注射模弹簧-拉钩式外侧抽芯机构设计

王赞凯，李海芳

（广州市机电技师学院，广东广州 510000）

1 引言

在工程塑料的运用中，复杂塑件的外侧面存在与开模方向垂直的孔、凹坑、凸台等结构，这在工业生产及生活中随处可见。而为避免在注射模开模或塑件推出过程中，复杂塑件被成型它们的零件阻碍，必须通过外侧抽芯机构的活动，使阻碍开模或塑件推出的成型零件结构在脱模推出之前抽出。所以外侧抽芯机构设计是注射模设计中的重要一环。

2 常用外侧抽芯机构的特点

常用的外侧抽芯机构主要有斜导柱式、弹簧式与弹簧-拉钩式等，它们有各自的典型结构与特点。

2.1 斜导柱式外侧抽芯机构

图1所示为一种典型斜导柱式外侧抽芯机构的开合模状态，其机构主要组成配件包括斜导柱3、楔紧块4、侧成型芯6、固定销7、滑块8、联动杆9、弹簧10、限位块11等。斜导柱式外侧抽芯机构的优点是运行稳定可靠，塑件成型精度高，适用于绝大部分的外侧抽芯机构；而缺点则是配件较多，结构复杂，设计与加工调试较困难。

2.2 弹簧式外侧抽芯机构

图2所示为一种典型弹簧式外侧抽芯机构的开合模状态，其机构主要组成配件包括弹簧2、斜滑块4、导滑限位块10、固定螺丝11 等。弹簧式外侧抽芯机构的优点是结构简单，运行快速，经济方便；而缺点则是斜滑块的运动受弹簧影响，如斜滑块的质量或体积较大，为保证足够的开模力，需增加弹簧的数量和载荷，从而大大提高了模具的设计与装配难度，所以弹簧式外侧抽芯机构一般只适用于塑件体积小，斜滑块质量轻的小型注射模。

2.3 弹簧-拉钩式外侧抽芯机构

图3 所示为一种典型弹簧-拉钩式外侧抽芯机构，其主要组成配件包括弹簧11、斜滑块12、T型导滑块5、限位块15、拉钩2、拉扣3、固定螺丝等。因弹簧-拉钩式外侧抽芯机构比弹簧式多了拉钩结构，在开模时斜滑块是在拉钩与弹簧共同作用下沿斜滑槽运行的，拉钩结构起主要开模作用，对弹簧的数量与载荷的要求不高，降低了模具的设计与装配难度，所以也适用于塑件体积大、斜滑块质量重的中、大型注射模。

图3 弹簧-拉钩式外侧抽芯机构示意图

综上所述，相较于斜导柱式与弹簧式这两种外侧抽芯机构，弹簧-拉钩式外侧抽芯机构拥有结构简单、设计与装配难度较低、适用范围广、运行快速稳定、经济方便等优点，具有一定的实用意义与推广意义。本文将以竹编收纳筐模具的外侧抽芯机构设计为例，重点介绍弹簧-拉钩式外侧抽芯机构的几个设计要点，以供模具设计人员参考。

3 竹编收纳筐塑件结构分析

竹编收纳筐结构如图4 所示，材料为PP+30GF，收缩率为1%。塑件的总体形状为矩形体，最大外形尺寸为243×190×104mm，平均壁厚为1.6mm，脱模斜度则为3°。

竹编收纳筐模具的脱模方向如图5所示。因特殊的外观要求，塑件4个外侧面为竹编图案，且在塑件左右两侧上端有提手框结构设计，为了保证塑件能顺利脱模，需在塑件的4个侧面设计外侧抽芯机构。因竹编收纳筐的尺寸精度要求不高，在综合考虑生产精度、生产成本与设计加工难度等方面因素后，确定采用弹簧-拉钩式外侧抽芯机构。

图4 竹编收纳筐结构示意图

图5 竹编收纳筐模具的脱模示意图

4 弹簧-拉钩式外侧抽芯机构设计

竹编收纳筐模具的弹簧-拉钩式外侧抽芯机构如图6 所示。针对竹编收纳筐4 个侧面的特殊造型，为保证塑件能顺利脱模，设计了4 套弹簧-拉钩式外侧抽芯机构。这4套外侧抽芯机构均是由弹簧1、T型导滑块2、耐磨板3、斜滑块4、限位块5、拉钩6、拉扣7等配件组成，它们尺寸位置不同，但结构相似，设计理念相同。

