脱模机构设计

逍遥客 · 发表于 2011-6-18 09:25:12

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在注射动作结束后，塑件在模内冷却定型，由于体积收缩，对型芯产生包紧力，当其从模具中推出时，就必须克服因包紧力而产生的摩擦力。对于不带通孔的筒、壳类塑料制件，脱模推出时还需克服大气压力。
在注射模中，将冷却固化后的塑料制品及浇注系统（水口料）从模具中安全无损坏地推出的机构称为脱模机构，也叫顶出机构或推出机构。安全无损坏是指脱模时塑件不变形，不损坏，不粘模，无顶白，顶针位置位不影响塑件美观。
1. 注射模的脱模机构包括：
1、顶针，司筒，推板，推块等推出零件；
2、复位杆，复位弹簧及顶针板先复位机构等推出零件的复位零件；
3、顶针固定板和顶针底板等推出零件的固定零件；
4、高压气体顶出的气阀等配件；
5、内螺纹脱模机构中的齿轮，齿条，马达，油缸等配件。
脱模机构的动作方向与模具的开模方向是一致的。
2. 脱模机构分类
塑件顶出方法受塑件材料及形状等影响，由于塑件复杂多变，要求不一，导致胶件的脱模机构也多种多样。
按动力来源分，脱模机构可分为三类：
（1）手动推出机构指当模具分开后，用人工操纵脱模机构使塑件脱出,它可分为模内手工推出和模外手工推出两种。这类结构多用于形状复杂不能设置推出机构的模具或塑件结构简单、产量小的情况，目前很少采用。
（2）机动推出机构依靠注射机的开模动作驱动模具上的推出机构，实现塑件自动脱模。这类模具结构复杂，多用于生产批量大的情况，是目前应用最广泛的一种推出机构，也是本章的重点。它包括顶针类脱模，司筒脱模，推板类脱模，气动脱模，内螺纹脱模及复合脱模。
（3）液压和气动推出机构一般是指在注射机或模具上设有专用液压或气动装置，将塑件通过模具上的推出机构推出模外或将塑件吹出模外。
按照模具的结构特征分,脱模机构可分为：
一次脱模机构、定模脱模机构、二次或多次脱模机构、浇注系统水口料的脱模机构、带螺纹塑件的脱模机构等。
3. 对脱模机构的要求
模具打开时，塑件必须留在有顶出机构的半模上。
由于注射机的推杆在安装后模的一侧，所以注射模的顶出机构一般在后模。这种模具结构简单，动作稳定可靠。（特殊情况也用倒推模，此时塑件开模后必须留在前模。
塑件粘前模的原因大致如下：
1、制品尺寸较大，形状如盒形，帽形或壳形，前模无进气装置，开模时前模型腔和制品间形成真空；
2、分型面设计不合理，塑件对前模的粘附力大于对后模的沾附力；
3、前模型腔抛光不够，或抛光方法不对（一定要沿出出模方向抛光）；
4、前模型腔脱模斜度太小；
5、分型面在中间的板状或片状塑件（如唱片，碟子等），很易粘前模。
防止塑件在顶出时变形或损坏。
正确分析塑件对型芯的包紧力和对模腔的粘附力的大小及其所在部位，有针对性地选择合适的脱模方式，使顶出力施于塑件对模具包紧力大及能够承受顶出力的部位。
顶出时若型芯和塑件之间形成真空，没有必要的进气装置，也容易将塑件顶变形甚至破裂。
结构合理，工作稳定可靠。
顶出机构应顶出可靠，复位准确，运动灵活，制造方便，更换容易，且具有足够的强度和刚度。顶出机构在顶出时要和模具发生摩擦，良好的顶出机构应使其磨损最小，寿命最高。为减少顶针和司筒等磨损，宜增加顶针板导柱（EGP。）。顶针板导柱又叫中托边，其设计方法见第十二章《注射模具导向定位系统的设计》。
位置合理，顶出安全
模具的顶针要设置于塑件包紧力最大的地方，且不能和冷却系统，侧向抽芯机构，撑柱，螺钉等发生干涉。中间保持钢位3～5mm。
顶出行程合理，制品可自由落下
顶出机构必须将塑件完全推出，完全推出是指制品在重力作用下可自由落下。顶出行程取决于制品的形状。对于锥度很小或没有锥度的制品，顶出行程等于后模型芯的最大高度加5～10mm的安全距离。对于锥度很大的制品，顶出行程可以小些，一般取后模型芯高度的1/2～2/3之间即可。
