Comment concevoir des moules d'injection en plastique?
Le processus de moulage par injection en plastique est l'un des processus les plus couramment utilisés pour la production de masse de pièces en plastique. Ce processus est fortement utilisé par les industries telles que l'automobile, l'électronique grand public, les dispositifs médicaux et les emballages en raison de sa livraison à grande vitesse et cohérente de pièces détaillées. Cependant, les performances, la vie et la rentabilité des pièces moulées par injection dépend en grande partie de la façon dont le moule est conçu.
La création d'un moule à injection en plastique ne fonctionne pas simplement sur une formation de cavité. Il comprend de nombreuses décisions interdépendantes concernant le matériau, la fonction de pièce, le volume de production et la configuration du moule. Ces aspects vous aideront à fabriquer des moules meilleurs et plus efficaces, peu importe si vous’Re an ingénieur, concepteur de produits ou fabricant.
Guide étape par étape pour la conception d'un moule à injection en plastique
Si vous êtes nouveau dans le domaine de la conception de moisissures, ces étapes vous aideront à comprendre sans vous faire submerger.
La conception des produits vient en premier
Lorsque vous commencez le processus de conception du moule, vous devez être familier avec les détails physiques et fonctionnels de la pièce à mouler. Plus la conception des pièces est, plus il serait simple de créer un moule qui garantit la précision et la qualité.
Considérations dans la conception des produits
Dimensions et tolérances: les pièces de haute précision nécessitent des tolérances étroites. Les dimensions de la moisissure devraient expliquer le retrait du plastique et les tolérances doivent être clairement définies pour éviter les problèmes en aval.
Choix du matériau: Le comportement du plastique pendant le moulage est différent pour les semi-cristallins (nylon) et amorphes (ABS). Différents plastiques s'écoulent et se refroidissent différemment, ce qui affecte à la fois la température et la conception du moule.
Épaisseur de paroi: L'épaisseur uniforme du mur est très importante pour réduire les effets de la déformation, des marques d'évier et des vides. Dans les cas où les zones épaisses ne peuvent pas être évitées, l'ajout de côtes ou de noyaux peut être utile pour distribuer le matériau de manière égale et améliorer le refroidissement.
Finition de surface: Le moule aura son traitement de surface affecté par la finition souhaitée (brillant, mat, texturé). Les parties esthétiques peuvent avoir des surfaces polies ou peuvent nécessiter des processus de texturation spéciaux.
En renforçant ces détails de pièce tôt, il y a moins de modifications à la conception de la moisissure plus tard et le temps et le coût peuvent être contrôlés.
Choisir la bonne configuration de moule
La décision de la disposition des moisissures est largement basée sur la complexité de la pièce et le nombre de pièces à produire.
Types de moisissures communes
Moule à deux plaques: Il s'agit du type de moisissure le plus simple et le plus utilisé. Il a une ligne de pièce unique et convient à la production par lots de petits et moyens de pièces simples.
Moule à trois plaques: il est couramment utilisé pour des composants plus compliqués qui ont des caractéristiques complexes ou pour des situations où plusieurs portes sont nécessaires.
Moule de coureur chaud: maintient le plastique dans le système des coureurs à chaud et élimine la nécessité de couper les coureurs. Il minimise les déchets et accélère le cycle de production, particulièrement avantageux pour les cas à haut volume.
Moule familial: peut fabriquer différents composants en un seul cycle. Cela est pratique pour les assemblages ou les pièces similaires, mais nécessite un contrôle de débit strict afin de remplir uniformément les cavités.
Chaque type est livré avec des compromis entre le coût, la facilité de maintenance et l'efficacité de la production. Des outils de simulation comme l'analyse du flux de moisissure peuvent aider à choisir la meilleure configuration de votre pièce et vos besoins de production.
