【正文】 第六節(jié) 頂出機構的結構及脫模力的計算一、 頂出機構的結構從模具中頂出塑件及其澆注系統(tǒng)凝料的機構稱為頂出機構或脫模機構。頂出機構的結構如圖562所示，圖中的頂桿1將塑件從型腔中頂出。頂桿需要固定，因此設置頂出固定板2和頂出板5，兩板由螺釘連接。注射機上的頂出力作用在頂出板上，為了使頂出過程平穩(wěn)可靠，常設置導柱4和導套3。頂出板在頂出塑件后的復位依靠回程桿7實現(xiàn)。拉料桿6拉住澆注系統(tǒng)的凝料，使它隨同塑件一起留在動模內(nèi)。擋銷8使頂出板與底板之間產(chǎn)生間隙，以便清除污垢，同時還可通過調(diào)節(jié)擋銷的厚度來控制頂桿的位置及預出距離。設計頂出機構的原則是：使塑件在頂出過程中不會變形損壞；保證塑件在開模過程中留在設置有頂出機構的動模內(nèi)；若塑件需留在定模內(nèi)，則要在定模上設置頂出機構。二、頂出機構的類型頂出機構的類型取決于塑件的形狀、塑料的性能及注射機的頂出結構。頂出機構常用的類型有以下幾種。1．一次頂出機構一次頂出機構是最常用的頂出機構(如圖562所示)，此機構只需—次動作就能使塑件脫模。圖563所示的為一次頂出機構的常用的幾種形式，其中，a)所示的為頂桿頂出機構，頂桿頂出是應用最廣、頂出位置所受的限制最少的一種頂出方式，這種機構主要用于頂出箱類異形塑件；b)所示的為頂管頂出機構，這種機構主要用于頂出中心帶孔的圓形塑件或圓形凸臺塑件；c)所示的為推板頂出機構，這種機構主要用于頂出支承面很小的塑件(如薄壁容器等)，另外在不允許留有頂桿殘痕的情況下，也常采用這種推板頂出機構；d)所示的為聯(lián)合頂出機構，這種機構采用以推板為主、頂桿或頂管為輔的頂出方式，主要用于型芯內(nèi)部阻力大、僅用推板或頂桿易使塑件變形或損壞的情況下。圖562 頂出機構的結構1—頂桿 2—頂出固定板 3—導套 4—導柱5—頂出板 6—拉料桿 7—回程桿 8—擋銷圖563 一次頂出機構常用的幾種形式a)頂桿頂出 b)頂管頂出 c)推板頂出 d)聯(lián)合頂出2．二次頂出機構在以下兩種情況需要采用二次頂出機構：一是某些形狀的塑件，一次頂出難于將塑件從型腔中取出或不能使塑件自動脫落，因此必須再增加一次頂出才能使塑件脫落；二是采用二次頂出是為了避免一次頂出時塑件受力過大而變形或開裂。例如，對于薄壁深腔塑件，由于塑件與模具的接觸面積很大，若一次頂出易使塑件破裂或變形，這時就需采用二次頂出方案。二次頂出機構較多，下面列舉其中的四種。 1)彈簧二次頂出機構彈簧二次頂出機構如圖564所示。這種機構利用彈簧1的彈性恢復使塑件脫離型芯，完成第一次頂出動作(見圖564b))，然后用頂桿2使塑件脫離型腔，完成第二次頂出動作(見圖564c))。這種機構的優(yōu)點是結構簡單；缺點是彈簧易失效，要時常更換，故它僅用于小型塑件的注射模具。2)雙頂出板二次頂出機構這種機構有兩塊頂出板，如圖565所示。頂動型腔1用的頂桿2固定在一次頂出板7上，頂出塑件用的頂桿3固定在二次頂出板8上。在一次頂出板和二次頂出板之間有定距塊5，它固定在一次項出板7上。開模時，注射機頂桿6頂動一次頂出板7，通過定距塊5使二次頂出板8同時頂動塑件，這時型腔與塑件一起運動，與型芯脫離，完成第一次頂出。當一次頂出板7接觸到八字形擺桿4，由于八字形擺桿與一次頂出板的接觸點距支點的距離比與二次頂出板接觸點距支點的距離小，因此二次頂出板移動的距離大于一次頂出板移動的距離，這樣，頂桿3就能將塑件從型腔中頂出。 3)拉桿式二次頂出機構拉桿式二次項出機構如圖566所示。當模具分型一段距離后，拉桿3拉住推板4，進行第一次頂出動作。動模繼續(xù)運動，固定在動模固定板上的凸塊1接觸到拉桿3上的長銷2，使拉桿轉動并脫離推板4，完成第一次頂出動作。動模再繼續(xù)運動，由頂出系統(tǒng)完成第二次頂出動作，在此頂出過程中彈簧5起復位作用。這種機構動作可靠，但由于在定模上安裝了拉桿，增大了模具的尺寸。圖564 彈簧二次頂出機構1—彈簧 2—頂桿圖565 雙頂出板二次頂出機構1—型腔 2—頂桿 3—頂桿 4—八字形擺桿 5—定距塊6—注射機頂桿 7—一次頂出板 8—二次頂出板圖566 拉桿式二次頂出機構1—凸塊 2—長銷 3—拉桿4—推板 5—彈簧4)U形限制架二次頂出機構這種機構采用U形限制架和擺桿來完成二次頂出動作，如圖567所示。圖a)所示的為合模狀態(tài)，U形限制架4固定在動模底板上，擺桿3的一端固定在頂出固定板上且夾在U形限制架內(nèi)，圓柱銷1固定在型腔上。開模時，注射機頂桿5頂動頂出板。頂出動作開始時，由于限制架的限制，擺桿只能向前運動，頂動圓柱銷1使型腔和頂桿7同時起頂出塑件的作用，然后塑件脫離型芯8，完成第一次頂出動作。