顶出行程受到模胚方铁高度的限制，方铁高度已随模胚标准化。如果顶出行程很大，方铁不够高时，应在订购模胚时加高方铁高度，并在技术要求中写明。
4. 脱模机构的设计原则
制品顶出是注射成型过程中的最后一个环节,顶出质量好坏将直接影响制品的质量,设计时应遵循以下原则。
1) 顶针位置设计的一般原则：
1、顶出要平衡，顶针必须均匀布置，以防顶出后胶件变形。
2、应注意塑件的美观性,尽量将顶针布置在产品装配后看不到的部位的地方，这一点对于透明制品尤其重要。要知道，任何顶针都会在胶件上留下痕迹，而且随着顶针在生产过程中的不断磨损，这种痕迹会越来越明显。
3、顶针应落在最有利于成品出模，即脱模力最大的地方；顶出力必须施加于胶件的最底点，将胶件推出，而不是拉出。见下图：
4、顶出力必须作用在制品能承受最大顶出力的部位,即刚性好，强度最大的部位.如壁边，骨位、柱位下面，壳体侧壁，作用面积也尽可能大一些（即尽可能选直径大的顶针），以防塑件变形或损坏。尽量避免受力点作用于制品薄平面上，防止制品破裂,穿孔,顶白等。如筒形制品弃用顶针顶出而选择推板顶出。
5、为防止制品变形,受力点应尽量靠近型芯或难于脱模部位,如细小的柱位与骨位。
7、顶针尽量布置于胶件的拐角处。
8、顶针应尽可能对称布置。
9．在有滑块侧抽芯和斜滑块的模具中，顶针尽量布置于侧抽芯或斜滑块在分模面的投影面之外。如无法避免，则要加顶针先复位机构。顶针先复位机构图详见本章第节。
10、为方便水口脱落，在水口转角处应落水口顶针。
11、啤PP料及K料可采用垃圾钉顶出。啤ABS等其它塑胶，当顶出力很小且成品上不允许留有顶针痕迹时，也可以采用垃圾钉顶出。
12、顶针应尽量落在较平的地方，如果落顶针处斜度较大，顶针应磨成阶梯状以增大顶出力，或在不影响功能的情况下加大箭脚或顶针柱。
13、局部胶位较深时，由于脱模力大，轻易顶白或顶穿，在不影响功能的前提下，顶针应傍骨，加头箭脚或出顶针柱。傍骨或出顶针柱时，顶针一般用Φ3/32”或Φ7/64”，大件成品且胶位较厚时亦可采用Φ1/8”顶针。
14、成品上有较深凹位时，一般在内骨底落Φ7/64”或Φ1/8”顶针出顶针柱或跟客户要求主骨两测傍骨出顶针柱。
15、螺丝柱、定位柱等深孔部位一般落司筒或在柱两侧傍骨出顶针柱。实心柱底要落顶针，可以防止困气，也可以防止火花加工（EDM）时积碳。
16、顶针边离胶位边一般应有1—2mm距离，当顶针傍柱位骨位顶出时，顶针边离胶位边不应超过2mm距良，当顶针位钢料低于周边钢料时，顶针边离胶位边可以作到0.5mm距离;
17、PVC料不宜顶垃圾钉及分流道不能直冲型腔。但PVC等软胶的公仔模(铍铜模、雕刻模)一律采用顶垃圾钉的方式出模，顶针大小为Φ5/32”或Φ3/16”。垃圾钉应落在公仔较平整无花纹的部位，方便披水口，且顶出要平衡垃圾针要离开胶位边2mm以上。
18、顶针与撑头及运水之间最少要保证有3—4mm的钢位。
19、顶针图的标数采用坐标标注法，基准要和模具排位图的基准一致。顶针标数要准确且要拿整数，最多可给一位小数。要小心顶针破边，一般顶针边离胶位边应有1—2mm距离。
2) 顶针大小设计的一般原则：
1．因为下列理由，顶针外径应尽量取较大值:
1）防止因射出压力而弯曲。
2）防止因脱模阻力而弯曲、破损。
3）防止白化。
2．在大平面上不宜用小顶针。
3．在不影响制品脱模和位置足够时应尽量采用同一型号大小顶针, 以方便开料,加工.(如 5mm舆 6mm,可以的话选用其中一种)。
4．顶出零件和型芯的配合为间隙配合，配合公差为H7/f7。配合长度10～20mm。
5. 每一套模具顶针直径尺寸不宜太多种，否则加工时需频频换刀，既浪费时间也容易出错。
3) 顶针数量设计的一般原则：
顶针的数量往往取决于经验。一般情况下，顶针数量越多，顶出效果就越好，但不必要的顶针会提高模具的制作成本。因此在保证胶件能可靠顶出的情况下，应尽可能减少顶针的数量。但对于经验不足的工程师，本人建议，在不影响外观及运水布置的情况下，顶针宁多勿少。因为如果在试模时发现胶件顶白或变形，再增加顶针会非常麻烦。但宁多勿少并非滥用，而是当你在X根和X+1根之间犹豫不决时，你就用X+1根。
