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UNIVERSIDAD DE JAÉN Escuela Politécnica Superior de Linares

Trabajo Fin de Grado

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Escuela Politécnica Superior de Linares

Trabajo Fin de Grado

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Escuela Politécnica Superior de Linares

Trabajo Fin de Grado

______

Escuela Politécnica Superior de Linares

Trabajo Fin de Grado

______

DISEÑO DE UN MOLDE DE INYECCIÓN

PARA LA FABRICACIÓN EN SERIE DEL

RADIADOR DEL FARO DE UN VEHÍCULO

Alumno: Francisco José Herrera Álvarez

Tutor: Patricio Lupiáñez Cruz Depto.: Ingeniería Gráfica, diseño y proyectos

Septiembre, 2020

Alumno: Francisco José Herrera Álvarez

Tutor: Patricio Lupiáñez Cruz Depto.: Ingeniería Gráfica, diseño y proyectos

Índice:

Memoria:

1. Introducción ……………………………………………………………………………… .4

2. Objetivos…………………………………………………………………………………... 5

3. Descripción de la pieza ………………………………………………….………………. 6

4. Funcionalidades de la pieza ……………………………………..…….……………….. 7

5. Diseño de la pieza …………………………………………………….…………………. 8

6. Material de fabricación de la pieza ……………………………...……………………. 10

7. Diseño del molde ……………………………………………...…………… ………… 11

8. Molde y diseño paso a paso ……………………………………………………...…… 13

8.1. Diseño pieza A y guías atornilladas ………………………………………….…. 14

8.2. Diseño pieza B ………………………………………………………………….…. 15

8.3. Diseño pieza C y guías atornilladas ……………………………….……………. 16

8.4. Diseño pieza D, guías y expulsores ………………………………………….…. 17

8.5. Diseño pieza E ………………………………………………………………….…. 19

8.6. Diseño pieza G ………………….………………………………………………… 21

8.7. Diseño pieza H ………………………………………………………………….…. 23

8.8. Diseño pieza F ………………………………………………………………….…. 25

8.9. Diseño pieza I ……………………………………………………………………... 26

9. Material para la fabricación del molde ………………………………………..……… 27

9.1. Acero AISI/SAE 1141 …………………………………………………..………… 28

10. Conclusiones ……………………………………………………………………………. 29

11. Referencias bibliográficas ………………………………………………...…………… 30

11.1. Libros ……………………………………………………………………………… 30

11.2. Webs de consulta ……………………………………………...………………… 30

Anexos a la memoria:

12. Anexos a la memoria …………………………………………………………………... 31

12.1. Montaje secuencial del molde …………………………………………..……… 36

12.2. Planos ………………………………………………...………...………………… 37

Plano pieza A …………………………………………...………………………………. 38

Plano pieza B …………………………………………...………………………………. 39

Plano pieza C ………………………...………………...………………………………. 40

Plano pieza D …...……………………………………...………………………………. 41

Plano pieza E …………………………………………...………………………………. 42

Plano pieza F …………………………………………...………………………………. 43

Plano pieza G …...……………………………………...………………………………. 44

Plano pieza H ………………………………...………...………………………………. 45

Plano vista conjunto …………………………………...………………………………. 46

Pliego de condiciones:

13. Pliego de condiciones ………………………………………………….………………. 46

13.1. Generalidades del proyecto ……………..……………………………………... 46

13.2. Uso y propiedad …………………………...…………………………………….. 49

13.3. Pliego de condiciones técnicas ………………………………………………… 50

13.4. Aclaraciones del pliego de condiciones …………………………………..…... 53

13.5. Mantenimiento ………………………………………………...…………………. 54

13.6. Transporte ……………………………………………………………….……….. 54

13.7. Software utilizado ………...……………………………………………………… 55

Presupuesto:

14. Presupuesto …………………………………………………………………………….. 56

14.1. Diseño del molde ………………………………………………………………… 56

14.2. Materiales y componentes ……………………………………………………… 56

14.3. Mecanizado …………………………………………………………….………… 57

14.4. Coste total diseño y fabricación del molde ……………………… ………...… 59

MEMORIA

1. Introducción:

La fabricación de piezas de plástico por molde de inyección es un sistema eficaz que

permite realizar las piezas con una calidad y acabado muy notables. Estas cualidades

dependen en primera medida de la elaboración de un molde que permita las máximas

garantías para la pieza en cuestión, de ahí que el diseño de este y su fabricación sean

el paso más importante para que la pieza obtenga las garantías deseadas.

Un buen diseño de un molde no sólo aportará ventajas en cuanto al número de

piezas realizadas a la vez o a su acabado, sino que permitirá una reducción de costes

si se tienen en cuenta elementos como poder sustituir elementos con mayor desgaste,

como los expulsores, o un molde realizado por varias piezas sustituibles, que se

puedan cambiar en caso de deterioro sin necesidad de cambiar el molde entero.

1. Objetivos:

El objetivo de un molde por inyección de plástico es la introducción del material

fundido por una cavidad que, rellenada en un proceso semicontinuo, solidifique el

material obteniendo la forma de la pieza deseada con los mejores acabados.

En este proyecto se busca la obtención del radiador con las mejores prestaciones y

la mayor garantía posible a través de esta técnica que es el principal proceso en

cuanto a la transformación de plástico para la fabricación de componentes de

automóviles.

En este trabajo fin de grado se diseñará el molde para la fabricación de un radiador

del faro de un vehículo, partiendo de la forma de este y realizando el molde

posteriormente.

