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Guía para moldeo por inyección de plástico
DDPROTOTYPE es líder moldeo por inyección de plástico fabricante en China. Se tarda unos 20 minutos en leer la guía de moldeo por inyección de plástico basada en 15 años de experiencia.
La primera parte: ¿Qué es el moldeo por inyección?
¿Qué es el moldeo por inyección de plástico? El moldeo por inyección de plástico es una tecnología de fabricación para la producción en masa de las mismas piezas de plástico con alta tolerancia. En el moldeo por inyección de plástico, las partículas de polímero se funden primero y luego se inyectan en el molde bajo presión, en el que el plástico líquido se enfría y solidifica. Los materiales utilizados en el moldeo por inyección son polímeros termoplásticos que se pueden colorear o rellenar con otros aditivos.
Casi todas las piezas de plástico que le rodean se fabrican mediante moldeo por inyección de plástico: desde piezas de automóviles hasta carcasas electrónicas y artículos de primera necesidad. El moldeo por inyección de plástico es tan popular porque el costo de un solo producto de plástico es muy bajo en la producción en masa. El moldeo por inyección de plástico tiene una alta repetibilidad y una buena flexibilidad de diseño. Las principales limitaciones del moldeo por inyección suelen atribuirse a factores económicos, ya que se requiere una mayor inversión inicial. Además, el tiempo de respuesta desde el diseño hasta la producción es muy lento (al menos 3 semanas).
Tecnología de moldeo por inyección
En la actualidad, el moldeo por inyección se ha utilizado ampliamente en productos de consumo y aplicaciones de ingeniería. Casi todos los artículos de plástico que te rodean se fabrican mediante moldeo por inyección. Esto se debe a que la tecnología puede producir las mismas partes a un costo muy bajo para una sola parte y una cantidad muy grande (típicamente de 1000 a 100000 + unidades).
Sin embargo, en comparación con otras tecnologías, el costo inicial del moldeo por inyección es relativamente alto, principalmente debido a la necesidad de personalizar el molde. Los moldes cuestan entre $ 1000 y $ 200000 XNUMX, dependiendo de su complejidad, materiales (moldes de aluminio o moldes de acero) y precisión (prototipos, moldes de producción mediana o masiva).
Material de moldeo por inyección de plástico
Todos los materiales termoplásticos se pueden moldear por inyección. Algunos tipos de silicona y otras resinas termoendurecibles también son compatibles con el proceso de moldeo por inyección. Materiales más utilizados para el moldeo por inyección:
Polipropileno (PP): alrededor del 38% de la producción mundial
Abs: alrededor del 27% de la producción mundial
PE: alrededor del 15% de la producción mundial
Poliestireno (PS): alrededor del 8% de la producción mundial
¡Incluso si consideramos todas las demás tecnologías de fabricación posibles, el moldeo por inyección de estos cuatro materiales por sí solo representa más del 40% de todas las piezas de plástico producidas en el mundo cada año!
Máquinas de moldeo por inyección: ¿cómo funcionan?
La máquina de moldeo por inyección consta de tres partes principales: unidad de moldeo por inyección, molde (el núcleo de todo el proceso) y unidad de sujeción/expulsión. En esta sección, examinaremos el propósito de cada sistema y cómo sus mecanismos operativos básicos afectan los resultados finales del proceso de inyección. En el siguiente video, una máquina de moldeo por inyección grande puede producir alrededor de 30 piezas de plástico cada 3 segundos.
Vídeo de moldeo por inyección de plástico | DDPROTOTIPO
El proceso de moldeo por inyección de plástico
El propósito de la unidad de inyección es derretir el plástico crudo y guiarlo hacia el molde. Consta de tolva, barril y tornillo reciprocante. Así es como funciona el proceso de inyección:
1. Primero seque las partículas de polímero y colóquelas en la tolva, donde se mezclan con pigmentos colorantes u otros aditivos de refuerzo.
2. Introduzca las partículas en el barril, caliéntelas al mismo tiempo, mézclelas y muévalas al molde a través del tornillo de paso variable. La geometría del tornillo y el cilindro está optimizada para ayudar a generar la presión al nivel correcto y derretir el material.
3. Luego, el ariete avanza y el plástico fundido se inyecta en el molde a través del sistema de canales, que llena toda la cavidad. A medida que el material se enfría, se vuelve a solidificar y toma la forma del molde.
4. Finalmente, el molde se abre y las partes sólidas ahora son expulsadas por el dedal. Luego cierra el molde y repite el proceso.
Todo el proceso se puede repetir muy rápidamente: se tarda entre 10 y 180 segundos, dependiendo del tamaño de la pieza. Cuando se expulsa la pieza, se asigna a un transportador o contenedor de retención. En general, las piezas moldeadas por inyección se pueden usar de inmediato, con poco o ningún procesamiento posterior.
fabricación de moldes
Un molde es como un negativo fotográfico: su geometría y textura superficial se transfieren directamente a la pieza moldeada por inyección. Los moldes generalmente representan la mayor parte del costo inicial del moldeo por inyección: para una geometría simple y una producción relativamente pequeña (1000 a 10000 unidades), el costo de un molde típico es de aproximadamente $ 2000-5000, hasta $ 100000 100000. Adecuado para matriz optimizada para producción completa (XNUMX o más). Esto se debe al alto nivel de experiencia requerido para diseñar y fabricar moldes de alta calidad que produzcan con precisión miles (o cientos de miles) de piezas.
