Diseño de Molde.docx

Practica #1 Diseño de molde de inyección de plástico.

Esta práctica tiene como objetivo el diseño de un molde de inyección para una calculadora como la que se muestra en la imagen. El cuerpo de la calculadora está compuesto por dos piezas principales, la parte frontal y posterior de está, en cuanto a los botones de la calculadora no se tomarán en cuenta para realizar el molde de estas. Para esta calculadora se considerará que el material de inyección inyecci ón será PS (Poliestireno).

Para poder obtener el molde de cada pieza al momento de trabajar, se debe tener un enfoque tomando en cuenta los siguientes puntos: ∇

Ángulos de salida: Es importante debido a que facilitan el desmolde de la pieza o piezas, a su vez que permiten el flujo de aire y no se crea un vacío entre el molde y la pieza.

∇

Que no presente condición de Undercut: Al momento de diseñar el molde, este pueda ser maquinado sin problemas o que no se requiera de insertos para poder moldear la pieza.

∇

Contracción según el material: Es necesario tomar en cuenta que según el material que se utilice, este primero se funde para poder ser inyectado dentro del molde, pero al solidificarse se enfría después de un tiempo en el cual disminuye su tamaño.

Teniendo en cuenta los puntos anteriores, se procede por crear el molde para la primera pieza que en este caso se empezara por la parte pa rte frontal de la calculadora. El diseño del molde se realizará con el programa SolidWorks 2016 y la herramienta de Mold Tools con el que se obtendrá la cavidad y núcleo del molde.

Para comenzar, al abrir el programa hay que comprobar en el Administrador de comandos  se encuentre habilitada la pestañan de Mold Tools.

En caso de que esta pestaña no estuviera habilita, lo que se debe hacer es clic derecho en cualquiera pestaña y se desplegara una ventana en la cual se debe seleccionar Mold Tools.

Dentro de la pestaña Mold Tools se utilizarán inicialmente dos comandos que se muestran en la imagen.

El primer comando que se utilizara es Draft Analysis , herramienta que ayuda a comprobar que en la pieza hay ángulos de salida que permitan el desmolde, de tal forma que permitan el flujo de aire al abrir el molde y facilite la expulsión de la pieza moldea. Dentro de este comando se solicitará la cara o plano que se usará como punto de referencia para el análisis, en este caso se seleccionará Top Plane  y el ángulo para el análisis será de 1°, se da clic en aceptar.

Al terminar el análisis el comando se mantendrá activado, en el que se puede observar que en la pieza habrá caras marcadas por tres colores: el color verde indica que las caras marcadas con este color tienen un ángulo positivo de salida y su vez se encuentran en contacto con la cavidad, el color rojo en las caras indica un ángulo de salida negativo y que están en contacto con el núcleo, mientras que las caras de color amarillo no poseen este ángulo de salida por lo cual es necesario aplicárselos.

Para aplicar estos ángulos se utilizar el comando Draft .

Una vez seleccionado el comando se desplegará una ventana parecida a la de Draft Analysis , con la diferencia de que esta vez se seleccionaran las caras a las cuales se les aplicar este ángulo de salida, el valor que se usara será de 1° y el plano de referencia será Top Plane , por el momento solo seleccionaran las caras exteriores que se encuentran en amarillo.

Una vez que se hayan seleccionado las caras exteriores y se da en  Aplicar [Apply] y las caras ya contaran con un ángulo de salida positivo.

Ahora en este punto se explicará él porque se seleccionaron únicamente las caras exteriores alrededor de la pieza y no todas las caras que se encontraban en color amarillo. Una cosa que se debe tener en consideración al aplicar el Draft  o ángulo de salida en piezas con caras complejas es que se debe definir bien la dirección, pues es esta las que nos indicará si será un ángulo positivo o negativo porque al momento de mandar a maquinar el molde y por una mala aplicación de este ángulo se puede presentar una condición Undercut   la cual causaría dos problemas: 

Es que la forma de la cavidad o el núcleo fuesen imposibles maquinar por no haber un herramental pueda realizar el maquinado necesario para poder lograr la forma deseada.



Si de alguna manera se lograra maquinar el molde, al momento de tratar de desmoldar la pieza esta no podría ser expulsada por la forma ya sea de la cavidad o del núcleo que crearía una trampa para la pieza la cual quedaría atrapada.