4) 顶针设计的其它原则：
1、能用顶针则不用司筒，能用圆顶针则不用扁顶针。原因很简单，司筒和扁顶针制造成本高，且易磨损，寿命不如圆顶针，维修也不便。
2、当塑件上不允许有顶针印时，可在产品周边适当位置加辅助垃圾钉顶出（6-9所示）。
3、顶针与后模镶件的间隙应小于所啤塑料的溢边值。各种塑料的溢边值见第一章《塑料及其注塑成型工艺》。
4、注意整体布局均匀,特殊情况要考虑采用多种顶出装置.如:斜顶,司筒针,推板,二次强行脱模,油缸拉动,气体顶出等复合脱模。
5、顶出件不能兼作型芯。
6、有方向性要求的顶针，司筒头要做（磨）单边或双边管位以防止转动。
7、当在斜面或曲面上配置时，顶针必须防转，且顶针顶端要加胶线防止出现顶滑现象。
8、避免因真空吸附而使胶件产生顶白、变形，可采用复合脱模或用透气钢排气，如顶杆与推板或顶杆与顶块脱模，顶杆适当加大配合间隙排气，必要时还可设置进气阀。
5. 顶针脱模
顶针包括圆顶针，扁顶针及异形顶针。其中圆顶针推出时运动阻力小，推出动作灵活可靠，损坏后也便于更换，因此在生产中广泛应用。圆顶针推出机构是整个推出机构中最简单、最常见的一种形式。扁顶针截面是长方形，加工成本高，易磨损，维修不方便。异形顶针是根据胶件推出位的形状而设计的，如三角形，弧形，半圆形等，因加工复杂，很少采用，此处不作探讨。
1) 圆顶针
圆顶针是最简单,最普通的顶出装置.圆顶针与顶针孔都易于加工,因此已被作为标准件广泛使用。圆顶针有无托顶针和有托顶针二种。顶针直径在φ2.5以下而且位置足够时要做有托顶针，大于φ2.5都做无托顶针。见图。
1、圆顶针优点是：
（1）制造加工方便，成本底。圆孔钻削加工，比起其它形状的线切割或电火花加工，要快捷方便得多。另外，圆形顶针是标准件，购买很方便，相对于其它顶针，它的价钱最便宜。
（2）阻力小。可以证明，面积相同的截面，以圆形截面的周长最短，因此摩擦阻力最小，磨损也最小。
（3）维修方便。圆形顶针尺寸规格多，有备件，更换方便。
2、圆顶针缺点：
顶出位置有一定的局限性。对于骨位，胶件边缘，及狭小的槽，布置圆顶针有较困难，若用小顶针，几乎没有作用。
3、圆顶针位置设计
（1）顶针布置顺序: 四周、加强筋、Boss孔(套筒或两支顶针)。顶针不能太靠边,要保持1.2mm以上的钢位。
（2）对于表面不能有顶针印的产品，可在产品周边适当位置加辅助垃圾钉顶出（6-9所示）
（3）顶针尽可能避免设置在高低面过渡的地方；顶针尽量不要放在镶件拼接处，若无法避免，可将顶针对半做于二个镶件上，或在二镶件间镶圆套。如下图。
（4）顶针可以顶螺丝柱（Boss）：低于20mm以下的螺丝柱，如果旁边能够下顶针的话可以不用司筒,而在其附近对称加两支顶针。见图。
（5）顶针可以顶骨位：顶骨位的顶针一般用直径3/32“或者7/64”，但这样的话，骨位二边会增加一些胶位，须征得客户同意，且要保证：①不影响产品的装配和使用功能；②不能导致制品表面缩水，如图6-7所示图加顶针。
（6）顶针可以顶边：顶边有二种方法，一是边外部加胶，顶针全部顶胶位（见图），由于要多出胶位，须征得客户同意。二是顶针顶部分胶位（见图），因为有一部分要顶前模内模，易将前模内模顶出凹陷而出披风。
4、圆顶针大小设计
（1）除非特殊情况,模具应避免使用 1/16"( 1.5mm)以下的顶针,因细长顶针易弯易断。细顶针要经淬火加硬,使其具有足够强度与耐磨性。直径1/8“～1/4”的顶针用的较多。
（2）直身顶针规格：顶针直径×顶针长度，如：￠3/16“×120mm。。
（3）顶针过长或顶针偏小时,要用有托顶针。使用有托顶针开料时,应注明托长。如： 1.5mm ×( 3× 90托长)×（200总长）
（4）顶针标准件长度系列： 50,100,150，200，......
