【正文】 第六節(jié) 頂出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及脫模力的計(jì)算一、 頂出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)從模具中頂出塑件及其澆注系統(tǒng)凝料的機(jī)構(gòu)稱為頂出機(jī)構(gòu)或脫模機(jī)構(gòu)。頂出機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)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(shè)置頂出固定板2和頂出板5，兩板由螺釘連接。注射機(jī)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(shè)置導(dǎo)柱4和導(dǎo)套3。頂出板在頂出塑件后的復(fù)位依靠回程桿7實(shí)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(dòng)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(shí)還可通過調(diào)節(jié)擋銷的厚度來控制頂桿的位置及預(yù)出距離。設(shè)計(jì)頂出機(jī)構(gòu)的原則是：使塑件在頂出過程中不會(huì)變形損壞；保證塑件在開模過程中留在設(shè)置有頂出機(jī)構(gòu)的動(dòng)模內(nèi)；若塑件需留在定模內(nèi)，則要在定模上設(shè)置頂出機(jī)構(gòu)。二、頂出機(jī)構(gòu)的類型頂出機(jī)構(gòu)的類型取決于塑件的形狀、塑料的性能及注射機(jī)的頂出結(jié)構(gòu)。頂出機(jī)構(gòu)常用的類型有以下幾種。1．一次頂出機(jī)構(gòu)一次頂出機(jī)構(gòu)是最常用的頂出機(jī)構(gòu)(如圖562所示)，此機(jī)構(gòu)只需—次動(dòng)作就能使塑件脫模。圖563所示的為一次頂出機(jī)構(gòu)的常用的幾種形式，其中，a)所示的為頂桿頂出機(jī)構(gòu)，頂桿頂出是應(yīng)用最廣、頂出位置所受的限制最少的一種頂出方式，這種機(jī)構(gòu)主要用于頂出箱類異形塑件；b)所示的為頂管頂出機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)主要用于頂出中心帶孔的圓形塑件或圓形凸臺(tái)塑件；c)所示的為推板頂出機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)；d)所示的為聯(lián)合頂出機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)1—頂桿 2—頂出固定板 3—導(dǎo)套 4—導(dǎo)柱5—頂出板 6—拉料桿 7—回程桿 8—擋銷圖563 一次頂出機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)在以下兩種情況需要采用二次頂出機(jī)構(gòu)：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(dòng)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(shí)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(shí)就需采用二次頂出方案。二次頂出機(jī)構(gòu)較多，下面列舉其中的四種。 1)彈簧二次頂出機(jī)構(gòu)彈簧二次頂出機(jī)構(gòu)如圖564所示。這種機(jī)構(gòu)利用彈簧1的彈性恢復(fù)使塑件脫離型芯，完成第一次頂出動(dòng)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(dòng)作(見圖564c))。這種機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單；缺點(diǎn)是彈簧易失效，要時(shí)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(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)有兩塊頂出板，如圖565所示。頂動(dòng)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(xiàng)出板7上。開模時(shí)，注射機(jī)頂桿6頂動(dòng)一次頂出板7，通過定距塊5使二次頂出板8同時(shí)頂動(dòng)塑件，這時(shí)型腔與塑件一起運(yùn)動(dòng)，與型芯脫離，完成第一次頂出。當(dāng)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(diǎn)距支點(diǎn)的距離比與二次頂出板接觸點(diǎn)距支點(diǎn)的距離小，因此二次頂出板移動(dòng)的距離大于一次頂出板移動(dòng)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(jī)構(gòu)拉桿式二次項(xiàng)出機(jī)構(gòu)如圖566所示。當(dāng)模具分型一段距離后，拉桿3拉住推板4，進(jìn)行第一次頂出動(dòng)作。動(dòng)模繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，固定在動(dòng)模固定板上的凸塊1接觸到拉桿3上的長銷2，使拉桿轉(zhuǎn)動(dòng)并脫離推板4，完成第一次頂出動(dòng)作。動(dòng)模再繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，由頂出系統(tǒng)完成第二次頂出動(dòng)作，在此頂出過程中彈簧5起復(fù)位作用。這種機(jī)構(gòu)動(dòng)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(jī)構(gòu)1—彈簧 2—頂桿圖565 雙頂出板二次頂出機(jī)構(gòu)1—型腔 2—頂桿 3—頂桿 4—八字形擺桿 5—定距塊6—注射機(jī)頂桿 7—一次頂出板 8—二次頂出板圖566 拉桿式二次頂出機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)采用U形限制架和擺桿來完成二次頂出動(dòng)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(dòng)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(shí)，注射機(jī)頂桿5頂動(dòng)頂出板。