El molde suele estar hecho de aluminio o acero por Mecanizado CNC y luego terminado al estándar requerido. Además de los negativos de las piezas, también tienen otras funciones, como el sistema de corredores que permite que los materiales fluyan hacia el molde y el canal de enfriamiento de agua interno que ayuda y acelera el enfriamiento de la pieza.
Caso típico: bloques de construcción Lego
Bloques de lego son uno de los ejemplos más famosos de piezas moldeadas por inyección. Se hicieron usando moldes, como los de la imagen, que produjeron 120 millones de bloques de Lego (15 millones de ciclos) antes de que se descontinuaran. Los bloques de construcción Lego están hechos de ABS debido a su alta resistencia al impacto y su excelente plasticidad. Cada ladrillo está perfectamente diseñado con una tolerancia tan baja como 10 micras (o una décima parte de un cabello). Esto se logra utilizando las mejores prácticas de diseño, que estudiaremos en la siguiente sección (espesor de pared uniforme, ángulo de salida, nervaduras, texto en relieve, etc.).
La segunda parte: diseño de moldeo por inyección.
Hay varios factores que pueden afectar la calidad del producto final y la repetibilidad del proceso. Para generar todos los beneficios de este proceso, los diseñadores deben seguir ciertas pautas de diseño. En esta sección, describimos los defectos comunes en el moldeo por inyección y las pautas básicas y avanzadas que se deben seguir al diseñar piezas, incluidas las recomendaciones para minimizar los costos.
Defectos comunes de moldeo por inyección
La mayoría de los defectos en el moldeo por inyección están relacionados con el flujo desigual o la velocidad de enfriamiento del material fundido durante el proceso de fusión.
Aquí enumeramos los defectos más comunes en el diseño de piezas de moldeo por inyección. En la siguiente sección, le mostraremos cómo evitar estos defectos siguiendo buenas prácticas de diseño.
pandeo
Cuando algunas partes se enfrían (y por lo tanto se contraen) más rápido que otras, pueden doblarse permanentemente debido a las tensiones internas. Las piezas de plástico con un grosor de pared desigual tienen más probabilidades de deformarse.
marca de encogimiento
Cuando el interior de una pieza se solidifica antes que su superficie, puede aparecer una pequeña abolladura en la superficie originalmente plana, que se denomina abolladura. Las piezas con un grosor de pared o un diseño de nervadura deficientes tienen más probabilidades de encogerse.
Marcas de arrastre
A medida que el plástico se encoge, ejerce presión sobre el molde. Durante la expulsión, la pared de la pieza se desliza y raspa contra el molde, lo que puede causar rayones. Las piezas con paredes verticales (y sin ángulo de inclinación) son las más susceptibles a las marcas de arrastre.
Línea trenzada
Cuando dos corrientes de agua se encuentran, puede haber una decoloración similar a un cabello pequeño. Estas trenzas afectan la estética de la pieza, pero también reducen la resistencia de la pieza. Las piezas con cambios repentinos de geometría o agujeros tienen más probabilidades de producir trenzas.
Escasez
El aire residual en el molde puede impedir el flujo de material durante la inyección, lo que da como resultado piezas incompletas. Un buen diseño puede mejorar la fluidez del plástico fundido. Es más probable que escaseen las piezas con paredes delgadas o nervaduras mal diseñadas.
Reglas de diseño de moldeo por inyección
Uno de los mayores beneficios del moldeo por inyección es que puede formar fácilmente una geometría compleja, de modo que una sola pieza puede desempeñar una variedad de funciones. Una vez que se completa la fabricación del molde, estas piezas complejas se pueden copiar a un costo muy bajo. Sin embargo, cambiar el diseño del molde en una etapa posterior del desarrollo puede ser muy costoso, por lo que debe obtener los mejores resultados en primer lugar. Siga las pautas a continuación para evitar los defectos más comunes en el moldeo por inyección.
Use un grosor de pared uniforme
Utilice un espesor de pared uniforme en toda la pieza, si es posible, y evite secciones de pared gruesas. Esto es necesario porque las paredes irregulares pueden provocar deformaciones o deformaciones de las piezas a medida que se enfría el material fundido. Si necesita secciones de diferentes grosores, use chaflanes o filetes para que la transición sea lo más suave posible. De esta manera, el material fluirá de manera más uniforme en la cavidad, asegurando así que todo el molde se llene por completo.
