Diseño de un molde de inyección para rueda de juguete

Cu so: 2020-2021
Alumno/Alumna: Lea a,Sagas i,Ai o
Di ec o /Di ec o a: Maca eno,Ramos, Luis Ma ía
Fecha: Bilbao, 15, 7, 2021
GRADO INGENIERÍA MECÁNICA
TRABAJO FIN DE GRADO
DISEÑO DE UN MOLDE DE
INYECCIÓN PARA RUEDA DE
JUGUETE
DOCUMENTO 3- CÁLCULOS
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 2
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
Índice de los cálculos
3.1 In oduccion............................................................................................................................................................5
3.2 Obje o del documen o..........................................................................................................................................5
3.3 Diseno de la pieza..................................................................................................................................................5
3.3.1 Analisis de la pieza......................................................................................................................................6
3.3.1.1 Compa acion ma e iales e idoneidad en adas.....................................................................6
3.3.1.2 Ven ana de p oceso...........................................................................................................................8
3.3.1.3 Da os del ma e ial..............................................................................................................................8
3.3.2 Analisis llenado.............................................................................................................................................9
3.3.2.1 Espeso pieza.......................................................................................................................................9
3.3.2.1 Tiempo de llenado.............................................................................................................................9
3.3.2.2 Con ianza de llenado......................................................................................................................10
3.3.2.3 P ediccion de la calidad................................................................................................................10
3.3.2.4 P esion................................................................................................................................................11
3.3.2.5 Rechupes............................................................................................................................................12
3.3.2.6 A apamien os de ai e...................................................................................................................13
3.3.2.7 Tª en el en e de lujo...................................................................................................................13
3.3.2.8 Tª media..............................................................................................................................................14
3.3.2.9 Tiempo pa a alcanza la Tª de expulsion..............................................................................15
3.3.2.10 F accion capa solidi icada al inal del llenado...................................................................15
3.3.2.11 Líneas de soldadu a.....................................................................................................................16
3.3.3 Analisis de e ige acion........................................................................................................................17
3.3.3.1 Tempe a u a líquido e ige an e............................................................................................18
3.3.3.2 Caudal del e ige an e.................................................................................................................18
3.3.3.3 N.º de Reynolds del ci cui o........................................................................................................18
3.3.3.4 Calidad de e ige acion...............................................................................................................18
3.3.3.6 Va ianza de empe a u a.............................................................................................................21
3.3.3.7 Tempe a u a, pieza........................................................................................................................23
3.3.3.8 Tiempo pa a alcanza la empe a u a de expulsion, pieza.............................................24
3.3.3.9 Con accion olume ica en la expulsion..............................................................................25
3.3.3.10 De o maciones...............................................................................................................................27
3.3.4 Analisis de compac acion.......................................................................................................................30
3.4 Ca ac e ís icas del molde.................................................................................................................................31
3.4.1 Línea de pa icion y amano po aca idades y po anucleos..................................................31
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 3
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
3.4.2 Sis ema de canales de inyeccion.........................................................................................................32
3.4.3 Sis ema de canales de e ige acion..................................................................................................33
3.4.3.1 Dimensionado de canales de e ige acion y calculo del caudal.........................................33
3.5 Va iables y Calculos mecanicos.....................................................................................................................34
3.5.1 A: ea p oyec ada y olumen de pieza................................................................................................34
3.5.2 Fue za de cie e.........................................................................................................................................34
3.5.3 Tiempo de inyeccion................................................................................................................................34
3.5.4 Tiempo de en iamien o.........................................................................................................................35
3.5.5 Tiempo o al de inyeccion......................................................................................................................36
3.5.6 Geome ía colada.......................................................................................................................................36
3.5.7 Calculo con accion..................................................................................................................................36
3.5.8 Capacidad de cie e..................................................................................................................................36
3.5.9 Resis encia expulso es a pandeo........................................................................................................37
3.6 Resul ados inales y dimensionamien o molde.......................................................................................38
3.6.1 Pa e ija........................................................................................................................................................38
3.6.1.1 Anillo cen ado ...............................................................................................................................38
3.6.1.2 Placa supe io ...................................................................................................................................38
3.6.1.3 Bebede o............................................................................................................................................39
3.6.1.4 Placa po aca idades.....................................................................................................................39
3.6.1.5 Ca idades...........................................................................................................................................41
3.6.1.6 Columnas guía..................................................................................................................................41
3.6.2 Pa e mo il...................................................................................................................................................42
3.6.2.1 Placa base/in e io .........................................................................................................................42
3.6.2.2 Placa po anucleos..........................................................................................................................43
3.6.2.3 Placa expulso a................................................................................................................................44
3.6.2.4 Placa po aexpulso es...................................................................................................................44
3.6.2.5 Nucleos................................................................................................................................................45
3.6.2.6 Expulso es.........................................................................................................................................46
3.6.2.7 Placas la e ales.................................................................................................................................46
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 4
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
3.1 In oducción
En es e documen o se analiza an los pasos empleados pa a la ealizacion del molde.
