注塑工藝及模具設計第五講 注塑模設計（七）

洪慎章

(上海交通大學塑性成形技術與裝備研究院，上海 200030)

（接上期）

5.7 側向抽芯機構

5.7.1 簡介

當塑件上具有與開模方向不同的內外側孔或側凹時, 塑件不能直接脫模, 必須將成型側孔或側凹的零件做成可動的, 稱為活動型芯。在塑件脫模前先將活動型芯抽出, 然后再自模中推出塑件。完成活動型芯抽出和復位的機構稱為抽芯機構。

5.7.1.1 分型與抽芯方式

抽芯方式按其動力來源可分為手動、機動、氣動或液壓分型抽芯。

（1）手動側向分型抽芯 模具開模后，活動型芯與塑件一起取出，在模外使塑件與型芯分離, 或在開模前依靠人工直接抽拔, 或通過傳動裝置抽出型芯。具有手動抽芯的模具結構比較簡單,但是生產效率低,勞動強度大，且抽拔力受到人力限制，因此只有在小批量生產和試制生產時才采用。

（2）機動側向分型抽芯 開模時依靠注塑機的開模動力, 通過傳動零件, 將活動型芯抽出。機動抽芯模具結構比較復雜, 但型芯抽出無需手工操作, 減輕了工人的勞動強度, 生產率高, 在生產實踐中廣泛采用。

（3） 液壓或氣壓傳動側向抽芯 活動型芯靠液壓系統或氣壓系統抽出, 有的注射機本身就帶有抽芯液壓缸, 比較方便, 但是一般的注塑機沒有這種裝置, 可以根據需要另行設計。由于注射機本身就是使用高壓液體作為動力的, 因此采用液動比氣動要方便些。這種方法不僅傳動平穩, 而且可以得到較大的抽拔力和較長的抽芯距。

5.7.1.2 抽拔距確定

抽拔力的計算同于脫模力的計算。

將型芯從成型位置抽至不妨礙塑件脫模的位置,型芯 (或滑塊) 所移動的距離稱為抽拔距。

一般抽拔距等于側孔深加2～3 mm。當結構比較特殊時，如成型圓形線圈骨架（見圖221），設計的抽拔距不能等于線圈骨架凹模深度S2, 因為滑塊抽至S2時，塑件的外徑仍不能脫出滑塊的內徑，必須抽出S1的距離再加2～3 mm，塑件才能脫出。

式中：S——抽拔距，mm；

S1——抽拔的極限尺寸，mm ；

R——塑件外徑，mm；

r——滑塊內徑，mm。

圖221 模具抽拔距

5.7.2 機動式分型抽芯機構

機動式分型抽芯機構分為彈簧、斜導柱、彎銷、斜導槽、楔塊、斜滑塊、斜槽、齒輪齒條等八種。

5.7.2.1 彈簧（或硬橡膠）分型抽芯機構

當塑件的側凹比較淺, 所需抽拔力和抽芯距不大的時候, 可以采用彈簧或硬橡皮實現抽芯動作。圖222所示為橡膠抽芯機構，閉模時，鎖緊塊迫使側芯至成型位置；開模后，鎖緊塊脫離側芯，側芯即在硬橡膠或彈簧的作用下抽出塑件。

圖222 橡皮抽芯機構圖

圖223所示為彈簧抽芯機構, 由滑塊1、型芯2、彈簧等零件所組成。開模后塑件留在動模, 當推桿5推動推板4時, 滑塊跟著移動; 當滑塊移動到型芯減小處時, 兩滑塊在彈簧的作用下向內移動抽出塑件,繼續開模即可取下塑件。

圖224是彈簧抽芯的另一種型式。開模時，滾輪2脫離側芯4，側芯在彈簧3的作用下抽出。要注意在抽側型芯時，中心型芯5不能隨動模移動,否則塑件留于定模型腔，難于脫模。因此，設置了頂銷6，使型芯與動模板1開始有一段相對移動，待側型芯抽出后，塑件包緊在型芯5上，再和動模一起移動。