Se han tenido en cuenta procesos de optimización de producción como el poder

incluir más de una pieza en el molde para su realización simultánea. También se

pretende con la realización de éste una mejora económica con respecto a moldes

sólidos sin piezas reemplazables, pudiendo sustituirse piezas cuyo desgaste es mayor

cuando se considere.

Sin olvidarnos que el molde trabajará a unas temperaturas elevadas debido a la

fundición del nailon, también se atenderá el proceso de refrigeración de este que

evitará cualquier tipo de deformación en nuestra pieza acabada.

En definitiva, se persigue diseñar un molde que realice el mayor número de piezas

sin que aumente el tamaño de este considerablemente, que la calidad de éstas sea

aceptable, que no tengan que soldarse componentes posteriores al radiador y que

sean desechables las partes con mayor desgaste debido a fricción o choques.

Para la realización de este molde se ha utilizado el software de diseño CATIA, uno

de los más potentes y usados en la industria para este tipo de proyectos.

2. Descripción de la pieza:

Un radiador (figura 1) es una pieza plástica, generalmente de nailon, que se usa

para disipar calor.

La geometría de dicha pieza consta de una base en la parte inferior y unas aletas

verticales adosadas dispuestas perpendicularmente a la base y en paralelo entre ellas,

como se puede apreciar en la figura 1.

Esta pieza, en un faro de automoción, se acopla junto con una unión a la placa

PCB y todo este ensamblaje a su vez, se fija junto con dos tornillos a la carcasa del

faro (figura 2).

Figura 1. Radiador de nylon

Figura 2. Montaje del radiador a la carcasa del faro

4. Funcionalidades de la pieza:

Un radiador o disipador térmico es un dispositivo pasivo que se usa para el

intercambio de calor de dispositivos mecánicos o electrónicos que ayuda a regular el

calor generado, en este caso, por los LEDS. Se hace con la finalidad de que,

aumentando el área de la superficie total, el calor se pueda irradiar de manera

eficiente, consiguiendo así bajar la temperatura de los mencionados diodos.

El rendimiento y la vida útil de dichos diodos dependen directamente de su

temperatura y su enfriamiento y control es esencial para el buen funcionamiento de

estos y en consecuencia para el faro.

En un sistema típico, el LED está soldado a una placa PCB y esta a su vez se

conecta al radiador, como se muestra en el siguiente esquema (esquema 1):

Esquema 1. Simulación de transferencia de calor y esquema de placa PCB, led y radiador

5. Diseño de la pieza:

Con objeto de facilitar la producción, el diseño del molde se ha hecho para que la

pieza se fabrique de una sola vez, sin tener que ensamblar componentes posteriores,

quedando acabada totalmente una vez finalice el proceso de solidificación (figura 3 y

figura 4).

Como se puede apreciar, el radiador consta de 6 aletas perpendiculares a la base

de anclaje y paralelas entre sí, además de dos orificios laterales que servirán para

atornillar el radiador a la carcasa del faro (figura 5).

Figura 4. Parte superior radiador

Figura 3. Parte inferior radiador

Figura 5. Detalle aleta y orificios laterales

También se puede ver un agujero en el centro para atornillar la placa a la PCB y 4

pines en las esquinas de la parte inferior para centrar el radiador a la hora de colocarlo

a la placa.

Figura 6. Detalle agujero para tornillo y pines de colocación

laterales

6. Material de fabricación de la pieza:

La elección del material de fabricación de cualquier componente se suele realizar

tras el análisis de los requisitos y características necesarios para el buen

funcionamiento de este, sin olvidar en ningún momento la durabilidad y el tema

económico.

En el caso del radiador que se ha diseñado, el material elegido es nailon. Es

el nylon más conocido de todos los plásticos técnicos. Además, posee excelentes

propiedades mecánicas, químicas, térmicas, eléctricas y la posibilidad de

ser modificado con aditivos.

Entre estas propiedades (Tabla 1) destaca que, en el extrusionado, este material

aguanta mejor que la mayoría los impactos y las tensiones internas, permite trabajar

con costes relativamente bajos y además posee unas prestaciones térmicas muy altas,

lo cual es excelente para el caso de nuestra pieza ya que su función es la disipación

del calor.

Nombre: Nailon o nilón

Color: Natural (blanco) / Negro

Densidad: 1150 kg/m3

Temperatura de fusión: 536,12 K

Conductividad térmica: 0,25 W / (m K)

Descripción:

Es un polímero cristalino muy

resistente con una viscosidad de

fundido muy baja. Buena resistencia a

tensiones internas y buenas

propiedades térmicas.

Aplicaciones:

Sector automovilístico para la

fabricación de componentes

Tornillos industriales

Palas de ventiladores industriales

Piezas de maquinaria como engranajes

y cojinetes

Tabla 1. Propiedades del nailon

7. Diseño del molde:

Cuando ya tenemos el modelo definitivo del radiador, comenzamos a diseñar el

molde teniendo en cuenta varios aspectos que condicionaran dicho diseño.

El principal es la propia pieza en sí, así como su geometría que nos dará su

posición dentro del molde, la posición del sistema de alimentación, de expulsión etc.

Un aspecto muy a tener en cuenta y que se ha valorado a la hora del diseño de

este molde es que las piezas que sufren más desgaste como consecuencia de

fricciones o choques, puedan ser reemplazadas infinitamente sin tener que desechar

el molde completo. Esto hace que nuestro molde, aparte de tener una durabilidad

superior a otro que no se puedan cambiar componentes, económicamente sea viable.