Para la mayoría de los materiales, un espesor de pared entre 1.2 mm y 3 mm es un valor seguro. La siguiente tabla resume los espesores de pared específicos recomendados para algunos de los materiales de inyección más comunes:
Material | Espesor de pared recomendado [mm] | Espesor de pared recomendado [pulgadas] |
Polipropileno (PP) | 0.8-3.8 mm | 0.03 ”- 0.15” |
ABS | 1.2-3.5 mm | 0.045 ”- 0.14” |
Polietileno (PE) | 0.8-3.0 mm | 0.03 ”- 0.12” |
Poliestireno (PS) | 1.0-4.0 mm | 0.04 ”- 0.155” |
Poliuretanos (PUR) | 2.0-20.0 mm | 0.08 ”- 0.785” |
Nailon (PA 6) | 0.8-3.0 mm | 0.03 ”- 0.12” |
Policarbonato (PC) | 1.0-4.0 mm | 0.04 ”- 0.16” |
PC / ABS | 1.2-3.5 mm | 0.045 ”- 0.14” |
POM (Delrín) | 0.8-3.0 mm | 0.03 ”- 0.12” |
OJEADA | 1.0-3.0 mm | 0.04 ”- 0.12” |
Silicona | 1.0-10.0 mm | 0.04 ”- 0.40” |
Para obtener los mejores resultados:
Utilice un espesor de pared uniforme dentro de los valores recomendados. Si necesita un grosor diferente, use un chaflán o filete 3 veces la diferencia de grosor para suavizar la transición
Una parte más gruesa
Las secciones más gruesas pueden causar varios defectos, como deformaciones y hundimientos. Debe limitar el grosor máximo de cualquier parte del diseño al valor recomendado haciéndolas huecas. Para mejorar la resistencia de la parte hueca, utilice la estructura con la misma resistencia y rigidez pero con un espesor de pared reducido. Las piezas cuidadosamente diseñadas con secciones huecas son las siguientes:
Las nervaduras también se pueden utilizar para aumentar la rigidez de las secciones horizontales sin aumentar su espesor. Tenga en cuenta que aún se aplican los límites de espesor de pared. Exceder el espesor de costilla recomendado puede causar marcas de encogimiento.
Para obtener los mejores resultados:
Ahueque la parte más gruesa y use nervaduras para mejorar la resistencia y rigidez de las partes.
El espesor máximo de la nervadura de diseño es igual a 0.5 veces el espesor de la pared
La altura máxima de la nervadura de diseño es igual a 3 veces el espesor de la pared
Añadir transición suave
Recomendado: 3 × diferencia de espesor de pared
A veces es imposible evitar piezas con diferentes espesores de pared. En estos casos, utilice chaflanes o empalmes para que la transición sea lo más suave posible. De manera similar, la parte inferior de las características verticales (como nervaduras, protuberancias, ajuste a presión) siempre debe ser circular.
Redondear todos los bordes
Los límites de espesor de pared uniforme también se aplican a los bordes: las transiciones deben ser lo más suaves posible para garantizar un buen flujo de material.
Para los bordes internos, el radio debe ser al menos 0.5 veces el espesor de la pared. Para el borde exterior, agregue un radio igual al radio interior más el espesor de la pared. De esta manera, puede asegurarse de que el grosor de la pared sea uniforme en todas partes, incluso en las esquinas. Además, las esquinas afiladas pueden conducir a la concentración de tensiones, lo que resulta en el adelgazamiento de la pieza.
Para obtener los mejores resultados:
Añadir un filete igual a 0.5 equipos el espesor de la pared hasta la esquina interior
Añadir un filete igual a 1.5 equipos el espesor de la pared hasta la esquina exterior
Añadir ángulo de inclinación
Para facilitar el desmoldeo de las piezas, se deben agregar ángulos de inclinación a todas las paredes verticales. Debido a la alta fricción con el molde durante el proceso de desmoldeo, la pared sin ángulo de inclinación tendrá marcas de arrastre en su superficie. Se recomienda un ángulo de inclinación mínimo de 2°. Las características más altas deben usar un ángulo de inclinación mayor (hasta 50°).
Una buena regla general es aumentar el ángulo de inclinación en 1 grado cada 25 mm. Por ejemplo, agregue un ángulo de inclinación de 30 grados a una característica de 75 mm de altura. Si la pieza tiene un acabado superficial áspero, se debe usar un ángulo de desmoldeo grande. Según la experiencia, los resultados de los cálculos anteriores deben incrementarse entre 10 y 20 grados. Recuerde, las costillas también necesitan ángulos de inclinación. Tenga en cuenta que si bien aumentar el ángulo reduce el grosor de la parte superior de las nervaduras, asegúrese de que su diseño cumpla con el grosor de pared mínimo recomendado.
Para obtener los mejores resultados:
Agregue un ángulo de inclinación de un mínimo de 20 grados a todas las paredes verticales
Para características superiores a 50 mm, aumente el ángulo de inclinación en 1 grado cada 25 mm
Para piezas con acabado superficial texturizado, aumente el ángulo de desmoldeo en 1-2o
Corte inferior
El troquel más simple (troquel de dibujo recto) consta de dos mitades. Las características con socavaduras, como dientes para roscas o ganchos para uniones a presión, no se pueden hacer con un troquel de tracción recta. Esto se debe a que el troquel no se puede mecanizar con CNC o porque el material evita que la pieza salte. El diente de hilo o el gancho de unión a presión es un ejemplo de socavado.
