Molde4 de Inyeccion Caja Polipropileno de Taller

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    UNIVERSIDAD TCNICA FEDERICO SANTA MARA

    SEDE VIA DEL MAR - JOS MIGUEL CARRERA

    MOLDE DE INYECCIN PARA CAJA DE POLIPROPILENO

    Trabajo de Titulacin para optar al Ttulo

    Profesional de Tcnico Universitario en

    MATRICERA PARA PLSTICOS Y

    METALES

    Alumnos:

    Sebastin Andrs Astorga Escobar

    Daniel Ignacio Berros Molina

    Profesor Gua:

    Ing. Alejandro Alvarado Pino

    2008

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    RESUMEN

    Keywords: Molde de inyeccin Polipropileno Inyeccin de plstico

    En el trabajo que se presenta a continuacin se encuentran especificados todos

    los elementos, anlisis, aplicacin de conocimientos, experiencias de los problemas y

    soluciones necesarias para la obtencin del producto previamente determinado, por vas

    de diseo y mecanizacin de un molde de inyeccin.

    El producto que se desea obtener es una caja de plstico que sirva de

    contenedor para una gran variedad de artculos, debiendo realizar una serie de clculosy estudios antes de proceder con la construccin del molde. Es muy importante

    adecuarse a los recursos disponibles, considerar todos los factores que pueden influir

    durante el desarrollo del proyecto, y tener la capacidad de reaccionar frente a cualquier

    tipo de problema que surja en el transcurso de la construccin del molde.

    Para presentar en forma ms ordenada cada uno de los pasos y elementos

    considerados, se clasificaron los distintos captulos, los cuales enfocan un tema

    especfico, todo sto con el nico fin de incrementar un mayor orden y facilitar al lector

    la rpida ubicacin y entendimiento de los pasos seguidos en este trabajo de titulacin.

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    NDICE

    RESUMENSIGLAS Y SIMBOLOGA

    SIGLA

    SIMBOLOGA

    INTRODUCCIN

    OBJETIVOS

    OBJETIVO GENERAL

    OBJETIVOS ESPECFICOS

    CAPTULO 1: DEFINICIN DEL PRODUCTO

    1.1. GENERALIDADES DEL PRODUCTO

    1.2. DISEO

    1.3. CARACTERSTICAS TCNICAS

    1.3.1. Dimensiones

    1.3.2. Ajuste

    1.3.3. Eleccin del material

    CAPTULO 2: DISEO Y CONSTRUCCIN DEL MOLDE

    2.1. INTRODUCCIN AL DISEO

    2.2. DISEO DEL MOLDE

    2.2.1. Moldeo por inyeccin

    2.2.2. Elementos bsicos del molde

    2.2.3. Diseo de cavidades2.2.4. Diseo de machos

    2.2.5. Sistema de llenado del molde

    2.2.6. Sistema de refrigeracin

    2.2.7. Sistema de extraccin

    2.3. CONSTRUCCIN DEL MOLDE

    2.3.1. Mecanizados en mquinas convencionales

    2.3.2. Mecanizados en fresadora CNC

    2.3.3. Tratamientos trmicos

    CAPTULO 3: RESULTADOS

    3.1. RESULTADOS DEL DISEO Y CONSTRUCCIN DEL MOLDE

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    3.2. RESULTADOS DEL PRODUCTO

    3.2.1. Pruebas realizadas en Polietileno

    3.2.2. Producto final

    CAPTULO 4: ANLISIS DE COSTOS

    4.1. COSTO DEL MOLDE

    4.1.1. Costo de diseo

    4.1.2. Costo total de materiales y elementos comerciales

    4.1.3. Costos de mecanizado

    4.1.4. Costo total del molde

    4.2. FIJACIN DE PRECIO DEL PRODUCTO4.2.1. Costo de materia prima

    4.2.2. Precio de venta del producto

    CONCLUSIONES

    BIBLIOGRAFA

    ANEXOS

    ANEXO 1: MQUINA INYECTORA

    ANEXO 2: AJUSTES Y TOLERANCIAS

    ANEXO 3: PROPIEDADES FSICAS DE LOS ACEROS S.A.E.