El p ime paso consis e en analiza la pieza a ab ica , en la cual ademas de comen a sob e el
ma e ial a emplea , se de e mina a el pun o de inyeccion y pa ame os escogidos pa a la pieza.
El segundo paso consis e en ealiza el analisis de moldeo median e el p og ama Mold low.
Median e es e p og ama se calcula an las a iables necesa ias pa a ob ene di e en es
al e na i as pa a el diseno op imo del molde. Pos e io men e, se disena an los sis emas de
inyeccion y e ige acion, se elegi a el ma e ial y las secciones pa a disena el molde.
Po ul imo, una ez alcanzada la iabilidad del p oceso, se emplea a an o el p og ama NX
Unig aphics como CATIA pa a el disena el molde y a con inuacion pode ealiza los planos
necesa ios pa a la ab icacion de las piezas no come ciales.
3.2 Obje o del documen o
El obje i o de es e documen o es ealiza los calculos necesa ios pa a ealiza el molde de
o ma op ima, ademas de decidi que ma e ial se a a emplea (pa a es e caso el p opileno),
empleando los p og amas an es ci ados, ya que o ecen g an e sa ilidad.
Con odos los da os ob enidos se pod an jus i ica las decisiones omadas y ga an iza que el
diseno sea el co ec o.
3.3 Diseño de la pieza
Se a a de una ueda pa a un coche de jugue e. En e sus dimensiones a des aca se encuen a
su diame o ex e io de 57,5 mm y su ancho de 20 mm. Al se una pieza pequena, se ha op ado
po ealiza un molde de 4 ca idades, pe mi iendo así ealiza uedas pa a 1 coche en un ciclo.
A con inuacion se mues an dos imagenes de la ueda. Cabe des aca que se ealizo un
ediseno de la ueda a in de educi espeso es nominales, pe mi iendo mejo a algunos
esul ados.
Figu as 1 y 2: Rueda de jugue e
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 5

Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
En e las ca ac e ís icas del ma e ial elegido, se pueden esumi en las siguien es:
Bajo cos e
Facil moldeo
Baja densidad
Buena esis encia al impac o y al a esis encia a la ac u a
3.3.1 Análisis de la pieza
3.3.1.1 Compa ación ma e iales e idoneidad en adas
Se ha op ado po ealiza p ime o una compa a i a en e 2 ipos di e en es de polip opileno
del ab ican e SABIC Eu ope B.V.:
SABIC PP 575P (Ma e ial 1)
SABIC PP FPC100 (Ma e ial 2)
An es de selecciona un ma e ial de los ci ados an e io men e, se selecciona a el pun o de
inyeccion pa a la en ada de ma e ial median e el analisis “Posicion op ima de la en ada”. Es
p obable que el p og ama p opo cione un pun o de inyeccion que no sea del odo co ec o o
con enien e, po lo que en ese caso el p opio disenado decidi a donde ubica lo. En es e caso,
el pun o de inyeccion mas op imo se si ua ía po den o de la ueda. No obs an e, debido a la
acilidad pa a posiciona el pun o, se ha decidido ubica lo en la mi ad de la banda de odadu a.