El molde se va a diseñar para que pueda fabricar dos radiadores a la vez,

situándose estos en cavidades paralelas dentro de él sin que este llegue a ser

excesivamente grande. Este sistema de llenado permite la fabricación de un mayor

número de piezas en un tiempo bastante reducido comparado con dos moldes

individuales. Generalmente este tipo de condiciones técnicas y económicas vienen

suscritas al cliente, al tiempo de producción, a la producción anual de piezas que

quiera alcanzarse etc.

Como se ha mencionado anteriormente, debido a la ausencia de correderas en el

interior del molde, éste que se está diseñando permite fabricar dos radiadores a la vez

con las máximas garantías de calidad.

Con respeto al sistema de expulsión, los expulsores que eyectan la pieza una vez

solidificada se han diseñado para se puedan reemplazar cuando su desgaste sea

evidente y no cumplan su función con garantías. Esta expulsión generalmente se hace

mediante un pistón hidráulico.

Teniendo en cuenta las temperaturas que alcanza el nailon en su punto de fusión,

es conveniente que a través del molde fluya algún líquido refrigerante que baje esta

temperatura del molde, en este caso se ha optado por tres tuberías pasantes en cuyo

interior circula agua en circuito cerrado, conectándose a una boca de suministro y

manteniendo un caudal constante.

Este se divide en dos partes a través de una línea de partición. Separa una parte

fija y otra móvil que durante el proceso de manipulación y transporte se unen mediante

una unión atornillada, de esta manera el conjunto no se desmonta y se puede

manipular con totales garantías.

Como se puede comprobar, un molde es un conjunto de piezas, algunas

prefabricadas y otras diseñadas a medida que hacen posible la fabricación de otras

piezas.

El buen diseño del molde, materiales de fabricación de este, así como de la pieza

en cuestión etc. Repercute directamente sobre la calidad y el precio final, factores muy

a tener en cuenta cuando se realiza un número significativo de piezas, por lo que se

debe prestar especial atención a este primer paso del diseño del molde para la

obtención del radiador ya que es clave para la obtención de dicha pieza.

8. Molde y diseño paso a paso:

Una vez conocidos los aspectos principales del molde, redactados anteriormente,

procedemos al diseño del mismo.

Por simplicidad, las partes simétricas del molde se indicarán, pero sólo se mostrará

en detalle el lado derecho.

Una vez finalizado el molde, su aspecto sería tal que así (figura 6):

Procedemos ahora al despiece del molde para ver con detalle cada una de sus

partes, cómo están unidas entre sí, las guías que facilitan el montaje etc.

Figura 6. Molde acabado

8.1. Diseño pieza A y guías atornilladas:

La pieza A situada en la parte inferior del molde (figura 7), es un rectángulo con 4

orificios pasantes. Es una pieza simétrica con respecto al eje central de simetría. En

ella se pueden observar dos orificios en los extremos con un diámetro inferior a los

tres orificios centrales (figura 8). Sobre estos orificios irán atornilladas las guías (figura

9 y 10) que harán más sencillo el posicionamiento de las piezas para el montaje del

molde.

Figura 7. Posición pieza A

Figura 8. Pieza A

Figura 9. Tornillos y guías pieza A Figura 10. Detalle fijación guías

8.2. Diseño pieza B:

La pieza B (figura 12), situada sobre la pieza A (figura 11), es una pieza en forma

de “L” que consta de 3 orificios pasantes por los que pasan las guías anteriormente

descritas y dos orificios ciegos (figura 13) en los extremos que es donde se anclan los

tornillos que fijan esta pieza a la pieza A.

Esta pieza también es simétrica respecto al mismo eje que la anterior.

Figura 11. Posición pieza B Figura 12. Pieza B

Figura 13. Detalle y vistas pieza B

8.3. Diseño pieza C y guías atornilladas:

La pieza C (figura 14), situada sobre la pieza A, es una pieza cuadrada con cuatro

orificios pasantes de tornillo en las esquinas, que corresponden a los cuatro tornillos

que fijarán esta placa a la que se colocará encima y otros cuatro orificios pasantes

más al centro de la pieza que será por donde se inserten las cuatro guías que situarán

centradas ambas piezas y sucesivas (figura 16).

Figura 14. Posición pieza C Figura 15. Pieza C

Figura 16. Tornillos y guías acopladas pieza C

8.4. Diseño pieza D, guías y expulsores:

La pieza D (figura 18) es idéntica a la pieza C (figura 15) salvo que esta última

cuenta con cuatro orificios pasantes en las esquinas, situados cerca de los orificios de

los tornillos, correspondientes a las guías de posición que colocarán esta pieza con la

E (figura 22) y F (figura 32) posteriores, así como otros diez orificios pasantes que será

por donde pasen los expulsores que, una vez finalizada la solidificación, extraigan el

radiador (figura 19).

Los tres expulsores situados en disposición de triángulo que tienen la parte

superior plana son para la expulsión del radiador, cada uno de ellos choca en una

aleta e impulsa el radiador hacia afuera, mientras que los cuatro restantes

corresponden a los expulsores del canal de colada que deberá también salir fuera del

molde.

Figura 17. Posición pieza D Figura 18. Pieza D

Figura 19. Guías y expulsores pieza D

Se han situado dos expulsores en el canal de colada, uno pegando al borde de la

pieza y otro junto a la mazarota para evitar que un solo expulsor, situado en el centro

del canal de colada, rompa este dividiendo la pieza en dos y generando residuos

dentro del molde (figura 20).

Figura 20. Vista expulsores radiador y canal de colada

8.5. Diseño pieza E:

La pieza E (figura 22) es un cuadrado con un hueco en su centro donde irá alojada

la pieza G y la forma circular de la mazarota. En el interior del mencionado hueco

podemos ver los orificios pasantes de los expulsores y guías mencionados

anteriormente (figura 19).