    ANEXO 4: ACEROS USADOS PARA LA FABRICACIN DE MOLDES

    ANEXO 5: CALIDAD SUPERFICIAL

    ANEXO 6: PROBLEMAS Y SOLUCIONES DE MOLDEO

    NDICE DE TABLAS

    Tabla 1-1. Dimensiones del producto

    Tabla 1-2. Recomendaciones de procesamiento del PP Copolmero Heterofsico

    Tabla 2-1. Temperaturas para revenido de acero endurecido

    Tabla 4-1. Costos de diseo y ploteo

    Tabla 4-2. Costo de materiales

    Tabla 4-3. Costos de elementos comerciales

    Tabla 4-4. Costo total de materiales

    Tabla 4-5. Costo mecanizado fresadora convencional

    Tabla 4-6. Costo mecanizado torno convencional

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    Tabla 4-7. Costo mecanizado fresadora CNC

    Tabla 4-8. Costo rectificado

    Tabla 4-9. Costo mecanizado de banco

    Tabla 4-10. Costo electroerosionadoTabla 4-11. Costo total del molde

    Tabla 4-12. Produccin en diferentes unidades de tiempo

    Tabla 4-13. Costo de materia prima por stock

    Tabla 4-14. Esquema de precio unitario del producto

    NDICE DE FIGURAS

    Figura 1-1. Producto terminado

    Figura 1-2. Diseo en software de dibujo Solidwoks

    Figura 1-3. Pieza fraccionada en figuras geomtricas simples

    Figura 1-4. Paraleleppedo (Vp )1

    Figura 1-5. Paraleleppedo (Vp )2

    Figura 1-6. Cilindro (Vc )1

    Figura 1-7. Ajuste dado para el sistema de cierre

    Figura 1-8. Codificacin para reciclaje del PP

    Figura 1-9. Codificacin para reciclaje de materiales plsticos

    Figura 2-1. Diseo del molde en software Solidworks

    Figura 2-2. Cierre del molde e inicio de la inyeccin

    Figura 2-3. Inyeccin del material

    Figura 2-4. Aplicacin de la presin de sostenimientoFigura 2-5. Plastificacin del material

    Figura 2-6. Enfriamiento y extraccin de la pieza

    Figura 2-7. Elementos bsicos del molde

    Figura 2-8. Diseo de cavidades en software Solidworks

    Figura 2-9. Juego de la cavidad caja

    Figura 2-10. Medida nominal tapa

    Figura 2-11. Diseo de machos en software Solidworks

    Figura 2-12. Juego del macho tapa

    Figura 2-13. Medida nominal caja

    Figura 2-14. Diseo del manguito bebedero en software Solidworks

    Figura 2-15. Tipo de canal de seccin semicircular

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    Figura 2-16. Dimensiones punto de inyeccin

    Figura 2-17. Sistema de refrigeracin en placa cavidad

    Figura 2-18. Retencin y extraccin de la mazarota

    Figura 2-19. Sistema de extraccin de la piezaFigura 2-20. Porta molde

    Figura 2-21. Placa base superior e inferior

    Figura 2-22. Placa cavidad superior

    Figura 2-23. Placa porta machos

    Figura 2-24. Paralelas

    Figura 2-25. Sistema de extraccin

    Figura 2-26. Manguito bebederoFigura 2-27. Columna gua

    Figura 2-28. Buje gua

    Figura 2-29. Anillo de centrado

    Figura 2-30. Fresadora CNC Leadwell TDC 510

    Figura 2-31. Simulacin de mecanizado de machos en software Surfcam

    Figura 2-32. Mecanizado de machos en fresadora CNC

    Figura 2-33. Simulacin mecanizado placa porta machos en software Surfcam

    Figura 2-34. Mecanizado placa porta machos en fresadora CNC

    Figura 2-35. Simulacin mecanizado placa cavidad en software Surfcam

    Figura 2-36. Mecanizado placa cavidad en fresadora CNC

    Figura 2-37. Mecanizado de electrodo

    Figura 3-1. Primeras pruebas de inyeccin

    Figura 3-2. Panel de control mquina inyectora

    Figura 3-3. Pruebas de inyeccin

    Figura 3-4. Producto inyectado en PolietilenoFigura 3-5. Producto inyectado en Polipropileno

