Diseño de Moldes y Dados - Comunicación de proyectos

Traducido por:
Brianda Fabiola Alanis Díaz
José Enrique Villagómez Treviño
Noel Cortés Martínez
Isel Chapa
Diseño de Moldes y Dados
MOLDEO POR INYECCIÓN
Información general :
Las piezas moldeadas por inyección se fabrican del
mismo modo que el nombre implica .
El plástico fundido se inyecta en una cavidad de
molde bajo presión hasta que llegue a un estado
solido y se forme la pieza.
Tiempo de ejecución: 1 hora 30 minutos.
Placa móvil
PARTES BÁSICAS
Placa
estacionaria
Procedimiento
Tolva
• Material plástico en forma
Cilindro
calefactor
Piezas formada
entre las mitades
Mitades de molde
granular dentro de una tolva.
• Baja a un tornillo largo
giratorio conocido como el
cilindro de calentamiento .
•El material fundido , conocida
como masa fundida , se inyecta
en el molde
• Una mitad del molde se une a
una placa estacionaria y la otra
a una platina móvil .
•La masa fundida llena el molde
y se enfría.
•La placa de movimiento se aleja
de la placa fija y la base del
molde expulsa la pieza.
El Molde
En el centro de la placa de sujeción superior es el manguito
de bebedero. Esto permite que el plástico fundido pueda
entrar en el molde.
La placa "A" contiene la cavidad del molde.
La placa "B" contiene el núcleo del molde. Este medio se
conecta a la placa móvil que tira de la parte de la cavidad.
La carcasa de expulsión, contiene una placa móvil, la placa
de expulsión.
Unido a la placa de expulsión están las espigas de expulsión
o también conocidos como pins de eliminación directa,
estos empujan la parte de la base del molde.
El tiempo que se necesita para hacer una pieza entera se
conoce como un ciclo. Un tiempo de ciclo más corto
significa mayor tasa de producción.
Línea de separación
Es una marca o serie de marcas en la pieza moldeada en el que el núcleo y la
cavidad se encuentran.
La selección de la línea de separación está fuertemente influenciado por la
forma de la pieza.
Localización del borde de la pieza permite la cavidad para formar todo el
exterior de la parte mientras que el núcleo forma el interior.
Dado que esta línea de separación es una marca visible, debe tener
en cuenta los requisitos cosméticos, tienes que ocultar dichas
marcas por lo que el producto es atractivo para el consumidor.
Bebedero y Corredores
Un corredor es un corte de canal en una o
ambas mitades del molde permitiendo
que el plástico fundido fluya desde
bebedero a la pieza.
El canal de colada es la abertura en el
molde que conecta la boquilla de
inyección con el sistema de bebedero del
molde.
El plástico formado por esta abertura
también puede ser referido como el canal
de colada.
Puertas
Es una abertura a la cavidad a través de la cual el material entra en el
molde .
Una puerta deja una cicatriz en la pieza, por lo que debe tener en
cuenta su ubicación.
Hay muchos tipos diferentes de puertas:
•El borde ( o pestaña ) - es el tipo más fácil de la puerta
la parte debe ser cortada
•Central- ideal desde el punto de vista del flujo, es la mas costosa
se separa automáticamente de la pieza
•Túnel (o submarino )- deja sólo una muy pequeña cicatriz
•De salto - deja cicatriz en el interior de la pieza, no se usa para piezas
de adorno
los restos de plástico están unido a la pieza
Espesor de la pared
Uno de los principios de diseño más básicas para las piezas de plástico es el
espesor de la pared .
Al determinar el tamaño y la forma de una pieza , el diseñador debe
sopesar las necesidades de diseño con las necesidades de fabricación con el
fin de crear una pieza de plástico económico que puede ser producida
fácilmente .
Paredes uniformes
La pieza de plástico ideal desde el punto de vista de fabricación sería de
disco como una ficha de póquer con una puerta en el centro de la pieza.
Partes complejos también deben tener un espesor de pared uniforme ,
Cuando el espesor de una pieza cambia , crea problemas debido a la
capacidad del material para fluir y enfriar a la misma velocidad a lo largo de
la pieza .
Ejemplo
Esta figura no tiene espesor uniforme . Cada extremo de la parte es significativamente
más grueso que el medio de la parte
Esto puede hacer que toda la pieza se deforme.
Además de la deformación , el aumento de la contracción puede causar otros
problemas como
• huecos o vacio- es la ausencia de material dentro de la pieza . Afecta la estructura de
la pieza
•Marca de fregadero - es la ausencia de material en la superficie de la pieza.
•Estrés moldeado - puede ocurrir en ángulos cerrados, puede llevar a una insuficiencia
estructural de la pieza.
Todos estos problemas se pueden minimizar o eliminar apegándose a una regla de
espesor de pared uniforme .