Como se puede ver en la imagen de muestra, las áreas marcadas en color rojo son aquellas que presenta una situación de Undercut , por una mala consideración para la aplicación de los ángulos, lo cual no significa que la pieza no pueda ser moldeada, pero no podría ser desmoldada, mientras que las áreas de color verde no presentan problema alguno por una buena consideración para la aplicación de los ángulos de salida, por ende pueden ser maquinadas sin problema alguno y la pieza puede ser fácilmente desmoldada.

Por tal motivo esta pieza requiere ser analizada y modificada para evitar este problema. En la imagen se muestra que ya todas las áreas se encuentran en color verde por reconsiderar la dirección en la cual se aplicaran los ángulos de salida.

Una vez aclarado este punto se procede a continuar. Como se puede observar en las vistas isométricas y de sección de la pieza, las caras de los taladros en la pieza son variados por lo cual se debe analizar la dirección en que se aplicará el Draft , los parámetros aplicar el Draft serán un de 1° y el plano de referencia será Top Plane , e igualmente se irán seleccionando una por una las caras de color amarillo.

Como se puede ver en la imagen al momento de usar Top Plane   como plano de referencia los Draft  que aplica para las caras superiores no presentan problemas de desmolde, pero para las inferiores hay que redefinir la dirección en la cual se aplicara el Draft , por lo cual hay que redefinir la dirección en base a Top Plane.

Para cambiar esta dirección lo que se debe de hacer es pulsar el icono de Reverse Direction , como se muestra en la imagen.

Como se puede ver al cambiar la dirección en la cual se aplicará el Draft  ya no se presenta problema alguno para poder maquinar el molde o problema alguno al tratar de desmoldar la pieza.

Esta misma consideración realizaremos para todas caras faltantes, siempre tomando en cuenta que los ángulos positivos deben ir en favor de la cavidad mientras que los negativos en dirección al núcleo. Como se ve en la imagen, los ángulos de salida ya fueron aplicados y se volvió a realzar un Draft Analysis  para comprobar que no se presenta algún problema.

Ahora lo siguiente que hay que realizar es un Undercut Analysis , que es un análisis que determina si se pude mecanizar el molde en una sola pieza (cavidad o nucleo) o si la forma de la pieza es tan compleja que se requiere de insertos para poder moldear la pieza. Este análisis lo único que solicitara es la cara o plano de referencia, que igualmente será Top Plane .

Como muestra la imagen, el molde de la pieza no requiere de insertos para el moldeo de esta pues las caras de color azul marino son aquellas caras que se encontrarán en contacto con la cavidad mientras que las de color azul grisáceo estarán en contacto con el núcleo.

Con estos análisis realizados se procede a determinar la línea de partición de la pieza, que básicamente es la línea que divide al núcleo de la cavidad, y algunas veces esta línea queda marcada en las piezas al momento de desmoldarse, un ejemplo de esta línea de partición se muestra en la imagen.

Antes de determinar esta línea de partición hay que activar el comando Insert Mold Folders , el cual sirve para guardar las operaciones de superficie que se realicen en el molde, como lo es el diseño de cavidad, núcleo y en dado caso de insertos.

Una vez seleccionado este comando, se puede proceder a determinar la línea de partición de la pieza utilizando el comando de Parting Lines .

Al activar el comando Parting Lines   nos solicitar definir la dirección de la cara o plano en la cual se realizará el desmole, en este caso será Top Plane .

Seleccionado el plano Top Plane   se nos solicitará realizar un Draft Analysis , y al momento de realizarlo automáticamente determinará la línea de partición de la pieza, la cual se indicará en una línea de color morado y una nota con el número de líneas de partición de la pieza.

Se da clic en aceptar y en el borde de la pieza quedara resaltada una línea de color azul.

Una vez definida la línea de partición lo que se debe de realizar es “cerrar o parchar” los taladros que hay en la pieza para poder crear el núcleo y la cavidad. Para se usa el comando Shut-off Surfaces .

Al momento de seleccionar el comando, este automáticamente parchara los taladros de la pieza, tal como se muestra en la imagen.

Se seleccionar aceptar y la pieza quedara parchada, de manera que la pieza parece ser un bloque sólido, pero no es así pues sigue conservando la misma forma inicial.

