尺寸校核与计算。难点：1、简单脱模机构和二级脱模机构的设计。2、培养学生的识图能力。河南机电高等专科学校：杨占尧7.1概述7.2顶出力的计算7.3简单脱模结构（或称一次顶出机构）7.4二级脱模机构7.5浇注系统凝料的脱出和自动坠落7.6定模脱模机构7.7脱模元件尺寸校核和计算模块七脱模顶出机构与设计河南机电高等专科学校：杨占尧在注塑成型的每一循环中，塑件必须由模具型腔中取出。完成取出塑件这个动作的机构就是顶出机构，也称为脱模机构。7.1概述河南机电高等专科学校：杨占尧7.1.1顶出机构的驱动方式1手动脱模手动脱模是指当模具分型后，用人工操纵顶出机构(如手动杠杆)取出塑件。对一些不带孔的扁平塑件，由于它与模具的粘附力不大，在模具结构上可不设顶出机构，而直接用手或钳子夹出塑件。使用这种脱模方式时，工人的劳动强度大，生产效率低，并且顶出力受人力限制，不能很大。但是顶出动作平稳，对塑件无撞击，脱模后制品不易变形，而且操作安全。在大批量生产中不宜采用这种脱模方式。河南机电高等专科学校：杨占尧2机动脱模利用注塑机的开模动力，分型后塑件随动模一起移动，达到一定位置时，脱模机构被机床上固定不动的顶杆顶住，不再随动模移动，此时脱模机构动作，把塑件从动模上脱下来。这种顶出方式具有生产效率高，工人劳动强度低且顶出力大等优点，但对塑件会产生撞击。3液压或气动顶出在注塑机上专门设有顶出油缸，由它带动顶出机构实现脱模，或设有专门的气源和气路，通过型腔里微小的顶出气孔，靠压缩空气吹出塑件。这两种顶出方式的顶出力可以控制，气动顶出时塑件上还不留顶出痕迹，但需要增设专门的液动或气动装置。河南机电高等专科学校：杨占尧4带螺纹塑件的顶出机构成型带螺纹的塑件时，脱模前需靠专门的旋转机构先将螺纹型芯或型环旋离塑件，然后再将塑件从动模上顶下。脱螺纹机构也有手动和机动两种方式，该部分内容在第十模块介绍。河南机电高等专科学校：杨占尧7.1.2顶出机构的设计原则(1)顶出机构的运动要准确、可靠、灵活，无卡死现象，机构本身要有足够的刚度和强度，足以克服脱模阻力。(2)保证在顶出过程中塑件不变形，这是对顶出机构的最基本要求。在设计时要正确估计塑件对模具粘附力的大小和所在位置，合理地设置顶出部位，使顶出力能均匀合理地分布，要让塑件能平稳地从模具中脱出而不会产生变形。顶出力中大部分是用来克服因塑料收缩而产生的包紧力，这个力的大小与塑料品种、性能，以及塑件的几何形状复杂程度，型腔深度、壁厚还有模具温度、顶出时间、脱模斜度、模具成型零件的表面粗糙度等因素有关。河南机电高等专科学校：杨占尧(3)顶出力的分布应尽量靠近型芯(因型芯处包紧力最大)，且顶出面积应尽可能大，以防塑件被顶坏。(4)顶出力应作用在不易使塑件产生变形的部位，如加强筋、凸缘、厚壁处等。应尽量避免使顶出力作用在塑件平面位置上。(5)若顶出部位需设在塑件使用或装配的基准面上时，为不影响塑件尺寸和使用，一般使顶杆与塑件接触部位处凹进塑件0.1毫米左右，而顶出杆端面则应高于基准面，否则塑件表面会出现凸起影响基准面的平整和外观。河南机电高等专科学校：杨占尧7.2顶出力的计算注塑成型过程中，型腔内熔融塑料因固化收缩包在型芯上，为使塑件能自动脱落，在模具开启后就需在塑件上施加一顶出力。顶出力的作用点应尽量靠近型芯，并且顶出力应施于塑件刚性和强度最大的部位，如凸缘或加强筋等处，作用面积也应尽可能大些。顶出力是确定顶出机构结构和尺寸的依据，它与塑料种类、塑件包容在型芯上的面积以及塑件的热收缩值等有关，其近似计算式为：河南机电高等专科学校：杨占尧dTTaCEMpd)(河南机电高等专科学校：杨占尧7.3简单脱模机构塑件在顶出零件的作用下，通过一次顶出动作，就能将塑件全部脱出。这种类型的脱模机构即为简单脱模机构，也称为一次顶出机构。