Geometría de La Botella

ELABORACIÓN DE MOLDE PARA BOTELLAS DE PLÁSTICO EN SOLIDWORKS Y NX 9.0

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS - ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA CAD-CAM-CAE DANNY ESPINOZA CASTRO

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO El siguiente proyecto describe el proceso para la creación de un molde de acero para el proceso de soplado de botellas de plástico personales, desde un diseño previo a través de los siguientes procedimientos:

Creación de la geometría de la botella: Proceso realizado en el software para diseño SolidWorks, en el cual, a partir de un croquis de la vista lateral de la botella, y operaciones como: revolución de croquis a través de ejes definidos, croquis circular de sólidos, redondeo de salientes, extrusión de salientes de base, extrusión de corte; se define el sólido de una botella que servirá como diseño base del molde para la misma.

Creación del molde para la botella: Proceso realizado en el software para diseño SolidWorks, en el cual, a partir del sólido de la geometría de la botella creado en el paso anterior se crea un molde mediante ensamble para la misma. Este proceso utiliza un bloque que constituirá la materia base del molde, en él, se ingresará la botella mediante relaciones de posición y mediante un proceso de cavidad se creará el sólido que constituirá el molde. A partir de este molde y de un bloque que constituirá la materia prima para el mecanizado, se creará un ensamble en el que mediante relaciones de posición, se ingresará el molde fabricado dentro de la materia prima. Este ensamble se exportará al software NX para su posterior proceso de mecanizado.

Mecanizado del molde para la botella: A partir del molde realizado en el software SolidWorks, se procederá a realizar el mecanizado del mismo mediante el software asistente de diseño y manufactura NX 9.0. El molde creado en el anterior pasó se importará a un proceso de fabricación de NX en el cual se realizará un fresado de contorno de desbaste grueso, semiacabado, y acabado. Para este proceso se utilizarán diferentes herramientas de desbaste con el fin de lograr un desbaste fino para el molde de la botella.

GEOMETRÍA DE LA BOTELLA: 1. Para realizar la geometría de la botella, iniciamos con un croquis en el plano alzado. 1.1. Insertamos un gráfico de vista lateral de una botella personal desde internet:

1.2. Dibujamos una línea referencial para construcción con una longitud igual a la de una botella convencional. A partir de este eje, cuadramos la imagen según este eje:

1.3. Realizamos un croquizado del perfil completo de la botella con respecto al eje central. Este croquis se lo copiará varias tantas veces como secciones curvas contenga la botella de manera que cortando las líneas que no pertenecen a la sección tenemos:

Croquis 1

Croquis 2

Croquis 3

Croquis 4

Croquis 5

1.3.1. Para el Croquis 2 y Croquis 4, como son las secciones de la botella que contienen pliegues, dibujamos una línea de construcción que nos servirá como un eje secundario. 1.4. Creamos un eje de referencia principal para la construcción de revoluciones de todos los croquis: Insertar → Geometría de referencia → Eje. Seleccionamos el plano Alzado y el plano Vista Lateral y aceptamos.

1.5. A partir del Croquis 1 realizamos una operación de revolución: Operaciones → Revolución de saliente/base:

1.6. A partir del Croquis 2, realizamos una operación de revolución: Operaciones → Revolución de saliente/base. Quitamos la fusión de resultados, damos un ángulo de giro de 80° y seleccionamos como eje de revolución al eje secundario del paso 1.3.1.

1.7. Copiamos el croquis del paso 1.6 y realizamos la misma operación de revolución en sentido contrario:

1.8. Creamos una matriz circular a partir de estos dos sólidos, tomando como eje central al creado en el paso 1.4. Operaciones → Matriz circular

1.9. A partir del Croquis 3 realizamos una operación de revolución: Operaciones → Revolución de saliente/base. Quitamos la selección de fusión de resultados:

1.10. A partir del Croquis 4, realizamos una operación de revolución: Operaciones → Revolución de saliente/base. Quitamos la fusión de resultados, damos un ángulo de giro de 80° y seleccionamos como eje de revolución al eje secundario del paso 1.3.1.

