在注射成型的每一循环中,塑件必须由模具的型腔或型芯上脱出,脱出塑件的机构称为推出机构,也常称为脱模机构。
脱模机构的设计原则:
(1)尽量使塑件留在动模一边。
(2)保证塑件不因推出而变形和损坏。
(3)保证塑件外观良好。
(4)结构可靠。
脱模力是指将塑件从动模一侧的主型芯上脱出时所需要的外力,是设计推出机构的主要依据之一。
塑件在模具冷却定型时,由于体积收缩,其尺寸逐渐缩小而将型芯包紧而产生的力,叫做型芯包紧力。对于不带通孔的壳体类塑件,脱模时所要克服大气压力,叫做真空吸力。此外,还要克服机构本身运动的摩擦阻力及塑料与钢材之间的粘附力。
开始脱模的瞬间所要克服的阻力最大,称为初始脱模力,以后脱模所需的力称为相续脱模力,后者要比前者小。所以在计算脱模力的时候,总是计算初始脱模力。影响脱模力大小的因素很多,如型芯成型部分的表面积及其形状;塑料的收缩率以及对于型芯的摩擦系数;塑件的壁厚及同时包紧型芯的数量;成型时的工艺参数等。根据这些因素来精确计算脱模力是相当困难的,所以下面根据主要影响因素进行粗略计算。
当塑件包紧型芯时,由于型芯一般具有脱模斜度,故在脱模力F脱的作用下,塑件对型芯的正压力降低了F脱sinɑ,这时摩擦阻力为:
F摩=fc ( F正-F脱sinɑ )
式中 F摩——摩擦阻力(N);
fc——摩擦系数,查表得 fc = 0.6 ;
F正——因塑件收缩产生对型芯的正压力(N);
F脱——脱模力(N);
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α ——脱模斜度,因为材料是PC/Abs,所以取α=2°
根据受力图列出力的平衡
方程式为:
F= 0 Y
图
8 零件脱模的受力图
即 F摩cosɑ-F脱-F正sinɑ= 0
将上式代入F摩=fc ( F正-F脱sinɑ ) 可得:
F正cosa(f tana)F脱 = 1 fsinacosa
其中 F正——因塑件收缩产生对型芯的正压力(N),F正=p A
P ——因塑件收缩对型芯产生的单位正压力(MPa),一般p=12~20MPa,
薄壁件取小值,厚壁件取大值,所要生产的塑件比较薄,故取
p=14MPa;
A ——塑件包紧型芯侧面积。
(1) 前盖:直接使用Pro/E 的测量功能,测出塑件包紧型芯侧面积 A=765.26 mm2
所以,F脱=5926.79 N
(2) 后盖:直接使用Pro/E 的测量功能,测出塑件包紧型芯侧面积 A=566.77 mm2
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所以,F脱=4389.52 N
本设计采用顶杆脱模机构,选用了直径为3.5的顶杆,如下图所示:
图 9 顶杆
4.3 复位机构的设计
为了使推出零件在合模后能回到原来的位置,推杆推出机构中通常还设有复位机构。本设计采用弹簧复位,利用弹簧的弹力使脱模机构复位。如下图所示:
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图 10 复位杆与复位弹簧
4.4 排气系统
型腔内气体的来源,除了型腔内原有的空气外,还有因塑料受热或凝固而产生的低分子挥发气体。塑料溶体向注射模型腔填充过程中,必须要考虑把这些气体顺利排出,否则,不仅会引起物料注射压力过大,溶体填充型腔困难,造成充不满模腔,而且,气体还会在压力作用下渗进塑料中,使塑件产生气泡,组织疏松,熔接不良。
由于前盖和后盖都属于复杂模具,所以它们都采用排气槽排气,排气槽一般开设在型腔最后被填充的地方,同时也利用型芯、顶杆、镶拼件、分型面等的间隙排气,达到充分排气的目的。
4.5 导向机构的设计
合模导向装置是保证动模和定模合模时正确定位和导向的装置,本设计采用导柱导向装置,主要零件为导柱和导套。
导向机构的作用
(1) 导向作用。
(2) 定位作用。
(3) 承受一定的侧压力。
(4) 承载作用。
(5) 保持机构的运动平稳。
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导柱是与安装在另一半模上的导套相配合,用以确定动模和定模的相对位置,保证模具运动导向精度的圆柱形零件。
导套是与安装在另一半模上的导柱相配合,用以确定动模和定模的相对位置,保证模具运动导向精度的圆套形零件。
因为前盖与后盖的体积相差不大,所以它们采用相同的模架,因此,它们采用相同的导向机构。由于模架的尺寸为400×400,所以本设计选用直径为30的导柱,然后选用相对应的导套,其结构如下图所示:
图 11 导柱与导套
4.6 定位圈的设计
为了便于模具在注射机上安装以及模具浇口套与注射机的喷嘴孔精确定位,应在模具上(通常在定模上)安装定位圈,用于与注射机定位孔匹配。定位圈除了完成浇口套与喷嘴孔的精确定位之外,还可以防止浇口套从模内滑出。