Antes continuar con los siguientes pasos lo que se debe hacer es escalar la pieza, el motivo de esto, es que cuando se moldea cualquier pieza de X material termoplástico al enfriarse tiende a contraerse después de un cierto tiempo, este factor de contracción varía según el tipo de material con el que se esté trabajando, este factor se puede obtener del fabricante o proveedor del material y puede ser en mm o en %. Ahora como se mencionó al principio del documento el material de la calculadora es de PS (Poliestireno), para esto se utilizará la siguiente tabla la cual muestra distintos materiales y el factor de contracción de estos.

Para evitar que las dimensiones del diseño con las de la pieza después de enfriarse al ser moldeada difieran lo que se debe de hacer escalar la usando el comando Scale .

Al seleccionar el este comando nos pedirá seleccionar el sólido que será modificado, en el recuadro marcado de rojo se ve que el factor original de escala es 1 que equivale al 100% pues conserva las dimensiones originales con las que se diseñó la pieza por lo cual se le debe sumar 0.5% que es el factor de contracción del Poliestireno  por lo cual el valor final será de 1.005, al dar clic en aceptar la pieza la pieza ya se encontrará escalada.

El siguiente paso es crear una superficie de separación entre la cavidad y el núcleo, para esto seleccionamos el comando Parting Surfaces .

Al momento de seleccionarlo, automáticamente se creará una superficie en base a la línea de partición, pero con una dimensión de 0.24 cm.

Como la dimensión de la superficie que se genera es muy pequeña se cambiará a una dimensión de 10 cm debido a que, si se deja este valor inicial al momento dimensionar el molde, programa marcará error por ser una superficie muy reducida, una vez cambiado el valor se da clic en aceptar y se habrá creado la superficie de partición.

Con la superficie de partición ya creada se selecciona el comando Tooling Split , el cual pedirá que se seleccione algún plano, superficie o borde, en este caso será el plano de partición y se habilitara la pestaña de dibujo en el cual se dibujara y dimensionara la forma del molde, en este caso será de un cuadro de 18x18 cm.

Una vez dibujado este cuadro se da clic en aceptar y salir del dibujo, se mostrará algo como en la figura, la cual se puede decir que es la forma final que tendrá el

molde, la altura tanto de la cavidad como del núcleo es de 2 cm, esta medida se modificara para tener un valor 5 cm en ambas piezas, esto se realiza en el apartado de Block Size  y aceptamos.

Una vez aceptado quedara algo como lo que muestra en la imagen.

Para poder apreciar mejor el molde sin que se muestre la superficie de partición, lo que se debe de hacer es ocultar esta superficie dar clic izquierdo y seleccionar ocultar [hide].

Una vez oculta la superficie en árbol de operaciones se debe buscar la carpeta de Solid Bodies , la cual al desplegarla se mostrará tres elementos como se muestra en la imagen

Donde el elemento Scale1 corresponde a la pieza principal, el elemento Tooling

Split10[1] corresponde al núcleo y Tooling Split10[2] a la cavidad. Para poder renombrarlos lo que se debe de hacer es dar doble clic izquierdo esperando aproximadamente 1 segundo entre cada clic, los nombres que se les asignarán serán Frontal Calculadora , Núcleo Frontal Calculadora  y Cavidad Frontal Calculadora   respectivamente.

Como el molde se encuentra cerrado no se puede ver en el interior de este con la pieza, lo que se puede hacer es seleccionar Cavidad Frontal Calculadora del árbol de operaciones con clic derecho y seleccionar Change Transparency .

También seleccionar Núcleo Frontal Calculadora con clic derecho y cambiar la apariencia (color) de este.

Una vez aplicados estos cambios el molde quedara de la siguiente manera como se muestra en la imagen.

Ahora si se desea apreciar de manera individual el núcleo y la cavidad lo que se puede hacer es ocultar las piezas que no se desean ver y se realiza una vista isométrica de la pieza que quedo visible, siempre enfocando esta vista a la cara que nos interesa ver.

Una vez obtenidas las dos piezas del molde, si se desea guardar de manera individual cada pieza se debe ir al árbol de operaciones y seleccionar Núcleo Frontal Calculadora o Cavidad Frontal Calculadora, dar clic derecho y seleccionar

Insert into New Part… como se muestra en la imagen.

Una vez seleccionada esta opción se desplegará una ventana en la cual en el apartado de Transfer donde dice File Name:   hay un recuadro que se encuentra

en blanco, al lado de este se encuentra un icono con tres puntos, como se muestra en la imagen.