當頂出至圖b)所示的位置時，擺桿脫離了限制架，限位螺釘9阻止型腔繼續(xù)向前移動，同時圓柱銷1將兩個擺桿3分開。當注射機頂桿繼續(xù)頂出時，頂桿7從型腔中頂出塑件(如圖c)所示)，完成第二次頂出動作。在第二次頂出過程中彈簧2使擺桿復位。 3．動定模雙向頂出機構在設計頂出機構時，原則上應使塑件能留在動模一邊，但有時由于塑件形狀特殊，塑件既可能留在定模一邊，又可能留在動模一邊，這時應在定模上也設置輔助頂出機構。圖568示出兩種常見的結構形式。圖568a)所示的是利用彈簧力使塑件首先從定模上脫出留在動模內(nèi)，然后再利用動模上的頂出機構將塑件頂出的例子。這種形式適用于塑件對定模粘附力不大、頂出距離不長的情況。圖568b)所示的是利用杠桿的作用實現(xiàn)定模頂出的例子。開模時，固定在動模上的滾輪壓動杠桿，使定模頂出機構動作，迫使塑件留在動模一邊，然后再利用動模上的頂出機構將塑件頂出。圖567 U形限制架二次頂出機構1—圓住銷 2—彈簧3—擺桿4—U形限制架5—注射機頂桿6—轉動銷 7—頂桿8—型芯 9—限位螺釘 圖568 雙向頂出機構1—型芯 2—型腔4．側凸凹脫模機構塑件的脫模方向一般都與注射機開、閉方向相同。但是，有一些塑件在成型側面有凸臺或凹槽，使脫模方向與開模方向不一致，阻礙了塑件從型腔或型芯上直接頂出。這時就須考慮采用活動型芯等方式解決脫模問題。對于內(nèi)側有凸凹的塑件，常用活動鑲件的方式，而對于外側有凸凹的塑件，常用斜導柱抽芯機構。采用活動鑲件的脫模機構如圖569所示。圖569a)所示的機構，先將活動鑲件與塑件一起頂出模外，然后再將塑件從鑲件上取下。圖569b)所示的機構，將活動鑲件固定在模具上，塑件脫模時，鑲件和塑件一起移動一段距離但不與模具分離，然后用人工方法將塑件從鑲件上取下。對于軟質(zhì)塑件，若其內(nèi)側凸凹形狀很淺，則可利用材料的彈性用推板將塑件強制脫模。圖569 采用活動鑲件的脫模機鉤1—塑件 2—活動鑲件5．螺紋塑件的脫模機構螺紋塑件的脫模方式有如下三種，1)活動型芯或型環(huán)脫模方式這種方式是先將型芯或型環(huán)隨塑件一道脫出模外，然后用人工方法將型芯或型環(huán)旋下。這種機構的優(yōu)點是結構很簡單；缺點是生產(chǎn)率低、勞動強度大，故它只適用于小批量生產(chǎn)。2)拼合型芯或型環(huán)脫模方式圖570a)所示的為利用拼合型環(huán)脫外螺紋的模具，圖570b)所示的為利用拼合型芯脫內(nèi)螺紋的模具。這兩種方式脫?？煽?，且結構比較簡單，但在螺紋部分有分型線，容易產(chǎn)生飛邊，難以清除飛邊。3)機動脫螺紋方式a) b)圖570 利用拼合型環(huán)或型芯脫螺紋機動脫螺紋有兩種方式，一種是使塑件移動，另一種是使型芯或型環(huán)移動，如表57所示。為了防止塑件隨螺紋型芯或型環(huán)一起轉動，在設計模具時除了模具要有相應的防轉機構外，在塑件的外表面或端面應有防止轉動的花紋或圖案。螺紋塑件的外部防止轉動、內(nèi)部防止轉動或端面防止轉動的脫摸機構的具體結構可參考《塑料模設計手冊》及有關書籍。表57 脫螺紋的基本方式塑件移動（塑件外圓周止轉）型芯或型環(huán)移動（塑件端面止轉）脫模前脫模動作三、脫模力的計算 脫模力的計算是設計頂出機構的依據(jù)。但是計算形狀復雜的塑件的脫模力是相當困難的。這里僅介紹殼形件和筒形件的脫模力計算公式，在模具設計時，這些公式可用作一般形狀塑件脫模力的粗略計算。1．脫模力的計算 將塑件從包緊的型芯上脫出時所需克服的阻力稱為脫模力，它主要包括由塑件的收縮引起的塑件與型芯的摩擦阻力和大氣壓力。脫摸力的大小與塑件的厚薄及其形狀有關。表58給出厚壁和薄壁的圓形塑件和矩形塑件的脫模力計算公式。表 58 脫模力的計算公式 圓環(huán)形斷面的脫模力（N）矩形斷面的脫模力（N）＞厚壁塑件 (551) (552)≤薄壁塑件 (553) (554)表58中，k1為無因次系數(shù)，隨λ和φ而異；λ=r/δ(為圓環(huán)形斷面時δ=δ為矩形斷面時δ=δ2)；k1=2λ2/（cos2φ+2λcosφ）；k2為無因次系數(shù)，k2=1+fsinφcosφ≈1；r為型芯的平均半徑，r=d/2(mm)；S為塑料平均收縮率（%）；E為塑料的彈性模量（MPa）；L為塑件對型芯的包容長度（mm）；f為塑件與型芯之間的靜摩擦系數(shù)，～；φ為模具型芯的脫模斜度（176。）；181。為塑料的泊松比；δ1為圓環(huán)形塑件的壁厚（mm）；δ2為矩環(huán)形塑件的平均壁厚（mm）；a