Al lado de los orificios de las guías, situados sobre el borde de la pieza E (figura 22)

pero de mayor diámetro, vemos otros orificios que servirán de nuevo para una nueva

guía que centrará esta pieza E (figura 22) con la pieza F (figura 32).

También observamos que, dentro de la cavidad, hay cuatro orificios en las esquinas

que no corresponden a los de los expulsores, son orificios de tornillo para fijar esta

pieza E (figura 22) a la pieza G (figura 24).

Finalmente, los dos orificios situados dentro del semicírculo del hueco de la pieza

E (figura 22) son los correspondientes a los dos tornillos que fijarán el bebedero (figura

35) a la pieza E (figura 22).

Figura 21. Posición pieza E Figura 22. Pieza E

Figura 21. Guías y tornillos de la pieza E

Por último, en esta pieza vemos dos orificios laterales. Sirven de pasantes para las

tuberías de refrigeración que son básicamente dos cilindros con una terminación

hexagonal en los extremos donde se fijaría la toma de suministro y por ellas circularía

el líquido refrigerante.

Figura 22. Pieza E, guías, tornillos y tuberías de refrigeración

8.6. Diseño pieza G:

La pieza G (figura 24) es la que está situada dentro de la cavidad de la pieza E

(figura 22) descrita anteriormente. Esta pieza es la que contiene la forma tanto del

canal de colada como del propio radiador y es la que da la forma a este.

Como se puede observar consta en su parte inferior (figura 25) de seis ranuras

planas por las que pasan los expulsores del radiador y dos orificios pasantes por los

que pasarán dos de los cuatro expulsores del canal de colada. En las esquinas

también se aprecian los tornillos de fijación a la pieza E (figura 22).

Figura 23. Posición pieza G Figura 24. Pieza G

Figura 25. Parte trasera pieza G

En esta vista detalle se aprecia con nitidez cada detalle del radiador (figura 3),

como el agujero central para el tornillo que servirá para anclarlo a la PCB, los dos

orificios para anclarlo al faro o el canal de colada, en el que se ve que ésta entra por

dos caminos al hueco (figura 26).

Figura 26. Vista detalle del hueco del radiador

8.7. Diseño pieza H:

La pieza H (figura 28) es la parte superior del hueco del radiador (figura 27).

Junto con la pieza G (figura 24) forman el hueco completo por el que circula la colada

y se llena el hueco que da lugar a la pieza. Tiene la misma geometría que la pieza G

(figura 24) aunque esta lleva en la parte superior cuatro tornillos que irán anclados a la

pieza F (figura 32).

También se puede apreciar en uno de los laterales un agujero pasante, es el

correspondiente a la tercera de las tuberías refrigerantes.

Figura 27. Posición pieza H Figura 28. Pieza H

Figura 29. Parte posterior pieza H

Como se puede apreciar en esta vista detalle, en las esquinas están los huecos que

permitirán hacer los pines y el saliente central correspondiente al tornillo de fijación de

la PCB (figura 29 y 30).

Figura 30. Vista detalle hueco del radiador

8.8. Diseño pieza F:

La pieza F (figura 32), pieza superior del molde, es la que cierra este e incluye el

bebedero, como se puede apreciar en el hueco redondo pasante de mayor diámetro.

Los cuatro orificios pasantes que se ven en las esquinas corresponden a las guías

centradoras que atravesaban la pieza E (figura 22). Los cuatro orificios restantes son

los tornillos que la fijan a la pieza H (figura 28).

En la parte inferior se puede ver el hueco de la pieza H (figura 28) y el orificio

pasante de la tubería de refrigeración.

Figura 31. Posición pieza F Figura 32. Pieza F

Figura 33. Parte posterior pieza F

8.9. Diseño pieza I:

La pieza I (figura 35) es el bebedero, cavidad cilíndrica con una apertura en su

parte superior donde se vierte la colada, ésta circula por él y sale por los dos orificios

que se ven en la (figura 35 y figura 36) hacia el canal de colada.

El bebedero está fijo con dos tornillos (figura 37) a la pieza E (figura 22).

Figura 34. Posición pieza I Figura 35. Figura I

Figura 36. Parte superior figura I Figura 37. Tornillos de sujeción del bebedero

9.1. Material para la fabricación del molde.

Para poder transformar el material de fabricación del radiador o cualquier otra pieza

mediante el proceso de inyección, se necesitan moldes de una calidad muy alta y con

un diseño y una elaboración muy cuidados, ya que de estos depende en primera mano

la calidad de la pieza, así como su durabilidad.

Estos moldes normalmente se fabrican en acero pretemplado, metales no férricos

como aluminio o materiales cerámicos.

Hay varios factores que influyen en la elección del tipo de material como son la

durabilidad del molde (su tiempo de ciclo), las exigencias de geometría de la pieza en

cuestión, el tiempo de duración de fabricación de la pieza, su vida útil etc.

En el caso que nos ocupa, se ha decidido fabricar el molde en acero pretemplado,

ya que presentan aspectos a favor en cuanto a las distintas opciones anteriormente

mencionados, tales como altas durezas y facilidad de mecanizado y de trabajado de

estos.

Son aceros con unas ventajas medibles, la más significativa es el tiempo de

finalización en la fabricación de estos moldes, lo que se traduciría directamente en

tiempo de producción que a su vez es ganar trabajos frente a la competencia, lo cual

aumenta la competitividad de la empresa y los beneficios. Otras ventajas que cabe

mencionar en este tipo de material es su elevada resistencia a las deformaciones, que

en comparación con los moldes de aluminio o cerámicos es una ventaja muy

significativa, ya que normalmente los plásticos se inyectan a temperaturas muy altas.

