注射模彈簧-拉鉤式外側抽芯機構設計

王贊凱，李海芳

（廣州市機電技師學院，廣東廣州 510000）

1 引言

在工程塑料的運用中，復雜塑件的外側面存在與開模方向垂直的孔、凹坑、凸臺等結構，這在工業生產及生活中隨處可見。而為避免在注射模開模或塑件推出過程中，復雜塑件被成型它們的零件阻礙，必須通過外側抽芯機構的活動，使阻礙開模或塑件推出的成型零件結構在脫模推出之前抽出。所以外側抽芯機構設計是注射模設計中的重要一環。

2 常用外側抽芯機構的特點

常用的外側抽芯機構主要有斜導柱式、彈簧式與彈簧-拉鉤式等，它們有各自的典型結構與特點。

2.1 斜導柱式外側抽芯機構

圖1所示為一種典型斜導柱式外側抽芯機構的開合模狀態，其機構主要組成配件包括斜導柱3、楔緊塊4、側成型芯6、固定銷7、滑塊8、聯動桿9、彈簧10、限位塊11等。斜導柱式外側抽芯機構的優點是運行穩定可靠，塑件成型精度高，適用于絕大部分的外側抽芯機構；而缺點則是配件較多，結構復雜，設計與加工調試較困難。

2.2 彈簧式外側抽芯機構

圖2所示為一種典型彈簧式外側抽芯機構的開合模狀態，其機構主要組成配件包括彈簧2、斜滑塊4、導滑限位塊10、固定螺絲11 等。彈簧式外側抽芯機構的優點是結構簡單，運行快速，經濟方便；而缺點則是斜滑塊的運動受彈簧影響，如斜滑塊的質量或體積較大，為保證足夠的開模力，需增加彈簧的數量和載荷，從而大大提高了模具的設計與裝配難度，所以彈簧式外側抽芯機構一般只適用于塑件體積小，斜滑塊質量輕的小型注射模。

2.3 彈簧-拉鉤式外側抽芯機構

圖3 所示為一種典型彈簧-拉鉤式外側抽芯機構，其主要組成配件包括彈簧11、斜滑塊12、T型導滑塊5、限位塊15、拉鉤2、拉扣3、固定螺絲等。因彈簧-拉鉤式外側抽芯機構比彈簧式多了拉鉤結構，在開模時斜滑塊是在拉鉤與彈簧共同作用下沿斜滑槽運行的，拉鉤結構起主要開模作用，對彈簧的數量與載荷的要求不高，降低了模具的設計與裝配難度，所以也適用于塑件體積大、斜滑塊質量重的中、大型注射模。

圖3 彈簧-拉鉤式外側抽芯機構示意圖

綜上所述，相較于斜導柱式與彈簧式這兩種外側抽芯機構，彈簧-拉鉤式外側抽芯機構擁有結構簡單、設計與裝配難度較低、適用范圍廣、運行快速穩定、經濟方便等優點，具有一定的實用意義與推廣意義。本文將以竹編收納筐模具的外側抽芯機構設計為例，重點介紹彈簧-拉鉤式外側抽芯機構的幾個設計要點，以供模具設計人員參考。

3 竹編收納筐塑件結構分析

竹編收納筐結構如圖4 所示，材料為PP+30GF，收縮率為1%。塑件的總體形狀為矩形體，最大外形尺寸為243×190×104mm，平均壁厚為1.6mm，脫模斜度則為3°。

竹編收納筐模具的脫模方向如圖5所示。因特殊的外觀要求，塑件4個外側面為竹編圖案，且在塑件左右兩側上端有提手框結構設計，為了保證塑件能順利脫模，需在塑件的4個側面設計外側抽芯機構。因竹編收納筐的尺寸精度要求不高，在綜合考慮生產精度、生產成本與設計加工難度等方面因素后，確定采用彈簧-拉鉤式外側抽芯機構。

圖4 竹編收納筐結構示意圖

圖5 竹編收納筐模具的脫模示意圖

4 彈簧-拉鉤式外側抽芯機構設計

竹編收納筐模具的彈簧-拉鉤式外側抽芯機構如圖6 所示。針對竹編收納筐4 個側面的特殊造型，為保證塑件能順利脫模，設計了4 套彈簧-拉鉤式外側抽芯機構。這4套外側抽芯機構均是由彈簧1、T型導滑塊2、耐磨板3、斜滑塊4、限位塊5、拉鉤6、拉扣7等配件組成，它們尺寸位置不同，但結構相似，設計理念相同。