Considérations de noyau et de cavité
Au cœur de tout moule d'injection se trouvent le noyau et la cavité – les pièces qui forment le produit final. Ceux-ci doivent être conçus avec soin pour les rendre forts, précis et reproductibles.
Éléments de conception importants
Ligne de séparation: c'est là que les deux moitiés du moule se réunissent. Il doit être positionné pour minimiser les marques visibles et l'éjection de partie facile. Ces pièces complexes peuvent nécessiter des poussoirs ou des actions secondaires pour agir sur les sous-cutations entre autres caractéristiques.
Angles de projet: minuscules angles (à propos 1°-2°) Les surfaces verticales aident à retirer la pièce du moule. Une plus grande quantité de brouillon peut être nécessaire pour les surfaces texturées ou les matériaux sujets au retrait.
Saignements: Ce sont des caractéristiques qui verrouillent la pièce dans le moule et nécessitent des mécanismes supplémentaires tels que les diapositives ou les poussoirs. Ils ajoutent au coût et à la complexité, alors éliminez-les chaque fois que possible.
Le type d'acier pour le noyau et la cavité dépend du volume de production. Pour les moules à volume élevé qui fonctionnent pendant longtemps, l'acier durci tel que H13 est utilisé, tandis que l'aluminium ou un acier plus doux peut être utilisé pour le prototypage ou la production à faible volume.
Concevoir le système d'éjection
Une fois le plastique refroidi et durci, il doit être retiré du moule sans endommager. Le système d'éjection s'occupe de cette étape.
Méthodes d'éjection
Épingles d'éjecteurs: Celles-ci poussent la partie par derrière. Pour éviter les marques, ils doivent être placés dans des sections épaisses et fortes de la pièce.
Éjecteurs à manches: idéal pour les pièces circulaires, car ils fournissent une pression uniforme autour de la pièce.
Plaques de décapage et éjection d'air: utilisés lorsque les broches peuvent laisser des imperfections ou pour des pièces plus grandes avec des surfaces complexes.
Un système d'éjection mal conçu peut entraîner des pièces rayées, déformées ou coincées. La planification de ce système permet de garantir la suppression des pièces fluide et cohérente et évite les retards de production.
Systèmes de porte et de coureurs
Le système de porte et de coureur exécute le plastique fondu de la buse d'injection à la cavité du moule. Leur conception influence le débit plastique, la garniture de la cavité et son refroidissement.
Éléments de conception des portes clés
Types de portes: Les styles de porte communs incluent les portes Edge, Pin, Submarine et Fan. Le choix dépend de la forme et des besoins fonctionnels de la pièce. Par exemple, les portes sous-marines permettent une coupe automatique, ce qui fait gagner du temps dans la production à haut volume.
Placement de la porte: Le positionnement de la porte dans une zone équilibrée et non visible aide à prévenir les défauts cosmétiques et assure un écoulement égal. Un mauvais placement peut entraîner des lignes de soudure ou des points faibles.
Conception du coureur: Les coureurs doivent être courts et équilibrés pour réduire la perte de pression et minimiser les déchets de matériaux. Dans les moules multi-cavité, l'équilibrage des coureurs garantit que toutes les cavités se remplissent au même rythme.
Les portes de taille correcte et placées aident à réduire la pression d'injection et à améliorer la qualité globale des pièces.
Optimisation du système de refroidissement
Le refroidissement constitue la phase la plus longue du cycle d'injection, donc un système de refroidissement bien conçu a un impact directement sur la productivité et la qualité des pièces.
Éléments de refroidissement efficace
Disposition du canal de refroidissement: les canaux de refroidissement doivent suivre la géométrie de la pièce aussi étroitement que possible pour les temps de cycle même de refroidissement et réduits.
Baffles et bubblers: appliqués dans des endroits où les canaux conventionnels ne peuvent pas atteindre, c'est-à-dire des poches profondes ou étroites.
Collège conforme: Maintenant, il est possible de concevoir des canaux de refroidissement qui imitent la forme de la pièce en utilisant l'impression 3D moderne. Il donne un refroidissement plus efficace et uniforme.