Para evitar posibles deformaciones los aceros se deben de tratar con una elevada

temperatura de revenido. Su buena calidad en el pulido hace muy atractivo

estéticamente a este tipo de materiales, así como también su buena maquinabilidad

para la realización de moldes en el menor tiempo posible y su alta resistencia al

desgaste, cualidad indispensable ya que el proceso de producción se repite en ciclo.

En concreto, se ha escogido el acero AISI 1141.

9.1. Acero AISI/SAE 1141.

Es un acero de una alta maquinabilidad, lo cual es una característica esencial en

este tipo de moldes ya que lo que se busca es una reducción del tiempo de

mecanizado del molde. Al ser un acero con un alto contenido en manganeso ofrece

una mayor templabilidad. Únicamente el añadido del azufre dificulta la soldabilidad y la

forja de este material. Puede ser templado y revenido.

A continuación, vemos una tabla (tabla 2) en la que se muestra su principal

composición, sus usos en la industria, así como sus propiedades mecánicas:

ACERO AISI/SAE 1141

Composición química (%)

Carbón Manganeso Fósforo Azufre

0,37 – 0,45 1,35 – 1,65 0,04 0,08 – 0,13

Propiedades mecánicas

Dureza Brinell

Dureza Rockwell

Reducción del

área mínima (%)

Maquinabilidad

(%) (Tomando

grado AISI 1212

como el 100%)

192 91 38 70

Aplicaciones más comunes

Ejes

Tornillos

Moldes de inyección

Broches de presión

Tabla 2. Composición química, propiedades mecánicas y usos del acero

AISI/SAE 1141

10. Conclusiones.

Como si de un castillo de naipes se tratara, la primera carta a la hora de la

producción y fabricación de cualquier componente de automoción como es este caso,

la pone sobre el tablero el diseñador.

De él depende el estudio previo del diseño del molde que se va a usar para estos

componentes y es responsabilidad suya el que este estudio incorpore no sólo la

realización última de la pieza, sino adelantarse y optimizar el número de piezas a

fabricar a la vez, la calidad y el acabado de estas, la posible sustitución de piezas de

desgaste por choques o fricciones, el posible reemplazo de cualquier pieza del molde

ante una rotura sin tener que desechar el molde entero etc.

De ello, entre otras muchas cosas, depende la buena salud financiera de una

empresa a la hora de gestionar un pedido ante un cliente. Ser capaz de fabricar estos

moldes más rápido que cualquier competencia, usando para ellos materiales que,

cumpliendo su función, sean más sencillos de mecanizar y producir, se convertirá en

ventaja competitiva sobre cualquier posible rival y dará un mayor valor añadido a la

empresa en forma de rapidez de entrega del producto al cliente.

En este trabajo fin de grado se ha intentado lo anteriormente descrito, sí de forma

teórica, pero con la vista puesta a una futura producción.

Tanto la elección del acero para el molde como del nailon inyectado para la

fabricación de la pieza son decisiones que, con base teórica y práctica, nos dará unos

resultados cuanto menos aceptables para la fabricación de nuestro radiador.

En el diseño del molde ya entran más factores en juego. Ser capaz de ver

espacialmente el molde antes de diseñarlo, corregir posibles fallos, intentar simular lo

que sucedería en cada momento de la fabricación nos ayudará a la hora del diseño.

Estas facultades se dan con conocimiento teórico y con experiencia.

En este estudio se tienen bases de esta teoría, pero aún poca experiencia, no

obstante, este supone el primer paso para la dedicación profesional a esta rama de la

ingeniería que tan demandada está en la actualidad.

Como conclusión, ser capaz de adelantarse ante un posible problema o ver una

solución más optima en igualdad de condiciones, nos permite ir un paso más adelante

en cualquier ámbito, más en ingeniería, y estas capacidades se traducen en última

instancia en mejoras para la producción y mayor viabilidad económica.

Como decía un profesor de esta escuela, ingeniero empieza en ingenio y acaba en

dinero.

11. Referencias bibliográficas.

11.1. Libros:

G. Mendes, G. Mohren. Moldes para Inyección de Plásticos. Gustavo Gili, 1975.

Kalpakjian, Serope; Schmid, Steven R. Manufactura, ingeniería y tecnología. Vol. I.

Pearson, 2014.

Arturo Martínez Peña y Julián Camarero de la Torre. Matrices, moldes y utillajes:

Matricería, moldes, utillajes, forja e inyección de plásticos. Dossat 2000, 2010.

11.2. Webs de consulta.

Voestalpine High Performance Metals Ibérica, S.A.U. 2012. Voestalpine one step

ahead. Uddeholm. https://www.uddeholm.com/iberica/es/products/uddeholm-orvar-

supreme-2/

ANEXOS A LA MEMORIA

12. Anexos a la memoria.

12.1. Montaje secuencial del molde.

En el siguiente anexo se detalla en imágenes secuenciales el montaje de cada una

de las partes del molde descritas y mencionadas en el apartado 8:

12.2. Planos.

En el siguiente anexo se detallan en A3 los planos más significativos para obtener

las medidas del molde, así como un plano de vista explosionada de todo el conjunto.

Cabe destacar que en la realización de un molde 3D, se trabaja en base al 3D de la

pieza que se quiere fabricar, el radiador en este caso, y que las medidas se toman

directamente del molde.

No obstante, hay ciertas medidas que, para un control de calidad o en base a

preparar presupuestos de compra de material, es más cómodo mirar en un plano, de

ahí que se hayan adjuntado los planos de las piezas más significativas.

