侧向分型与抽芯机构

第九章侧向分型与抽芯机构当在注射成型的塑件上与开合模方向不同的内侧或外侧具有孔、凹穴或凸台时，塑件就不能直接由推杆等推出机构推出脱模，此时，模具上成型该处的零件必须制成可侧向移动的活动型芯，以便在塑件脱模推出之前，先将侧向成型零件抽出，然后再把塑件从模内推出，否则就无法脱模。带动侧向成型零件作侧向分型抽芯和复位的整个机构称为侧向分型与抽芯机构。对于成型侧向凸台的情况，常常称为侧向分型；对于成型侧孔或侧凹的情况，往往称为侧向抽芯。10.1侧向抽芯机构的分类及组成10．1．1侧向分型与抽芯机构的分类按照侧向抽芯动力来源的不同，注射模的侧向分型与抽芯机构可分为机动侧向分型与抽芯机构、液压侧向分型与抽芯机构和手动侧向分型与抽芯机构等三大类。1．机动侧向分型与抽芯机构开模时，依靠注射机的开模力作为动力，通过有关传动零件(如斜导柱、弯销等)将力作用于侧向成型零件使其侧向分型或将其侧向抽芯，合模时又靠它使侧向成型零件复位的机构，称为机动侧向分型与抽芯机构。机动侧向分型与抽芯机构按照结构形式不同又可分为:斜导柱侧向分型与抽芯机构、弯销侧向分型与抽芯机构、斜滑块侧向分型与抽芯机构和齿轮齿条侧向分型与抽芯机构等。机动侧向分型与抽芯机构虽然使模具结构复杂，但其抽芯力大，生产效率高，容易实现自动化操作，且不需另外添置设备，因此，在生产中得到了广泛的应用。2．液压侧向分型与抽芯机构液压侧向分型与抽芯机构是指以压力油作为分型与抽芯动力，在模具上配制专门的抽芯液压缸(也称抽芯器)，通过活塞的往复运动来完成侧向抽芯与复位。这种抽芯方式传动平稳，抽芯力较大，抽芯距也较长，抽芯的时间顺序可以自由地根据需要设置。其缺点是增加了操作工序，而且需要配置专门的液压抽芯器及控制系统。现代注射机随机均带有抽芯的液压管路和控制系统，所以采用液压作侧’向分型与抽芯也十分方便。3．手动侧向分型与抽芯机构手动侧向分型与抽芯机构是指利用人工在开模前(模内)或脱模后(模外)使用专门制造的手工工具抽出侧向活动型芯的机构。这类机构操作不方便，工人劳动强度大，生产效率低，而且受人力限制难以获得较大的抽芯力；但模具结构简单、成本低，常用于产品的试制、小批量生产或无法采用其他侧向抽芯机构的场合。由于丝杠螺母传动能获得比较大的抽芯力，因此，这种侧抽芯方式在手动侧抽芯中应用较多。10.1.2侧向分型与抽芯机构组成图10．1所示为斜导柱机动侧向分型与抽芯机构，下面以此为例，介绍侧向抽芯机构的组成与作用。(1)侧向成型元件侧向成型元件是成型塑件侧向凹凸(包括侧孔)形状的零件，包括侧向型芯和侧向成型块等零件，如图10．1中的侧型芯3。(2)运动元件运动元件是指安装并带动侧向成型块或侧向型芯并在模具导滑槽内运动的零件，如图10．1中的侧滑块9。(3)传动元件传动元件是指开模时带动运动元件作侧向分型或抽芯，合模时又使之复位的零件，如图10．1中的斜导柱8。(4)锁紧元件为了防止注射时运动元件受到侧向压力而产生位移所设置的零件称为锁紧元件，如图10．1中的楔紧块10。(5)限位元件为了使运动元件在侧向分型或侧向抽芯结束后停留在所要求的位置上，以保证合模时传动元件能顺利使其复位，必须设置运动元件在侧向分型或侧向抽芯结束时的限位元件，如图10．1中的弹簧拉杆挡块机构。10．2抽芯力与抽芯距的确定在注射产生中，每一模注射结束，塑件冷却固化，产生收缩，对侧向活动型芯的成型部分产生包紧力。侧抽芯机构在开始抽芯的瞬间，需要克服由塑件收缩产生的包紧力所引起的抽芯阻力和抽芯机构运动时产生的摩擦阻力，这两者的合力即为起始抽芯力。由于存在脱模斜度，一旦侧型芯开始移动，接下去的继续抽芯就主要是克服抽芯机构移动过程中产生的摩擦阻力。因此，研究抽芯力的大小主要讨论初始抽芯力的大小.抽芯距是指侧型芯从成型位置抽至不妨碍塑件脱模位置时所移动的距离，抽芯距的长短直接关系到驱动侧抽芯传动元件的设计。10．2．