5.6 脱模机构
5.6.1 简介
在注塑成型的每—循环中，塑件必须由模具型腔中脱出，脱出塑件的机构称为脱模机构或推出机构。
5.6.1.1 脱模机构的结构
脱模机构的结构如图156所示。 推出零件直接与塑件接触，将塑件推出型腔，在图156 中为推杆l；推杆需要固定,因此设推出固定板2和推板5，两板由螺钉联接，注塑机上的顶出力作用在推出板上；为了使推出过程平稳, 推出零件不致于弯曲或卡死，常设有推出系统的导柱4和导套3；推板的回程是靠复位杆7实现的；最后一个零件就是拉料杆，它的作用都是勾着浇注系统的冷料，使其随同塑件一起留在动模。并不是所有的模具都必须有这些零件，这要由结构需要确定。有的模具还设有挡销8。挡销有两个作用，一是使推板与底销之间形成间隙，以便清除废料及杂物（多用于压制模结构中)；另一作用是由调节挡销的厚度来控制推杆的位置及推出距离。
1—推杆；2—推出固定板；3—导套；4—导柱；5—推板；6—拉料杆；7—复位杆；8—挡销
图156 脱模机构
5.6.1.2 对脱模机构的要求
(1）塑件留于动模 模具的结构应保证塑件在开模过程中留在具有脱模装置的半模上，即动模上。若因塑件几何形状的关系，不便留在动模时，应考虑对塑件的外形进行修改或在模具结构上采取强制留模措施，若实在不易处理时，应在另半模上，即定模上设脱模装置。
(2）塑件不变形损坏 要保证塑件在脱模过程中不变形，这是脱模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的附着力的大小和所在部位， 以便选择合适的脱模方式和脱模位置, 使脱模力得以均匀合理的分布。
由于塑件收缩时包紧型芯，因此顶出力作用点应尽可能靠近型芯。 同时推出力应施于塑件刚度强度最大的部位， 如肋部、 壳体侧壁等处, 作用面积也应尽可能大一些。
塑件与型腔的附着力，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、 脱模斜度以及型腔的表面粗糙度有关。由于影响因素较多，精确计算异形制件的脱模力比较困难，常用与类似制件比较的方法，即收缩率大、壁愈厚、型芯形状复杂、 脱模斜度小以及型腔表面粗糙度值高时，脱模阻力就大；反之则小。应综合上述因素来确定脱模零件的结构尺寸。
(3）良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部，以免损伤塑件的外观。
(4）结构可靠 脱模机构要工作可靠、运动灵活、制造方便、配换容易。
5.6.1.3 脱模机构的分类
脱模机构可以按动力来源分类，也可以按模具结构分类。
（l）按动力来源分类 动力来源是指以什么作为动力使塑件脱出， 常见的有手动脱模、 机动脱模液压和气压脱模。
a. 手动脱模。当模具分模后，用人工操纵脱模机构，脱出塑件，多用于注塑机不设脱模装置的定模一方。
b.机动脱模。靠注塑机的开模动作脱出塑件。 开模时塑件先随动模一起移动，到一定位置时，脱模机构被注塑机上固定不动的顶杆顶住而不能随动模移动。 动模继续移动时，塑件由脱模机构推出型腔。
当定模部分也设脱模机构时，可以通过拉杆或链条等装置，在动模开到一定位置时，拉动定模脱模机构，实现机动脱模。
带螺纹的塑件可用手动或机动实现旋转运动，脱出塑件。
c.液压脱模。 注塑机上设有专用的顶出液压缸， 当开模到一定距离后，活塞动作，实现脱模。
d.气动脱模。利用压缩空气将塑件由型腔中吹出。
(2）按模具结构的分类 由于塑件形状的不同， 脱模机构可分为简单脱模机构、双脱模机构、顺序脱模机构、二级脱模机构、浇注系统脱模机构，以及带螺纹塑件的脱模机构等。
5.6.2 脱模力计算
塑件在模具中冷却定型时，由于体积收缩，其尺寸逐渐缩小，而将型芯或凸模包紧，在塑件脱模时必须克服这一包紧力。对于不带通孔的壳体类塑件, 脱模时还要克服大气压力。此外，尚需克服机构本身运动的摩擦阻力及塑料和钢材之间的黏附力 。
开始脱模时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继脱模力，后者要比前者小，所以计算脱模力的时候，总是计算初始脱模力。