Figu a 3: Idoneidad de las en adas
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 6
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
Pos e io men e, median e un analisis de llenado se compa a an o la con ianza de llenado de
los ma e iales como su iempo de llenado. Pa a ambos casos, la con ianza de llenado es de un
100%, po an o no hab a p oblemas de llenado. Ademas, se pod a obse a en la siguien e
imagen el pun o de inyeccion seleccionado.
Figu a 4: Con ianza de llenado
Figu a 5: Tiempo de llenado SABIC PP 575P
Figu a 6: Tiempo de llenado SABIC PP FPC100
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 7
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
Vis o los esul ados, el Ma e ial 2 iene un iempo de llenado de 1,934 segundos y el Ma e ial 1
de 1,973, con lo cual se escoge a el p ime o (Ma e ial 2). Ademas de es e ac o , se escoge es e
ma e ial ya que su índice de luidez (MFR) es mayo que el o o y pe mi e ob ene esul ados
acep ables en los echupes.
3.3.1.2 Ven ana de p oceso
Figu a 7: Ven ana de p oceso óp ima
A pesa de que el p og ama p opo cione que las condiciones mas op imas sean las is as en la
imagen an e io , con el in de educi los echupes (en un p ime analisis pa a es as
condiciones el alo del echupe maximo ue al ededo de 38-40 mm) se ha ob ado po a ia
cie os alo es a in de educi es e alo .
3.3.1.3 Da os del ma e ial
Ma e ial y ab ican e: SABIC PP FPC100, SABIC Eu ope B.V.
Tª molde ecomendada: 49 ºC
In e alo de Tª molde ecomendada: 18-80 ºC
Tª masa ecomendada: 220 ºC
In e alo de Tª masa ecomendada: 180-260 ºC
Densidad masa undida: 0.75246 g/cm³
Densidad solido: 0,92499 g/cm³
Volumen de la pieza: 16567,9303 mm³
Masa de la pieza ( olumen*densidad): 18,963 g
Tª molde adop ada: 29,27 ºC
Tª masa adop ada: 188,2 ºC
inyeccion adop ado=1.85 segundos
Tª expulsion: 90 ºC
Conduc i idad e mica: 0,18 W/m ºC
Capacidad calo í ica especí ica: 2696 J/kg ºC
Es ue zo de cizalla maximo: 0,25 MPa
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 8
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
3.3.2 Análisis llenado
3.3.2.1 Espeso pieza
Se ob iene que el espeso nominal de la pieza es de 2,5 mm y el espeso maximo de 4,565 mm.
Es os alo es a ec a an a a iables como la calidad de e ige acion, iempo de solidi icacion,
calidad de la pieza e c.
Figu a 8: Espeso de pieza
3.3.2.1 Tiempo de llenado
Aquí se mos a a el iempo de llenado, donde las zonas azules se llena an p ime o y las zonas
ojas las ul imas en hace lo.
Figu a 9: Tiempo de llenado
El iempo de llenado es de 1,934 segundos, lo cual pe mi i a p oduci piezas con apidez y un
llenado de la ca idad de o ma simul anea . Ademas se e i ica que el lujo es co ec o y que no
hay pa es sin llena .
Po o a pa e, no se dan zonas anslucidas ni con o nos desequilib ados, po lo que no
su gi an indecisiones en el lujo.
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 9
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
Figu a 20 y 21: F acción capa solidi icada al inal del llenado
Como ya se ha dicho an e io men e, an o la zona del pun o de inyeccion como las ul imas en
solidi ica end an un alo de ce o. Po o a pa e, las zonas de ansi o de lujo no supe an el
25% excep uando una pequena egion en e de en el bo de supe io (Imagen 20) que iene un
alo del 35-40%. Po o a pa e, hay unos pequenos pun os en ojo que supe an ambien el
25%, pe o que no supond an ningun p oblema ya que son pun os aislados. Con odo es o se da
po alido es os esul ados y el ma e ial pod a lui sin p oblema.
