¿Cómo diseñar moldes de inyección de plástico?
El proceso de moldeo por inyección de plástico es uno de los procesos más utilizados para la producción en masa de piezas de plástico. Este proceso es muy utilizado por las industrias, como el automóvil, la electrónica de consumo, los dispositivos médicos y el embalaje debido a su entrega de alta velocidad y consistente de piezas detalladas. Sin embargo, el rendimiento, la vida y la rentabilidad de las piezas moldeadas por inyección dependen en gran medida de qué tan bien se diseñe el moho.
Crear un molde de inyección de plástico no solo funciona en una formación de cavidades. Incluye muchas decisiones interrelacionadas sobre el material, la función de pieza, el volumen de producción y la configuración del molde. Estos aspectos lo ayudarán a hacer moldes mejores y más eficientes, independientemente de si’Re ingeniero, diseñador de productos o fabricante.
Guía paso a paso para diseñar un molde de inyección de plástico
Si es nuevo en el campo del diseño de moho, estos pasos lo ayudarán a comprender sin sentirse abrumado.
El diseño del producto es lo primero
Cuando comience el proceso de diseño del molde, debe estar familiarizado con los detalles físicos y funcionales de la pieza a moldear. Cuanto mejor sea el diseño de la pieza, más simple sería crear un molde que garantice la precisión y la calidad.
Consideraciones en el diseño de productos
Dimensiones y tolerancias: las piezas de alta precisión necesitan tolerancias estrechas. Las dimensiones del moho deben explicar la contracción plástica y las tolerancias deben definirse claramente para evitar problemas aguas abajo.
Elección del material: el comportamiento del plástico durante el moldeo es diferente para los semicristalinos (nylon) y las amorfas (ABS). Diferentes plásticos fluyen y se enfrían de manera diferente, y esto afecta tanto la temperatura como el diseño del molde.
Espesor de la pared: el grosor uniforme de la pared es muy importante para reducir los efectos de la deformación, las marcas del fregadero y los vacíos. En los casos en que las áreas gruesas no se pueden evitar, agregar costillas o núcleos puede ser de ayuda para distribuir el material por igual y mejorar el enfriamiento.
Acabado superficial: el molde tendrá su tratamiento de superficie afectado por el acabado deseado (brillante, mate, texturizado). Las piezas estéticas pueden tener superficies pulidas o pueden necesitar procesos de textura especiales.
Al fortalecer estos detalles de la parte temprano, hay menos alteraciones en el diseño del molde más adelante y el tiempo y el costo se pueden controlar.
Elegir la configuración correcta del molde
La decisión del diseño del molde se basa en gran medida en la complejidad de la pieza y el número de piezas que se producirán.
Tipos de moho comunes
Molde de dos platos: este es el tipo de molde más fácil y más utilizado. Tiene una sola línea de pieza y es adecuado para la producción de piezas simples de lotes pequeños y medianos.
Molde de tres placas: se usa comúnmente para componentes más complicados que tienen características complejas o para situaciones donde se requieren múltiples puertas.
Hot Runner Mold: mantiene el plástico en el sistema de corredores caliente y elimina la necesidad de recortar corredores. Minimiza los desechos y acelera el ciclo de producción, particularmente ventajoso para casos de alto volumen.
Molde familiar: puede fabricar diferentes componentes en un solo ciclo. Esto es conveniente para conjuntos o piezas similares, pero requiere un control de flujo estricto para llenar las cavidades de manera uniforme.
Cada tipo viene con compensaciones entre el costo, la facilidad de mantenimiento y la eficiencia de producción. Las herramientas de simulación como el análisis de flujo de moho pueden ayudar a elegir la mejor configuración de su parte y las necesidades de producción.
Consideraciones de núcleo y cavidad
En el corazón de cualquier molde de inyección están el núcleo y la cavidad – Las piezas que forman el producto final. Estos tienen que ser diseñados con cuidado para hacerlos fuertes, precisos y repetibles.
Elementos de diseño importantes
Línea de separación: aquí es donde se unen las dos mitades del molde. Debe colocarse para minimizar las marcas visibles y la fácil expulsión de la parte. Dichas piezas complejas pueden requerir que los levantadores o acciones laterales actúen sobre los socavados entre otras características.
Ángulos de borrador: ángulos pequeños (sobre 1°-2°) En las superficies verticales ayudan a eliminar la pieza del molde. Se puede requerir una mayor cantidad de borrador para superficies texturizadas o materiales propensos a la contracción.
Subrazados: estas son características que bloquean la parte en el molde y requieren mecanismos adicionales, como portaobjetos o levantadores. Se suman al costo y la complejidad, así que elimínalos siempre que sea posible.
El tipo de acero para el núcleo y la cavidad depende del volumen de producción. Para moldes de alto volumen que funcionan durante mucho tiempo, se usa acero endurecido como H13, mientras que el aluminio o un acero más suave se pueden usar para la creación de prototipos o la producción de bajo volumen.
Diseño del sistema de eyección
Una vez que el plástico se enfría y se endurece, debe sacarlo del molde sin causar daños. El sistema de eyección se encarga de este paso.
Métodos de eyección
Pins de eyectores: estos empujan la parte por detrás. Para evitar marcas, deben colocarse en secciones gruesas y fuertes de la pieza.
Ejectores de manga: ideal para piezas circulares, ya que proporcionan una presión uniforme alrededor de la pieza.
Placas de stripper y eyección del aire: se usa cuando los pines pueden dejar imperfecciones o para piezas más grandes con superficies complejas.
Un sistema de eyección mal diseñado puede provocar piezas rayadas, deformadas o atascadas. La planificación de este sistema adecuadamente ayuda a garantizar la eliminación de piezas suave y consistente y evita los retrasos de producción.