    NDICE DE FRMULAS

    Frmula 1-1. Volumen de un paraleleppedo

    Frmula 1-2. Volumen V3

    Frmula 1-3. Volumen zona achurada Vz1

    Frmula 1-4. Volumen de un cilindro

    Frmula 1-5. Volumen tapa

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    Frmula 2-1. Clculo de las cavidades

    Frmula 2-2. Clculo de los machos

    Frmula 2-3. Profundidad del punto de inyeccin

    NDICE DE PLANOS

    Plano 1. Manguito Bebedero

    Plano 2. Anillo de Centrado

    Plano 3. Placa Base SuperiorPlano 4. Buje - Columna

    Plano 5. Botadores

    Plano 6. Placa Base Inferior

    Plano 7. Placa Extractora

    Plano 8. Placa Porta Botadores

    Plano 9. Paralelas

    Plano 10. Placa Porta Machos

    Plano 11. Placa Cavidad

    Plano 12. Machos

    Plano 13. Producto Caja

    Plano 14. Producto Tapa

    Plano 15. Conjunto molde

    http://../Imagenes/Planos/Plano%201.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%201.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%202.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%203.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%204.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%205.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%206.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%207.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%208.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%209.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%2010.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%2011.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%2012.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%2013.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%2014.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%2014.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%2013.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%2012.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%2011.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%2010.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%209.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%208.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%207.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%206.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%205.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%204.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%203.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%202.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%201.dwghttp://../Imagenes/Planos/Plano%201.dwg
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    SIGLAS Y SIMBOLOGA

    SIGLA

    CAD: Dibujo Asistido por Computador.

    CAM: Mecanizado Asistido por Computador.

    CNC: Control Numrico Computarizado.

    FDA: Food and Drug Administration (Administracin de Alimentos y Frmacos)

    IVA: Impuesto al Valor Agregado.PEAD: Polietileno de Alta Densidad.

    PEBD: Polietileno de Baja Densidad.

    PET: Polister termoplstico.

    PP: Polipropileno.

    PS: Poliestireno.

    PVC: Policloruro de Vinilo.

    SAE: Society Automotive Engieniers (Sociedad de Ingenieros Automotrices)

    SIMBOLOGA

    cm2: Centmetro cuadrado.

    cm3: Centmetro cbico

    g: Gramo.g/s: Gramos dividido por segundo.

    hr: Hora.

    J: Joule.

    kg: Kilogramo.

    kN: Kilo Newton.

    kp: Kilopondio.

    kPa: Kilo Pascal.

    kp/ cm2:Kilopondio dividido por centmetro cuadrado.

    kW: Kilo Watts.

    m: Metro.

    mm: Milmetro.

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    mm2: Milmetro cuadrado.

    mm3: Milmetro cbico.

    min: Minuto.

    MPa: Mega Pascal.N: Newton.

    N-m: Newton metros.

    ton: Tonelada.

    C: Grados Celsius.

    %: Porcentaje.

    $: Peso chileno.

    $/hr: Peso chileno dividido por hora.: Dimetro.

    : Constante pi.

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    INTRODUCCIN

    La idea de construir un molde de inyeccin para producir cajas depolipropileno nace ms bien del desafo de lograr realizar una labor terico prctica que

    pueda manifestar la capacidad creadora y emprendedora forjada durante los aos de

    estudiante en la Carrera de Matricera para Plsticos y Metales.

    El producto que se desea obtener deber estar al nivel de competir con otros de

    similares caractersticas existentes en el mercado, refirindose con sto a una buena

    calidad, mxima economa de costos, y una buena presencia entre otros.

    En los procesos de produccin en serie, es necesario realizar un estudioacabado de cada etapa, este anlisis abarca desde la construccin (diseos, planos,

    maquinaria disponible, material a utilizar, etc.) hasta la produccin y comercializacin

    del producto.

    Debido a que el material disponible para llevar a cabo la fabricacin del molde

    presenta ciertas limitantes en sus dimensiones, talvez puede llegar a no ser una buena

    idea comercializar el producto debido a la baja produccin con respecto al tiempo, ya

    que se puede obtener tan slo una caja por ciclo de inyeccin.