3.3.2.11 Líneas de soldadu a
Consis e en el angulo que se o ma cuando dos lujos di e en es con e gen. Es as líneas en
conc e o se o ma an cuando dicho angulo sea meno a 135º. Suponen un de ec o isual y
agilidad es uc u al.
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 16

Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
La esis encia de una línea de soldadu a depende de la empe a u a de o macion y de la
p esion que se eje ce cuando la pieza solidi ica. Po lo an o, es as líneas deben p oduci se a
empe a u as ce canas a la de inyeccion, pudiendo descende has a un maximo de 20ºC. Pa a
pode compa a dichas empe a u as, se ha u ilizado las empe a u as en el en e de lujo
analizadas an e io men e. La empe a u a a la que se inyec a es de 188 ºC y las líneas de
soldadu a se p oducen a una empe a u a mínima de 170 ºC, po lo que se p oduci a una
buena soldadu a.
Figu a 22: Líneas de soldadu a
3.3.3 Análisis de e ige ación
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 17
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
3.3.3.1 Tempe a u a líquido e ige an e
Se es ablece que la di e encia de empe a u a en e la en ada y la salida de e ige an e no
supe e los 2-3ºC, ya que supond ía una e ige acion de icien e.
Figu a 23: Tª e ige an e
Como se puede obse a , dicha di e encia en el ci cui o supe io es de 0,58 ºC y en el in e io
de 0,43 ºC , po lo an o se log a un alo co ec o.
3.3.3.2 Caudal del e ige an e
El caudal debe se el mínimo pa a ga an iza un nume o de Reynolds en conc e o. Pa a
nues o caso, se desea un n.º de Reynolds de 15000 pa a asegu a un lujo de egimen
u bulen o. El caudal calculado pa a un canal de 11 mm de diame o es de 6 l/min.
3.3.3.3 N.º de Reynolds del ci cui o
El n.º de Reynolds aumen a a a medida que se disminuya la seccion del canal. Como ya se ha
mencionado an e io men e, el obje i o a alcanza es de 15000 y como se obse a se ob iene
un esul ado co ec o.
Figu a 24: N.º Reynolds
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 18
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
3.3.3.4 Calidad de e ige ación
Es e apa ado mues a la adecuada e ige acion o no de la pieza.
Figu as 25 y 26: Calidad de e ige ación
Las calidades an o medias como bajas se deben a a ianzas de empe a u as demasiado bajas
o al as y a ianzas de iempo de e ige acion mas co as o la gas que el iempo de
solidi icacion medio, p oduciendo de ec os isuales, inyec adas co as y de o maciones. Sin
emba go, si es as zonas son zonas no is as y supe icies mínimas se pod a oma po bueno el
esul ado.
Tabla 2: Da os de las a ianzas
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 19
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
Va ianza de empe a u a maxima 10,61 ºC
Va ianza de empe a u a mínima -8,199ºC
Va ianza de iempo de e ige acion maxima 8,483 s
Va ianza de iempo de e ige acion mínima -6,876 s
El esul ado del analisis es muy bueno, a pesa de ene zonas ama illas (en los bo des de la
ueda y en la zona in e io de la ueda, como ya se había ci ado an e io men e) y pequenas
egiones ojas. No obs an e y como una pa e de la ueda no es a a al a is a (Imagen 25), el
esul ado se da po bueno.
3.3.3.5 Va ianza de iempo de e ige ación
Consis e en el iempo necesa io pa a que una zona solidi ique con espec o al iempo medio. Se
debe emplea jun o al analisis de a ianza de empe a u a pa a decidi edisena el sis ema de
e ige acion.
En ojo se indica a la zonas que necesi an una mayo e ige acion (o a dan mas en
solidi ica ) y en azul aquellas zonas demasiado e ige adas.