Espesor típico de la pared
Podemos generalizar y decir que cuanto más regulares sean los espesores
de la pieza, menos problemas tendremos en los procesos de inyección y
post-inyección.
En el caso de que existan espesores de pared muy diferentes, hay que
realizar el cambio de una dimensión a otra de la forma más gradual
posible. Esta regularidad en el diseño nos ayudará a evitar turbulencias de
flujo importantes que se producirían durante el llenado de la pieza.
• . La siguiente tabla se toma nota de la gama de
espesores sugerido para un número de materiales
comunes.
Transiciones de Espesor de la pared
Habrá ocasiones en las que un espesor de pared uniforme
simplemente no será posible.
En los casos en que el espesor debe cambiar, hay una regla de
oro a seguir:
-No cambie abruptamente el espesor. Si lo hace, habrá tensión
y una deformación
• La transición debe ocurrir a una distancia de por lo menos
tres veces el cambio en el espesor. Para asegurar un buen
flujo de material, lo mejor es utilizar un radio para una
transición sin problemas.
Defectos más comunes
• .
El moldeo por inyección es un proceso complicado y puede fallar
muchas cosas. Algunos defectos comunes en las partes moldeadas por
inyección son los siguientes:
1 Rechupes y vacuolas.
2. Estrías (estrías quemadas, estrías de oxidación, vetas en el material).
3. Pulido no uniforme.
4. Líneas de flujo.
5. Efecto Diesel (áreas quemadas por concentración de gases).
Consejos
• El cambio en el espesor no debe superar el 25%, y es mejor si es más
baja. El mejor diseño no tiene ningún cambio en el espesor de la
pared.
Proyección de ángulo
• ¿Cuánto proyección de ángulo se requiere para el
molde? No hay reglas especificas, pero los principales
factores son el tipo de material, la profundidad de la
parte, y la textura de la superficie.
• En términos generales, es mejor para acomodar el
proyecto tanto como sea posible a lo largo de todo el
ciclo de diseño. Si lo hace, reducirá al mínimo el
tiempo necesario para evaluar una parte y dejarlo listo
para la producción. La herramienta de molde es menos
costoso y el tiempo del ciclo debe ser más rápido.
• Material
Los materiales duros y abrasivos tales como
el poli estireno, acrílico y polisulfona generalmente requieren más
proyecto que, materiales auto lubricantes más suaves como el
polietileno, nylon y polipropileno.
• Profundidad
Una buena regla general para la profundidad debe ser
-debe ser de 25 milímetros, o una pulgada. ya que una parte que
tiene paredes mayores a las que este requiere y ángulos de
desmoldeo más grandes.
• Textura
Textura de las paredes requieren ángulos mayores.
Esto es porque cuando se añade textura, hay más
fricción durante la eyección. Por lo tanto, es más
difícil para la parte para separar del molde. O si lo
hace por separado, la textura puede ser echado a
perder con marcas de arrastre.
Para la mayoría de los casos, se necesita un mínimo
de 3 a 5 grados de proyecto para dar cabida a la
textura. Sin embargo, hay una gran variedad de
texturas disponibles, así que lo mejor es consultar
con un fabricante de herramientas con experiencia
en la planificación de una textura deseada.
• Flujo
La combinación de las esquinas interiores y exteriores agudas
hace que sea difícil para que el material fluya a través del resto de
la pieza. El su vez el material debe hacer en las esquinas afiladas
podría causar que el resto de la parte para llenar
incorrectamente.
Estrés
Una parte con ángulos cerrados que se desarrolla el
estrés como el material se enfría y se contrae. Cada
curva cerrada en el interior tiene este estrés moldear-en
que resulta que puede conducir al fracaso de la pieza.
• Espesor de la pared
Otro problema básico con esquinas agudas es que viola la regla de oro en cuanto
a espesor de pared uniforme. La medición diagonal entre las esquinas es
equivalente a 1,4 * espesor de la pieza. La inscripción de un círculo en la esquina
, su diámetro es igual a 1,17 * espesor .
Esta área más grande puede ser difícil de llenar con el material . También es un
lugar probable para lavabos y los vacíos que se produzcan durante el
enfriamiento .
• Cuando la esquina interior se mezcla para eliminar
el problema de la tensión moldeado en , el área
llega a ser aún más grande. Adición de una mezcla
equivalente a la mitad de los resultados de espesor
en un círculo inscrito , cuyo diámetro es igual a
1,34 * de espesor .
• Es evidente que la esquina exterior debe ser
mezclado también. Para mantener el espesor
uniforme de una parte , una mezcla fuera de 1,5 *
espesor hay que añadir para la correspondiente
mezcla en el interior de 0,5 * espesor .