所需的推出脱模力可按图157所示估算, 即
F2=F1cosα
F3=F'3=F1sinα
F4=μF2=μF1cosα
于是
F脱=(F4-F'3)cosα
=(μF1cosα-μF1sinα)cosα
=F1cosα(μcosα-sinα) （50）
式中：F1——制件对凸模的包紧力，N；
F2、F3—— F1的垂直和水平分量，N；
F'3——凸模表面对F3产生的反作用力，N；
F4——沿凸模表面的脱模力，N ；
F脱——沿制件出模方向所需的脱模力，N；
α——脱模斜度或凸模侧壁斜角，°；
µ——塑料在热塑状态下对钢的摩擦因数,
约取 0.2左右。
(a)静止状态 (b)脱模状态
图157 塑件脱模时的受力情况
其中 F1=Lchp包 （51）
式中： Lc——凸模成型部分的截面周长，mm；
h——凸模被制件包紧部分的高度，mm；
p包——制件对凸模的单位包紧力，MPa，
其数值与制件的几何特点及塑料性质有关，一般可取8~l2 MPa。
5.6.3 简单脱模机构
简单脱模机构是最常见的结构形式, 包括推杆脱模机构、 推管脱模机构、 推板脱模机构、 活动镶件或凹模脱模机构、 多元件综合脱模机构和气动脱模机构等种类 。
5.6.3.1 推杆脱模机构
推杆是推出机构中最简单最常见的一种形式 。 由于推杆加工简单，更换方便，脱模效果好，因此在生产中广泛应用。但是，因为推出面积一般比较小，易引起应力集中而顶穿塑件或使塑件变形，所以很少用于脱模斜度小和脱模阻力大的管件或箱类塑件。
(1) 推杆设计注意事项
a.推出位置。推杆的推出位置应设在脱模阻力大的地方，如图158所示。盖或箱类塑件，侧面是阻力最大的地方，因此在端面设置推杆是理想的，而在里面设置推杆时，以靠近侧壁的地方为好。如果只在中心部分推出，可能会出现裂纹或顶透塑件的现象。当塑件各处脱模阻力相同时，推杆应均等设置，使塑件脱模时受力均匀，以免塑件变形。局部有细而深的凸台或肋时，如果仅以推杆推侧壁，会产生裂纹，甚至使塑件局部留于模具内，所以必须在凸台或肋的底部设推杆(见图159)，以便可靠的脱模。
图158 推杆推出形式
图159 肋部增设推杆结构
推杆不宜设在塑件最薄处，以免塑件变形或损坏，当结构需要设在薄壁处时，可增大推出面积来改善塑件受力状况。图160所示是采用推出盘推出的形式 。
b.直径。推杆直径不宜过细，应有足够的刚度承受推出力，当结构限制推出面积较小时，为了避免细长杆变形，可设计成阶梯形推杆，如图159中顶肋部的推杆。
c.装置位置。推杆端面应和型腔在同一平面或比型腔的平面高出0.05~l mm，否则会影响塑件使用。
d.数量。在保证塑件质量，能够顺利脱模的情况下，推杆的数量不宜过多。当塑件不允许有推出痕迹，可用推出耳的形式，如图16l所示, 脱模后将推出耳剪掉。
图160 推出盘推出
图161 推出耳形式
按照塑件的形状，推杆的端面形状除了最常用的圆形外，还有各种特殊的断面形状。这些特殊断面形状的推杆，其本身的加工和热处理并不太困难，但是孔的加工则很困难， 必须用电火花等特殊加工方法，因此应尽量少采用。
(2）推杆形状与尺寸 推杆的材料多用45钢、 T8或Tl0。推杆头部要淬火处理达50HRC以上，表面粗糙度值Ra要求在 0.8 µm以下，推杆的滑动配合部分 Ra为 0.8 µm即可，其他部位的表面粗糙度值还可以大些。图162所示为各种推杆形式。A型是最简单的结构形式，应用最广，直径d与型腔部分推杆孔的配合一般为 H7/f8，装配部分应保证有 D-d=4~6 mm的轴肩固定，轴肩厚约4~6 mm。这三部分尺寸关系也适用以下几种形式。B型是阶梯形推杆，用于推杆直径较小的情况，为了增加推杆的刚度，将非推出部分直径扩到d1，一般d1=2d。 C型为阶梯式插入杆结构，由于推杆较细，与塑料接触的滑动配合部分要选用优质钢材。因此，直径为d的部分插入d1，插入部分用过渡配合，长度 M=(4~6)d，然后以焊接固定(C型下面两图所示)。D型是特殊断面形状的直接切削加工的推杆。E型是特殊断面插入式推杆，为了防止拔出，在杆的两端铆接使之固定，插入部分长度 M=(l~2)d，O=(0.3~0.5)d，P=(0.4~0.7)d，Q=3~4 mm。以上各种形式推杆的L和N值由结构决定。图163是各种推杆的应用实例， 图 163(a)为 A型推杆应用实例，推杆与推杆孔的配合部分长度 S= (2~3)d；图 163(b)、(c)为阶梯形推杆的整体式和插入式应用实例， 由于推杆直径较小，配合部分长度一般等于10 mm。图 163(d)、(e)是特殊断面的推杆整体式和插入式实例。