Los esul ados son los que se espe aban: las zonas ojas den o de la pieza en las pa edes del
in e io y ama illo en la pa e ex e na de la ueda (Imagen 27). Ademas, ambien hab a
pequenas zonas ama illas en la o a pa e de la ueda (puede debe se a la p o undidad del
aguje o) y en pequenas zonas de la odadu a. (Imagen 28). Sin emba go, se ob iene un
en iamien o bas an e homogeneo a lo la go de la pieza, dandose po alido el esul ado.
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 20
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
Figu as 27 y 28: Va ianza e ige ación
3.3.3.6 Va ianza de empe a u a
Se ma can las zonas donde la empe a u a de la supe icie es di e en e a la empe a u a media
al inal del ciclo. Aquellas zonas con mayo g oso end an una empe a u a mayo en su
nucleo, siendo la di e encia de empe a u as mayo .
Es e esul ado se debe analiza al mismo iempo que se analiza la a ianza de iempo de
e ige acion.
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 21

Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
Figu as 29 y 30: Va ianza empe a u a
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 22
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
3.3.3.7 Tempe a u a, pieza
Mues a la empe a u a media en el con o no de la pieza. Es o se i a pa a iden i ica zonas
ías y calien es, las cuales necesi a an un ediseno del sis ema de e ige acion.
Se ecomienda que la di e encia en e la ca a posi i a y nega i a de la pieza no supe e la
di e encia de ± 10ºC . Ademas, el la Tª, pieza maxima no debe supe a la Tª de la en ada en
mas de 10-20 ºC,
Figu as 31 y 32: Tempe a u a , pieza
Tabla 3: Da os de Tª, pieza
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 23
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
Se puede obse a que esa di e encia de mas menos 10 g ados se cumple a lo la go de la pieza,
excep uando algunos pun os. Po o a pa e, la empe a u a de la en ada es de 47 ºC y la
empe a u a maxima es de 77 ºC, supe andose po 10 g ados la di e encia de 10-20 ºC. No
obs an e, al da se es a empe a u a en un pun o muy conc e o de la pieza (en la esquina del
in e io de la ueda), no supond a p oblema alguno.
3.3.3.8 Tiempo pa a alcanza la empe a u a de expulsión, pieza
Las egiones en ojo indica an zonas calien es o de mayo espeso y las zonas azules
ep esen a an las zonas ías o de bajo espeso .
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 24
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
Figu as 33 y 34: Tiempo pa a alcanza la empe a u a de expulsión, pieza
El esul ado es equilib ado, excep uando aquellas zonas que ya se han mencionado
an e io men e (Imagen 34).
3.3.3.9 Con acción olumé ica en la expulsión
Consis e en la disminucion de olumen desde el inal de la e ige acion has a alcanza la
empe a u a ambien e. Lo mas ecomendable es ob ene alo es un io mes a lo la go de la
pieza pa a una co ec a compac acion. Valo es ele ados p oduci ían de o maciones, acío o
echupes. Las zonas de mayo espeso ende an a ene una mayo con accion, po lo que se
debe a obse a es as zonas en el analisis de echupe.
Las zonas de mayo g oso son las que ob ienen una mayo con accion y se end a que e isa
el analisis de echupes en es as zonas. Po o a pa e, como la con accion maxima en la pieza
es de 9% y g an pa e de la pieza iene una con accion pa ecida, se da po bueno el esul ado
de la compac acion.
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 25
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
3.4.2 Sis ema de canales de inyección
Pa a el dimensionado de los canales puede emplea se dos me odos
1) Tan o diame o como longi ud ienen in luencia en la esis encia del lujo: una
esis encia ele ada supone pe didas de p esion g andes, pe o educi la esis encia
aumen ando el diame o supone mayo olumen de colado y mayo iempo de
e ige acion en caso de colado ío. La o mula iene en cuen o el diame o, la masa y
la longi ud del canal.
D=W0,5∗L0,25/3,7
2) Tablas
Tablas 4: Diáme o de e e encia
Teniendo en cuen a que el ma e ial u ilizado es PP, de la abla 3 se u iliza a la pa e de la
de echa. Teniendo en cuen a el peso y el espeso nominal, se ob iene que D´.