（5）直身圆顶针：3/64” ～1”,长度可达630mm；加托圆顶针最长14”(315mm)，托长1/2”～2”。
（6）落顶针时应视胶件大小尽可能落大一些的顶针。一般Φ3/16”—Φ5/32” 为常用，成品特别大时可落Φ1/2”，或视需要落更大的顶针。
5、顶针的固定形式
顶杆固定在顶针固定板上，如果顶胶件的面是斜面的话，固定部位要加防转销。见下图所示。
6、设计顶针的注意事项：
（1）顶针在距型芯表面一段距离后要避空, 以减少与模具的接触面积,避免发生磨损烧死（咬蚀）。有效配合长度=（2.5～3）D，最小不得小于8mm，尺寸（图6-3示）：
（2）对于顶针顶出面为斜面的场合，为防止产品跟斜顶滑行，斜顶附近的顶针面要磨“+”形或平行的槽位（图6-8）。若顶针面是斜面或其它异形面，头部须加防转销（管位）防转。
（3）一般场合顶针面应高于呵（CORE）平面，在不影响功能与使用的情况下,顶针一般高出开模面0.05～0.08mm。对于胶位平面有要求的场合可考虑在顶针周边加沉台，如下图6-6示：
7、顶针资料:
11-5-2扁顶针仅靠圆顶针无法满足特殊结构的顶出时，需要使用扁顶针。特殊结构包括制品内部的特殊筋,深骨（RIB）,槽位等。扁顶针兼有排气作用可帮助成形充填，但扁顶针顶端方孔加工困难,要Y-CUT加工,强度也较圆顶针低。
扁顶针是标准件，可以外购，其扁身部分越短强度越好，加工也容易，设计规格中要注明圆柱部分长度；特殊结构或部位可使用扁顶针。扁顶针规格也要注明托长，如：2.5mm X 10mm×（ 12×90托长）×（200总长）
1．使用场合：
①不允许在底部加顶针的透明胶件顶边；
②底部加顶针仍难以顶出的深腔胶件顶边；
③底部无法加顶针难以顶出的深腔胶件顶边；
④深骨部位。对于20mm以上高的长骨位胶位，建议用扁顶针顶出。
2．优点：
可以根据胶件形状设计顶针形状，顶出力较大。
3．缺点：
加工困难，易磨损，以及成本高，能用圆顶针时，不用扁顶针。
11-6司筒顶出
司筒也叫顶管，多用于成型细长柱位孔、螺丝柱或管状胶件成型兼顶出。司筒针用于成型柱位孔,装在模胚底板上,用无头螺丝压住。司筒针数量多，或者要做防转时,也可做一块或多块压板分别固定。见图示。
11-6-1司筒的使用场合
1、对于柱高小于20mm或螺丝柱壁厚小于0.8mm的，不宜用司筒。
2、司筒顶出常用于细长螺丝柱，圆筒形零件或环形塑件的顶出。其脱模运动方式和推杆相同。
11-6-2司筒的优缺点
由于司筒是一种空心推杆，故整个周边接触塑件，推出塑件的力量较大且均匀，塑件不易变形，也不会留下明显的推出痕迹。见图。优点是顶出力且均匀，塑件不易变形。缺点是制造和装配麻烦，易磨损，出披锋，成本高。
11-6-3司筒大小的设计
1、司筒尺寸确认，司筒针直径要大于或等于胶柱位内孔直径，司筒外径要小于或等于胶柱的外径，并取标准值。
2、司筒长度取决于模具大小和胶件的结构尺寸，外购时在装配图的基础上加5mm左右，取整数。
3、司筒壁在1mm以下或司筒壁径比≤0.1的要做有托司筒，托长尽量取大值。
4、司筒规格：司筒针直径×司筒直径×司筒长度，如￠1/8“×￠1/4“×5”。
11-6-4司筒设计注意事项：
1、脱模快时，柱位易被挤缩，高度尺寸难保证，要加辅助顶出，但在司筒旁边太近处加顶针易顶白。
2、装配方法：压板和无头螺丝。见图。
3、司筒顶出时，应加中托边EGB.。
4、对于流动性好的塑料，易出飞边，其模具尽量避免用司筒。
5、司筒硬度：HRC50—55。
6、司筒倒角位的图例（6-4示，6-5示）：
7、司筒不可与SP、KO孔相干涉。
8、司筒外侧不做倒角(加工困难,易损失角),一般boss孔外侧倒角做在镶件上,内侧倒角做在司筒上。
9、司筒位于模架中心时的设计规定
设计时，我们常遇到司筒位于模架中心的情况，通常的解决方案是把产品偏离，使顶辊孔与司筒错开。但这常常造成顶出不均匀。大模架可不用中间顶辊孔。（30T以上啤机都有多个顶辊孔）30T以下（包括30T机）只有一个顶辊孔，此时可以用开叉顶辊顶出以避开中间司筒位置。如图6-19。
10、若司筒针直径小于Ø2.5时，后模型芯必须做火山口,火山口制作与否应以成品不缩水为原则。如图。
11-8 推板类脱模机构
推板类脱模是在型芯根部（成品外型侧壁）安装一与它密切配合的推板或推块,推板或推块通过复位杆或顶针固定在顶针板上，以与开模相同的方向将制品推离型芯。