圖223 彈簧抽芯機構

圖224 彈簧抽芯機構

5.7.2.2 斜導柱分型抽芯機構

（1） 斜導柱分型抽芯機構的結構 斜導柱分型抽芯機構主要是由與模具開模方向成一定角度的斜導柱3與滑塊8組成，側型芯5用銷4固定在滑塊上，如圖225(a)所示。開模時，開模力通過斜導柱作用于滑塊，迫使滑塊在動模板7的導滑槽內向左移動，完成抽芯動作。塑件被推出系統推出型腔，如圖255(b)所示，限位擋塊9、螺釘11、彈簧10是使滑塊保持抽芯后最終位置的定位裝置，保證閉模時斜導柱能很準確地進入滑塊的斜孔(彈簧為壓縮彈簧)，再向左移動恢復原位。鎖緊塊1用于防止在注塑成型時, 由于側型芯受力而使滑塊產生位移。圖225所示塑件靠推管推出型腔。

下面分別介紹斜導柱分型抽芯機構中的主要部分，即斜導柱、滑塊、導滑槽、滑塊的定位裝置和鎖緊塊的形式。

a.斜導柱。斜導柱的形狀如圖226所示。斜導柱的材料多用45鋼、T8、 T10，以及20鋼滲碳處理等，淬火后硬度在55HRC以上，最后磨削加工保證表面粗糙度值Ra為 0.8 μm，各部尺寸見表46。

圖225 斜導柱分型抽芯機構

圖226 斜導柱形狀

表46 斜導柱尺寸 mm

斜導柱的安裝固定見圖227。斜導柱的傾斜角α一般在25°以下，鎖緊塊的角度α'=α+(2～3)°。斜導柱與固定板之間用三級精度第三種過渡配合為宜。 由于斜導柱只起驅動滑塊的作用, 滑塊運動的平穩性由導滑槽與滑塊間的配合精度保證, 滑塊的最終位置由鎖緊塊保證，因此為了運動靈活，斜導柱和滑塊問采用比較松的配合，斜導柱的尺寸為d-0.5-1.0。斜導柱的頭部可以做成圓弧形，也可以做成圓錐形，必須注意圓錐部的斜角一定要大于斜導柱的傾斜角，以免斜導柱的有效長度離開滑塊時, 其頭部仍然繼續驅動滑塊。

圖227 斜導柱的安裝固定

b.滑塊。滑塊分為整體式和組合式兩種。組合式是把型芯安裝在滑塊上, 這樣可以節省優質鋼材, 且加工容易，因此應用廣泛。型芯與滑塊的連接形式如圖228所示。一般型芯都比較小，所以在設計滑塊與型芯的連接時，往往采用將型芯嵌入滑塊部分的尺寸加大，見圖228(a)；在考慮強度問題時，還可以采用圖228(b)的形式，用騎縫銷釘固定; 圖228(c)所示為燕尾糟式連接，用于型芯比較大的情況；當型芯比較小時，也可以用螺釘固定，如圖228(d)所示；型芯為薄片形狀時，可用通槽固定，如圖228(e)所示；如有多個型芯時，可加壓板固定，如圖228(f)所示。

型芯為成型零件，材料用鉻鎢錳鋼、T8、T10或45鋼，淬火硬度為50HRC以上。滑塊用T8、T10、45鋼即可，淬火硬度為40HRC以上。

c.導滑糟。根據模具上型芯的大小，以及各廠的使用情況，滑塊與導滑槽的配合形式各不相同，如圖229所示。總的要求是在抽芯過程中，保證滑塊運動平穩，無上下竄動和卡緊現象。

滑塊的導滑長度有一定的要求。由于滑塊在完成抽拔動作后, 需停留在導滑槽內, 因此留在導滑槽中的長度L不應小于滑塊長度L1的2/3，如圖230所示。如果太短, 滑塊在開始復位時容易傾斜，甚至損壞模具。 為了不增大模具的體積，而又增加導滑槽長度，可采用局部加長的辦法解決，如圖231所示。