它是最常见的，也是应用最广的一种脱模机构。一般有以下几种形式。河南机电高等专科学校：杨占尧7.3.1顶杆脱模机构1顶杆机构的组成和动作原理见图7-1所示。顶杆脱模是最典型的简单脱模机构，它结构简单，制造容易且维修方便。它是由顶杆1、顶杆固定板2、顶杆垫板5、拉料杆6、支承钉8和复位杆7等所组成的。顶杆、拉料杆、复位杆都装在顶杆固定板上，然后用螺钉将顶杆固定板和顶杆垫板连接固定成一个整体，当模具打开并达到一定距离后，注塑机上的机床顶杆将模具的顶出机构挡住，使其停止随动模一起的移动，而动模部分还在继续移动，于是塑件连同浇注系统一起从动模中脱出。合模时，复位杆首先与定模分型面相接触，使顶出机构与动模产生相反方向的相对移动。模具完全闭合后，顶出机构便回复到了初始的位置(由支承钉保证最终停止位置)。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧2．复位装置顶杆或顶套将塑件顶出后，必须返回其原始位置，才能合模进行下一次注塑成型。最常用的方法是复位杆回程，这种复位杆又名回程杆。这种方法经济、简单，回程动作稳定可靠，图7-2所示就是常用复位杆的形式。其工作过程如图7-1所示，当开模时，顶杆都向上顶出，复位杆突出模具的表面；当注塑模闭合时，复位杆与定模模面接触，注塑机继续闭合时，则使复位杆随同顶出机构一同返回原始位置。有时，需要在模具闭合之前使顶杆或顶套复位(如某些带活动成型芯的注塑模)，就应当采用弹簧回程的办法。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧图7-3所示就是弹簧回程的顶出机构。注塑成型后，注塑机的顶杆推动顶板2，这时，弹簧5受到压缩，顶杆3就将塑件顶出。合模时，弹簧5又回复原有长度，将顶板2与顶杆3一同弹回原来的位置。河南机电高等专科学校：杨占尧虽然弹簧回程经常被采用，但有时由于回程负荷的不均衡，不能准确可靠的使顶出装置复位，所以，也可采用凸轮回程机构如图7-4。从图(b)可知，在模具闭合时，件6首先与凸轮5接触，令其转动迫使顶出板1复位。河南机电高等专科学校：杨占尧3导向装置对大型模具设置的顶杆数量较多或由于塑件顶出部位面积的限制，顶杆必须作成细长形时以及顶出机构受力不均衡时(脱模力的总重心与机床顶杆不重合)，顶出后，顶出板可能发生偏斜，造成顶杆弯曲或折断，此时应考虑设置导向装置，以保证顶出板移动时不发生偏斜。一般采用导柱，也可加上导套来实现导向。导柱与导向孔或导套的配合长度不应小于10毫米。当动模垫板支撑跨度大时，导柱还可兼起辅助支撑作用。河南机电高等专科学校：杨占尧4顶杆的形式如图7-5所示。顶杆材料多用45#钢、T8A或T10A，头部要淬火，硬度应达到HRC40以上，表面粗糙度达Ra0.63～1.25um(高于▽7)(指滑动配合部分)。图7-5中所示A型是结构最简单的等圆截面顶杆，应用也最广，其尾部采用抽轴肩形式，一般为4～6毫米；B型是阶梯形顶杆，用于顶出部位面积较小的情况，为了增加其刚度可将非顶出部分直径适当加粗，一般1=2；C型为阶梯插入式结构，插入段顶杆可选用优质钢材，与顶杆本体间采用过渡配合，插入段长度=4～6，然后以焊接固定。型和型是特殊断面形状的顶杆，其区别为型是整体式而型为插入式。以上各种形式顶杆的和值由模具结构决定。河南机电高等专科学校：杨占尧图7-5顶杆的形状(1)河南机电高等专科学校：杨占尧图7-5顶杆的形状返回河南机电高等专科学校：杨占尧5顶杆的固定方法见图7-6所示。图7-6(a)为轴肩垫板连接，是最常用的固定方式。顶杆与固定孔间应留一定的间隙，装配时顶杆轴线可作少许移动，以保证顶杆与型芯固定板上的顶杆孔之间的同心度，并建议钻孔时采用配加工的方法。