Aquí hay algunas ideas para ayudarlo a lidiar con la socavación:
Evite socavar con el cierre del río
Evitar por completo el socavado puede ser la mejor opción. La socavación siempre aumenta el costo, la complejidad y los requisitos de mantenimiento del troquel. El rediseño inteligente por lo general elimina la socavación. El truncamiento es una técnica útil para socavar el área interna (para ajuste a presión) o el costado (para orificio o mango) de una pieza.
Estos son algunos ejemplos de cómo rediseñar una pieza de moldeo por inyección para evitar la socavación: básicamente, el material se elimina en el área socavada, eliminando así por completo el problema.
Mover línea de partición
La forma más sencilla de lidiar con la socavación es mover la línea de separación del troquel para que se cruce.
Esta solución es adecuada para muchos diseños con muescas en la superficie exterior. No olvide ajustar el borrador en consecuencia.
Use socavado de decapado (chorro)
Cuando las características son lo suficientemente flexibles como para deformarse en el molde durante la eyección, se puede usar una socavación de pelado (también conocida como protuberancia). El socavado de pelado se usa para hacer roscas en la tapa.
Undercut solo se puede usar cuando:
-Las socavaduras de decapado deben estar alejadas de elementos de refuerzo como esquinas y nervaduras.
-El ángulo de ataque del socavado debe ser de 30 a 45 grados.
-Las piezas moldeadas por inyección deben tener espacio y deben ser lo suficientemente flexibles para expandirse y deformarse.
Se recomienda evitar pelar la socavación de las piezas hechas de FRP. En general, los plásticos flexibles como PP, HDPE o nailon (PA) pueden soportar socavaduras de hasta el 5 % del diámetro.
Par de diapositivas y núcleo
Si no es posible rediseñar el moldeo por inyección para evitar rebajes laterales, utilice efectos laterales deslizantes y núcleos.
Un núcleo lateral es un inserto que se desliza hacia adentro cuando se cierra el molde y hacia afuera antes de que se abra el molde. Tenga en cuenta que estos mecanismos aumentan el costo y la complejidad del molde.
Al diseñar acciones auxiliares, siga estas pautas:
-El núcleo debe tener espacio para moverse hacia adentro y hacia afuera. Esto significa que la función debe estar en el otro lado de la pieza.
-La acción lateral debe moverse verticalmente. Mover en un ángulo distinto de 90 ° es más complejo, lo que aumenta el costo y el tiempo de entrega.
-No olvides aumentar el ángulo de tiro. Piense en su diseño como de costumbre y considere el movimiento del núcleo de acción lateral.
Características de diseño comunes
A través de estas guías prácticas, aprenda a diseñar las características más comunes que se encuentran en las piezas de moldeo por inyección. Úselos para mejorar la funcionalidad del diseño sin dejar de seguir las reglas básicas de diseño.
Sujetadores roscados (salientes e insertos)
Hay tres formas de agregar un sujetador a una pieza moldeada por inyección: diseñar una rosca directamente en la pieza, agregar un saliente que pueda fijar el tornillo o incluir un inserto roscado.
Es posible modelar la rosca directamente en la pieza, pero esto no se recomienda, porque los dientes de la rosca están socavados por naturaleza, lo que aumenta en gran medida la complejidad y el costo del molde (introduciremos más socavado en la parte posterior) . Un ejemplo de una pieza moldeada por inyección roscada es la tapa. Los salientes son muy habituales en las piezas moldeadas por inyección y se utilizan como puntos de unión o montaje. Consisten en protuberancias cilíndricas con orificios diseñados para sujetar tornillos, insertos roscados u otros tipos de herrajes de fijación y ensamblaje. Una buena manera de pensar en un jefe es rodear las costillas. El saliente se utiliza como punto de conexión o fijación (en combinación con un tornillo autorroscante o un inserto roscado).
Cuando se utilice una protuberancia como punto de fijación, el diámetro exterior de la protuberancia será el doble del diámetro nominal del tornillo o inserto y su diámetro interior será igual al diámetro del núcleo del tornillo. Incluso si no se requiere toda la profundidad, los orificios en la protuberancia deben extenderse hasta el nivel de la pared inferior para mantener un espesor de pared uniforme en toda la característica. Agregue chaflanes para facilitar la inserción de tornillos o insertos.
Para obtener los mejores resultados:
Evite que el diseño se fusione con el saliente de la pared principal.
Nervadura o fije el saliente a la pared principal
Para salientes con cuchillas, utilice un diámetro exterior igual al doble del tamaño nominal de la cuchilla
Número de hilos
Se pueden agregar insertos roscados de metal a las piezas moldeadas por inyección de plástico para proporcionar orificios roscados duraderos para sujetadores, como tornillos para metales. La ventaja de usar insertos es que permiten muchos ciclos de montaje y desmontaje. El complemento se instala en la pieza de moldeo por inyección mediante inserción térmica, ultrasónica o en el molde. Para diseñar la protuberancia que sostendrá el complemento roscado, use pautas similares a las anteriores, con el diámetro del complemento como la dimensión guía.