1抽芯力的确定由于塑件包紧在侧向型芯或粘附在侧向型腔上，因此在各种类型的侧向分型与抽芯机构中，侧向分型与抽芯时必然会遇到抽拔的阻力，侧向分型与抽芯的力(简称抽芯力)一定要大于抽拔阻力。影响抽芯力大小的因素(1)成型塑件侧向凹凸形状的表面积愈大，即被塑料熔体包络的侧型芯侧向表面积愈大，包络表面的几何形状愈复杂，所需的抽芯力愈大。(2)包络侧型芯部分的塑件壁厚愈大、塑件的凝固收缩率愈大，则对侧型芯包紧力愈大，所需的抽芯力也增大。(3)侧型芯成型部分的脱模斜度愈大，表面粗糙度低，且加工纹路与抽芯方向一致，则可以减小抽芯力。(4)注射成型工艺对抽芯力也有影响。注射压力大，对侧型芯的包紧力增大，增加抽芯力；注射结束后的保压时间长，可增加塑件的致密性，但线收缩大，需增大抽芯力；塑件保压结束后在模内停留时间愈长，对侧型芯的包紧力愈大，增大抽芯力；注射时模温高，塑件收缩小，包紧力也小，减小抽芯力；模具喷刷涂料，减小塑件与侧型芯的粘附，减小抽芯力。10.2.2抽芯距的确定在设计侧向分型与抽芯机构时，除了计算侧向抽拔力以外，还必须考虑侧向抽芯距(亦称抽拔距)的问题。侧向抽芯距一般比塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度大2～3mm，用公式表示为式中s——抽芯距，mm；s'——塑件上侧凹、侧孔的深度或侧向凸台的高度；mm。10.3斜导柱侧向分型与抽芯机构10.3.1斜导柱侧抽芯机构的组成与工作原理在所有的侧抽芯机构中，斜导柱侧抽芯机构应用最为广泛，其基本结构组成如图10．3所示。它是由侧型芯8和侧向成型块12(成型元件)，在推件板1上的导滑槽内作侧向分型与抽芯运动和复位运动的侧滑块5、12(运动元件)，固定在定模板10内与合模方向成一定角度的斜导柱7、11(传动元件)，注射时防止侧型芯和侧滑块产生位移的楔紧块6、13(锁紧元件)和使侧滑块在抽芯结束后准确定位的限位挡块2、14，拉杆4，弹簧3及垫圈螺母等零件组成的限位机构(限位元件)组成。10.3.1斜导柱侧抽芯机构的组成与工作原理图10.3a为注射结束的合模状态，侧滑块5、12分别由楔紧块6、13锁紧；开模时，动模部分向后移动，塑件包在凸模上随着动模移动，在斜导柱7的作用下，侧滑块5带动侧型芯8在推件板上的导滑槽内向上侧作侧向抽芯。在斜导柱11的作用下，侧向成型块12在推件板上的导滑槽内向下侧作侧向分型。侧向分型与抽芯结束，斜导柱脱离侧滑块，侧滑块．5在弹簧3的作用下拉紧在限位挡块2上，侧向成型块12由于自身的重力紧靠在挡块14上，以便再次合模时斜导柱能准确地插入侧滑块的斜导孔中，迫使其复位，如图10．3b所示。10.3.2斜导柱的设计a、斜导柱的长度L、所需最小开模行程Hc所需最小开模行程Hc斜导柱的长度L和所需最小开模行程HcL4为斜导柱的有效长度10.3.2斜导柱的设计斜导柱所受弯曲力N滑块受力图斜导柱的倾斜角越大，斜导柱所受弯曲力N越大。10.3.2斜导柱的设计c、斜导柱的截面尺寸设计常用的有圆形和矩形截面圆形截面制造方便，装配容易，应用广泛。矩形截面制造不便，不易装配，但强度较高，承受作用力大，对于圆形斜导柱工作直径：斜导柱的截面形状10.3.2斜导柱的设计d、斜导柱的倾斜角的确定综上所述，在确定斜导柱倾斜角时，通常抽芯距长时α可取大些，抽芯距短时，可适当取小些；抽芯力大时，可取小些。抽芯力小时，可取大些。从斜导柱的受力情况考虑，希望α值取小一些；从减小斜销长度考虑；又希望α值取大一些。因此，斜导柱倾斜角α值的确定应综合考虑。所以，倾斜角不能太大，也不能太小。一般取0015~2010.3.2斜导柱的设计e、斜导柱的安装固定形式斜导柱只起驱动滑块的作用，斜导柱与滑块之间间隙配合，这样，在开模的瞬时有一个很小的空行程，使活动型芯更可靠地在未抽动前强制塑件脱出定模型腔，并使滑块与斜紧块首先脱开，然后进行抽芯。斜导柱的安装形式侧滑块的设计侧滑块是斜导柱侧向分型与抽芯机构中的一个重要零部件，一般情况下，它与侧向型芯(或侧向成型块)组合成侧滑块型芯，称为组合式。