圖228 型芯與滑塊的連結形式

圖229 滑塊與導滑槽的配合形式

圖230 滑塊的導滑長度

圖231 延長塊結構

d.滑塊定位裝置。開模后滑塊必須停留在一定的位置上，不可任意滑動。因此, 必須設計定位裝置，否則，閉模時斜導柱將不能準確地進人滑塊，致使模具損壞。在設計滑塊定位裝置時，應根據模具結構，選用不同的形式。圖242(a)(b)所示為利用擋塊定位的兩種形式。向下抽芯時, 可采用圖242(a)所示的形式,它是利用滑塊的自重?？吭趽鯄K上，結構比較簡單。向上抽芯時可采用圖232(b)所示的形式，它是依靠彈簧的彈力使滑塊?？吭趽鯄K上而定位，彈簧的彈力應是滑塊自重的1.5～2倍。圖232(c)(d)所示裝置都是采用彈簧銷的定位裝置，形式基本相同，僅因擋板的厚度不同而用不同的方式安裝彈簧。圖232(e)所示裝置以鋼球代替活動銷。

圖232 滑塊定位裝置

e.鎖緊塊形式。在塑料的注射過程中，型芯受到塑料很大的推力作用。這個力通過滑塊傳給斜導柱，而一般斜導柱為一細長桿件, 受力后容易變形。因此,必須設置鎖緊塊, 以便在模具閉模后鎖住滑塊, 承受塑料給予型芯的推力。 鎖緊塊與模件的連接可根據推力的大小, 選用各種不同的裝固方式。

鎖緊塊形式如圖233所示。圖233(a)是將鎖緊塊與定模固定板做為一體的整體式結構，牢固可靠，但是金屬材料耗費大，多用于側向力較大的場合。圖233(b)是用螺釘和銷釘固定的，這種形式制造簡單，適用較為普遍。圖233(c)是利用 T形槽固定鎖緊塊的形式，銷釘定位，這種結構可承受較大的側壓力。圖233(d)是采用鎖緊塊整體嵌入模板的一種連接形式。圖233(e)(f)都是對鎖緊塊起加強作用的形式，用于側壓力很大的場合。

圖233 鎖緊塊形式

要求鎖緊塊的楔角ɑ'大于斜導柱傾斜角ɑ。這樣當模具一開模鎖緊塊就讓開,否則斜導柱將無法帶動滑塊作抽拔動作，見圖234。一般取ɑ' =ɑ+(2～3)°。

圖234 鎖緊塊模角ɑ'的形狀

（2）斜導柱長度和最小開模行程計算 斜導柱的長度由抽拔距、 斜導柱的直徑及其傾斜角的大小確定。抽芯方向與開模方向垂直時,其長度計算如下(見圖235) 。

式中：L——斜導柱總長度，mm；

D——斜導柱固定部分大端直徑，mm；

h——斜導柱固定板厚度，mm；

d——斜導柱直徑，mm；

α——斜導柱的斜角，°。

其中, L4=S/sinα稱斜導柱有效長度； L3+L4稱斜導柱伸出長度；L5稱斜導柱頭部長度，常取10～15 mm，也可取截錐長度為 d/3，半球形頭取d/2。

圖235 斜導柱長度與開模行程

完成抽拔距 S所需的最小開模行程H由下式計算：

H=Scotα （53）

（3） 斜導柱分型抽芯機構的結構形式

a.斜導柱在定模、滑塊在動模的結構。斜導柱在定模、滑塊在動模的結構如圖236所示。滑塊在斜導柱的作用下，在推出板上導滑而脫離塑件。當塑件內都有凹槽時，也可以用斜導柱抽出型芯，如圖237所示。

