第五章注射模设计

第五章注射模设计 第六节侧向分型与抽芯机构设计

第六节侧向分型与抽芯机构设计 • 一、侧向分型与抽芯机构的分类 • 二、斜导柱侧向分型与抽芯机构 • 三、弯销侧向分型与抽芯机构 • 四、斜导槽侧向分型与抽芯机构 • 五、斜滑块侧向分型与抽芯机构 • 六、齿轮齿条侧向抽芯机构 • 七、其他侧向分型与抽芯机构

一、侧向分型与抽芯机构的分类 • 带动侧向成型零件作侧向移动（抽拔与复位）的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。 • （一）侧向分型与抽芯机构的分类 • （二）抽芯距确定与抽芯力计算

（一）侧向分型与抽芯机构的分类 • 1．机动侧向分型与抽芯机构 • 2．液压或气动侧向分型与抽芯机构 • 3．手动侧向分型与抽芯机构

1．机动侧向分型与抽芯机构 • 机动侧向分型与抽芯机构是利用注射机开模力作为动力，通过有关传动零件（如斜导柱）使力作用于侧向成型零件而将模具侧向分型或把侧向型芯从塑料制件中抽出，合模时又靠它使侧向成型零件复位。这类机构虽然结构比较复杂，但分型与抽芯无需手工操作，生产率高，在生产中应用最为广泛。根据传动零件的不同，这类机构可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块和齿轮齿条等许多不同类型的侧向分型与抽芯机构，其中斜导柱侧向分型与抽芯机构最为常用

2．液压或气动侧向分型与抽芯机构 • 液压或气动侧向分型与抽芯机构是以液压力或压缩空气作为动力进行侧向分型与抽芯，同样亦靠液压力或压缩空气使侧向成型零件复位。 • 液压或气动侧向分型与抽芯机构多用于抽拔力大、抽芯距比较长的场合，例如大型管子塑件的抽芯等。这类分型与抽芯机构是靠液压缸或气缸的活塞来回运动进行的，抽芯的动作比较平稳，特别是有些注射机本身就带有抽芯液压缸，所以采用液压侧向分型与抽芯更为方便，但缺点是液压或气动装置成本较高。

3．手动侧向分型与抽芯机构 • 手动侧向分型与抽芯机构是利用人力将模具侧向分型或把侧向型芯从成型塑件中抽出。这一类机构操作不方便、工人劳动强度大、生产率低，但模具的结构简单、加工制造成本低，因此常用于产品的试制、小批量生产或无法采用其他侧向分型与抽芯机构的场合 • 手动侧向分型与抽芯可分为两类，一类是模内手动分型抽芯，另一类是模外手动分型抽芯，而模外手动分型抽芯机构实质上是带有活动镶件的模具结构。

（二）抽芯距确定与抽芯力计算 • 侧向型芯或侧向成型模腔从成型位置到不妨碍塑件的脱模推出位置所移动的距离称为抽芯距，用S表示。图5-109 • 抽芯力的计算同脱模力计算相同

二、斜导柱侧向分型与抽芯机构 • （－）斜导柱侧向分型与抽芯机构设计 • （二）斜导柱侧向分型抽芯的应用形式

（－）斜导柱侧向分型与抽芯机构设计 • 斜导柱侧向分型与抽芯机构是利用斜导柱等零件把开模力传递给侧型芯或侧向成型块，使之产生侧向运动完成抽芯与分型动作。这类侧向分型抽芯机构的特点是结构紧凑、动作安全可靠、加工制造方便，是设计和制造注射模抽芯时最常用的机构，但它的抽芯力和抽芯距受到模具结构的限制，一般使用于抽芯力不大及抽芯距小于60～80mm的场合。 • 该机构主要由与开模方向成一定角度的斜导柱、侧型腔或型芯滑块、导滑槽、楔紧块和侧型腔或型芯滑块定距限位装置等组成图5-110