    Es muy importante saber elegir un material que cumpla con las caractersticas

    exigidas para el ptimo funcionamiento del producto, ya que una decisin equvoca

    traera consigo una serie de errores durante el proceso de inyeccin y posteriormente en

    su uso. El comportamiento de los distintos tipos de materiales presenta diferencias

    demasiado evidentes debido a que no todos tienen las mismas propiedades de

    elaboracin, por estos motivos se realiz una investigacin y se dedujo que el material

    ms indicado para la fabricacin del producto es el Polipropileno (PP). ste es un

    material termoplsticoy presenta caractersticas adecuadas para que la caja cumpla conlas especificaciones requeridas por el usuario.

    A continuacin se deja en manos del lector, un completo informe que explica

    detalladamente punto por punto todas las etapas que requiere la construccin de un

    molde de inyeccin para la obtencin de una caja de plstico, pretendiendo tambin con

    esto dejar un registro que sirva de apoyo para futuras generaciones de la Carrera.

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    OBJETIVOS

    OBJETIVO GENERAL

    Disear un producto y construir un molde de inyeccin para produccin en

    serie, aplicando todos los conocimientos adquiridos en la carrera, con el fin de obtener

    el Ttulo de Tcnico Universitario en Matricera para Plsticos y Metales.

    OBJETIVOS ESPECFICOS

    Ser capaces de realizar un trabajo a nivel profesional, aplicando soluciones a los

    problemas originados, por medio de la investigacin y del conocimiento propio;

    Planificar de la forma ms conveniente los pasos a seguir para la fabricacin del

    molde;

    Seleccionar los materiales adecuados para la fabricacin del molde y del

    producto;

    Optimizar los procesos de construccin y produccin, adecundose a los

    recursos disponibles.

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    CAPTULO 1: DEFINICIN DEL PRODUCTO

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    1. DEFINICIN DEL PRODUCTO

    1.1. GENERALIDADES DEL PRODUCTO

    Como se especific anteriormente, el artculo fabricado es una caja de plstico

    de Polipropileno que consta de dos partes independientes. Es obtenida mediante el

    mtodo de inyeccin. El sistema de cerrado de la caja consiste en acoplar la tapa a la

    base, la pequea diferencia de medida entre ambas partes logra dar el ajuste necesario

    para que la caja permanezca cerrada.El uso de la caja es principalmente servir de recipiente para objetos de menor

    tamao como: botones, alfileres, clips, herramientas pequeas, etc. Tambin se pueden

    guardar otro tipo de cosas que requieren de mayor cuidado en su higiene como:

    pastillas, cpsulas, condimentos y especias entre otras. Este polmero cumple con las

    especificaciones del FDA (Food and Drug Administration), por lo tanto puede ser

    utilizado en embalajes que tengan contacto con alimentos.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 1-1. Producto terminado

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    1.2. DISEO

    El proceso para definir un producto es tan importante como el diseo del moldey su fabricacin. Es una actividad tcnica y creativa encaminada a idear un producto

    til, funcional y esttico que pueda llegar a producirse en serie. El proceso de creacin y

    desarrollo requiere principalmente de consideraciones prcticas, y se deben manejar

    conceptos bsicos para el diseo de productos plsticos, tales como los requerimientos

    que se espera que cumpla el producto, cul es su utilizacin, cules van a ser las

    condiciones a las que va a estar sometido durante su uso, como ser transportado,

    cuanto costara, cual es la vida til esperada del producto, etc.De acuerdo a lo concluido segn los requerimientos se procede a realizar un

    bosquejo con el diseo preliminar. Estos bosquejos pueden realizarse a mano, o bien

    pueden hacerse utilizando la tecnologa CAD por la facilidad que ofrecen para hacer

    correcciones o rediseos. En el diseo tambin se considera la eleccin del material, hay

    que tomar en cuenta que la principal caracterstica de un material es su precio. La

    seleccin del material adecuado se fundamenta en satisfacer completamente los

    requerimientos que debe cumplir el producto y relacionarlos con las propiedades del

    material con el fin de elegir a los que cumplan con estas condiciones y finalmente

    elegir el ms econmico. En el proceso de anlisis y comparacin de las propiedades de

    los distintos materiales plsticos, es comn que surjan muchos posibles candidatos, es

    ah donde el factor econmico es determinante para seleccionar el ms conveniente.

