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¿Cómo calcular la fuerza de sujeción en el moldeo por inyección?

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Fuerza de sujeción en el moldeo por inyección

Antes de empezar a comprender la fuerza de sujeción en moldeo por inyecciónPermítame compartir una historia.

La empresa X recibió un pedido de negocio de inyección de moldes de su cliente europeo, la empresa Y. La empresa Y envió a tres empleados a visitar las instalaciones de la empresa X. El Sr. B, director general de la empresa X, y el Sr. C, jefe de ingeniería de moldes, les acompañaron en la visita, junto con el diseñador de moldes y el supervisor de producción de moldeo por inyección, el Sr. D. Mientras el Sr. A de la empresa Y observaba los productos moldeados por inyección cuidadosamente acabados cerca de la máquina de moldeo por inyección, el Sr. B, jefe comercial de la empresa X, se le acercó.

A: Estimado Sr. B, ¿tiene alguna duda?

B: ¿Por qué hay una rebaba en el borde de este producto? No estoy contento con ella.

El Sr. C, jefe de ingeniería de moldes, se acercó rápidamente, recogió el producto y lo examinó, afirmando: "Quizá se debió a que el operario de producción de inyección ajustó mal la fuerza de cierre".

Tras comprender las responsabilidades laborales del Sr. C, el Sr. A se dirigió a él. Le preguntó: "¿No estaba indicada la fuerza de cierre crítica en el manual de instrucciones del molde cuando usted entregó el molde para la producción de moldeo por inyección?".

Simultáneamente, el Sr. A también interrogó al Sr. D, el supervisor de producción de moldeo por inyección, diciendo: "¿No siguió el operario de producción la tabla de parámetros del manual del molde? ¿No se determinó la mejor fuerza de cierre?".

Tanto el Sr. C como el Sr. D negaron con la cabeza.

De nuevo, el Sr. A se volvió hacia el Sr. B y le comentó: "Esto es lamentable. Parece que sus colegas no se preocupan por mi molde y mi producto".

El Sr. C y el Sr. D se quedaron sin habla.

El Sr. B, el GM, parecía impotente.

Mis queridos amigos, ¿entienden lo que quiere decir el Sr. A?

Consejos en esta historia

Cuando una fábrica de moldes entrega un molde, es práctica habitual proporcionar un manual de instrucciones que indique la fuerza de cierre óptima para ese molde en concreto. Esta información es esencial para garantizar el buen funcionamiento y la longevidad del molde.

Durante la producción por inyección, es crucial confirmar y ajustar la fuerza de cierre óptima basándose en las especificaciones proporcionadas en el manual del molde. Esto implica introducir los parámetros adecuados de la máquina para conseguir la fuerza de cierre deseada sin causar ningún daño al molde. Respetar la fuerza de cierre recomendada ayuda a garantizar que el proceso de producción se desarrolle sin problemas y a mantener la calidad de los productos moldeados.

Comprender la fuerza de sujeción

La fuerza de cierre en el moldeo por inyección mantiene el molde cerrado durante el proceso de inyección y enfriamiento. La genera una prensa hidráulica y, en el mecanismo de moldeo por inyección, se clasifica en fuerza de cierre hidráulica y fuerza de cierre mecánica. Como personal de ingeniería de productos plásticos, comprender y controlar todo esto es crucial, especialmente para los productos sin exposición ni pruebas.

Factores que afectan a la fuerza de cierre del molde

Hay varios factores que pueden afectarla en el moldeo por inyección, entre ellos:

Geometría de las piezas: La forma, el tamaño y la complejidad de la pieza

Propiedades del material: El tipo y las características del material plástico

Espesor de la pared: Las paredes más gruesas suelen requerir mayores fuerzas de sujeción para soportar la presión de inyección.

Diseño del molde: El diseño del molde, incluido el número y la complejidad de las cavidades, sistema de alimentacióny canales de refrigeración

Presión de inyección: La presión de inyección aplicada durante el moldeo

Temperatura del molde: La temperatura de funcionamiento del molde

El análisis CAE, como análisis del flujo del molde, suele incluir una sección que evalúa la fuerza de cierre. Esta sección puede proporcionar información valiosa para un molde y una pieza concretos. Sin embargo, puede haber casos en los que el parámetro de la fuerza de cierre no se especifique explícitamente o no esté disponible en el análisis, requiriendo una estimación aproximada basada en otros factores y conocimientos de ingeniería.