• fuerza
La mezcla de las esquinas de la parte no sólo elimina moldeado en el estrés,
sino que también fortalece la parte. En una situación en la que la parte se
sujeta y se aplica una carga en voladizo, la tensión resultante se reduce a
medida que se utiliza un radio interior más grande.
• En este ejemplo de gráfico, se muestra que un radio de menos de 25%
del espesor produce la alta tensión. A medida que el radio aumenta, la
tensión continúa disminuyendo. Sin embargo, los valores superiores a
75% del espesor tienen un efecto menos drástico por lo que no es
necesario utilizar un valor mayor.
• Teniendo esto en cuenta, un radio interior de 50% del espesor es un
buen valor de diseño para su uso. En los casos en que se desea más
fuerza, utilizar 75%.
LEVANTADORES
• Las socavaduras formadas dentro de la pieza, estan formada
comúnmente por una herramienta llamada LEVANTADOR
• Una vez que el plato móvil separa de la pieza de la cavidad, la
pieza esta lista para la eyección desde el núcleo, el levantador
es parte del Sistema de eyección y se mueve con respecto a la
dirección del dibujo, en cuanto la parte es expulsada el
levantador empuja hacia afuera de la socavadura
• Dado que el levantador es una pieza movible separada del
núcleo del molde es probable que deje un defecto en la pieza.
El levantador puede no estar perfectamente alineado con el
resto del núcleo, dejando un ligero desplazamiento en la
pieza; A este plástico extra se le conoce como FLASH, que se
forma comúnmente alrededor de las cara de la pieza al
resultado del llenado de platico de la brecha entre el
levantador y el nucleó.
• Cuando se diseñan las
socavaciones, realiza un
plan para el uso del
levantador. Trátalo como
si fuera cualquier otra
característica de la pieza.
• Una ligera inclinación
(taper) permite que el
levantador pueda ser
separado del
rompimiento sin
deformarlo.
Correderas
• Son usualmente para formar socavaciones en el
exterior de la pieza.
• Es mas fácil cuando la corredera esta ubicada al
mitad del núcleo del molde.
• El rodillo en movimiento separa el molde a la
mitad la corredera se mueve y una vez que esta se
mueva luego la expulsa y la corredera vuelve a su
posición original.
• Poner la corredera a
la mitad del núcleo
del molde es un
poco engañoso para
el diseñador dado
que la corredera se
tiene que mover
antes que la mitad
del molde se
separe.
• A como demos uso a los levantadores tenemos
que tener cuidado con los defectos que los
corredores pueden llegar a formar. Recuerda
que unasuperficie puede ser visible debido a
un desplazamiento ligero y posibles deviles
lineas pueden ser visibles.
• Las aperturas de las
paredes que suelen
estar cerca del ángulos
o de una dirección
perpendicular tienden a
tener ciertos
requerimientos
Cierres
• Una apertura es creada cuando un núcleo una
cavidad hacen contacto, evitando que el pastico
pase y se llene esa área esto se le conoce como
cierre
• Nota: para operar un
cierre tiene que tener
al menos un .125mm o
.005in del contacto del
acero para el paso. Lo
mejor es que este en
un Angulo de 3 grados
Materiales
• Plásticos
• El término plástico en su significación más general, se
aplica a las sustancias de similares estructuras que
carecen de un punto fijo de evaporación y poseen,
durante un intervalo de temperaturas, propiedades
de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas
y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones.
• En los sólidos cristalinos, las moléculas se
encuentran ordenadas en las tres dimensiones.
Esto es lo que se llama ordenamiento periódico
• Se distinguen regiones de dos clases: las
cristalinas, en la que las cadenas dobladas
varias veces en zigzag están alineadas
formando las agrupaciones llamadas cristalitos;
y otras regiones amorfas, en la que las cadenas
se enmarañan en un completo desorden.
• La proporción o porcentaje de zonas
cristalinas puede ser muy alta, como en el
polietileno, en el nylon y en la celulosa.
• En otros polímeros, como el PVC, el grado de
cristalinidad es mucho menor.
Termoplásticos y termoestables
• Los polímeros termoplásticos se ablandan por la
acción del calor y vuelven a endurecerse
• cuando se enfrían . Este proceso puede repetirse
de forma idefinida.
• Pueden fundirse y moldearse varias veces gracias
a que sus macromoléculas están dispuestas
• libremente en forma lineal o ramificada , son
bastante económicos y fáciles de procesar.
• Los polímeros termoestables son aquellos que
sólo pueden ser moldeados una vez por acción
del calor. Esto se debe a que sus macromoluculas
se entrecruzan formando una red de
malla cerrada que no permite nuevos cambios
mediante calor o presión.
• Tienen mejor resistencia al impacto, a los
solventes, a la impermeación de gases y a las
temperaturas extremas. Entre las desventajas se
encuentran, generalmente, la dificultad de
procesamiento, la necesidad del curado, el
carácter quebradizo del material (frágil) y el no
presentar reforzamiento al someterlo a tensión.