Para obtener los mejores resultados:
Evite añadir hilos directamente a la pieza moldeada
Jefe de diseño, diámetro exterior igual a 2 veces el diámetro nominal del tornillo o inserto
Añadir un desbloqueo de 0.8 mm al borde de la rosca
Utilice hilos con un paso superior a 0.8 mm (32 hilos por pulgada)
Usar hilo trapezoidal o de soporte
La mejor manera de trabajar con socavaduras que se han creado:
Utilice hilos con un paso superior a 0.8 mm (32 hilos por pulgada)
Para roscas externas, colóquelo a lo largo de la línea de partición
Costilla
Cuando el espesor de pared máximo recomendado no es suficiente para cumplir con los requisitos funcionales de la pieza, se pueden utilizar refuerzos para mejorar su rigidez.
Al diseñar costillas:
● utilizar un espesor igual a 0.5 x el espesor de la pared principal
● altura definida inferior a 3 veces el grosor de la nervadura
● utilice filetes de cimentación con un radio superior a 1/4 x el espesor de la nervadura
● agregue un ángulo de inclinación de al menos 0.25 ° – 0.5 °
● añadir un minuto. La distancia entre las nervaduras y la pared es 4 x el espesor de las nervaduras
Unión a presión
El ajuste a presión es una forma muy simple, económica y rápida de conectar dos partes sin sujetadores ni herramientas. Hay muchas posibilidades de diseño para las juntas de encaje a presión. Según la experiencia, la deflexión de la junta tipo hebilla depende principalmente de su longitud y de la fuerza admisible que se pueda aplicar sobre su anchura (ya que su espesor está más o menos determinado por el espesor de la pared de la pieza). De manera similar, una junta de encaje a presión es otro ejemplo de socavado.
Se muestra el diseño más común de una junta de bayoneta (llamada junta de bayoneta en voladizo). Al igual que con las nervaduras, aumente el ángulo de desmoldeo en la unión a presión y utilice un espesor de pared de 0.5 veces el espesor de pared mínimo.
Es un gran tema diseñar el criterio especial de la junta de encaje a presión, que está más allá del alcance de este documento.
Para obtener los mejores resultados:
Agregar ángulo de desmoldeo en la pared vertical de la junta de encaje a presión
El grosor del ajuste a presión diseñado es mayor que 0.5 veces el grosor de la pared
Ajuste su ancho y largo para controlar su desviación y la fuerza permitida
Bisagra viva
Una bisagra móvil es una lámina de plástico que conecta dos partes de una parte y las dobla y dobla. Por lo general, estas bisagras se incorporan en contenedores producidos en masa, como botellas de plástico. La bisagra móvil bien diseñada puede durar hasta un millón de ciclos sin fallar. El material utilizado para la bisagra móvil de moldeo por inyección debe ser flexible. El polipropileno (PP) y el polietileno (PE) son la elección ideal para aplicaciones de consumo, y el nailon (PA) es la elección ideal para aplicaciones de ingeniería.
Las bisagras bien diseñadas se muestran a continuación. Entre 0.20 y 0.35 mm del rango de bisagra de grosor mínimo recomendado, lo que da como resultado una bisagra más duradera y de mayor grosor. Antes de la producción en masa, use mecanizado CNC o impresión 3D para crear un prototipo de la bisagra móvil para determinar la geometría y la rigidez más adecuadas para su aplicación. Agregue una gran cantidad de filetes y diseñe un hombro con un espesor de pared uniforme como cuerpo principal de la pieza para mejorar el flujo de material en el molde y minimizar la tensión. Divida las bisagras de más de 150 mm en dos (o más) para prolongar la vida útil.
Para obtener los mejores resultados:
Espesor de bisagra de diseño entre 0.20 y 0.35 mm
Seleccione material flexible (PP, PE o PA) para piezas con bisagras móviles
Usar hombro con espesor igual al espesor de la pared principal
Filetear tanto como sea posible
costillas trituradas
El aplastamiento de una nervadura es una pequeña característica sobresaliente que se deforma cuando diferentes componentes se juntan para producir fricción, asegurando su posición. Las barras de compresión pueden ser una alternativa económica para hacer orificios de alta tolerancia para un ajuste perfecto. Por lo general, se utilizan para acomodar cojinetes o ejes y otras aplicaciones de ajuste a presión.
La siguiente ilustración muestra un ejemplo de una pieza con nervios extruidos. Se recomiendan tres nervaduras de extrusión para garantizar una buena alineación. La altura/radio recomendado de cada costilla es de 2 mm. Agregue al menos 0.25 mm de interferencia entre la nervadura de extrusión y la pieza instalada. Debido al pequeño contacto con la superficie de la matriz, se puede diseñar la nervadura sin nervadura.