1.11. Copiamos el croquis del paso 1.7 y realizamos la misma operación de revolución en sentido contrario. 1.12. Creamos una matriz circular a partir de estos dos sólidos, tomando como eje central al creado en el paso 1.4. Operaciones → Matriz circular

1.13. A partir del Croquis 5 realizamos una operación de revolución: Operaciones → Revolución de saliente/base. Quitamos la selección de fusión de resultados:

1.14. Arreglamos el límite entre la boca de la botella y la sección de pliegues superior, realizando una extrusión de saliente desde la cara inferior del pico de la botella creado en el paso 1.5.

1.15. Arreglamos el límite entre la base de la botella y la sección de pliegues de superior, realizando una extrusión de corte desde la cara superior de la base creada en el paso 1.13.

1.16. En las opciones de apariencia le damos un color de plástico policarbonato, obteniéndose la botella para el molde:

MOLDE PARA LA BOTELLA 2.1. Creamos un croquis para elaborar el molde que contendrá la botella, y extruimos a 150 mm:

2.2. Creamos un nuevo ensamble en el que ingresamos la base del molde, en la cara superior realizamos el siguiente croquis que nos ayudará a determinar las relaciones de ensamble con la botella:

2.3. Ingresamos a botella al ensamble y realizamos relaciones de posición de concentricidad:

2.4. Realizamos una relación de posición de distancia entre la cara superior de la botella y la cara superior de la base del molde, de manera que sobresalga la cara superior de la botella, ya que los moldes no tienen contienen esta parte de la botella.

2.5. En el árbol de Gestor de Diseño del FeatureManager damos clic derecho el sólido que corresponde a la base del molde y elegimos: Editar Pieza. Seleccionamos, Insertar → Operaciones → Cavidad:

2.6. Derivamos piezas desde el componente para obtener el molde requerido, al cual lo dividimos en dos partes: Moldehembra y Moldemacho. El molde hembra contendrá los agujeros guía para el proceso de soplado de plástico mientras que el molde macho contendrá extrucciones de base en las esquinas que encajen en estas guía de manera que se obtengan los siguientes sólidos: 2.6.1. Molde hembra:

2.6.2. Molde macho:

2.7. Creamos bloques de materia prima para cada molde: 2.7.1. Para el Molde hembra tenemos un bloque con las siguientes dimensiones:

2.7.2.Para el Molde macho tenemos un bloque con las siguientes dimensiones:

2.8. Creamos un ensamble en el cual ingresamos los moldes en la materia prima correspondiente, para lo cual usamos relaciones de posición de coincidencia: 2.8.1. Para el molde hembra tenemos el siguiente ensamble:

2.8.2.Para el molde macho tenemos el siguiente ensamble:

2.9. Guardamos ambos ensambles en formato parasólido X_T, de manera que podamos utilizarlos en el programa NX.

SIMULACIÓN DE FABRICACIÓN DE MOLDE MEDIANTE NX 3. Para realizar cada uno de los moldes en el software NX abrimos un nuevo documento de fabricación definido como mill contour:

3.1. A partir de este programa crearemos el molde, para lo cual ingresamos el parasólido como una importación: 3.1.1. Para el molde hembra tenemos:

3.2. Ctrl+J para selección de clase, lo que nos permite seleccionar uno de los objetos (esperamos con el mouse sobre el bloque y esperamos que se muestren 3 puntos), elegimos la materia prima, con lo que damos a la misma una translucidez de 70%. 3.2.1. Para el molde hembra tenemos:

3.2.2.Para el molde hembra tenemos:

3.3. Elegimos vista de geometría para crear el punto de coordenadas de las herramientas. Damos clic derecho sobre MSC_MILL y seleccionamos Editar. En la pestaña que

especifica el SCM elegimos: Deducido y damos clic sobre uno de los extremos superiores del molde:

3.4. De igual forma damos clic derecho sobre WORKPIECE y seleccionamos Editar. 3.4.1. En la pestaña, Especificar pieza elegimos el molde a fabricar:

3.4.2. En la pestaña, Especificar la pieza en bruto, elegimos la materia prima:

3.4.3.En la pestaña, Material, elegimos Aluminum:

3.5. Creamos una nueva herramienta, damos clic sobre: Crear una hta y le damos los siguientes parámetros:

3.6. Creamos la primera operación de desbaste grueso, damos clic sobre: Crear una operación:

3.6.1. Damos clic sobre avances y velocidades e ingresamos lo siguiente:

3.6.2. En los ajustes de trayectoria definimos las siguientes variables:

3.6.3. Damos clic sobre Generar, para luego en la verificación → Dinámico 2D → observar el comportamiento de la fresa: 3.6.3.1. Para el molde hembra tenemos:

3.6.3.2.

Para el molde macho tenemos:

3.7. Creamos una nueva herramienta de la misma forma que la anterior con los siguientes parámetros:

3.8. Creamos una nueva operación seleccionando la herramienta nueva y con el mismo acabado grueso. 3.8.1. Para avances y velocidades:

3.8.2. Para el resto de parámetros de corte:

3.8.3.Damos clic sobre Generar, para luego en la verificación → Dinámico 2D → observar el comportamiento de la fresa: 3.8.3.1. Para el molde hembra tenemos:

1.1.1.1.

Para el molde macho tenemos:

1.2. Creamos una nueva herramienta de la misma forma que la anterior con los siguientes parámetros:

1.3. Creamos una nueva operación seleccionando la herramienta nueva y con una configuración de semiacabado 1.3.1. Para avances y velocidades:

1.3.2. Para el resto de parámetros de corte:

1.3.3.Damos clic sobre Generar, para luego en la verificación → Dinámico 2D → observar el comportamiento de la fresa:

1.3.3.1.

Para el molde hembra tenemos:

1.1.1.1.

Para el molde macho tenemos:

1.2. Creamos una nueva herramienta de la misma forma que la anterior con los siguientes parámetros:

1.3. Creamos una nueva operación seleccionando la herramienta nueva y con una configuración de acabado 1.3.1. Para avances y velocidades:

1.3.2. Para el resto de parámetros de corte:

1.3.3.Damos clic sobre Generar, para luego en la verificación → Dinámico 2D → observar el comportamiento de la fresa: 1.3.3.1.

Para el molde hembra tenemos:

1.1.1.1.

Para el molde macho tenemos:

CONCLUSIONES 

Para la fabricación de un molde, es necesario considerar todas las especificaciones dadas por el usuario además, éste debe cumplir con todas los requisitos para su correcto funcionamiento en el proceso en el que va a ser usado.



Para determinar el diseño de un molde, es necesario determinar primeramente, los requisitos para su trabajo, las herramientas con las que se maquinará, el tipo de material a utilizar y la manera en cómo será ensamblado en el trabajo, de manera que el molde no tenga fallas durante su mecanizado o durante su operación, lo que provocaría pérdidas económicas.



Existen diferentes formas de crear un molde para soplado de plástico. Antes de realizar el maquinado de un molde se debe tomar en cuenta la complejidad de la geometría del mismo, con la finalidad de buscar bordes que no se puedan maquinar y encontrar soluciones a estos problemas.

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Cualquier complejidad en la geometría de una botella puede ser maquinada, siempre y cuando se tengan las herramientas de mecanizado necesarias, así como una máquina de corte que pueda realizar los movimientos necesarios para el proceso de mecanizado.

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Una solución para botellas complejas es dividir los moldes en más partes de manera que cada parte se pueda mecanizar por separado. Para dividir los moldes es necesario buscar todas las soluciones de ensamblaje como guías, orificios, etc.