（－）斜导柱侧向分型与抽芯机构设计 • 1. 斜导柱的设计 • 2. 侧滑块设计 • 3. 导滑槽设计 • 4. 楔紧块设计 • 5.滑决定位装置设计

1. 斜导柱的设计 • （1）斜导柱的结构设计 • （2）斜导柱倾斜角确定 • （3）斜导柱的长度计算 • （4）斜导柱的受力分析与强度计算

（1）斜导柱的结构设计 • 斜导柱的形状如图5－111所示，其工作端的端部可以设计成锥台形或半球形。设计成推台形时必须注意斜角θ应大于斜导柱倾斜角α，一般θ＝α＋2°～3°，以免端部锥台也参与侧抽芯，导致滑块停留位置不符合原设计计算的要求。为了减少斜导柱与滑块上斜导孔之间的摩擦，可在斜导柱工作长度部分的外圆轮廓铣出两个对称平面（见图5-111b）。 • 斜导柱的材料多为T8、T10等碳素工具钢，也可以用20钢渗碳处理。由于斜导柱经常与滑块摩擦，热处理要求硬度HRC＞55，表面粗糙度Ra≤0.8μm • 斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合H7／m6。由于斜导柱在工作过程中主要用来驱动侧滑块作往复运动，侧滑块运动的平稳性由导滑槽与滑块之间的配合精度保证，而合模时滑块的最终准确位置由楔紧块决定，因此，为了运动的灵活，滑块上斜导孔与斜导柱之间可以采用较松的间隙配合Hll/b11，或在两者之间保留0.5～1mm的间隙。

（2）斜导柱倾斜角确定 • 斜导柱轴向与开模方向的夹角称为斜导柱的倾斜角α，如图5－112 • L＝s／sinα • H＝sctgα • 图5-113是斜导柱抽芯时的受力图，从图中可知： • Fw——侧抽芯时斜导柱所受的弯曲力； • Ft——侧抽芯时的脱模力，其大小等于抽芯力Fc； • FK——侧抽芯时所需的开模力。

可知，α增大，L和H减小，有利于减小模具尺寸，但Fw和Fk增大，影响斜导柱和模具的强度和刚度；反之，α减小，斜导柱和模具受力减小，但要在获得相同抽芯距的情况下，斜导柱的长度就要增长，开模距就要变大，因此模具尺寸会增大。综合两方面考虑，经过实际的计算推导，α取22°33’比较理想，一般在设计时α＜ 25°，最常用为12°＜a＜22°。 • 当抽芯方向与模具开模方向不垂直而成一定交角β时，也可采用斜导柱抽芯机构。图5-114a所示为滑块外侧向动模一侧倾斜β角度的情况，影响抽芯效果的斜导柱有效倾斜角为α1=α+β，斜导柱的倾斜角α值应在12°＜α+β＜22°内选取，比不倾斜时要取得小些。图5-114b所示为滑块外侧向定模一侧倾斜β角度的情况，影响抽芯效果的斜导柱的有效倾斜角为α2=α-β，斜导柱的倾斜角α值应在12°＜α－β＜22°内选取，比不倾斜时可取得大些。 • 在确定斜导柱倾斜角α时，通常抽芯距短时α（或α1、α2）可适当取小些，抽芯距长时取大些；抽芯力大时α可取小些，抽芯力小时可取大些。另外还应注意，斜导柱在对称布置时，抽芯力可相互抵消，α可取大些，而斜导柱非对称布置时，抽芯力无法抵消，α要取小些。

（3）斜导柱的长度计算 • 斜导柱的长度见图5-115，其工作长度与抽芯距有关

（4）斜导柱的受力分析与强度计算 • 1）斜导柱的受力分析 • 2）斜导柱的直径计算

2）斜导柱的直径计算 • 斜导柱的直径主要受弯曲力的影响，根据图5－113，斜导柱所受的弯矩为：Mw=FwLw • 斜导柱的直径为 • 表5-20 表5-21

2. 侧滑块设计 • 侧滑块（简称滑块）是斜导柱侧向分型抽芯机构中的一个重要零部件，它上面安装有侧向型芯或侧向成型块，注射成型时塑件尺寸的准确性和移动的可靠性都需要靠它的运动精度保证。滑块的结构形状可以根据具体塑件和模具结构灵活设计，它可分为整体式和组合式两种。在滑块上直接制出侧向型芯或侧向型腔的结构称为整体式，这种结构仅适于形状十分简单的侧向移动零件。在一般的设计中，把侧向型芯或侧向成型块和滑块分开加工，然后再装配在一起，这就是所谓组合式结构。采用组合式结构可以节省优质钢材，且加工容易，因此应用广泛。 • 图5-ll7

3．导滑槽设计 • 成型滑块在侧向分型抽芯和复位过程中，要求其必须沿一定的方向平稳地往复移动，这一过程是在导滑槽内完成的。根据模具上侧型芯大小、形状和要求不同，以及各工厂的具体使用情况，滑块与导滑槽的配合形式也不同，一般采用T形槽或燕尾槽导滑，常用的配合形式如图5-118所示 • 导滑槽与滑块还要保持一定的配合长度。滑块完成抽拔动作后，其滑动部分仍应全部或有部分的长度留在导滑槽内，滑块的滑动配合长度通常要大于滑块宽度的1．5倍，而保留在导滑槽内的长度不应小于导滑配合长度的2／3，否则，滑块开始复位时容易偏斜，甚至损坏模具。如果模具的尺寸较小，为了保证具有一定的导滑长度，可以把导滑槽局部加长，使其伸出模外，如图5－119所示。