Una vez seleccionado este icono se desplegará una ventana la cual solicitará el nombre, formato y ubicación con el cual se desea guardar el archivo, el nombre del archivo será el mismo Cavidad Frontal Calculadora , una vez nombrado el archivo se guarda la pieza.

Al momento de guardar la pieza se cerrará esta ventana y en File Name  el espacio en blanco se cambiará por la ruta donde se guardó la pieza con el nombre de esta y se da clic en aceptar.

En cuanto se da clic en aceptar se abrirá una nueva ventana del programa con el archivo que se acaba de guardar, específicamente la cavidad del molde en el cual ya se pueden realizar modificaciones como por ejemplo el diseño del canal y punto de inyección, diseño del venteo para expulsión de gases, diseño de insertos especiales en el molde o simplemente poder guardarlo en un formato especial para poder maquinarlo con la ayuda de algún programa de CNC, pues como se ve en el árbol de operaciones, se puede considerar como una pieza importada la cual puede ser trabajada si modificar la forma de la pieza que adopto el molde.

Los mismos pasos se realizan para la pieza faltante, en este caso el núcleo del molde. Para poder apreciar mejor el interior del molde debemos crear un ensamble con las dos partes del molde y la pieza, en la cual a la pieza se le cambiara el color para que al momento de realizar una vista de sección transversal del molde se puede distinguir mejor dentro del molde, como se muestra en la imagen.

Como aún falta el realizar el molde para la pieza faltante de la calculadora se procederá a realizarlo a continuación, pero enumerado por los pasos que hay que realizar.

Paso 1. Realizar un Draft Analysis  ( parámetros de análisis.

) tomando Top Plane  y 1°como

Paso 2. Aplicar Draft  (

) con valor de 1° a las caras que lo necesiten.

Paso 3. Realizar un Undercut Analysis  (

) para poder comprobar

que el molde puede ser maquinado.

Paso 4. Seleccionar el comando de Scale  (

) es escalar la pieza tomando

en cuenta que el material es PS (Poliestireno) por lo cual tiene un porcentaje de contracción del 0.5% lo que es igual 0.005.

Paso 5. Seleccionar el comando de Insert Mold Folders (

).

Paso 6.  Seleccionar el comando Parting Lines   (

) y seleccionar Top Plane 

como dirección de desmolde e introducir 1° como angulo de desmolde, realizar el Draft Analysis que solicita y aceptar para que se genere la línea de partición automáticamente.

Paso 7.  Seleccionar el comando   Shut-off Surfaces   ( taladros que tiene la pieza manual o automaticamente.

) para parchar los

Paso 8. Seleccionar el comando de Parting Surfaces   (

) y cambiar el valor

de 0.24 cm a 10 cm y aceptar.

Paso 9. Seleccionar el comando Tooling Split  (

), seleccionar la superficie

de partición que se creó, dibujar un cuadro de 18 x 18 cm y aceptar el dibujo. Introducir un valor de 5 cm tanto para la altura del núcleo como el de la cavidad y aceptar.

Paso 10. Ocultar la superficie y línea de partición que se encuentran visibles en el molde.

Paso 11.  En el árbol de operaciones cambiar los nombres de Scale1, Tooling Split[1] y Tooling Split[2]  por Posterior Calculadora, Núcleo Posterior Calculadora y Cavidad Posterior Calculadora respectivamente.

Paso 12.  Dar clic derecho ya sea a Núcleo Posterior Calculadora o  Cavidad Posterior Calculadora   y seleccionar Insert Into New Part , seleccionar el icono de los tres puntos

y cuando se despliegue la ventana de Save As  [Guardar Como]

lo nombramos con el mismo nombre de la pieza que se haya seleccionado para guardar, se seleccionar aceptar y la pieza ya ha quedado guardad como una pieza independiente a la cual se le pueden realizar modificaciones.

Con la pieza restante se realiza el mismo procedimiento y se terminar con el diseño de este molde.

Estos pasos son los básicos para realizar el molde de una pieza, lo que también se desea abarcar en esta práctica o nombrarla como una segunda practica sobre el mismo tema es sobre: ∇

la colocación de los pines de eyección de la pieza.

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La ubicación del punto de inyección en la pieza.

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El cálculo y diseño de los canales de inyección de la boquilla de la máquina de inyección al punto de inyección en la pieza.

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El diseño de un molde con múltiples piezas.

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Una simulación del flujo del termoplástico al ser inyectado hacia el molde.