Tablas 5: Longi ud s coe icien e de longi ud
Suponiendo una longi ud de canal se ob iene el coe icien e y inalmen e, mul iplicando D po
es e coe icien e se ob iene el diame o.
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 32

Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
3.4.3 Sis ema de canales de e ige ación
3.4.3.1 Dimensionado de canales de e ige ación y cálculo del caudal
Figu a 47: Recomendaciones pa a diseño de la e ige ación
Teniendo en cuen a es as ecomendaciones, se ha ob ado po coge un diame o de 11 mm (d),
con 6 canales y a una dis ancia a la pieza de 11 mm (D). La dis ancia en e canales (P) se a de
32 mm
Figu a 48: Diseño de los sis emas
Po o a pa e, pa a el calculo del caudal se supone que se debe a alcanza un n.º de Reynolds
de 15000 pa a ob ene un lujo u bulen o. El e ige an e u ilizado es agua a 25 ºC, po lo que
end a los siguien es alo es de densidad y iscosidad dinamica:
𝜌=997 Kg/m³
𝜇 =0,000891 Kg/m*s
Teniendo en cuen a la o mula de eynolds y la del caudal, ambas se elacionan y se ob iene la
siguien e exp esion ma ema ica:
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 33
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
Re=
(
ρ∗
(
Q/A
)
∗D
)
/μ
Donde
A=
(
Π∗D2
)
/4,dondeDsein oduce enme os
Reemplazando los alo es se ob iene el caudal mínimo pa a ese n.º de Reynolds:
Q=6L/min
3.5 Va iables y Cálculos mecánicos
3.5.1 Á ea p oyec ada y olumen de pieza
El a ea p oyec ada en un molde se a aquella que es llenada con el plas ico undido en la línea
de pa icion. Pa a nues o caso:
A: ea eal de las ca a seleccionada: 900,08 mm²
Volumen eal del cue po seleccionado: 25200 mm³
3.5.2 Fue za de cie e
Consis e en la ue za que debe eje ce la maquina pa a man ene el molde ce ado du an e la
ase de inyeccion y man enimien o.
Du an e es as ases, se gene a una p esion den o de la ca idad del molde debido a la ue za de
la inyeccion que empuja el políme o undido hacia den o de al ca idad. Como consecuencia, la
ue za de cie e es di ec amen e p opo cional a la p esion den o del molde, y que sigue la
siguien e o mula:
Pi=Fc/Ap
Donde:
Pi: P esion de inyeccion (kg/cm²)
Fc: Fue za de cie e de la maquina (T)
Ap: A: ea p oyec ada (cm²)
P esion ob enida: 13,86 Mpa * 10⁶ Pa/1MPa * 1kg/9,8 N * 1T/10³ kg
A: ea p oyec ada (4 ca idades): 900,08*4 mm² *1m² / 10⁶ mm²
Fc= 5,09 T
3.5.3 Tiempo de inyección
Pa a el calculo del iempo de inyeccion se puede aplica la siguien e o mula:
i= Vp/Qm
Cabe la posibilidad de calcula el iempo de inyeccion en uncion de la elocidad de inyeccion.