Para obtener los mejores resultados:
Añadir una interferencia mínima de 0.25 mm entre la nervadura extruida y el componente
No agregue tiro a la pared vertical de las nervaduras extruidas
Palabras y símbolos
El texto es una característica muy común que se puede utilizar para logotipos, etiquetas, advertencias, gráficos y descripciones, lo que ahorra el costo de pegar o pintar etiquetas.
Al agregar texto, seleccione el texto en relieve en el texto grabado, ya que es más fácil mecanizar CNC en el molde, por lo que es más económico.
Además, elevar el texto 0.5 mm por encima de la superficie de la pieza garantizará que las letras sean fáciles de leer. Le recomendamos que elija fuentes redondas y en negrita con un grosor de línea parejo y un tamaño de 20 libras o más.
Para obtener los mejores resultados:
Use texto en relieve (altura 0.5 mm) en lugar de texto grabado
Utilice una fuente de grosor uniforme con un tamaño de fuente mínimo de 20 puntos
Alinear texto perpendicular a la línea de partición
Utilice una altura (o profundidad) superior a 0.5 mm
Rango de tolerancia
El moldeo por inyección suele producir piezas con una tolerancia de ± 0.500 mm (0.020 pulg.).
En algunos casos, son factibles tolerancias más estrictas (tan bajas como ± 0.125 mm o incluso ± 0.025 mm), pero pueden aumentar significativamente los costos.
Para la producción de lotes pequeños (< 10000 unidades), considere usar operaciones auxiliares como la perforación para mejorar la precisión. Esto asegura la correcta interferencia de la pieza con otras piezas o insertos (por ejemplo, cuando se usan ajustes a presión).
La tercera parte: material de inyección.
El moldeo por inyección es compatible con una variedad de plásticos. En esta sección, aprenderá más sobre las características clave de los materiales más populares. También discutiremos el acabado superficial estándar que se puede aplicar a las piezas moldeadas por inyección.
Material de inyección
Todos los termoplásticos se pueden moldear por inyección. Algunos plásticos termoendurecibles y silicona líquida también son compatibles con el proceso de moldeo por inyección. También se pueden reforzar con fibras, partículas de caucho, minerales o retardadores de llama para cambiar sus propiedades físicas. Por ejemplo, la fibra de vidrio se puede mezclar con partículas en una proporción del 10%, 15% o 30%, para que las piezas tengan mayor rigidez.
El aditivo comúnmente utilizado para mejorar la rigidez de las piezas moldeadas por inyección es la fibra de vidrio. Las fibras de vidrio se pueden mezclar con áridos en una proporción del 10%, 15% o 30%, dando como resultado diferentes propiedades mecánicas. Puede agregar un colorante (en una proporción de alrededor del 3 %) a la mezcla para crear una variedad de piezas coloreadas. Los colores estándar incluyen rojo, verde, amarillo, azul, blanco y negro, que se pueden mezclar para crear diferentes sombras.
Preparación de superficies y estándares SPI
El tratamiento de la superficie se puede usar para hacer que las piezas inyectadas tengan alguna apariencia o sensación. Además de utilizarse con fines cosméticos, el tratamiento de superficies también puede cumplir requisitos técnicos. Por ejemplo, la rugosidad superficial promedio (RA) puede afectar en gran medida la vida útil de las piezas deslizantes (como los cojinetes deslizantes). Las piezas de inyección normalmente no necesitan un procesamiento posterior, pero el propio molde puede llevar a cabo diferentes grados de acabado. Tenga en cuenta que las superficies ásperas durante la expulsión aumentan la fricción entre la pieza y el molde, por lo que se requiere un ángulo de desmoldeo mayor.
Acabado | Descripción | estándares SPI* |
Acabado brillante | Primero se alisa el molde y luego se pule con un pulidor de diamante, lo que da como resultado un acabado similar a un espejo. | A-1 |
Acabado semibrillante | El molde se alisa con papel de lija de grano fino, lo que da como resultado un acabado superficial fino. | B-1 |
Acabado mate | El molde se alisa con polvo fino de piedra, eliminando todas las marcas de mecanizado. | C-1 |
Acabado texturizado | El molde se alisa primero con polvo fino de piedra y luego se limpia con chorro de arena, lo que da como resultado una superficie texturizada. | D-1 |
Acabado mecanizado | El molde se termina a discreción del maquinista. Las marcas de herramientas serán visibles. | – |
Acabado | Descripción | estándares SPI* |
Acabado brillante | Primero se alisa el molde y luego se pule con un pulidor de diamante, lo que da como resultado un acabado similar a un espejo. | A-1 |
Acabado semibrillante | El molde se alisa con papel de lija de grano fino, lo que da como resultado un acabado superficial fino. | B-1 |
Acabado mate | El molde se alisa con polvo fino de piedra, eliminando todas las marcas de mecanizado. | C-1 |
Acabado texturizado | El molde se alisa primero con polvo fino de piedra y luego se limpia con chorro de arena, lo que da como resultado una superficie texturizada. | D-1 |
Acabado mecanizado | El molde se termina a discreción del maquinista. Las marcas de herramientas serán visibles. | – |
Al elegir un acabado liso, tenga en cuenta los siguientes consejos útiles:
El acabado del molde con alto brillo no es igual al producto terminado con alto brillo. Está influenciado en gran medida por otros factores, como la resina plástica utilizada, las condiciones de moldeo y el diseño del molde. Por ejemplo, el ABS producirá piezas con un brillo mayor que el PP.
un acabado superficial más fino requiere un mayor nivel de material para ser utilizado en el molde. Para lograr un pulido muy fino, se requiere acero para herramientas con la mayor dureza. Esto tiene un impacto en el costo total (costo de material, tiempo de procesamiento y tiempo de procesamiento posterior).