推板类脱模的优点是顶出均匀、力量大、运动平衡稳定、塑件不易变形，塑件表面无顶针痕迹。缺点是模具结构复杂，制造成本高，对于型芯周边外形为非圆形的复杂塑件时，其配合部分加工比较困难。
11-8-1推板类脱模机构适用场合：
1、大筒形塑件的脱模；
2、薄壁、深腔胶件及各种罩壳形塑件的脱模；
3、表面不允许有顶针痕迹（如透明胶件）的胶件脱模。（图6-10示）
11-8-2推板类脱模机构分类：
1、模板推出机构：推件板为模胚上既有的模板，该种模胚的型号有。模板推出机构结构较简单，模胚为外购标准件，减少了加工工作量，制造方便，最为常用，见图。
2、埋入推板式推出机构：推板为镶入B板的板类零件，加工工作量大，制造成本较高。见图。
3、推块推出机构：推件板为镶入内模的块状镶件，只推胶件边的一部分，顶出位置有较大的灵活性，但推出力不如前二种推板推出。见图。
11-8-3推板类脱模机构设计要点：
1．推板应与型芯（CORE）按锥面配合，推板与型芯配合面用锥面配合：3--5°。推板内孔应比型芯（CORE）成形部分大0.2～0.3mm，防止发生两者之间擦伤、磨花和卡死等现象。这一点对透明胶件尤其重要。
2．为提高模具寿命，型芯（CORE）应氮化或淬火处理。复杂推板要设计成能线切割加工。
3．对于底部无通孔的大型壳体,深腔,薄壁等塑件制品,当用推板推出时，须在型芯（CORE）顶端增加一个进气装置。以免制品内形成真空,致推出困难或损坏。图6-11示。
4．导柱高出分模面的高度应大于推板顶出距离。
5．推板材料：同镶件材料，当塑料为热敏性的塑料时，尤其要注意。
6. 滑块下的推板，端面应设有角度(图示)，避免复位不彻底时干涉滑块。
7．有推板的模胚，一定不可以前模道柱后模导套,且导柱长度必须能保证推板在推出的过程中,不会脱离导柱。
11-8-3推板类脱模机构的装配．
推板：推板用螺钉固定在复位杆上，其它二种推板或推块用螺钉固定在推杆上。见图6-16。
复位杆或推杆攻牙的规定：攻牙规格与回针直径的关系见下表
复位杆或推杆直径φ12 ～ φ15φ20φ25 ～φ30
攻牙规格M6×12M8×16M10×20
11-8-4 推块顶出机构
平板状带凸缘的塑件﹐如用推板顶出会粘附模具时﹐则应使用推块顶出机构，因推块可以只推胶件或其边的局部。此时推块也是形腔的组成部分﹐所以它应具有较高的硬度和较低的表面粗糙度。
它的复位形式有两种:一种是依靠塑料压力﹐一种是采用复位杆。
11-9 内螺纹脱模机构
11-9-1内螺纹脱模机构的分类
塑胶产品螺纹分外螺纹和内螺纹两种，精度不高的外螺纹一般用哈夫块成型，采用侧向抽芯机构，而内螺纹则由螺纹型芯成型。其脱模机构可根据制品生产批量，制品外形,模具制造工艺等因素采用手动脱模和机动脱模两种形式，机动脱模又包括强行脱模和自动脱螺纹机构脱模。手动脱模的模具结构简单，加工方便，但生产效率低，劳动强度大，适用于小批量生产的制品；机动脱模模具结构复杂，加工费时，适用于大批量生产的制品，且宜于实现自动化生产。本章重点介绍自动脱螺纹机构。
11-9-3自动脱螺纹机构
1、自动脱螺纹机构的分类
1）按动作方式分：
①螺纹型芯转动，推板推动产品脱离；
②螺纹型芯转动同时后退，产品自然脱离。
2）按驱动方式分
①油缸+齿条
②油马达/电机+链条
③齿条+锥度齿轮
④ 来福线螺母
螺纹模具要有防转机构保证其定向。当制品的型腔与螺纹型芯同时设计在动模上时,型腔就可以保证不使制品转动。但当型腔不可能与螺纹型芯同时设计在动模上时,模具开模后,制品就离开定模型腔,此时即使制品外形有防转的花纹,也不起作用,塑件会留在螺纹型芯上与之一起运动,便不能脱模.因此,在设计模具时要考虑止转机构的合理设置，比如采用端面止转等方法。
2、自动脱螺纹机构的动力来源
自动脱螺纹机构中的螺纹型芯在开模时或开模后，一面旋转一面将塑件从模具中脱出。螺纹型芯旋转的动力来源如下：
1）马达：用变速马达带动齿轮，齿轮再带动螺纹型芯，实现内螺纹脱模。一般电动机驱动多用于螺纹扣数多的情况。
2）齿条：这种结构是利用开模时的直线运动,通过齿条轮或丝杠的传动,使螺纹型芯作回转运动而脱离塑件, 螺纹型芯可以一边回转一边移动脱离塑件, 也可以只作回转运动脱离塑件,还可以通过大升角的丝杠螺母使螺纹型芯回转而脱离塑件。
3）；液压：依靠油缸给齿条以往复运动,通过齿轮使螺纹型芯旋转, 实现内螺纹脱模。