Las piezas normalizadas como guías, tornillos o bebedero no se han adjuntado a

los planos.

PLIEGO DE CONDICIONES

13. Pliego de condiciones del proyecto.

13.1. Generalidades del proyecto.

13.1.1. Alcance y contenido del proyecto.

Son objeto de este pliego de condiciones todos los trabajos necesarios para la total

realización del proyecto, incluidos todos los materiales y medios, así como la definición

de la Normativa Legal Vigente a la que están sujetos todos los procesos y las

personas que intervienen en la ejecución del molde.

En el pliego de condiciones técnicas se especificará, más especialmente aquellos

capítulos que no estén debidamente definidos en el resto de los documentos del

proyecto, profundizando menos, por el contrario, en aquellos otros que quedan

perfectamente definidos en los planos, detalles constructivos, memoria de

construcción del molde y presupuesto. Si bien ellos no supondrán menoscabo en su

cumplimiento y han de entenderse como incluidos en el presente pliego de

condiciones.

13.1.2. Normas aplicables.

Además de las condiciones especificadas en el presente pliego, se tendrá en

consideración para la ejecución de este molde, las normas aplicables a este diseño,

que corresponderán en todo momento al nivel de calidad exigido por el ingeniero.

De tal modo que se harán cumplir en todo el proceso la siguiente normativa vigente:

- Normas UNE

- Normas DlN

- Normas ISO

13.1.3. Importancia del pliego de condiciones.

Se deberá estudiar perfectamente este pliego de condiciones por cada una de las

partes interesadas teniendo en cuenta que siempre se exigirá todo lo establecido en

él.

13.1.4. Materiales aplicados para la realización del molde.

Se deberán emplear los materiales descritos en la memoria para la realización del

siguiente proyecto y se deberán de tener en cuenta el orden y los trabajos de montaje

descritos.

Los materiales a utilizar serán de buena calidad, siempre dejando a criterio del

ingeniero la posible modificación de alguno de estos por cualquiera que cumpla las

características y condiciones exigidas, así como el descarte de lo que a su parecer no

convenga.

En el caso de que los materiales referidos en esta memoria no satisficiesen las

características y condiciones exigidas en el pliego, deberán de reemplazarse por

aquellos materiales que, según el criterio de quien proceda en este caso, sí que los

cumplan.

Con el objeto de comprobar la calidad, medidas y durabilidad de cualquier

componente del presente molde, el responsable de ello podrá ordenar cualquier tipo

de prueba o análisis, aunque no se refleje en el presente pliego, en cualquier

laboratorio o empresa destinado a ello.

13.1.5. Condiciones generales de la ejecución del molde.

Todos los trabajos se ejecutarán con estricta sujeción a la documentación

presentada en el presente proyecto. La forma y dimensiones de las diferentes partes

que componen el proyecto, así como los materiales a emplear, se ajustarán a lo que

se detalla en los planos y estado de mediciones.

El fabricante se hará responsable y será el único en responder ante la ejecución de

trabajo subcontratado o ante la posible incorrecta realización del molde o el empleo de

materiales no mencionados o que no cumplan con los estándares de calidad que se

reflejan en la memoria y que son necesarios para este tipo de trabajos.

Con objeto de clarificar un posible mal uso de material o mala ejecución, el

ingeniero podrá obtener las piezas defectuosas para esclarecer un posible fallo.

Siempre se deberá atender a las medidas establecidas en los planos como

referencia a la pieza que se pretende diseñar.

Durante el montaje es necesario seguir el orden de ensamblaje diseñado en la

memoria para así tener un montaje optimizado en forma y tiempo.

En el caso de que se considere que se deben añadir piezas extra para un mejor

funcionamiento, estas siempre deberán de obtenerse con las mismas garantías de

material y funcionamiento que el resto del molde y estar aprobadas y supervisadas por

parte de un ingeniero.

Con el objetivo de evitar daños en el montaje, las piezas siempre deberán ser

medidas antes del ensamblaje para así poder evitar daños.

13.1.6. Recepción y pruebas de funcionamiento.

Una vez finalizada la fabricación del molde, este será sometido a pruebas para ver

su correcto funcionamiento de acuerdo con lo esclarecido en el pliego y la memoria.

Cualquier pieza realizada y comercializada sin estas pruebas de control previas no

será competencia del diseñador.

13.2. Uso y propiedad.

13.2.1. Destino del molde

El presente trabajo fin de grado está destinado a la presentación de este como

parte de la titulación de grado en ingeniería mecánica de la Escuela Politécnica

Superior de Linares.

El contenido del proyecto, así como los planos, materiales, presupuesto etc. Están

destinados al diseño del un molde de inyección en plástico para la fabricación en serie

del radiador del faro de un vehículo.

El destino del proyecto forma parte de la presentación anteriormente referida, sin

ánimo de lucro, no obstante, el modelo 3D de la pieza sobre la que se ha realizado el

molde de inyección corresponde a un componente real del faro de un vehículo por lo

que, de querer, podría ser perfectamente viable para la industria.

13.2.2. Autoría del proyecto.

La autoría del proyecto ha sido realizada por el alumno de la Escuela Politécnica

Superior de Linares Francisco José Herrera Álvarez.

Si bien este proyecto es la materialización de los contenidos previamente

adquiridos en la titulación, también se ha apoyado en los libros de consulta

referenciados en la memoria, no obstante, tanto el diseño del molde como la

disposición de la pieza en el mismo son originales.

13.2.3. Encargo.

El proyecto de fabricación de este molde es encargado por la Escuela Politécnica

Superior de Linares, como parte del aprendizaje del grado en ingeniería mecánica

impartido en este centro.