    Una vez seleccionado el material se debe hacer el diseo definitivo, en esta etapa se

    comprobar el cumplimiento de los requerimientos con la forma, diseo concebidos y

    con el material seleccionado.

    Para la obtencin de un diseo hoy en da se cuenta con una serie deinstrumentos tecnolgicos que facilitan la tarea, en este caso se utiliz el software de

    dibujo Solidworks 2001 Plus, que cuenta con las herramientas necesarias para poder ver

    casi de forma real el producto que se desea obtener.

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    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 1-2. Diseo en software de dibujo Solidwoks

    1.3. CARACTERSTICAS TCNICAS

    1.3.1. Dimensiones

    Debido a que al propsito era conseguir una caja que fuese cmoda de

    transportar por una persona, se pens en que sus dimensiones deban ser lo

    suficientemente pequeas como para poder manejarlas en el bolsillo o en la cartera, pero

    que tuviera el tamao suficiente como para poder guardar artculos, quizs no muy

    grandes pero si una buena cantidad de ellos. Tomando en cuenta tambin las medidas

    del material disponible para la construccin del molde, se acord lo siguiente:

    Tabla 1-1. Dimensiones del producto

    Denominacin

    Peso

    (g)

    Largo xAncho x Alto

    (mm)

    reaProyectada

    (cm)

    Volumendel material

    (cm)

    Capacidad

    (cm

    3

    )Tapa 14,5 84 x 64 x 12 48 16,1 ------

    Base 17,8 80 x 60 x 22 53,8 19,7 85,1Fuente: Elaboracin propia

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    1.3.1.1. Clculo del volumen de la pieza

    Tapa: para realizar este clculo se dividi la pieza en figuras geomtricas

    simples, luego se calcul el volumen de cada una para en seguida sumarlas y obtener elvolumen total.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 1-3. Pieza fraccionada en figuras geomtricas simples

    Frmula para el volumen de un paraleleppedo (V1y V2):

    Vp = b x a x e [Frmula 1-1]

    Donde:

    Vp = Volumen paraleleppedo

    b = Base

    a = Altura

    e= Espesor

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    Clculo de V1y V2

    Reemplazando en la Frmula 1-1, se tiene que:

    V1 = 66 x 12 x 2

    V1= 1.584 x (2)

    V1= 3.168 mm3

    V2 = 42 x 12 x 2

    V2 = 1.008 x (2)

    V2 = 2.016 mm

    3

    Clculo de V3

    Para calcular V3, se calcula el volumen de la figura total (Vp1), para luego restarle el

    volumen de la zona achurada (Vz).

    V3 = Vp1 Vz [Frmula 1-2]

    Donde:

    V3 = Volumen figura geomtrica

    Vp1 = Volumen paraleleppedo

    Vz = Volumen zona achurada

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 1-4. Paraleleppedo (Vp1)

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    Clculo de paraleleppedo Vp1

    Reemplazando en la Frmula 1-1, se tiene que:

    Vp1= 80 x 60 x 2

    Vp1= 9.600 mm3

    Determinacin del volumen de la zona achurada (Vz1)

    Para determinar el valor de la zona achurada, primero se obtiene el volumen de la figuraVp2, para luego restarle el volumen del cilindro.

    Vz1= Vp2 Vc [Frmula 1-3]

    Donde:

    Vz1= Volumen zona achurada

    Vp2= Volumen paraleleppedo

    Vc = Volumen cilindro

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 1-5. Paraleleppedo (Vp2)

    Volumen paraleleppedo Vp2

    Reemplazando en Frmula 1-1, se tiene que:

    Vp2= 18 x 18 x 2

    Vp2= 648 mm3

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    Volumen de un cilindro (Vc):

    Vc = r2x h [Frmula 1-4]

    Donde:

    Vc = Volumen cilindro

    = Constante

    r = Radio

    h = Altura

    Reemplazando en la Frmula 1-2, se tiene que:

    Vc = 9 x 2

    Vc = 509 mm3

    Volumen zona achurada (Vz1)

    Reemplazando en la Frmula 1-3, se tiene que:

    Vz1= 648 mm3 509 mm3

    Vz1= 139 mm3

    Reemplazando en la Frmula 1-2 para obtener el valor de V3, se tiene que:

    V3 = 9.600 139

    V3 = 9.461 mm3

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    Clculo de V4

    Para calcular el volumen V4, se le resta el volumen del cilindro interior (Vc2)

    de radio 9 mm, al volumen del total de la figura (Vc1).