4）气压：依靠气缸给齿条以往复运动,通过齿轮使螺纹型芯旋转, 实现内螺纹脱模。
3．设计自动脱螺纹机构注意事项：
对于内螺纹脱模机构，塑件外表面或端面必须设计止转结构。使用旋转方式脱螺纹，塑件与螺纹型芯或型环之间除了要有相对转动以外，还必须有轴向的移动。如果螺纹型芯或型环在转动时，塑件也随着一起转动，则塑件就无法从螺纹型芯或型环上脱出。为此，在塑件设计时应特别注意，塑件上必须带有止转的结构 8.3.3
4、自动脱螺纹机构设计步骤
1）必须知道螺纹外径D，螺纹牙距P，螺纹牙长，
螺纹规格，螺纹方向，螺纹头数，螺纹牙长L。
2）确定螺纹型芯转动圈数
U=L/P + Us
U ……螺纹型芯转动圈数
Us……安全系数，为保证完全旋出螺纹所加余量，一般取0.25～1。
5、确定齿轮模数
模数决定齿轮的齿厚。
工业用齿轮模数一般取m≥2。国标中标准模数见下表。
标准模数(GB1357—87)
第一系列0.10.12 0.15 0.2 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1 1.25 1.5
2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50
第二系列0.35 0.7 0.9 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.5 (3.75) 4.5 5.5 (6.5) 7 9 (11) 14 18 22 28 36 45
注：在选用模数时，应优先选用第一系列，括号内的模数尽可能不用。
模数和其它参数的关系：
d=mz
da=m（z+2）
齿轮啮合条件：模数和压力角相同。
6、确定齿轮齿数
齿数决定齿轮的外径。
当传动中心距一定时，齿数越多，传动越平稳，噪音越低。但齿数多，模数就小，齿厚也小，致使其弯曲强度降低，因此在满足齿轮弯曲强度条件下，尽量取较多的齿数和较小的模数。为避免干涉，齿数一般取Z≥17，螺纹型芯的齿数尽可能少，但最少不少于14齿，且最好取偶数。
6、确定齿轮传动比
传动比决定啮合齿轮的转速。
传动比在高速重载或开式传动情况下选择质数，目的为避免失效集中在几个齿上。传动比还与选择哪种驱动方式有关系，比如用齿条+锥度齿或来福线螺母这两种驱动时，因传动受行程限制，须大一点，一般取1≤i≤4；当选择用油缸或电机时，因传动无限制，既可以结构紧凑点节省空间，又有利于降低马达瞬间启动力，还可以减慢螺纹型芯旋转速度，一般取0.25≤i≤1。
11-10气动脱模机构
见轮胎模。
1.适用场合：1）大型薄壳类制品，动模多采用气动脱模；2）PVC轮胎模；3）易粘前模的胶件，前模须加进气装置。
2.注意事项：1）对于易跑气的模具，不宜用气动脱模；2）空气阀门锥面配合参数：角度90～120°及直身位1mm。见图。
11-11强行脱模
11-11-1 概念
胶件存在侧向凹凸结构（包括螺纹），但不采用侧向抽芯结构，而是依靠顶针或推板将胶件强行推离模具，这种脱模方式就叫强行脱模。强行脱模模具结构相对简单,用于精度要求不高的制品。
强行脱模有以下两种结构：
1、利用制品弹性强制脱模。适用于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等塑料成型的具有弹性的制品。
2、利用硅橡胶螺纹型芯强制脱模. 利用具有弹性的硅橡胶来制造螺纹型芯.开模时,首先退出硅橡胶螺纹型芯中的芯杆,使得硅橡胶螺纹型芯有空间收缩,再将制品强行顶出. 此种模具结构简单,但硅橡胶螺纹型芯寿命低,适用于小批量生产的制品。
本书只讨论第一种结构。
11-11-2强行脱模必须具备的条件：
强行脱模必须具备四个条件：
1、塑料为软质塑料，如PE、PP、POM和PVC等。
2、侧向凹凸允许有圆角。
3、侧向凹凸较浅，满足下面的公式：
⑴ 內部倒勾(Inside under cut)
倒勾之百分率﹕
强脱2.jpg
强脱1.jpg
通常含GF工程塑料在3%以下。
若為不含GF者可以在5%以下。
GF﹕玻璃纤维
⑵ 外部倒勾(Outside under cut )
强脱4.jpg
强脱3.jpg
5%以下
⑶螺纹强制脱模
伸长率=