La cuarta parte--El secreto de la reducción de costos
Obtenga más información sobre los factores clave de costos en el moldeo por inyección y las posibles técnicas de diseño que lo ayudarán a reducir costos y mantener su proyecto dentro del presupuesto.
Factores de costo en el moldeo por inyección. El costo máximo del moldeo por inyección es:
El costo del molde está determinado por el costo total del diseño y procesamiento del molde.
el costo de los materiales depende de la cantidad de materiales utilizados y su precio por kilogramo.
El costo de producción depende del tiempo total de uso de la máquina de moldeo por inyección.
Los costos del molde son constantes (de $1000 a $5000). Este costo es independiente del número total de piezas fabricadas, mientras que los costos de materiales y producción dependen de la producción.
Para productos más pequeños (1000 a 10000 piezas), los costos de herramientas tienen el mayor impacto en los costos totales (alrededor del 50-70%). Por lo tanto, vale la pena cambiar el diseño en consecuencia para simplificar el proceso de fabricación (y su costo) del molde.
Para la producción en masa (más de 10000 a 100000 unidades), la contribución del costo de la herramienta al costo total está cubierta por el costo del material y la producción. Por lo tanto, su principal trabajo de diseño debe centrarse en minimizar el volumen de la pieza y el tiempo del ciclo de moldeo.
Aquí reunimos algunos consejos para ayudarlo a minimizar el costo de su proyecto de inyección.
Consejo 1: adhiérase al troquel de dibujo recto
Los núcleos de acción lateral y otros mecanismos en el molde aumentan los costos del molde entre un 15 % y un 30 %. Esto significa que el costo adicional mínimo del molde es de aproximadamente $1000 a $1500.
En la sección anterior, estudiamos el método para tratar con socavados. Para mantener su producción dentro del presupuesto, evite usar núcleos de efectos secundarios y otros mecanismos a menos que sea absolutamente necesario.
Consejo 2: rediseñe las piezas de inyección para evitar socavaduras
El socavado siempre aumenta el costo y la complejidad, así como el mantenimiento del molde. El rediseño inteligente generalmente elimina la socavación.
Consejo 3: haga las piezas de inyección más pequeñas
Las piezas más pequeñas se pueden moldear más rápido, lo que da como resultado una mayor producción y menores costes de piezas. Las piezas más pequeñas también reducen los costos de materiales y los precios de los moldes.
Consejo 4: instale varias piezas en un molde
Como vimos en la última sección, el primer examen de prueba consiste en ensamblar varias piezas en el mismo molde. En el primer examen simulado, se pueden instalar de 6 a 8 piezas idénticas en el mismo molde, lo que reduce el tiempo total de producción en aproximadamente un 80 %.
El primer examen simulado se puede realizar en el mismo molde con diferente geometría. Esta es una gran solución para reducir el costo total de montaje.
Esta es una tecnología avanzada:
En algunos casos, el cuerpo de las 2 partes del conjunto es el mismo. Con un poco de diseño creativo, puede crear puntos entrelazados o bisagras en posiciones simétricas para reflejar básicamente la pieza. De esta forma, con el mismo molde se pueden fabricar dos medios moldes, reduciendo así a la mitad el coste del molde.
Consejo 5: evita los pequeños detalles
Para hacer el molde con pequeños detalles, necesita más tiempo de procesamiento y tiempo de acabado. El texto es un ejemplo, e incluso puede requerir una tecnología de mecanizado especial, como EDM, lo que genera un mayor costo.
Consejo 6: use un acabado de grado inferior
Por lo general, el agente de tratamiento de superficie se aplica al molde a mano, lo que puede ser un proceso costoso, especialmente para el tratamiento de superficie avanzado. Si sus piezas no son para uso cosmético, no utilice costosos acabados de alta calidad.
Consejo 7: minimice el volumen de la pieza reduciendo el grosor de la pared
Reducir el grosor de la pared de una pieza es la mejor manera de minimizar el volumen de la pieza. Esto no solo significa usar menos materiales, sino que también acelera enormemente el ciclo de moldeo por inyección.
Por ejemplo, reducir el grosor de la pared de 3 mm a 2 mm puede reducir el tiempo del ciclo entre un 50 % y un 75 %.