（1）斜滑塊楔緊角度設定。

如斜滑塊的楔緊角小于鋼的摩擦角（6.85°～8°），開模時摩擦力較大，有的注塑機開模力小，就會發生開模困難，并會發出很大響聲。如斜滑塊的楔緊角過大，不僅使斜滑塊尺寸增大，還可能使斜滑塊與導滑塊自鎖。所以斜滑塊的楔緊角度一般取7.5°至25°。在竹編收納筐模具的4套外側抽芯機構設計中，斜滑塊的楔緊角度均取15°，如圖7所示。

圖6 竹編收納筐模具外側抽芯機構示意圖

圖7 斜滑塊楔緊角度

（2）斜滑塊開模行程計算。

竹編收納筐4 個側面的邊界水平距離（即斜滑塊成型的斜面水平距離）均為T=9.8169mm，且已確定斜滑塊的楔緊角度α取15°，如圖8所示。據此可計算斜滑塊的水平方向開模行程為S1=T+（2～3）=12mm，其中2～3mm為斜滑塊開模安全距離；斜滑塊的斜向總開模行程為S=S1/sinα≈46mm。

圖8 斜滑塊開模行程示意圖

（3）拉鉤結構設計。

彈簧-拉鉤式外側抽芯機構的拉鉤結構如圖9所示，主要由拉鉤和拉扣兩個配件組成。為保證拉鉤結構在開模時能順利脫鉤，使模具正常開模，則拉鉤結構在模具合模時的扣合尺寸應為W=S1-（1～2）=10mm，如圖9a所示。而為提高拉鉤與拉扣的剛度，以及降低模具加工難度，拉鉤與拉扣的寬度需增大，取20mm，如圖9b所示。

（4）彈簧選取。

在彈簧-拉鉤式外側抽芯機構中，斜滑塊開模的主要動力為拉鉤，而彈簧則起輔助作用，同時為降低模具裝配難度，在竹編收納筐模具的外側抽芯機構中，彈簧配件選用藍色彈簧。彈簧參數計算公式為：壓縮比=（行程+預壓量）/彈簧長度，其中行程為S=46mm，預壓量取值范圍為5～20mm，藍色彈簧的壓縮比為32%～40%，通過計算可得彈簧長度=（46+5）/0.35≈145mm，因 藍 色 彈 簧 標 準 件 沒 有145mm，只有125mm 和150mm 兩種長度規格，所以竹編收納筐模具的外側抽芯機構選用150mm 長的藍色標準彈簧。

圖9 拉鉤結構示意圖

5 彈簧-拉鉤式外側抽芯機構工作過程

如圖10所示，圖10a為外側抽芯機構合模狀態，圖10b為外側抽芯機構開模狀態。4個外側抽芯機構的結構相同，在合模時，彈簧21處于壓縮狀態，斜滑塊15完全裝入定模板8中，T型導滑塊17與限位塊18通過導滑槽與斜滑塊15相連，并固定在定模板8上，拉鉤19固定于斜滑塊15上，而拉扣則固定在動模板2上，拉鉤19與拉扣20處于扣合狀態。開模時，動模板2、型芯3與推板23向后運動，與定模板8分開，處于壓縮狀態的彈簧21伸長，斜滑塊15在拉鉤19與彈簧21的共同作用下，沿T 型導滑塊17 與限位塊18 的斜滑槽往后運動，由于斜滑塊15具有斜度，在往后運動的同時實現水平向外的運動，從而實現側抽芯。當斜滑塊15向斜后運動一定行程后，拉鉤19與拉扣20完成脫離，斜滑塊15由彈簧21及限位塊18進行定位。開模完成后，塑件22抱緊在型芯3上，在推板23作用下完成脫模。

圖10 外側抽芯機構開合模狀態

6 結語

本文分析了斜導柱式、彈簧式、彈簧-拉鉤式3種外側抽芯機構的特點，確定彈簧-拉鉤式外側抽芯機構在實際生產中具有一定的實用意義和推廣意義，并以竹編收納筐模具設計為例，講解了彈簧-拉鉤式外側抽芯機構的一些設計要點及其工作過程。引用的竹編收納筐模具是廣州市中昇模具有限公司于2016年2月設計并制造的一副模具，試模成功后已交付客戶使用，塑件如圖11所示。通過實際生產情況可知，該模具結構設計簡單，運行穩定，經濟方便，對同類外側抽芯機構設計具有一定的借鑒作用。

圖11 竹編收納筐塑件圖