4、需要强行脱模的部位，在强行脱模时必须有让位的空间。如果强行脱模部位全部在动模上成型，则成型强行脱模部位的型芯必须做成活动型芯，在胶件顶出时，这部分型芯先和胶件一起被推出，当需要强行脱模的部位全部脱离模具后，顶杆再强行将胶件推离模具。这种顶出过程可以分成两个阶段，因此，这种顶出又称二次顶出。
11-11-3 二次顶出的模具结构
二次顶出的模具结构通常有以下几种：
⑴ 弹簧二次顶出。
2次顶出（弹簧）.dwg
⑵ 锁柯二次顶出。
2次顶出（缩柯）.dwg
⑶ 双推板二次顶出。
2次顶出（双推板）.dwg
2次顶出（双推板1）.dwg
2次顶出（双推板2）.dwg
11-12 多次顶出机构
11-11-1 概念
有些塑件无论是采用单一还是复合推出机构，由于特殊形状或自动化生产的需要，在一次脱模动作完成后，仍难于从型腔中取出或不能自动脱落，此时就必须再增加一次或数次脱模推出动作才能使塑件脱落；有时为避免一次脱模塑件受力过大，也采用不止一次脱模推出，以保证塑件质量，不止一次地顶出塑胶制品的机构称为多次推出机构，多次推出机构通常为二次顶出机构，根据塑件形状，也有三次顶出机构，甚至四次顶出机构等等。见图。
11-11-2 适用场合
1．若一次顶出，容易变形。大型薄壁塑件常常要分几级顶出。尤其是当塑件不能无损坏地承受顶针施加的力时更应使用几级（通常用二次顶出）。如例图6-20
2．一次顶出后，再强行顶出。产品有圆弧形倒扣，强行顶出必损伤此倒扣位。设计模具时采用二次顶出结构。顶针板采用2组（A和B组），顶柱顶在A组顶针。第一次顶出时，推动在A组顶针板，并靠磁铁带动B组顶针板一起推出，斜顶和顶针K使产品脱出下模，为第二次顶出弧扣外侧弹性变形让出空间。顶柱继续往前顶，此时限位柱起作用，使B组顶针板停止前进，而A组继续向前，斜顶顶出产品，而顶针K不能顶出，产品靠弹性变形脱出倒扣。
3．自动化生产时，为保证塑件安全脱落；
11-11-3多次顶出机构的分类
多次顶出机构有很多种，单组推板和双推板二次推出机构是常用的二次推出机构。单组推板二次推出机构是指在推出机构中只设置了一组推板和推杆固定板，而另一次推出则是靠一些特殊零件的运动来实现 8.1.2 。双推板二次推出机构是在模具中设置两组推板，它们分别带动一组推出零件实现塑件二次脱模的推出动作 8.1.3。
如果要实现二次或二次以上的顶出动作，可以采用定距分型的结构。见下图。
11-11-4 多次顶出结构实例
四次脱模机构。见下图。
11-13 倒推模
因为注射机的推杆在安装模具后模的一侧，所以注射模的脱模机构通常都设计在后模内。但存在下列情况时必须将推出机构设计在前模内，这种模具叫倒推模。
1、由于外观要求，顶出必须与浇口在同一侧，如茶杯内部进胶，托盘底部开浇口等。
2、模具有大部分型芯在进胶的注射侧。
倒推模的脱模机构，一般是在模具开模时，由拉板或链条来带动，如下图所示。
11-14 顶针的复位机构
顶针在开模推出塑件后，必须退回原位，以便恢复完整的模腔，将顶针推回原位的的机构叫顶针复位机构。顶针安装在顶针板上，顶针复位装置是通过推动顶针板来带动顶针复位的。
11-14-1 顶针板先复位机构的种类：
复位机构包括：
①复位杆复位机构；
②弹簧复位机构；
③顶针板先复位机构。见图。
③ 注射机推杆
推杆板锁在注射机的推出杆上，塑件推出后，顶针板由注射机拉回。但一般的注射机都没有这种功能。
11-14-1 复位杆
一般的复位杆需要靠前模推动，才能将顶针推回，没有先复位功能。若要使其具有先复位功能，可在复位杆底部加弹簧，将复位杆推高约2mm。作用是保证前模A板首先推动复位杆，从而保护顶针，斜顶或推块。这种结构只能提前2mm复位，而且依靠弹簧，不可靠，常用于以上的C、D、E等场合。
在这种结构中，合模后弹簧处于压缩状态，对前模A板有一个推力作用。如果模具有定距分型的要求，A、B板之间不能先开，则阻碍A、B板打开的力，必须大于受压弹簧的推力。见图。
合模后A、B板间隙1—1.5MM，复位杆长短要合适，合模后其上端面比前模A板面低0.05～0.20mm，复位杆千万不要顶上模。
11-14-2 复位弹簧
复位弹簧的作用是在注射机的推杆退回后，模具的A、B板合模之前，就将顶针板推回原位。有些胶件必须推数次才能安全推落，或者在全自动化注射时，为安全起见，将程序设计为多次顶出，如果注塑机的推杆没有拉回功能，这二种情况中都是靠弹簧来复位。复位弹簧宜采用矩形蓝弹簧。
