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第六章 脱模系统的设计
注塑制品都要通过相应的模具来进行成型加工, 一件注塑制品经过成型、固化后, 从模具模腔或模芯中取出俗称脱模。由于成型收缩等原因, 塑件往往包紧在型芯上或者陷在模腔内等, 开模后不能自动地脱出模具, 因此, 模具中必须有能够实现取出塑件功能的机构, 这样的机构称为脱模机构。
在塑料成型的每一个循环过程中，塑件必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构成为脱模机构，或推出机构。它是整套模具结构中的重要组成部分，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品脱模机构的设计是不可忽视的，脱模机构有以下设计原则：脱模机构设计时须遵循以下原则：
（1） 因为塑料收缩时抱紧凸模，所以顶出力的作用点应尽量靠近凸模； （2） 顶出力应作用在塑件刚性和强度最大的部位，如加强条、凸缘、厚壁等处，作用面积也尽可能大一些，以防止塑件变形和损坏；
（3） 为保证良好的塑件外观，顶出位置应尽量设在塑件内部或对 塑件外观影响不大的部位；
（4） 若顶出部位需设在塑件使用或装配的基面上时，为不影响塑 件尺寸和使用，一般顶杆与塑件接触处凹进塑件0.05∽0.1mm；否则塑件会出现凸起，影响基面的平整。
6.1 影响脱模不良的因素
脱模不良是注塑制品质量缺陷和影响生产效率的重要原因之一。模具中的脱模机构设计是否合理,直接影响到制品的表面质量和物理性能。如果脱模不能顺利进行, 即使制品设计和成型得再好, 在脱模顶出时也会出现翘曲变形和顶白甚至顶穿等缺陷, 同时它也可造成制件扭曲变形及撕裂等缺陷, 有的甚至损伤模具, 给正常生产带来麻烦。研究影响注塑制品脱模的不利因素, 对保证制品质量, 防止缺陷和废品,提高生产效率具有重要意义
注塑制品脱模不良主要是指制品顶出时, 不能够顺利脱落, 这是由许多影响因素所导致的, 其中主要影响因素包括: 注塑制品结构设计、模具设计与制造、塑件与
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型芯的包紧力、脱模方式的选择、模具保养等。这些影响因素的相互关系复杂, 影响程度与表现形式也各不相同。 6.1.1 注塑制品结构设计对脱模的影响
注塑制品设计直接影响制品的脱模性能, 因此,塑件设计应满足制品易于脱模的要求。塑件设计中,影响脱模的主要因素是脱模斜度。塑料冷却后产生收缩, 会紧紧包在凸模或成型型芯上或由于黏附作用,塑件紧贴在凹模型腔内。设置脱模斜度, 是为了减少塑料在冷却固化时因收缩而引起的脱模阻力, 也是为了避免在脱模时, 因无脱模斜度造成塑件扭曲或者变形。脱模斜度因塑料的种类及塑件的形状而异。一般对于收缩率小的塑料(ABS、PS 等) , 脱模斜度取1°～2°；对于收缩率大的塑件(如PA 等) , 取0.5°～1°。但是, 高度在25 mm 以内的部位没有脱模斜度也能脱模【8】。 6.1.2 模具设计对脱模的影响
模具是成型注塑制品的主要装备。模具设计就是依据塑件的材料、形状、特性和使用要求等, 设计出一定结构的模具。模具结构直接关系到塑件的质量、生产效率、模具加工难易程度和使用寿命等。因此, 模具结构设计是相当重要的。为了保证注塑制品有正确的几何形状和一定的尺寸精度, 模具结构设计应遵循以下几项原则： (1) 掌握和了解注塑制品所用材料的硬度、收缩率以及使用要求等； (2) 保证制件的形状、轮廓的尺寸；
(3) 模具结构要简单、合理, 定位要可靠, 安装拆卸方便, 便于操作； (4) 模具型腔数量适当, 便于机械加工和模具使用, 并应兼顾生产效率； (5) 模具应有足够的强度和刚度, 力求外形小、质量轻、便于加工、符合生产工艺；
(6) 模具型腔应便于装料和取出制品；
(7) 模具应有一定的精度、光洁度以及合理的分型面, 容易修边； (8) 模具设计应符合系列化、标准化, 力求通用性好。
从模具设计的要求可知, 模具方面影响制件脱模的因素主要有脱模斜度和脱模机构等。其中, 脱模机构直接影响顶出效果, 脱模顶杆一般安装在模具的中心位置,
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且脱模顶杆截面积不应太小, 以防单位面积受力过大, 容易使薄制品顶破。脱模机构设计应遵循以下原则:
（1) 顶出机构的运动准确、可靠、灵活, 制造方便, 配换容易, 并有足够的刚度、强度来克服脱模阻力。
（2) 保证塑件不变形或不损伤, 这是顶出机构应当达到的基本要求。要做到这一点, 首先必须正确地分析塑件对模腔或型芯的黏附力的大小及其所在部位, 以便有针对地选择合适的脱模装置, 使脱模力得以均匀合理的分布。
由于塑料收缩时包紧型芯, 因此顶出力作用点应尽量靠近型芯, 同时顶出力应施于塑件刚性和强度最大的部位, 如凸缘、加强筋等处, 作用面积也应尽可能大一些, 否则会在推顶处产生应力发白, 甚至顶穿塑件, 造成破损。