（1）斜滑块楔紧角度设定。

如斜滑块的楔紧角小于钢的摩擦角（6.85°～8°），开模时摩擦力较大，有的注塑机开模力小，就会发生开模困难，并会发出很大响声。如斜滑块的楔紧角过大，不仅使斜滑块尺寸增大，还可能使斜滑块与导滑块自锁。所以斜滑块的楔紧角度一般取7.5°至25°。在竹编收纳筐模具的4套外侧抽芯机构设计中，斜滑块的楔紧角度均取15°，如图7所示。

图6 竹编收纳筐模具外侧抽芯机构示意图

图7 斜滑块楔紧角度

（2）斜滑块开模行程计算。

竹编收纳筐4 个侧面的边界水平距离（即斜滑块成型的斜面水平距离）均为T=9.8169mm，且已确定斜滑块的楔紧角度α取15°，如图8所示。据此可计算斜滑块的水平方向开模行程为S1=T+（2～3）=12mm，其中2～3mm为斜滑块开模安全距离；斜滑块的斜向总开模行程为S=S1/sinα≈46mm。

图8 斜滑块开模行程示意图

（3）拉钩结构设计。

弹簧-拉钩式外侧抽芯机构的拉钩结构如图9所示，主要由拉钩和拉扣两个配件组成。为保证拉钩结构在开模时能顺利脱钩，使模具正常开模，则拉钩结构在模具合模时的扣合尺寸应为W=S1-（1～2）=10mm，如图9a所示。而为提高拉钩与拉扣的刚度，以及降低模具加工难度，拉钩与拉扣的宽度需增大，取20mm，如图9b所示。

（4）弹簧选取。

在弹簧-拉钩式外侧抽芯机构中，斜滑块开模的主要动力为拉钩，而弹簧则起辅助作用，同时为降低模具装配难度，在竹编收纳筐模具的外侧抽芯机构中，弹簧配件选用蓝色弹簧。弹簧参数计算公式为：压缩比=（行程+预压量）/弹簧长度，其中行程为S=46mm，预压量取值范围为5～20mm，蓝色弹簧的压缩比为32%～40%，通过计算可得弹簧长度=（46+5）/0.35≈145mm，因 蓝 色 弹 簧 标 准 件 没 有145mm，只有125mm 和150mm 两种长度规格，所以竹编收纳筐模具的外侧抽芯机构选用150mm 长的蓝色标准弹簧。

图9 拉钩结构示意图

5 弹簧-拉钩式外侧抽芯机构工作过程

如图10所示，图10a为外侧抽芯机构合模状态，图10b为外侧抽芯机构开模状态。4个外侧抽芯机构的结构相同，在合模时，弹簧21处于压缩状态，斜滑块15完全装入定模板8中，T型导滑块17与限位块18通过导滑槽与斜滑块15相连，并固定在定模板8上，拉钩19固定于斜滑块15上，而拉扣则固定在动模板2上，拉钩19与拉扣20处于扣合状态。开模时，动模板2、型芯3与推板23向后运动，与定模板8分开，处于压缩状态的弹簧21伸长，斜滑块15在拉钩19与弹簧21的共同作用下，沿T 型导滑块17 与限位块18 的斜滑槽往后运动，由于斜滑块15具有斜度，在往后运动的同时实现水平向外的运动，从而实现侧抽芯。当斜滑块15向斜后运动一定行程后，拉钩19与拉扣20完成脱离，斜滑块15由弹簧21及限位块18进行定位。开模完成后，塑件22抱紧在型芯3上，在推板23作用下完成脱模。

图10 外侧抽芯机构开合模状态

6 结语

本文分析了斜导柱式、弹簧式、弹簧-拉钩式3种外侧抽芯机构的特点，确定弹簧-拉钩式外侧抽芯机构在实际生产中具有一定的实用意义和推广意义，并以竹编收纳筐模具设计为例，讲解了弹簧-拉钩式外侧抽芯机构的一些设计要点及其工作过程。引用的竹编收纳筐模具是广州市中昇模具有限公司于2016年2月设计并制造的一副模具，试模成功后已交付客户使用，塑件如图11所示。通过实际生产情况可知，该模具结构设计简单，运行稳定，经济方便，对同类外侧抽芯机构设计具有一定的借鉴作用。

图11 竹编收纳筐塑件图