复位弹簧的长度，直径、数量及位置的设计，详见《模具结构件的设计》。
11-14-3 顶针板先复位机构
顶针板先复位机构是指将模具的顶针板在合模之前就退回原位，最终将推出零件拉回复位，使型腔得到完全恢复的那部分机构。
顶针板的复位通常是靠复位杆和复位弹簧来完成的。普通的复位杆必须靠前模的推动才能复位，没有先复位机构功能。复位弹簧可以在注射机推杆退回后，将顶针板推回原位，具有先复位的功能。但弹簧是最不可靠的，尤其是在弹簧的预压量及压缩量的选取不合理时，复位弹簧会很快疲劳失效。即使选择合理，复位弹簧也有一定的寿命。一旦复位弹簧失效，将可能产生推杆与侧向抽芯或前模斜滑块发生干涉（撞模）的现象。一般模胚都有复位弹簧，但在有些场合中，仅用复位弹簧是不够的。
1．顶针板先复位机构的使用场合：
以下模具需加先复位机构：
A 侧向抽芯底部有顶针或司筒
B 前模斜滑块底部有顶针或司筒
C 下模有推块。
D 斜顶的位置塑件有碰穿孔。见图。
E 用圆形顶针顶边，顶针的一部分“顶空”，见图。
2．顶针板先复位机构的作用：
顶针板先复位机构的作用是使顶针板在合模之前退回原位，目的是：
① 避免推出零件和侧向抽芯机构发生干涉。如果这种情况发生，将给模具带来灾难性的后果：损坏模具或注射机的机械部件。因此要尽量将顶针布置于侧抽芯或斜滑块在分模面上的投影范围之外，若无法做到，则必须加先复位机构。
在实际工作中，我们也碰到过前模斜滑块和推杆相撞，从而损坏型腔的情况。由于前模斜滑块和推杆在不同的排位图上表示，因此这一点很容易被忽视。当前模斜滑块型腔和推杆在分模面的投影面上重合，推杆未复位而合模时会导致撞模，设计者必须加上先复位机构。
注意：在一定条件下，也可以不使用顶针板先复位机构，其条件是：推杆端面至侧抽芯的最近距离H要大于侧抽芯与推杆（或复位杆）在水平方向的重合距离S和ctgθ的乘积，即H>Sctgθ，也可以写成Htgθ>S(一般大于0.5MM左右)，这时就不会产生推杆与活动滑块之间的干涉。如果S略大于Htgθ时，可以加大θ值，使其达到Htgθ>S，即可满足避免干涉的条件，如图3-115所示。
②避免在合模过程中斜顶及推块等零件先于推杆和前模接触。在模具制造过程中，复位杆的高度常常取负公差（见11-13-1），以保证合模后分型面的密合。因此，在有斜顶（靠塑件中间的碰穿孔来复位时）及推块的模具中，经常会发生合模时前模先推动斜顶和推块，使斜顶和推块受到扭矩和摩擦力的作用，造成型腔磨损并损害精度。
加装模具的先复位机构是基于墨菲（Murphy）定理：“如果可能发生，就会发生”。使模具保证100%的安全可靠。
3、顶针板先复位机构的种类
在模胚上加装专用的先复位机构。目前最常用的有以下几种：
11-14-4 注射机推杆
推杆板锁在注射机的推出杆上，塑件推出后，顶针板由注射机拉回。但一般的注射机都没有这种功能。
11-15脱模力的计算
11-15-1脱模力包括如下四点：
①（脱模）塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，产生包紧力。
②不带通孔壳体类塑件，脱模时要克服大气压力。
③机构本身运动的磨擦阻力。
④塑件与模具之间的粘附力。
11-15-2 脱模力的分类
①初始脱模力，开始脱模瞬间需要克服的阻力。
②相继脱模力，后面防需的脱模力，比初始脱模力小很多，计算脱模力时，一般计算初始脱模力。
11-15-3 脱模力的定性分析
1、塑件壁厚越厚，型芯长度越长，垂直于脱模方向塑件的投影面积越大，则脱模力越大。
2、塑件收缩率越大，弹性模量E越大，则脱模力越大。
3、塑件与芯子磨擦力愈大，则脱模阻力愈大。
4、脱模斜度越小的胶件，则脱模阻力愈大。
5、透明胶件模。
11-15-3 脱模力的计算公式：
见P179。
11-16顶出常见问题分析
11-16-1顶白变形:
原因①顶针数量不够或直径太小；②省模不够，省模方向不对，或省出倒啤把；③调机问题，如注射压力太大，保压时间太长。
11-16-2粘前模或后模：
①分模面选择不对； ②省模不对；③胶件大无进气。
11-16-3断顶针：
①顶针太小； ② 顶针板无导柱导向；
11-16-4顶针位出披锋：
顶针与后模镶件间隙>塑料溢边值(①磨损② 制造。
文章关键词：塑料、模具

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