13.3. Pliego de condiciones técnicas.

13.3.1. Materiales.

13.3.1.2. Uddeholm Orvar.

Uddeholm Orvar es el fiable acero Premium H13 de Uddeholm para todo tipo de

aplicaciones de trabajo en caliente. Uddeholm Orvar, probado una y otra vez, ha

resistido el paso del tiempo y sigue siendo muy aceptado en el sector del utillaje por su

rendimiento elevado y fiable y la facilidad de mecanizado.

Uddeholm Orvar es un acero para herramientas con clasificación de grado A,

premium H13, con una tenacidad media de 10,8 Joules/8 ft-lbs según la norma

NADCA y con un tamaño de grano 7 o más fino según la norma ASTM.

13.3.1.3. Composición química.

La composición química del acero es la siguiente:

13.3.1.4. Propiedades físicas o químicas.

Aspecto: Metálico, aleación en forma masiva.

Olor: inodoro

Punto de fusión / punto de congelación: 1200 -15000C

Densidad de vapor: 7,8 kg / dm3

Nota: estos son valores típicos

13.3.1.5. Recomendaciones de mecanizado.

Uddeholm Orvar cuenta con una buena maquinabilidad y puede mecanizarse con

herramientas de corte actuales.

Una recomendación por parte de la casa es realizar el mecanizado con humedad a

fin de evitar la inhalación de polvillo metálico.

13.3.1.6. Torneado.

Para un torneado con las máximas garantías, el material utilizado nos proporciona

los siguientes parámetros a tener en cuenta:

Es responsabilidad del encargado conocer y aplicar esto para un buen torneado y

mecanizado de las piezas.

También es recomendable seguir los siguientes consejos en cuanto al torneado:

1. Se recomienda líquido de corte.

2. Para tornear con corte interrumpido o torneado frontal de piezas de trabajo grandes,

utilice un mayor grado de carburo cementado.

13.3.1.7. Fresado.

Al igual que el torneado, para unas garantías óptimas de fresado, se deben seguir

las siguientes recomendaciones recogidas en la siguiente tabla:

Es responsabilidad del encargado conocer y aplicar esto para un buen fresado y

mecanizado de las piezas.

También es recomendable seguir los siguientes consejos en cuanto al torneado:

1. Utilice una fresa con geometría positivo-negativo o positivo-positivo.

2. Generalmente se debe utilizar el fresado en ascenso.

3. Generalmente, el fresado debe realizarse sin refrigerante.

Si se requiere un acabado superficial alto, se puede usar refrigerante.

13.3.2. Medidas de seguridad.

13.3.2.1. Medidas en caso de vertido accidental.

Es recomendable a la hora de trabajar con este material hacerlo con un equipo de

protección y procedimientos de emergencia.

Es responsabilidad del trabajador que efectúe la operación de mecanizado el

ponerse el equipo de protección, así como evitar el contacto con la piel.

El polvo generado es necesario recogerlo con un aspirador o barriendo de forma

suave sin levantar excesivo polvo.

Mantener el polvo alejado de los desagües.

13.4. Aclaraciones del pliego de condiciones.

13.4.1. Trabajos no estipulados en el pliego de condiciones.

Es obligación de la contrata el ejecutar cuanto sea necesario para el buen

diseño y mantenimiento del molde, aun cuando no se halle estipulado expresamente

en los Pliegos de condiciones, siempre que, sin separarse de su espíritu y recta

interpretación, lo disponga el Ingeniero, y dentro de los límites de posibilidades que los

presupuestos determinen para cada unidad de molde en ejecución.

13.4.2. Insuficiencia en la documentación.

Si alguna parte del molde no quedara suficientemente especificada en esta

documentación, a juicio de la Contrata o de la Propiedad, no se realizará hasta que el

Ingeniero Director diera las indicaciones precisas y concretas para su ejecución.

Este extremo se advertirá a la citada Dirección por escrito, con la antelación

suficiente para que pueda estudiar el problema y adoptar la solución más acertada sin

que ello suponga retraso en el desarrollo del diseño.

13.4.3. Interpretación y aclaración de la documentación aportada.

En aso de ambigüedad en algún documento o cualquier tipo de duda, será la

contrata quien se ponga en contacto con el ingeniero para aclarar cualquier tipo de mal

interpretación.

13.4.4. Pérdida o extravío en la documentación.

Si se diera el casual de pérdida o extravío en la documentación aportada en el

presente proyecto, tanto memoria, plano, anexos o el mismo pliego de condiciones,

será responsabilidad del ingeniero encargado del diseño guardar durante un mínimo

de dos años la documentación en su propiedad, garantizando siempre una

disponibilidad total en un plazo máximo de una semana en caso de ser requerida por

el contratista. Este periodo de pérdida o extravío se verá liberado en el paso del

tiempo anteriormente establecido, pasando a ser únicamente responsabilidad del

contratista la salvaguarda de la presente documentación.

13.5. Mantenimiento.

Para realizar un correcto mantenimiento del molde una vez fabricado y garantizar un

correcto funcionamiento y una durabilidad aceptable, las indicaciones a tener en

cuenta son:

Con periodicidad diaria o semanal, se establecerá la comprobación de posibles

grietas o imperfecciones tanto en la cavidad como en las superficies de contacto de

piezas. También se tendrán que revisar los orificios de refrigeración del molde y

proceder a una limpieza de estos con la periodicidad anteriormente marcada.

Otra comprobación sumamente importante es el estado de los tornillos y guías

atornilladas, que deberán ser comprobadas con periodicidad para evitar que la carga o

precarga aplicada no varíe.