頂出動(dòng)作開始時(shí)，由于限制架的限制，擺桿只能向前運(yùn)動(dòng)，頂動(dòng)圓柱銷1使型腔和頂桿7同時(shí)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(dòng)作。當(dāng)頂出至圖b)所示的位置時(shí)，擺桿脫離了限制架，限位螺釘9阻止型腔繼續(xù)向前移動(dòng)，同時(shí)圓柱銷1將兩個(gè)擺桿3分開。當(dāng)注射機(jī)頂桿繼續(xù)頂出時(shí)，頂桿7從型腔中頂出塑件(如圖c)所示)，完成第二次頂出動(dòng)作。在第二次頂出過程中彈簧2使擺桿復(fù)位。 3．動(dòng)定模雙向頂出機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)頂出機(jī)構(gòu)時(shí)，原則上應(yīng)使塑件能留在動(dòng)模一邊，但有時(shí)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(dòng)模一邊，這時(shí)應(yīng)在定模上也設(shè)置輔助頂出機(jī)構(gòu)。圖568示出兩種常見的結(jié)構(gòu)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(dòng)模內(nèi)，然后再利用動(dòng)模上的頂出機(jī)構(gòu)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(shí)現(xiàn)定模頂出的例子。開模時(shí)，固定在動(dòng)模上的滾輪壓動(dòng)杠桿，使定模頂出機(jī)構(gòu)動(dòng)作，迫使塑件留在動(dòng)模一邊，然后再利用動(dòng)模上的頂出機(jī)構(gòu)將塑件頂出。圖567 U形限制架二次頂出機(jī)構(gòu)1—圓住銷 2—彈簧3—擺桿4—U形限制架5—注射機(jī)頂桿6—轉(zhuǎn)動(dòng)銷 7—頂桿8—型芯 9—限位螺釘 圖568 雙向頂出機(jī)構(gòu)1—型芯 2—型腔4．側(cè)凸凹脫模機(jī)構(gòu)塑件的脫模方向一般都與注射機(jī)開、閉方向相同。但是，有一些塑件在成型側(cè)面有凸臺(tái)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(shí)就須考慮采用活動(dòng)型芯等方式解決脫模問題。對于內(nèi)側(cè)有凸凹的塑件，常用活動(dòng)鑲件的方式，而對于外側(cè)有凸凹的塑件，常用斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)。采用活動(dòng)鑲件的脫模機(jī)構(gòu)如圖569所示。圖569a)所示的機(jī)構(gòu)，先將活動(dòng)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(jī)構(gòu)，將活動(dòng)鑲件固定在模具上，塑件脫模時(shí)，鑲件和塑件一起移動(dòng)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(cè)凸凹形狀很淺，則可利用材料的彈性用推板將塑件強(qiáng)制脫模。圖569 采用活動(dòng)鑲件的脫模機(jī)鉤1—塑件 2—活動(dòng)鑲件5．螺紋塑件的脫模機(jī)構(gòu)螺紋塑件的脫模方式有如下三種，1)活動(dòng)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(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)很簡單；缺點(diǎn)是生產(chǎn)率低、勞動(dòng)強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(jī)動(dòng)脫螺紋方式a) b)圖570 利用拼合型環(huán)或型芯脫螺紋機(jī)動(dòng)脫螺紋有兩種方式，一種是使塑件移動(dòng)，另一種是使型芯或型環(huán)移動(dòng)，如表57所示。為了防止塑件隨螺紋型芯或型環(huán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，在設(shè)計(jì)模具時(shí)除了模具要有相應(yīng)的防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)外，在塑件的外表面或端面應(yīng)有防止轉(zhuǎn)動(dòng)的花紋或圖案。螺紋塑件的外部防止轉(zhuǎn)動(dòng)、內(nèi)部防止轉(zhuǎn)動(dòng)或端面防止轉(zhuǎn)動(dòng)的脫摸機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)可參考《塑料模設(shè)計(jì)手冊》及有關(guān)書籍。表57 脫螺紋的基本方式塑件移動(dòng)（塑件外圓周止轉(zhuǎn)）型芯或型環(huán)移動(dòng)（塑件端面止轉(zhuǎn)）脫模前脫模動(dòng)作三、脫模力的計(jì)算 脫模力的計(jì)算是設(shè)計(jì)頂出機(jī)構(gòu)的依據(jù)。但是計(jì)算形狀復(fù)雜的塑件的脫模力是相當(dāng)困難的。這里僅介紹殼形件和筒形件的脫模力計(jì)算公式，在模具設(shè)計(jì)時(shí)，這些公式可用作一般形狀塑件脫模力的粗略計(jì)算。1．脫模力的計(jì)算 將塑件從包緊的型芯上脫出時(shí)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(guān)。表58給出厚壁和薄壁的圓形塑件和矩形塑件的脫模力計(jì)算公式。表 58 脫模力的計(jì)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(shí)δ=δ為矩形斷面時(shí)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