Se puede encon a es e alo en hojas ecnicas y ca alogos de las maquinas de inyeccion en
uncion del PS. Pa a elo se puede aplica la siguien e o mula:
i=Wp/Si ; Si=Sps*ρn/ρPS
Donde:
Si: Velocidad de inyeccion ma e ial (g/s)
Sps: Velocidad de inyeccion del PS (g/s)
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 34
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
ρn: Densidad del ma e ial (g/cm³)
ρPS: Densidad del PS(g/cm³)
Wp: Peso de la pieza (g)
Po ul imo, se ci a a la ul ima o mula que pe mi e calcula el iempo de inyeccion:
i=
(
(
emin ∗Dmax
)
/R e
)
3/8∗
(
(
Texp−Tmold
)
/
(
Tma −Tmold
)
)
3
Donde:
emin: espeso mínimo de la pieza (cm)
Dmax: Reco ido maximo del ma e ial undido has a la en ada del molde (cm)
R e: Relacion eco ido lujo y espeso de pa ed (-)
Texp:Tempe a u a de la pieza en la expulsion (ºC)
Tmold: Tempe a u a del molde (ºC)
Tma : Tempe a u a ma e ial undido (ºC)
La ecuacion supone que el ma e ial comienza a solidi ica se al en a en con ac o con las
pa edes de la ca idad del molde, educiendo así el a ea a a es de la cual puede ci cula el
ma e ial undido que a en ando. Po lo cual, si se aumen a la empe a u a del molde, mayo
se a el iempo de inyeccion, pues mayo iempo se eque i a pa a que el ma e ial se
solidi ique.
Pa a nues o caso el da o de iempo de inyeccion se ob iene del p og ama mold low.
Si=Peso pieza o al/ i
3.5.4 Tiempo de en iamien o
El iempo de en iamien o inicia desde que e mina el iempo de inyeccion, du an e la
aplicacion de la p esion de sos enimien o y has a la ape u a del molde. Es la e apa mas la ga
del ciclo, se debe asegu a que el ma e ial ha solidi icado (al menos un buen po cen aje).
en =
(
−emax
2/2∗Π∗αn
)
∗ln
[
Π∗
(
Texp−Tmold
)
/4∗
(
Tma −Tmold
)
]
Donde
emax: espeso maximo de la pieza (cm)
αn:di usi idad e mica ma e ial (cm² /ºC)
La di usi idad se puede ob ene bien con las hojas de da os ecnicos o bien con la siguien e
o mula:
αn=λn/ρn∗Cp
Donde
λn: conduc i idad e mica (J/s*cm*ºC)
Cp: calo especí ico (J/g*ºC)
αn=λn/ρn∗Cp
en =
(
−emax
2/2∗Π∗αn
)
∗ln
[
Π∗
(
Texp−Tmold
)
/4∗
(
Tma −Tmold
)
]
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 35
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
3.5.5 Tiempo o al de inyección
Es e alo se ob end a con exac i ud has a que la p oduccion se ealize de o ma masi a. Aun
así, pa a el diseno del molde se puede ealiza un calculo ap oximado con la siguien e o mula:
ciclo= llen+ comp+ en +
(
ap+exp
)
Donde
Tllen: iempo llenado (s)
Tcomp: iempo compac acion (cie e+inyeccion) (s)
Ten : iempo en i amien o (s)
Tap+exp: iempo de ape u a y expulsion de la pieza (s)
c= llen + comp+ en +
(
ap+exp
)
=20 segundos
3.5.6 Geome ía colada
La seccion mas op ima pa a la colada es la ci cula ya que pe mi e un lujo del undido
adecuado y en iamien o uni o me.
ϕc=
√
wp∗4
√
lc/3.7
Donde
Фc: diame o colada (cm)
Lc: longi ud colada (cm)
ϕc=
√
wp∗4
√
lc/3.7
3.5.7 Cálculo con acción
Rc=dm−dp/dm
Donde
Rc: ango con accion (-)
dm: dimension eque ida en el molde (cm)
dc: dimension eque ida en la pieza (cm)
3.5.8 Capacidad de cie e
La ue za de cie e de la maquina debe se mayo que la ue za de ape u a que se gene a
du an e el p oceso de inyeccion (Fcie e > Fape u a).
La p esion ansmi ida la molde es meno que la de la salida del cilind o, educiendose en
uncion de cie as p opiedades del ma e ial. Dicho ma e ial en a en la ca idad del molde y se
a en i ando con inuamen e, desde el ex e io has a el in e io , c eandose un di e encial de
empe a u a a lo la go de la línea de cie e. Po lo an o, la p esion media adquie e el alo de
la p esion de inyeccion.