Le refroidissement correct minimise la déformation des pièces, offre une stabilité dimensionnelle et améliore la durée de vie du moule.
Ventilation des moisissures
Pendant l'injection, l'air et le gaz devront être évacués de la cavité pour éviter des problèmes tels que des marques de brûlure ou des remplissages incomplets.
Meilleures pratiques pour la ventilation
Profondeur d'évent: allant généralement de 0,02 à 0,05 mm; assez peu profond pour empêcher le plastique, mais assez profond pour laisser sortir l'air. La profondeur peut devoir être ajustée en fonction du matériau utilisé.
Placement de ventilation: les évents doivent être placés aux extrémités des chemins d'écoulement, dans les coins ou des éléments presque minces, où l'air a de fortes chances d'être piégé.
Une ventilation appropriée améliore la qualité des pièces, soulage le moule du stress et aide à prévenir les défauts.
Débit de moisissure et analyse structurelle
À l'aide d'outils numériques, il est possible de simuler comment le plastique se déplacera dans le moule avant que tout acier ne soit coupé. Ces outils sont importants dans l'identification des problèmes et les aborder avant qu'ils ne deviennent coûteux.
Pourquoi les simulations comptent
Analyse du débit de moisissure: Aide à détecter les pièges à air, les lignes de soudure et les zones où le flux peut caler. Il aide également à choisir le meilleur emplacement de la porte et la taille du coureur.
Analyse structurelle (FEA): garantit que la structure du moule peut gérer les forces de serrage et d'injection sans déformation.
La simulation précoce fait gagner du temps, réduit les coûts et augmente la probabilité d'obtenir des pièces de qualité à un seul coup.
Tester les prototypes avant la production complète
La création d'un moule d'essai pour votre moulure ou l'utilisation d'un prototypage rapide, comme l'impression 3D, peut assurer votre conception avant d'investir dans des outils en acier coûteux.
Avantages du prototypage
Assure que les pièces s'adaptent et fonctionnent correctement.
Identifie les problèmes comme la déformation ou le mauvais flux tôt.
Permet aux parties prenantes d'examiner et d'approuver la conception.
Il est plus facile et moins risqué de passer d'un prototype à un moule de production après validation.
Conception de maintenabilité
Le moule le mieux conçu nécessite également l'entretien. Si vous planifiez cela au début, vous minimierez les temps d'arrêt et prolongerez la durée de vie du moule.
Caractéristiques de l'entretien
Inserts modulaires: ceux-ci facilitent le remplacement des zones usées sans gratter le moule entier.
Matériaux de port dur: appliqué à des endroits tels que des diapositives et des haltérophiles soumis à une friction continue.
Accès à l'inspection: Les fonctionnalités de moisissure comme les ports et les trous d'accès aident au nettoyage et aux vérifications visuelles.
Systèmes d'alignement: les chevilles et les épingles de guidage garantissent que tout s'aligne correctement pendant l'assemblage.
Des documents clairs tels que les fichiers de CAO, les dessins et les procédures de maintenance aident également les techniciens de moisissure à gérer rapidement les réparations.
Conclusion
La conception de moisissure en plastique n'est pas le travail simplement pour un technicien – Il s'agit d'une étude minutieuse de la science des matériaux, de l'ingénierie et de l'expérience pratique. Tout ce qui se passe, à travers la façon dont la pièce est refroidie et éjectée, influence les résultats.
Lorsqu'il est correctement terminé, une bonne moulure produit des pièces de haute qualité, moins de déchets et des cycles raccourcis tout en économisant à long terme. En connaissant les aspects importants qui ont été discutés, c'est-à-dire la sélection des matériaux, le type de moisissure, le refroidissement et l'éjection, vous pouvez concevoir des moules qui peuvent fournir des performances fiables et des résultats cohérents.