Una pared más delgada significa que el molde se puede llenar más rápidamente. Más importante aún, las piezas más delgadas se enfrían y curan más rápido. Tenga en cuenta que mientras la máquina está inactiva, aproximadamente la mitad del ciclo de moldeo por inyección se dedica al curado de la pieza.
Se debe tener cuidado de no reducir excesivamente la rigidez de la pieza, de lo contrario se reducirán sus propiedades mecánicas. Se pueden usar costillas en ubicaciones críticas para aumentar la rigidez.
Consejo 8: considere la operación secundaria
Para la producción de lotes pequeños (menos de 1000 piezas), puede ser más rentable usar operaciones auxiliares para completar las piezas de moldeo por inyección. Por ejemplo, puede perforar un agujero después de formar en lugar de usar un molde costoso con un núcleo lateral.
La quinta parte: iniciar la inyección.
Una vez que su diseño esté listo y optimizado para el moldeo por inyección, ¿cuál es el siguiente paso? En esta sección, lo guiaremos a través de los pasos necesarios para comenzar la fabricación de moldeo por inyección.
Paso 1: comience poco a poco y construya rápidamente un prototipo
Antes de usar cualquier molde de inyección costoso, primero cree y pruebe el prototipo funcional del diseño.
Este paso es fundamental para un lanzamiento exitoso del producto. De esta forma, los errores de diseño se pueden detectar de forma temprana y el coste del cambio sigue siendo bajo.
Hay tres soluciones prototipo:
1. Impresión 3D (usando SLS, SLA o material spray)
2. Procesamiento de control numérico de plástico
3. Moldeo por inyección de bajo volumen con molde de impresión 3D
Estos procesos pueden crear prototipos realistas de formas y funciones que se parecen mucho al producto moldeado final.
Utilice la siguiente información como una guía de comparación rápida para determinar la solución que mejor se adapte a su aplicación.
impresión 3D prototipo
Cantidad mínima: 1
Costo típico: $20 – $100 por pieza
Tiempo de entrega: días 2 5-
Diseño optimizado para moldeo por inyección para facilitar la impresión 3D
Solución de prototipo de menor costo y respuesta más rápida
No todos los materiales de inyección se pueden utilizar para la impresión 3D
Las piezas de impresión 3D son un 30-50 % más débiles que las piezas de inyección
Prototipo de mecanizado CNC
Cantidad mínima: 1
Costo típico: $100 – $500 por pieza
Tiempo de entrega: días 5 10-
Las propiedades del material son las mismas que las piezas de inyección.
Excelente precisión y acabado.
Es posible que sea necesario modificar el diseño ya que se aplican diferentes limitaciones de diseño
Más caro que la impresión 3D, mayor tiempo de entrega
Moldeo por inyección de bajo volumen
Cantidad mínima: 10-100 piezas,
Costo típico: $1000 – $4000
Tiempo de entrega: 5-10 días,
El prototipo más realista con propiedades materiales realistas.
Simulación del proceso real y diseño de moldes
La solución prototipo más cara
Menos disponibilidad que la impresión CNC o 3D
Paso 2: realizar la “puesta en marcha” (500-10000 piezas)
Una vez finalizado el diseño, se puede iniciar el moldeo por inyección a través de una pequeña cantidad de pruebas.
La cantidad mínima de pedido para el moldeo por inyección es de 500 unidades. Para estas cantidades, el troquel suele mecanizarse mediante CNC de aluminio. Los moldes de aluminio son relativamente fáciles de fabricar y cuestan menos (a partir de $3000 a $5000), pero pueden soportar de 5000 a 10000 ciclos de inyección.
En esta etapa, el costo típico de la pieza oscila entre $1 y $5, según la geometría del diseño y el material seleccionado. El tiempo de entrega típico para este tipo de pedidos es de 6 a 8 semanas.
Las piezas fabricadas con matriz de aluminio “piloto” tienen las mismas propiedades físicas y precisión que las piezas fabricadas con matriz de acero para herramientas de “producción en masa”.
Paso 3: ampliar la escala de producción (más de 100000 piezas)
Cuando se produce una gran cantidad de piezas idénticas (10000 a 100000 + unidades), se requieren herramientas de inyección especiales.
Para estos volúmenes, el molde está hecho de acero para herramientas mediante mecanizado CNC, que puede soportar millones de ciclos de moldeo por inyección. También están equipados con características avanzadas, como puertas de punta caliente y canales de enfriamiento complejos para maximizar la velocidad de producción.
Debido a la complejidad del diseño y la fabricación del molde, el costo unitario típico de esta etapa oscila entre unos centavos y un dólar, y el tiempo de entrega típico es de 4 a 6 meses.
En DDPROTOTYPE, puede subcontratar productos de moldeo por inyección de manera fácil, rápida y competitiva. Cuando cargue su diseño en ddprototype, nuestro maquinista detectará cualquier posible problema de diseño para el análisis del diseño de fabricación antes de que comience la producción y le dará una cotización lo antes posible. De esta manera, puede asegurarse de obtener siempre el precio más competitivo para sus piezas de inyección en el mercado con el tiempo de rotación más rápido.
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