Fape u a=Pmedia ∗Ap oyec adapieza
El alo de la p esion media se ob iene con el p og ama y el alo del a ea p oyec ada se
ob end a del p og ama NX .
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 36
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
P esion media ob enida: 6,93 Mpa * 10⁶ Pa/1MPa * 1kg/9,8 N * 1T/10³ kg
A: ea p oyec ada (4 ca idades): 900,08*4 mm² *1m² / 10⁶ mm²
Fape u a=2,545 T
CS=Fcie e/Fape u a= 2
3.5.9 Resis encia expulso es a pandeo
Pa a es e calculo se a necesa io ob ene la p esion en las zonas donde se han colocado los
expulso es. Se ha ob enido que la p esion es de 8 Mpa, con una seccion de los expulso es de 3
mm de diame o y 86,6 mm de longi ud.
A=Π∗ 2=7,068mm2
P=8MPa; Lexpulso =86,6mm;E=210GPa
Pa a el calculo del pandeo se emplea a la o mula c í ica de Eule . La base del expulso a
anclada en a las placas expulso as, que e i an el gi o y anslacion del mismo en odas las
di ecciones. Como consecuencia se supond a como empo ado en la base y a iculado en la
pun a:
Lpandeo=Lexpulso ∗β=X∗0,7=60,62mm
i=
√
I/A=
√
(
π∗ 4/4
)
/π∗ 4=0,75mm
λ=Lpandeo/i=80,8
σc=π2∗E/λ2=317 MPa>P
Imagen 49: Fac o β
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 37

Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
3.6 Resul ados inales y dimensionamien o
molde
3.6.1 Pa e ija
Es la pa e que no se mue e del molde que suje a al pla o ijo de la maquina cuando se inyec a
el ma e ial, y es donde se apoya el p opio cilind o de inyeccion. Es a con o mada po a ios
elemen os.
3.6.1.1 Anillo cen ado
Su uncion es cen a el molde y asegu a que el bebede o es e co ec amen e colocado y que
no se mue a en ningun momen o. Lo que sob esale de es e elemen o en a ajus adamen e en el
pla o ijo de la maquina, coincidiendo así con el o i icio donde en a el plas ico undido en el
molde.
Imagen 50 : Anillo cen ado
3.6.1.2 Placa supe io
Placa de me al donde se encuen an an o el anillo cen ado como el bebede o. Sus
dimensiones se adecua an pa a que la pieza a inyec a pe mi a espacios lib es po donde
suje a median e b idas al pla o ijo. Ademas, con a a con el su icien e g oso como pa a no
su i de o maciones y depende a del peso o al del molde.
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 38
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
Imagen 51 : Placa supe io
3.6.1.3 Bebede o
Es la pa e que pe mi i a la in oduccion del ma e ial undido den o del molde. Sus
dimensones son las siguien es: 38 mm de diame o de cabeza,12 mm de diame o de as ago, 6
de diame o in e io y 65 mm de longi ud de as ago.
Imagen 52 : Bebede o
3.6.1.4 Placa po aca idades
Aquí es donde se ealiza an las piezas, bien como pos izos ajus ados o bien di ec amen e
lab adas sob e ella. La ca idad suele ealiza se en la pa e ija del molde, mien as que el
nucleo se ealiza en la pa e mo il. Ademas, dispond a an o la placa po aca idades y
po anucleos con un sis ema de e ige acion de diame o 11 mm.
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 39
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
Imagenes 53 y 54 : Placa po aca idades
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 40
Diseño de un molde de inyección Documen o N.º 3 Cálculos
3.6.1.5 Ca idades
La geome ía de la ca idad se ealiza en uncion de la geome ía 3D de la pieza, y cons a de 4
ca idades.
Imagen 55 : Ca idades
3.6.1.6 Columnas guía
Tan o la pa e ija como la mo il con ienen unos aguje os donde se in oduci an es os
elemen os que pe mi i an un co ec o mo imien o y un co ec o acoplamien o en e pa es.
Escuela de Ingenie ía de Bilbao Mayo 2021 41