4.楔紧块设计 • （1）楔紧块的形式在注射成型过程中，侧向成型零件受到熔融塑料很大的推力作用，这个力通过滑块传给斜导柱，而一般的斜导柱为一细长杆件，受力后容易变形，导致滑块后移，因此必须设置楔紧块，以便在合模后锁住滑块，承受熔融塑料给予侧向成型零件的推力。楔紧块与模具的联接方式如图5-120所示 • （2）锁紧角的选择楔紧块的工作部分是斜面，其锁紧角a’如图5-121所示

5．滑块定位装置设计 • 滑块定位装置在开模过程中用来保证滑块停留在刚刚脱离斜导柱的位置，不再发生任何移动，以避免合模时斜导柱不能准确地插进滑块的斜导孔内，造成模具损坏。在设计滑块的定位装置时，应根据模具的结构和滑块所在的不同位置选用不同的形式。图5-122

（二）斜导柱侧向分型抽芯的应用形式 • 1．斜导柱安装在定模、滑块安装在动模 • 2．斜导柱安装在动模、滑块安装在定模 • 3．斜导柱与滑块同时安装在定模 • 4．斜导柱与滑块同时安装在动模 • 5. 斜导柱的内侧抽芯形式

1．斜导柱安装在定模、滑块安装在动模 • 斜导柱安装在定模、滑块安装在动模的结构是斜导柱侧向分型抽芯机构的模具中应用最广泛的形式，它既可使用于结构比较简单的单分型面注射模，也可使用于结构比较复杂的双分型面注射模，模具设计工作者在接到设计具有侧向分型与抽芯塑件的模具任务时，首先应考虑使用这种形式，图4-6和图5-110图5-123

滑块与推杆在合模复位过程中不能发生“干涉”现象。所谓干涉现象是指滑块的复位先于推杆的复位致使活动侧型芯与推杆相碰撞，造成活动侧型芯或推杆损坏的事故。侧向型芯与推杆发生干涉的可能性出现在两者在垂直于开模方向平面上的投影发生重合的条件下，如图5－124所示。在模具结构允许的情况下，应尽量避免在侧型芯投影范围内设置推杆。如果受到模具结构的限制而侧型芯的投影下一定要设置推杆，首先应考虑能否使推杆推出一定距离后仍低于侧型芯的最低面，当这一条件不能满足时，就必须分析产生干涉的临界条件和采取措施使推出机构先复位，然后才允许侧型芯滑块复位，这样才能避免干涉滑块与推杆在合模复位过程中不能发生“干涉”现象。所谓干涉现象是指滑块的复位先于推杆的复位致使活动侧型芯与推杆相碰撞，造成活动侧型芯或推杆损坏的事故。侧向型芯与推杆发生干涉的可能性出现在两者在垂直于开模方向平面上的投影发生重合的条件下，如图5－124所示。在模具结构允许的情况下，应尽量避免在侧型芯投影范围内设置推杆。如果受到模具结构的限制而侧型芯的投影下一定要设置推杆，首先应考虑能否使推杆推出一定距离后仍低于侧型芯的最低面，当这一条件不能满足时，就必须分析产生干涉的临界条件和采取措施使推出机构先复位，然后才允许侧型芯滑块复位，这样才能避免干涉 • （1）避免干涉的条件 • （2）推杆先复位机构

（1）避免干涉的条件 • 图5-125a所示为开模侧抽芯后推杆推出塑件的情况，图5-125b是合模复位时，复位杆使推杆复位、斜导柱使侧型芯复位而侧型芯与推杆不发生干涉的临界状态，图5-l25C是合模复位完毕的状态。 • 在完全不发生干涉的情况下，需要在临界状态时侧型芯与推杆还有一段微小的距离Δ，因此不发生干涉的条件为：

（2）推杆先复位机构 • 1）弹簧式先复位机构 • 2）楔杆三角滑块式先复位机构 • 3）楔杆摆杆式先复位机构 • 4）滚珠推管式先复位机构 • 5）楔杆滑块摆杆式先复位机构 • 6）连杆式先复位机构

第五章 注射模设计