Sistemas de puerta y corredor
La puerta y el sistema de corredores ejecutan el plástico fundido desde la boquilla de inyección hasta la cavidad del moho. Su diseño influye en el flujo de plástico, el llenado de la cavidad y su enfriamiento.
Elementos de diseño de la puerta clave
Tipos de puerta: los estilos comunes de la puerta incluyen puertas de borde, pin, submarino y ventilador. La elección depende de la forma y las necesidades funcionales de la pieza. Por ejemplo, las puertas submarinas permiten un recorte automático, lo que ahorra tiempo en la producción de alto volumen.
Colocación de la puerta: colocar la puerta en un área equilibrada y no visible ayuda a prevenir fallas cosméticas y garantiza un flujo uniforme. La mala colocación puede conducir a líneas de soldadura o puntos débiles.
Diseño de corredores: los corredores deben ser cortos y equilibrados para reducir la pérdida de presión y minimizar los desechos del material. En los moldes de múltiples cavidades, el equilibrio de corredores asegura que todas las cavidades se llenen al mismo ritmo.
Las puertas de tamaño correcto y colocado ayudan a reducir la presión de inyección y mejorar la calidad general de la parte.
Optimización del sistema de enfriamiento
El enfriamiento constituye la fase más larga del ciclo de inyección, por lo que un sistema de enfriamiento bien diseñado afecta directamente la productividad y la calidad de la parte.
Elementos de enfriamiento eficiente
Diseño del canal de enfriamiento: los canales de enfriamiento deben seguir la geometría de la pieza lo más cerca posible para un ciclo de enfriamiento y reducido.
Defundidos y burbujeadores: aplicados en lugares donde los canales convencionales no pueden alcanzar, es decir, bolsillos profundos o estrechos.
Enfriamiento conforme: ahora, es posible diseñar canales de enfriamiento que imiten la forma de la pieza utilizando la impresión 3D moderna. Da un enfriamiento más eficiente y uniforme.
El enfriamiento correcto minimiza la comprobación parcial, proporciona estabilidad dimensional y mejora la vida útil del molde.
Ventilación de moldes
Durante la inyección, el aire y el gas deberán ventilarse de la cavidad para evitar problemas como marcas de quemaduras o rellenos incompletos.
Las mejores prácticas para ventilar
Profundidad de ventilación: generalmente varía de 0.02 a 0.05 mm; Lo suficientemente poco profundo como para evitar el plástico, pero lo suficientemente profundo como para dejar salir el aire. Es posible que la profundidad deba ajustarse según el material utilizado.
Colocación de ventilación: se deben colocar respiraderos en los extremos de las rutas de flujo, en esquinas o elementos casi delgados, donde el aire tiene una alta probabilidad de quedar atrapado.
Una ventilación adecuada mejora la calidad de las piezas, alivia el moho del estrés y ayuda a prevenir defectos.
Flujo de moho y análisis estructural
Usando herramientas digitales, es posible simular cómo se moverá el plástico a través del molde antes de cortar cualquier acero. Estas herramientas son importantes en la identificación de problemas y abordar ellas antes de que se vuelvan costosas.
Por qué las simulaciones son importantes
Análisis de flujo de moho: ayuda a detectar trampas de aire, líneas de soldadura y áreas donde el flujo podría detenerse. También ayuda a elegir la mejor ubicación de la puerta y el tamaño del corredor.
Análisis estructural (FEA): asegura que la estructura del molde pueda manejar las fuerzas de sujeción e inyección sin deformarse.
La simulación temprana ahorra tiempo, reduce el costo y aumenta la probabilidad de obtener piezas de calidad de una sola vez.
Prueba de prototipos antes de la producción completa
La creación de un molde de prueba para su moldura o el uso de prototipos rápidos, como la impresión 3D, puede garantizar su diseño antes de invertir en herramientas de acero costosas.
Beneficios de la creación de prototipos
Asegura que las piezas se ajusten y funcionen correctamente.
Identifica problemas como la deformación o el flujo deficiente temprano.
Permite a los interesados revisar y aprobar el diseño.
Es más fácil y menos riesgoso pasar de un prototipo a un molde de producción después de la validación.
Diseño para la mantenibilidad
El molde mejor diseñado también requiere mantenimiento. Si lo planea al principio, minimizará el tiempo de inactividad y extenderá la vida útil del molde.
Características amigables para el mantenimiento
Insertos modulares: estos facilitan el reemplazo de las áreas desgastadas sin raspar todo el molde.
Materiales duras: aplicados a lugares tales como diapositivas y levantadores que están sujetos a fricción continua.
Acceso a la inspección: las características de moho como puertos y agujeros de acceso ayudan con la limpieza y las verificaciones visuales.
Sistemas de alineación: las tacos y los pasadores de guía aseguran que todo se alinee correctamente durante el ensamblaje.
La documentación clara, como los archivos CAD, los dibujos y los procedimientos de mantenimiento, también ayudan a los técnicos de moho a manejar las reparaciones rápidamente.
Conclusión
El diseño de molde de inyección de plástico no es el trabajo simplemente para un técnico – Es un estudio cuidadoso de la ciencia de los materiales, la ingeniería y la experiencia práctica. Cualquier cosa, desde cómo fluye el plástico, a través de cómo la pieza se enfría y se expulsa, influye en los resultados.
Cuando se hace correctamente, el buen moldeo produce piezas de alta calidad, menos desechos y ciclos acortados mientras se ahorra a largo plazo. Al conocer los aspectos importantes que se discutieron, es decir, la selección de materiales, el tipo de moho, el enfriamiento y la expulsión, puede diseñar moldes que puedan proporcionar un rendimiento confiable y resultados consistentes.