（3) 选择顶出位置时, 力求保证良好的塑件外观。顶出位置应尽量设计在塑件内部或对塑件外观影响不大的部位, 以免损坏塑件外观。要保证塑件在脱模过程中不变形、不擦伤。在采用顶杆脱模时, 尤其要注意这个问题。另外, 与塑件直接接触的脱模零件
的配合间隙要保证不溢料, 以避免在塑件上留下飞边痕迹。
（4) 尽量使塑件留在动模一侧, 以便借助于开模力驱动脱模装置, 完成脱模动作, 可使模具结构简单。若塑件的结构形状不便于塑件留在动模, 应考虑对塑件的形状进行修改或在模具结构上采取强制留模措施, 实在不易处理时才考虑在定模上设置较为复杂的脱模机构。
当注塑制品的结构很复杂时, 应考虑在常规脱模结构的基础上加以改进。 6.1.3 塑件与型芯的包紧力对脱模的影响
塑件在型芯上的包紧力, 多由塑件收缩引起,它与塑料的性能、塑件的几何形状、模具温度、冷却时间、脱模斜度以及型腔表面粗糙度等有关。一般来说, 收缩率大、壁厚、弹性模量大、型芯形状复杂、脱模斜度小以及成型表面粗糙时, 脱模阻力就大; 反之则小。
计算脱模力时应考虑以下方面:
①由收缩包紧力造成的制品与型芯的摩擦阻力, 该值应由试验确定； ②由大气压力造成的阻力；
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③由塑件的黏附力造成的脱模阻力； ④推出机构运动的摩擦阻力。
上述各项脱模阻力中, ①和②两项起决定作用,③和④两项可用修正系数的形式包括在脱模力计算公式之中【9】。 6.1.4 脱模方式的选择对脱模的影响
由于塑件的形状和尺寸千变万化, 脱模机构也具有各种各样的类型。其设计是一项既复杂又灵活的工作, 只有不断地积累实践经验, 熟悉和掌握制品的脱模方法, 才能获得良好的脱模效果。以下是常用的几种脱模方法(按顶出元件来分类) :
(1) 顶杆顶出脱模机构: 顶杆的形式很多, 最常用的是圆形截面顶杆。当塑件各处脱模阻力相同时, 顶杆应均衡布置, 使塑件脱模时受力均匀, 以防止变形。顶杆不宜设在塑件壁薄处, 若结构需要顶在薄壁处时, 可增大顶出面积以改善塑件受力状况。对包紧力大的部位适当增加顶杆数量, 这是消除“顶白”的关键。
(2) 顶管顶出脱模机构: 适用于薄壁深腔圆筒形或者局部为圆筒形的塑件。因为顶管以环形周边接触塑件, 故推顶塑件的力量均匀, 塑件在脱模过程中不易变形, 也不会留下明显的顶出痕迹。
(3) 推件板顶出脱模机构: 适用于薄壁容器、壳体以及表面不允许带有顶出痕迹的注塑制品。对于大型深腔薄壁或软质塑料容器, 采用推件板脱模时,塑件内部易形成真空, 使脱模困难, 甚至还会使塑件变形或损坏, 因此应在凸模上附设引气装置。
(4) 推块顶出脱模机构: 适用于齿轮类或一些带有凸缘的制品, 可防止制品变形、黏附模具。
(5) 利用成型零件顶出制品的脱模机构: 某些塑件因结构和材料等关系(如螺纹一类的制品) , 不宜采用上述脱模机构, 则可利用成型镶件、螺纹型环或型腔带出塑件, 使之脱模。
(6) 多元件顶出脱模机构: 对于深腔壳体、薄壁制品以及带有局部环状凸起、凸肋或金属嵌件的复杂制品, 在脱模时, 常采用两种或两种以上的顶出元件联合作用, 实现制品脱模, 以防止制品顶出时受到损伤。
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6.1.5 模具保养对脱模的影响
一副结构合理的模具, 为了延长其使用寿命, 保证产品质量, 除了使用时谨慎小心外, 还应重视模具的保养。模具使用完毕后, 必须进行以下几项内容的检查:
(1) 模具有无变形, 特别是模腔。
(2) 配合部位有无松动和拉毛。模具松动和拉毛会有间隙和痕迹, 融料挤入后, 产生脱模困难, 甚至把产品撕裂。
(3) 定位是否可靠。如果模具模腔是由多块模板拼合而成, 若定位不准便会使模具产生间隙或变形。
(4) 模腔表面是否光滑, 积垢情况如何。模腔生锈或积垢后, 脱模过程中会产生较大的摩擦阻力,不利于制件脱模且影响制件外观质量。
如果存在上述问题, 模具应进行修理、清洗、防锈等保养。
6.2 脱模机构的选择
根据以上对脱模机构的各方面的了解和阐述，推杆的推出位置应该设在脱模阻力大的地方，推杆不宜设在塑件最薄的地方，以免塑件变形或损坏，当结构需要推在薄壁处时，可增大推出面积来改善塑件受力情况。本设计塑件是圆筒状，且壁薄，并且在上端有很多通孔，如果使用传统的推杆推出很可能造成塑件的变形或损坏，且不宜使用推件板推出，所以改用异形推杆即推件盘推出，增大受力面积，推出更方便快捷有效。由于本设计中推件盘采用上端大，下端小的异形推杆，所以在其固定上只能采取螺钉固定的方式。
6.3 推杆的强度校核
因推杆为细长杆件，所以必须校核其发生稳定性破坏的失效形式。由材料T8A已知弹性模量E，许用压缩应力???，稳定裕度?。另由推杆小端截面直径d则，推杆截面中心惯矩中的最小值可由下式计算：
J???d432?0.012cm4 （6-1）
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