Con estas medidas de mantenimiento regulares, se deber de garantizar la

durabilidad y el correcto funcionamiento del molde durante su vida útil.

13.6. Transporte.

El transporte para los moldes de < 2000 kg:

Los moldes que no excedan los 2000 kg, para su transporte, deberán ir dispuestos

horizontalmente sobre su cara más plana y esta cara, deberá estar apoyada en una

tabla de madera que, dependiendo del tamaño, será de un grosor u otro.

Este molde junto con la tabla de madera apoyada deberá de fijarse entre cuatro

tablas clavadas para evitar el desplazamiento del mismo, no obstante, si el molde es

posible introducirlo en un cajón de madera junto con protecciones plásticas, este será

el método que se use para el desplazamiento.

El transporte para los moldes de >2000kg:

Los moldes que excedan los 2000kg deberán ir apoyados directamente en el cajón

de carga del camión, sobre el que se dispondrá una goma de varios centímetros de

grosor y algunas cintas antideslizantes para evitar su desplazamiento.

Si se pudiera introducir en un cajón de madera con separaciones y protecciones

plásticas, al igual que los moldes más pequeños, esta será la forma de transporte

usada.

13.7. Software utilizado.

El software utilizado en la realización de este proyecto es CatiaR21.

Se trata de un programa de diseño, fabricación e ingeniería asistida por ordenador

que permite mediante modelado 3D poder fabricar moldes como el que se adjunta en

esta memoria. Este programa engloba desde el proceso de diseño hasta la

producción.

Será responsabilidad tanto del ingeniero como del contratista tener un software

compatible o bien el mismo programa actualizado de licencias al día para la correcta

visualización del diseño 3D.

PRESUPUESTO

14. Presupuesto.

Un presupuesto es un cálculo anticipado de cualquier tipo de obra o servicio.

El presupuesto es clave para cualquier decisión de tipo empresarial puesto que nos

permitiría conocer si la operación que vamos a llevar a cabo es rentable o no.

En cualquier presupuesto hay que incluir desde la idea del proyecto, las horas de

diseño en CAD por parte del diseñador (las posibles modificaciones, retrasos o

contratiempos que vayan surgiendo), el coste del material en bruto, intentando

adaptarse lo máximo posible a la pieza final para que podamos optimizar de la manera

más correcta el material, así como las horas de mecanizado para poder pasar del

material bruto a la geometría que se quiera obtener. Cualquier cosa de este tipo que

no se considere podría acarrear un desequilibrio en las cuentas y hacer que el

proyecto no sea viable.

14.1. Diseño del molde.

La primera parte del presupuesto corresponde al estudio del proyecto a realizar y el

diseño en CAD.

El tiempo de proyecto y de diseño es de 100 horas a un precio de 20 €/h.

Total diseño molde: 2000 €

14.2. Materiales y componentes.

En este segundo bloque del presupuesto se ha calculado el precio en cuanto a

material en bruto, piezas normalizadas o compradas a fabricante para después ser

modificadas mediante operaciones de mecanizado (tabla 3).

PIEZA

CANTIDAD

(UNIDADES)

PRECIO POR

UNIDAD (€)

TOTAL (€)

Tornillo M6X45 10 0,13 1,30

Tornillos para piezas A, C y E

Tornillo M6X60 2 0,15 0,30

Tornillos para pieza I

Placa Uddelholm

Orvar 2M

4 314,02 1256,08

1 x piezas A, B, C y D

1 x piezas E y F

1 x piezas G y H

Guías pieza A y D

R125 x 400

10 12,35 123,5

Guías pieza C y E

R300 x 400

8 14,02 112,16

Expulsores pieza

D R200 x 400

10 9,24 92,4

Anillo centrador 1 31,17 31,17

Boquilla canal

caliente

1

817,14

817,14

Total materiales 2434,05 €

Tabla 3. Precio y cantidad de materiales

14.3. Mecanizado

Se compran los materiales en bruto con las dimensiones más parecidas posibles a la

pieza final o bien de un fabricante de componentes de moldes para luego modificarlas,

con el

objetivo de reducir los costes de mecanizado (tabla 4).

PIEZA

TIPO DE OPERACIÓN

HORAS

PRECIO

HORA

(€/HORA)

TOTAL

(€)

FRESADO

RECTIFICADO

Tornillo

M6X45

NO NO 0 32 0

Tornillos para piezas A, C y E

Tornillo

M6X60

NO NO 0 32 0

Tornillos para pieza I

Placa

Uddelholm

Orvar 2M

SI

SI

31

32

992

1 x piezas A, B, C y D

1 x piezas E y F

1 x piezas G, H

Guías R125 x

400

NO SI 1 32 32

10 x piezas A y D

Guías R300 x

400

NO SI 1 32 32

8 x piezas C y E

Expulsores

R200 x 400

SI SI 2 32 64

Expulsores pieza D

Anillo

centrador

NO SI 0,5 32 16

Boquilla canal

caliente

NO NO 0 32 0

Total operaciones de mecanizado 31,5 32 1136 €

Tabla 4. Precio operaciones de mecanizado

14.4. Total coste diseño y fabricación del molde.

Una vez hecho los cálculos del coste de diseño y fabricación del molde,

procedemos a calcular el total que nos costaría tener el molde acabado (tabla 5).

TIPO DE GASTO PRECIO (€)

DISEÑO DEL MOLDE 2000

MATERIALES Y COMPONENTES 2434,05

MECANIZADO 1136

TOTAL 5570,05 €

Tabla 5. Coste total del molde acabado