图162 推杆形状
图163 各种推杆应用实例
(3）推杆与推出固定板的连接形式 推杆的固定形式如图164所示， 图164(a)是最常用的结构形式；图 164(b)采用了垫块或垫圈来代替固定板上的凹坑，使之加工简化；图164(c)的特点是推杆高度可以调节，螺母起固定锁紧作用；图 164(d)的结构用于推杆固定板较厚的情况，推杆采用螺钉紧定；图164(e)用于细小的推杆，以铆接的方法固定；图 164(f)用于粗大的推杆，采用螺钉紧固的方法。
图164 推杆的固定形式
5.6.3.2 推管脱模机构
推管是推出圆筒形塑件的一种特殊结构形式，其脱模运动方式与推杆相同。 由于塑件几何形状呈圆筒形, 在其成型部分必然设置一个型芯，所以要求推管的固定形式必须与型芯的固定方法相适应 。
图165(a)所示为型芯用圆销或键固定的方式，要求推管在轴向开槽，容纳与圆销(或键)相干涉部分，槽的位置与长短依模具结构和推出距离而定，这种形式型芯的紧固力较小;图165(b)所示为型芯固定在模具底板上的形式，型芯较长，但结构可靠,多用于脱模距离不大的场合；图165(c)所示推管在型板内滑动, 可以缩短推管和型芯的长度，但型板的厚度增加。
1—推板； 2—推管； 3—方销； 4—型芯； 5—塑件
图165 推管推出结构
推管的材料和推杆一样，多用45钢、T8 或 Tl0等。 端部要淬火，硬度达50HRC以上，表面粗糙度值Ra要求在0.8 µm以下，滑动配合部分Ra为 0.8 µm,其他部分的表面粗糙度值还可以大些。
推管的形状如图166所示。 推管的内径与型芯配合，外径与模板配合，一般均为间隙配合。 对于小直径推管取三级精度，大直径推管取二级精度。 推管与型芯的配合长度为推出行程加3~5 mm，推管与模板的配合长度一般等于(0.8~2)D，其余部分扩孔，推管扩孔直径为(d+0.5) mm，模板扩孔直径为(D+l) mm。
图166 推管的形状
5.6.3.3 推板脱模机构(推板推出机构)
凡是薄壁容器、 壳体形塑件以及不允许在塑件表面留有推出痕迹的塑件，可采用推板脱模。推板推出的特点是推出力均匀，运动平稳，且推出力大。 但是对于非圆外形的塑件，其配合部分加工较困难，图167中介绍了5种推板脱模结构。其中，图167(a)、(b)推板与推件板之间采用了固定连接，以防止推板在推出过程中脱落。在生产实践中也经常见到推板和推件板之间无固定连接的形式，如图167(c)、(d)、(e)所示，只要严格控制推出距离，导柱有足够的长度,推件板也不会脱落。图167(a)、(e)应用最广；图 167(b)是推板镶入动模板内，结构比较紧凑， 图167(c) 的结构适用于两侧具有推出杆的注塑机，模具结构可以大为简化， 但推板要适当增大和加厚，以增加刚度； 图167(d)是用定距螺钉的头部顶推件板，定距螺钉的另一端和推板连接， 这样可以省去推出固定板。
1—推板；2—推件板
图167 推板脱模结构
推板脱模结构不必另设复位机构。在合模过程中， 待分型面一接触，推板即可在合模力的作用下回到初始位置。
为了减少脱模过程中推板和型芯的摩擦，在推板和型芯之间留有0.2 mm的间隙，如图168所示。其配合锥度还起到了辅助定位作用，防止推板偏心而引起溢料 。
图168 带周边间隙和锥形配合面的推件板