图7-6(b)是采用等厚垫圈垫在顶出固定板与垫板之间，这样可免去在固定板上加工凹坑。图7-6(c)的特点是顶杆高度可以调节，螺母起固定锁紧作用。图7-6(d)、(f)是采用顶丝和螺钉固定。以上三种固定方法均可省去垫板。图7-6(e)用于较细的顶杆，以铆接的方法固定。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧6．顶杆与顶杆孔的配合顶杆与顶杆孔间为滑动配合，一船选H8/f8，其配合间隙兼有排气作用，但不应大于所用塑料的排气间隙(视所用塑料的熔融粘度而定)，以防漏料。配合长度一般为顶杆直径的2～3倍。顶杆端面应精细抛光，因其已构成型腔的一部分。为了不影响塑件的装配和使用，顶杆端面应高出型腔表面0.1毫米。顶杆顶出是应用最广的一种顶出形式，它几乎可以适用于各种形状塑件的脱模。但其顶出力作用面积较小，如设计不当，易发生塑件被顶坏的情况，而且还会在塑件上留下明显的顶出痕迹。河南机电高等专科学校：杨占尧7.3.2推管脱模推管脱模常用于圆筒状塑件推出。它提供了均匀脱模力，用于一模多腔成型更为有利。将型腔和型芯均设计在动模，可保证制件孔与其外圆的同心度。对于台阶筒体和锥形筒体，如图7-7(a)、(b)所示，只能用推管脱模。要求推管内外表面都能顺利滑动。推管材料与推杆相同。其滑动长度的淬火硬度为HRC50左右，且等于脱模行程与配合长度之和，再加上5～6mm余量。非配合长度均应用0.5～1mm的双面间隙。推管在推出位置与型芯应有8～10mm的配合长度，推管壁厚应在1.5mm以上。必要时采用阶梯推管，见图7-7(a)。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧推管脱模机构有三类形式：(1)长型芯。型芯紧固在模具底板上，见图7-7(a)。结构可靠，但底板加厚，型芯延长．只用于脱模行程不大的场合。(2)中长型芯。推管用推杆推拉，见图7-7(b)。该结构的型芯和推管可较短些，但动模板因容纳脱模行程而增厚。(3)短型芯。见图7-7(c)。这种结构使用较多。为避免型芯固定凸肩与运动推管相干涉，型芯凸肩须有缺口，或用键固定，致使型芯固定不可靠，且推管必须开窗，或剖切成(2～3)个脚，致使推管被削弱，制造亦困难。河南机电高等专科学校：杨占尧7.3.3推板脱模推板也称脱模板或推件板。在分型面处从壳体塑件的周边推出，推出力大且均匀。对侧壁脱模阻力较大的薄壁箱体或圆筒制品，推出后外观上几乎不留痕迹。这对透明塑件尤为重要。推板脱模机构不需要回程杆复位。推板应由模具的导柱导向机构导向定位，以防止推板孔与型芯间的过度磨损和偏移。为防止推杆与推板分离，推板滑出导柱，推杆与推板用螺纹联接，见图7-8(a)。当导柱足够长时，推杆与推板也可不作联接，见图7-8(b)。对于有多个圆柱型芯相配的推件板，大多镶上淬火套与型芯相配，便于加工和调换，见图7-8(a)。图7-8(c)的结构适用于两侧具有顶出杆的注塑机。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧推板与型芯之间要有高精度的间隙、均匀的动配合。要使推板灵活脱模和回复，又不能有塑料熔体溢料，最大单向间隙应限制在0.05mm以下。对低粘度的如PA等，不超过0.01mm。为防止过度磨损和咬合发生，推板孔与型芯应作淬火处理。推板脱模的分型面应尽可能为简单无曲折的平面。在一些场合，如图7-9所示，在推板与型芯间留有单边0.2mm左右间距，避免两者之间接触。并又有锥形配合面起辅助定位作用，可防止推板孔偏心而引起溢料，其斜度为10°左右。河南机电高等专科学校：杨占尧返回河南机电高等专科学校：杨占尧对于大型深腔容器，特别是软质塑料，为防止过大脱模力使制品壁产生皱折，应该给