¿Cómo calcular la fuerza de sujeción?

Método 1: Se establece en la fase de desarrollo del molde.

Al calcular la fuerza de expansión de un molde, suele ser aconsejable considerar el valor máximo. Esta fuerza de expansión calculada representa la fuerza de cierre crítica mínima necesaria para fabricar el producto sin rebabas, y suele denominarse la mejor fuerza de cierre.

La fórmula de cálculo de la fuerza de sujeción crítica es la siguiente:

F (fuerza de sujeción crítica) = P (presión media de la cavidad)(bar) × S (el área proyectada del producto y el canal) (c㎡)

Para determinar con precisión la presión de la cavidad, entran en juego varios factores, como la viscosidad del material polimérico, el tamaño y la ubicación del canal y la compuerta, el tamaño y el grosor del producto, la velocidad de inyección, la temperatura del molde, la temperatura del barril y la ventilación del molde, entre otros. Estos factores contribuyen colectivamente a la complejidad de la presión dentro de la cavidad durante el proceso de moldeo.

Por ejemplo, consideremos un producto fabricado con material ABS con las siguientes especificaciones: una longitud de canal principal de 50 mm, una puerta cuadrada de 1,5 mm y un grosor de pared de 2,0 mm. La imagen siguiente ilustra la forma del producto.

Caso para mostrar cómo calcular la fuerza de sujeción
Caso para mostrar cómo calcular la fuerza de sujeción

Antes de empezar a calcular, familiarícese con estas dos tablas

1. Tabla de coeficientes de flujo de materiales termoplásticos comunes.

GradoMateriales termoplásticosCoeficientes de caudal
1GPPS、HIPS、LDPE、LLDPE、MDPE、HDPE、PP、PP-EPDM×1.0
2PA6、PA66、PA11/12、PBT、PETP×1.30~1.35
3CA、CAB、CAP、CP、EVA、PUR/TPU、PPVC×1.35~1.45
4ABS、ASA、SAN、MBS、POM、BDS、PPS、PPO-M×1.45~1.55
5PMMA、PC/ABS、PC/PBT×1.55~1.70
6PC、PEI、UPVC、PEEK、PSU×1.70~1.90
Tabla de coeficientes de flujo de materiales termoplásticos comunes

2. Diagrama de la presión de la cavidad en función del grosor de la pared y de la relación entre paso de caudal y grosor.

relación entre el grosor de la pared de presión de la cavidad y la relación entre el recorrido y el grosor
relación entre el grosor de la pared de presión de la cavidad y la relación entre el recorrido y el grosor

Paso 1: Calcule primero la relación de longitud de flujo

El recorrido más largo del material es de aproximadamente 200+30/2+50=265 mm, y el grosor más fino de la pared es de 1,5 mm en la compuerta.

Relación caudal/espesor de pared = caudal de material más largo/espesor de pared más fino

= 265/1.5

= 177:1

Paso 2: Calcular la presión media P en la cavidad utilizando el diagrama de relación

Para una pared delgada de 1,5 mm y una relación caudal/espesor de 177, el punto de la curva transversal correspondiente es P1 = 250 (bar).

P presión media de la cavidad = P1 * K coeficiente de caudal = 250 * 1,55 = 387,5 (bar).

Paso 3: Calcular la superficie proyectada

Esta área proyectada puede calcularse en el software de diseño del molde cuando éste esté terminado y debe marcarse claramente en la especificación del molde y en la placa de características.

1. S = área de proyección del producto + área de proyección del corredor

2. S = 20*15*2+3*1

3. S = 603 c㎡

Paso 4: Calcular la fuerza de sujeción óptima

1. F = P presión media de la cavidad (bar) × S área proyectada del producto y del canal (c㎡)

2. F =387,5bar*603 (c㎡)

3. F =233662,5kg

4. F =234Ton.

Hemos calculado la fuerza de sujeción crítica para el producto ABS, considerando el valor máximo del coeficiente. En este caso, no es necesario multiplicarlo por un factor de seguridad, puesto que ya hemos considerado el valor máximo. Este valor calculado representa la fuerza de sujeción óptima teórica para el molde y el producto específicos.