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 1-6. Cilindro (Vc1)

    Reemplazando en Frmula 1-4, se tiene que:

    Vc1= 11 x 12

    Vc1= 4.561,5 mm3

    Vc2= 9 x 12

    Vc2= 3.053,6 mm3

    V4= 4.561,5 3.053,6

    V4= 1.507,9 mm3

    El valor total del volumen de la tapa (Vp t), se obtiene del resultado de la suma de todos

    los volmenes de las figuras calculadas.

    Vpt= V1+ V2+ V3+ V4 [Frmula 1-5]

    Donde:

    Vpt= Volumen de la tapa

    V1= Volumen figura V1

    V2= Volumen figura V2

    V3= Volumen figura V3

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    V4= Volumen figura V4

    Reemplazando en Frmula 1-5, se tiene que:

    Vpt= 3.168 + 2.016 + 9.461 + 1.507,9Vpt= 1.6152,9 mm

    3

    Vpt16,1 cm3

    Caja: para realizar el clculo del volumen da la caja (Vpc), se utiliz el mismo mtodo

    que para calcular el volumen de la tapa, dando como resultado:

    Reemplazando en Frmula 1-5, se tiene que;

    Vpc= 5.456 + 3.696 + 8.472,8 + 2.211,7

    Vpc= 1.9791,5 mm3

    Vpc19,7 cm3

    1.3.2. Ajuste

    Se denomina ajuste, a la diferencia entre las medidas antes del montaje de dos

    piezas que han de acoplar. Este es el caso de la caja, sus dos partes requieren de un

    ajuste determinado para que no presente fallas al momento de ensamblarse, es necesario

    proporcionarle una diferencia de medidas adecuados entre tapa y base para que no se

    abra. Existen tablas de ajustes y tolerancias que ofrecen una serie de opciones, pero

    aunque se obtenga una tolerancia dada por stas segn el tipo de ajuste que se desea

    obtener, aun existe un rango de medidas para elegir, stas son muy pequeas perodeterminantes para alcanzar el objetivo, por esta razn se realiz un estudio

    comparativo con numerosas cajas de plstico existentes en el mercado, como jaboneras

    y recipientes de alimentos, sirviendo stas de referencia para luego calcular por medio

    de frmulas la medida final que ms favorezca al buen funcionamiento de la caja.

    Obteniendo las tolerancias de juego para el caso de la caja ensamblada se

    dedujo lo siguiente segn las exigencias del producto:

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    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 1-7. Ajuste dado para el sistema de cierre

    1.3.3. Eleccin del material

    En la eleccin de un material para la fabricacin en serie, se deben considerar

    muchos factores que son claves para un buen funcionamiento del producto final, como

    tambin se debe tener presente el comportamiento del material al momento de serprocesado. Existe una gran variedad de materiales plsticos en el mercado actual,

    debido al gran crecimiento de la industria del plstico en las ltimas dcadas. Los

    plsticos se caracterizan por una relacin resistencia/densidad alta, propiedades

    excelentes para el aislamiento trmico y elctrico, y una buena resistencia a los cidos y

    disolventes.

    Los plsticos se clasifican en tres grandes grupos, stos son los elastmeros,

    termoplsticos y termoestables. En este caso el material elegido para la fabricacin del

    producto es el material termoplstico Polipropileno. Ser un material termoplstico

    significa que al ser calentados pasan de un estado slido a uno viscoso o fluido, y que

    a aplicarles presin se les pueden deformar e inyectar en un molde para que al ser

    enfriado se extraiga con la forma deseada. Se eligi este plstico debido a su

    versatilidad, por su baja economa y porque presenta las cualidades requeridas para el

    material del producto.