对于大型深腔的容器，特别是采用软质塑料时，若用推板脱模，应考虑附设进气装置(见图169)，以防止在脱模过程中塑件内腔形成真空，造成脱模困难，甚至使塑件变形损坏。当推板推出塑件，在型芯与塑件中间出现真空时， 图169所示结构是靠大气压力使中间进气阀进气的。还可以采用进气阀连接在推件板上的结构，如图170所示。
1—推件板； 2—推杆； 3—弹簧
图169 进气装置
图170 进气阀连接在推件板上的结构
5.6.3.4 活动镶件或凹模脱模机构
有一些塑件由于结构形状和所用材料的关系，不能采用推杆、 推管、 推板等推出机构脱模时，可用成型镶件或凹模带出塑件。图17l 所示为利用活动镶件带出塑件的结构。图171(a)是用推出杆顶螺纹型芯。图171(b)是用推出杆顶螺纹型环,为便于螺纹型环安放，推出杆采用弹簧复位。图171(c)是利用成型塑件内壁突出都分的镶块推出。以上三种都是成型镶件和塑件一起推出模外。图171(d)是镶块固定在推出杆上， 塑件脱模时，镶块不与模体分离，故在推出动作完成后，尚需将塑件用手取下。图172所示为利用型腔脱模结构,塑件脱离型芯后还要用手将塑件从型腔中取出，因此型腔数不能太多， 否则取出塑件困难。
图171 利用活动镶件带出塑件的结构
图172 利用型腔脱膜结构
5.6.3.5 多元件综合脱模机构
在实际生产中往往遇到一些复杂塑件，如果采用单一的脱模形式，不能保证塑件的质量，这时就要采用两种或两种以上的多元件脱模结构，如图173所示。图173(a)是推杆、推板并用的例子，因为在型芯内有脱模阻力大的部分，若仅用推板脱模，可能产生断裂或残留的现象， 因此增加推杆，可保证塑件顺利脱模， 但是由于推杆在型芯内部，所以给型芯的冷却带来了困难; 图173(b)是局部有脱模斜度小且深的管状凸起， 在其周边和里面脱模阻力大，因此采用推管和推杆并用机构；图173(c)所示塑件与图173(b)所示塑件相同, 是采用推板和推管并用的机构。
(a)推杆+推板； ( b)推杆+推管； (c)推管+推板
图173 多元件联合脱模
5.6.3.6 气压脱模机构
使用气压脱模(如图174)虽然要设置通过压缩空气的通路和气门等，但加工比较简单，对于深腔塑件，特别是软性塑料的脱模是有效的。塑件固化后开模，通入0.l~0.4 MPa压缩空气，使阀门打开，空气进入型芯与塑件之间，使塑件脱模。
1—弹簧；2—阀杆
图174 气压脱膜
图175 所示的结构用于深腔薄壁的塑件。为了保证塑件质量，除了采用推板推出外，还在这个板和型芯间吹入空气，使脱模顺利、可靠。
图175 推板与气动联合脱模
5.6.3.7 膜模系统辅助零件
为了保证塑件的顺利脱模和各个推出部分运动灵活，以及推出元件的可靠复位，必须有以下辅助零件的配合使用。
(1）导向零件 大面积的推出板在推出过程中，防止其歪斜和扭曲是很重要的，否则会造成推杆变形、 折断或使推板与型芯磨损研伤。因此，要求在脱模机构中设置导向装置，见图176。图176(a)、 (b)的导柱还起支承作用，以减少中间垫板的弯曲。对于生产批量小、 推出杆数量少的模具, 推出导向系统可以不用导向套， 如图176(a)所示；导柱也有固定在中间垫板上的， 如图176(c)所示。
(2）复位杆(回程杆、反推杆) 脱模机构在完成塑件脱模后，为进行下一个循环，必须回到初始位置，除推板脱模外，其他脱模形式一般均需设复位杆。目前常用的回程形式有复位杆、推出杆兼复位杆、弹簧回程。
图176 推出系统的导向装置
a.复位杆回程。图177(a)所示复位杆的工作端面顶在不淬火的定模固定板上，为此须在固定板上镶入一淬火垫块，以免在工作中复位杆将定模固定板推出凹坑，影响准确复位；图176(b)所示复位杆是顶在淬火的分型面上。
图177 复位杆
b.推杆兼复位杆回程。在塑件的几何形状和模具结构允许的情况下，推杆兼复位杆的形式如图178所示。
（a)简单式 （b)复杂式
图178 推杆兼复位杆结构
c.弹簧回程。利用弹簧的弹力使脱模系统复位，即弹簧回程。图179(a)是在弹簧的内孔装一定位杆，以免工作时弹簧扭斜；图179(b)是当推出板的空位不够时，将弹簧套在推出元件上的形式。使用弹簧回程结构简单，但须注意弹力要足够。因弹簧易失效，需按时更换。
图179 弹簧回程