Para garantizar la claridad y la referencia para el personal de producción de moldeo por inyección, es importante marcar claramente este valor crítico de fuerza de cierre en el manual del molde y en la placa de características del molde. Al hacerlo, el personal de producción tendrá una referencia estándar para ajustar y mantener la fuerza de cierre adecuada durante la producción.

Método 2: Calcular por prueba de producción

Este método puede probarse rápidamente en cualquier máquina y molde utilizando una balanza electrónica de kilo y ajustando la configuración de la fuerza de cierre. Los siguientes pasos describen el proceso:

Paso 1: Ajuste la fuerza de sujeción a 90% de la presión máxima y utilice una presión media (alrededor de 60%~70%) y una velocidad media (30%~60%) para la inyección. Ajuste la posición de mantenimiento y la presión, y asegúrese de que el producto no tiene defectos de aspecto. Inyecte el producto 3 veces y registre el peso y el estado de aspecto en una tabla.

Paso 2: Disminuya la fuerza de sujeción en 10 toneladas secuencialmente y registre el peso mientras confirma la presencia de cualquier defecto de aspecto. Continúe disminuyendo la fuerza de sujeción hasta que el peso del producto aumente aproximadamente 5% y empiecen a producirse destellos.

Fuerza de sujeción(Ton)Peso(Primer producto)Peso(Segundo producto)Peso(Tercer producto)Apariencia
110202020.01Bien
10019.9920.0120Bien
90202020.02Bien
8020.0120.0220.03Bien
7021.121.1121.2Flash
6021.321.321.5Flash
5023.323.923.4Flash

Basándose en los datos recogidos en la tabla, se puede determinar que el mejor parámetro de fuerza de sujeción para este producto específico en esta máquina se sitúa entre 80 y 90 toneladas.

Durante la producción de moldeo por inyección, si no hay requisitos específicos para los productos del molde, el personal de PMC (Producción, Material y Control) suele programar la producción basándose en el tamaño del molde en relación con el tamaño de la máquina. El técnico de ajuste puede fijar el valor en torno a 70%~80% de la fuerza de cierre máxima de la máquina. Este enfoque se considera rápido y eficaz para lograr resultados óptimos.

La fuerza de cierre máxima de los modelos de máquinas de moldeo por inyección habituales en el mercado

Si hay algún error en la siguiente tabla, se recomienda ponerse en contacto con las fuentes pertinentes o verificar la información conmigo. La tabla tiene fines de referencia.

Tenga en cuenta:

1. Para determinar la fuerza de cierre necesaria para una aplicación específica de moldeo por inyección, debemos tener en cuenta los requisitos específicos del producto que se va a fabricar.

2. Una mayor fuerza de apriete no indica necesariamente una máquina mejor. Por el contrario, debemos seleccionar una adecuada dentro del rango apropiado para la aplicación específica.

MarcaModelo de máquinaFuerza de sujeción máxima (toneladas)
ArburgAllrounder 370 E400
Allrounder 520 E Dorada Eléctrica600
Allrounder 1120 H650
DemagIntElect 80/370-31080
Ergotech 110/200110
El-Exis SP 200-1000200
EngelVictory 330/90 Tech330
e-mac 440/100440
Duo 3550/7003550
Negri BossiNOVA eT 180-480180
V110-375110
Canbio ST 440-1450440
SumitomoSE230EV-A-C360230
SE180EV-C560H180
SE500EV-A900500
ToshibaEC280SXV50-30A280
EC450SXV50-17A450
EC1000SXV50-27B1000
BattenfeldPlus 350/75350
HM 100/350100
MacroPower 650/5100650
Chen HsongSupermaster 450-2500450
Jetmaster JM168-AiP/480168
Velocidad 168168
FanucRobot Alpha-S100iA100
Robot Alpha-S150iA150
Robot Alpha-S300iA300
HaitianoSerie Júpiter III1500
Marte 90-32090
Serie Zeres400
HuskyHyPET 300 HPP4300
HyPET 400 HPP4400
HyPET 120 P85/95 E120120
JSWJ220AD-460H220
J50AD-100H50
J280AD-460H280
Krauss MaffeiGX 550-8100550
CX 160-750160
MX 80-18080
MitsubishiME280E280
ME650E650
ME2000S-3902000
NisseiFNX III-50A50
FVX-660660
FVX-860860
SandrettoMega T 400-2550400
Mega T 480-3530480
S8 300-1300300
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