在侧型芯简单且容易加工的情况下，也有将侧滑块和侧型芯制成一体的，称为整体式。在侧向分型与抽芯过程中，塑件的尺寸精度和侧滑块移动的可靠性都要靠其运动的精度来保证；使用最广泛的是T形滑块，如图10．8所示。侧滑块的设计在图a所示形式中，T形设计在滑块的底部，用于较薄的滑块，侧型芯的中心与T形导滑面较近，抽芯时滑块稳定性较好；在图b所示形式中，T形导滑面设计在滑块的中间，适用于较厚的滑块，使侧型芯的中心尽量靠近T形导滑面，以提高抽芯时滑块的稳定性。图a为侧型芯镶入后用圆柱销定位的形式；图b为细小的侧型芯在固定部分经适当放大镶入侧滑块后再用圆柱销定位的形式；图c为小的侧型芯从侧滑块的后端镶入后再使用螺塞固定的形式，在多个侧向圆形小型芯镶拼组合的情况下，经常采用这种形式；图d也是多个小型芯镶拼组合的形式，把各个型芯镶入一块固定板后，用螺钉和销钉将其从正面与侧滑块连接和定位的形式，导滑槽的设计最常用的是T形槽和燕尾糟。图10．10a为整体式形槽，结构紧凑，用T形铣刀铣削加工，加工精度要求较高；图10．10b、c是整体的盖板式，不过前者导滑槽开在盖板上，后者导滑槽开在底板上；盖板也可以设计成局部的形式，甚至设计成侧型芯两侧的单独压块，前者如图10．10d所示，后者如图10．10e所示，这种结构解决了加工困难的问题；在图10．10f的形式中，侧滑块的高度方向仍由T形槽导滑，而其宽度方向由中间所镶人的镶块导滑；图10．10g是整体燕尾槽导滑的形式，导滑精度较高，但加工更困难。导滑槽的设计由于注射成型时，滑块在导滑槽内要求来回移动，因此，对组成导滑槽零件的硬度和耐磨性是有一定要求的。整体式的导滑槽通常在定模板或动模板上直接加工出来，而动、定模板常用的材料为45钢，为了便于加工，常常调质至28—32HRC，然后再铣削成形。盖板的材料常用T8、TIO或45钢，热处理硬度要求大于50HRC(45钢大于40HRC)。导滑槽的设计c、导滑槽长度导滑槽须有足够长度，一般为滑块宽度的1.5倍,或如果滑块太短，在开始复位时容易倾斜，甚至损坏模具。下图是为了不增大模具尺寸，可采用局部加长的办法来解决。导滑槽长度局部加长导滑部分23lL2）滑块的设计d、滑块定位装置图a是利用滑块自重来定位。图b是用弹簧的弹力使滑块定位在挡板上。图c、d是用弹簧、活动定位钉定位。图e是用钢球代替活动定位钉，不易磨损。图f是将弹簧横放于模内滑块定位装置楔紧块的设计图10．11a为楔紧块用销钉定位、用螺钉固定于模板外侧面上的形式，制造装配简单，但刚性较差，仅用于侧向压力较小的场合；图10．11b为楔紧块固定于模板内的形式，提高了楔紧强度和刚度，用于侧向压力较大的场合；图10．11c、d为双重楔紧的形式，前者用辅助楔紧块将主楔紧块楔紧，后者采用楔紧锥与楔紧块双重楔紧；图10．11e为整体式楔紧的形式，在模板上制出楔紧块，其特点是楔紧块刚度好，侧滑块受强大的楔紧力不易移动，用子侧向压力特别大的场合，但材料消耗较大，加工精度要求较高，并因模板不经热处理，表面硬度较低。楔紧块的设计b、楔紧块的楔角否则，斜导柱无法带动滑块作抽芯动作。一般楔紧块的楔角1100(2~3)这样，开模时楔紧块很快离开滑块的压紧面，避免楔紧块与滑块间产生摩擦。合模时，在接近合模终点时，楔紧块才接触侧滑块并最终压紧侧滑块，使斜导柱与侧滑块上的斜导孔壁脱离接触，以避免注射时斜导柱受力弯曲变形。10．3．7斜导柱侧向分型与抽芯的应用形式斜导柱和侧滑块在模具上的不同安装位置，组成了侧向分型与抽芯机构的不同应用形式，各种不同的应用形式具有不同的特点和需要注意的问题，在设计时应根据塑料制件的具体情况和技术要求合理选用。1．斜导柱固定在定模、侧滑块安装在动模斜导柱固定在定模、侧滑块安装在动模的结构是斜导柱侧向分型与抽芯机构的模具中应用最广泛的形式，它既可适于单分型面注射模，也适于双分型面