圖236 斜導柱在定模、滑塊在動模的結構

圖237 用斜導柱抽出型芯

設計斜導柱在定模、滑塊在動模的結構時，必須注意的是在復位時滑塊與推出系統不要發生干涉現象。如圖238所示，在滑塊1的復位先于推桿2的復位時，至使活動型芯碰撞推出桿而損壞，所以設計時就應慎重考慮。在模具結構允許的情況下, 應盡量避免推出桿與活動型芯的水平投影相重合，或使推出桿的推出距離小于滑動型芯的最低面。當推出系統采用復位桿復位時，推桿可先于活動型芯復位，條件是：推桿端面至活動型芯最近距離h'和 tanɑ的乘積，大于活動型芯與推桿或推管間在水平方向的重合距離S′，h'tanɑ＞S'即（一般大0.5 mm以上）。圖239所示的三種情況就不會產生干涉而相互碰撞。如果模具結構不允許時，推出桿的復位應采用先復位機構。

圖238 干涉現象

圖239 h'和 S'的關系圖

①楔形滑塊復位機構,如圖240所示。楔形桿4固定在定模上，楔形滑塊3在推出板2的導滑槽內可以滑動。合模過程中，楔形桿的斜面將楔形滑塊朝箭頭方向移動，同時楔形滑塊又迫使推出板2后退，完成推桿l的復位。這種形式由于楔形滑塊不宜過大，所以推桿1退回的距離也較小。

圖240 楔形滑塊復位機構

②擺桿復位機構，如圖241所示。擺桿復位機構與楔形滑塊復位機構相似，所不同的是由擺桿3代替了楔形滑塊的作用。合模時楔形桿5推動擺桿，使其朝箭頭方向轉動，推動推出板2使推桿1復位。

圖241 擺桿復位機構

③彈簧復位機構，如圖189 所示。在推出板與動模板之間裝上彈簧，推出板靠彈簧的彈力而復位。利用彈簧復位在生產中應用較多，這是因為它結構簡單，裝配和更換都很方便。其缺點是彈簧力量小，可靠性差。

b.斜導柱在動模、滑塊在定模的結構。斜導柱在動模、滑塊在定模的結構如圖242、圖243所示。圖242所示結構的特點是沒有推出機構。由于斜導柱和滑塊上導柱孔的配合問隙較大（C=1.6～3.6 mm），使得滑塊在分開前，模具首先分開一個距離D（D=C/sinα），使型芯從塑件中抽出D距離而與塑件松動，然后靠導柱孔的外側將滑塊移動而退出塑件，最后用手將塑件取出。這種形式的模具結構簡單，加工容易，但是塑件必須用人工取出，僅適用于小批量的簡單模具。

圖242 斜導柱在動模、滑塊在定模的結構 I

圖243所示結構的特點是型芯7與固定板5有一定距離的相對運動。為了使塑件不留于定模，開模時，首先從A面分型，型芯不動，固定板移動，這時滑塊10在斜導柱8的作用下退出塑件；繼續開模時，動模板與型芯臺肩相碰，模具從B面分型，型芯7帶著塑件脫離定模型腔，最后推板4將塑件推出。

圖243 斜導柱在動模、滑塊在定模的結構II

c.斜導柱和滑塊同在定模的結構。如圖244所示，開模時由于擺鉤6的連接作用, 使模具首先沿A面分型，同時斜導柱驅動滑塊2完成外側抽芯；繼續開模，擺鉤碰到壓塊5，使擺鉤失去連接作用，同時定位螺釘3限位，模具沿B面打開，塑件被帶到動模，最后由推板1將塑件推出模外。

d.斜導柱和滑塊同在動模的結構。斜導柱和滑塊都在動模一邊時, 可通過推出裝置或順序分型機構實現斜導柱與滑塊的相對運動。圖255所示為斜導柱和滑塊同在動模的結構。滑塊1裝在推板2的導滑糟內,閉模時滑塊靠裝在定模上的鎖緊塊鎖緊；開模時，動定模分開，這時滑塊和斜導柱并無相對運動，因此滑塊不動。當推出系統開始動作時，在推桿3的作用下推動推板2，使塑件脫離型芯的同時，滑塊在斜導柱的作用下而離開塑件。這種結構由于滑塊始終不脫

圖244 斜導柱和滑塊同在定模的結構

離斜導柱, 所以不需設滑塊定位裝置, 結構比較簡單。

圖245 斜導柱和滑塊同在動模的結構