• Rellenos tales como el talco o la arcilla son usados
comúnmente para reducir el costo de los plásticos sin
embargo la mayoría de los rellenos aumentan el costo
del material y se utilizan para mejorar una propiedad
• Y los refuerzo son adheridos para mejorar la dureza
del material (al impacto ala compresión) vidrio grafito
y micas son utilizados como refuerzos y aumentan su
dureza de un 10 a un 40%
Costo del material
• El costo varia desde ser un polipropileno y poliestireno en el
extremo de un barato polieteretercetona.
• Hay que identificar los requirimentos del diseño para poder
determinar el mejor material a utilizar.
Costo herramienta -molde
• Todo depende de cuantas partes necesitas producir
con el molde, también el tiempo de ciclo es un factor
de costo
• Piezas que son muy largas o uy complejas o que toman
un largo tiempo en enfriarse tienden a ser mas caras
• Y las tolerancias son otro factor que afecta el precio del
molde.
Apariencia
• Tiene algún requisito en el color
– Celulósicos también son conocidos por su alto brillo y coloración.
– Los fenólicos en el otro lado se limitan a los colores oscuros debido a
la oxidación.
El producto necesita ser transparente
Acrílico, celulósicos, policarbonato, poliétersulfona, poliestireno y
estireno acrilonitrilo (SAN) son utilizados comúnmente para
aplicaciones transparentes. Acrílico y poliestireno cristal (XPS) son
ambos conocidos por su claridad óptica.
Propiedades de la
estructura
• Tiene algún requisito
respecto a la carga
• Identificar la carga. Acetal y
nylon son conocidos por
resistencia a la tracción,
mientras fenólico es
conocido por su resistencia a
la compresión. También el
Acetal es conocido por su
resistencia a la flexión.
• La carga es continua o en ciclo
• Termoplásticos reforzados con vidrio
son ideales para aplicaciones de carga
continua. Cargas cíclicas requieren
buenas características de fatiga – el
acetal y el nylon son muy buenos.
• ¿Tiene algún requisito de impacto?
• Policarbonato, ultra-alto peso molecular
(UHMW) de polietileno, óxido de polifenileno,
y poliuretano todos tienen una excelente
resistencia al impacto, mientras que el
poliestireno es muy pobre.
Propiedades Mecánicas
• ¿El producto necesita ser resistente a la abrasión?
¿Se requiere un bajo coeficiente de fricción?
• Las piezas que tienen que resistir la abrasión y que
tienen un bajo coeficiente de fricción son ideales
para aplicaciones de desgaste pesados tales como
rodamientos y engranajes. Acetal, nylon, polietileno
de UHMW, y de poliuretano se utilizan
comúnmente.
Propiedades térmicas y eléctricas
• ¿a que temperaturas estará expuesto el producto y por
cuanto tiempo?
• La estructura de todos los plásticos cambia a
diferentes temperaturas
• Polisulfona se utiliza a menudo bajo el capó de un
automóvil debido a su uso de alta temperatura.
Medio ambiente
• A que tipo de
ambiente estará
el producto
expuesto ?
• La luz del sol y el
agua pueden
degradar algunos
plásticos,
impactando
drásticamente sus
propiedades
¿El producto estará expuesto a un tipo de radiación
o químico?
Contacto con alimentos
• Si el producto tiene contacto con
comida y bebida solo se pueden
usar materiales aprobados por la
SAGARPA en México y por la “Food
and Drug Administration” en EUA.
• Muchos de los mejores diseños comenzaron como un sketch
en una servilleta o moldeados en materiales como barro,
plastilina, etc. Con esto se puede tomar en cuenta cuales
serian algunas de las limitantes de la pieza antes de que sea
moldeado en archivo CAD para ahorrar tiempo y determinar la
orientación de la pieza en el archivo digital y eso ayuda a
encontrar donde debe estar la línea de corte.
Modelado de piezas
• En las piezas de plástico primero se moldea el componente principal o la forma
individual sin las características de la pieza y tiene un grosor uniforme. A este
componente se le van agregando las características que la pieza tendrá. Para definir el
grosor o tamaño de la pieza
Una pieza hecha por inyección no
puede tener ángulos completamente
rectos así que se deben redondear
las esquinas
Usando la
herramienta
“Hollow” nos ayuda
a hacer la pieza
hueca dejando el
grosor uniforme que
ya tenía.
Después se le agregan otros componentes
que la pieza necesitaría como: broches de
presión, costillas, sargentos, etc.
Los programas cuentan con operaciones como
Analysis|Distance que analizan el grosor de la
pieza en diferentes áreas y corregir el grosor
para evitar errores como hundimientos
Actividad
Coloca los nombres
Videos
http://www.youtube.com/watch?v=VC7dn4XOIPM