    1.3.1.1. Polipropileno

    El polipropileno es un plstico muy verstil, compatible con la mayora de los

    procesos tecnolgicos. Es el plstico con menor peso especifico (0,9 g/cm), lo que

    significa que se necesita menor cantidad para la obtencin del producto final, su

    http://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/estat/estat.shtml
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    temperatura de fusin (170-260C) es la ms alta de los termoplsticos comunes,

    tambin posee buenas propiedades mecnicas, excelente resistencia qumica, buena

    resistencia a la fatiga y una transparencia mayor a la de otros plsticos.

    Puede ser procesado por inyeccin, extrusin, pelcula plana, soplado y termoformado.Se emplea en diversas aplicaciones tales como fibras, piezas automotrices, envases,

    equipos mdicos y productos de uso domestico.

    Especficamente el polipropileno elegido para las cajas es el denominado

    Polipropileno Copolmero Heterofsico, indicado para moldeo por inyeccin. Est

    aditivado con agente antiesttico, posee buenas propiedades de impacto y estabilidad

    dimensional. Recomendado para inyeccin de piezas de pared delgada como tapas y

    artculos de uso domsticos, cajas y potes, partes y piezas de electrodomsticos.

    Tabla 1-2. Recomendaciones de procesamiento del PP Copolmero Heterofsico

    PROPIEDADES UNIDADES VALORndice de Fluidez 2,16 kg/230 C g/10 min 43

    Temperatura de Ablandamiento VICAT(1 kg) C 148

    Temperatura de Deformacin Trmica HDT (455 kPa)

    C 100

    Resistencia al impacto IZOD a 23 C J/m 40

    Resistencia al impacto IZOD a -20 C J/m 30

    Resistencia a la Traccin (en el punto defluencia)

    MPa 25

    Elongacin (en el punto de fluencia) % 6

    Mdulo de Elasticidad en Flexin MPa 1450

    Fuente: www.petroquim.cl

    1.3.1.2. Sistema de codificacin de los plsticos

    Los plsticos son clasificados por nmeros segn sea su tipo para facilitar su

    reciclaje, este sistema diseado para artculos plsticos, ayuda a identificar en los

    envases, contenedores, botellas, etc., segn el plstico usado para su fabricacin, lo que

    simplifica claramente la recoleccin, seleccin y reciclaje de los diferentes tipos de

    plsticos.

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    El sistema de smbolos permite a los seleccionadores, durante el proceso de

    clasificacin y reciclaje, separar los diferentes productos segn sea su materia prima. El

    smbolo se compone de tres flechas que forman un tringulo con un nmero en su

    interior, el tringulo de flechas corresponde al smbolo mundial del reciclaje, y la letraindica el tipo de plstico del cual esta fabricado.

    La caja esta fabricada de polipropileno, el cual se designa con el siguiente

    smbolo:

    Fuente: www.wikipedia.org

    Figura 1-8. Codificacin para reciclaje del PP

    Otras clasificaciones:

    Fuente: www.wikipedia.org

    Figura 1-9. Codificacin para reciclaje de materiales plsticos

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    CAPTULO 2: DISEO Y CONSTRUCCIN DEL MOLDE

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    2. DISEO Y CONSTRUCCIN DEL MOLDE

    2.1. INTRODUCCIN AL DISEO

    La seleccin del tipo de molde para la produccin de una pieza determinada,

    debe ser producto de una rigurosa evaluacin de los elementos y datos disponibles para

    llegar a la solucin ms conveniente del problema. Para obtener buenos resultados se

    deben tomar en cuenta una serie de factores tales como:

    - La pieza a producir (dimensiones, tolerancias, peso, material a utilizar, etc.);

    - Cantidad de piezas a producir;

    - Seleccin del proceso de moldeo y costo de produccin del producto;

    - Tipo de molde y nmero de cavidades, y

    - Seleccin de la mquina adecuada.

    El diseo y construccin de un molde est siempre precedido de un estudio

    general en el cual los datos y caractersticas deben estar perfectamente definidos, pero

    no se debe olvidar que durante el desarrollo del proyecto se presentaran ajustes y

    modificaciones importantes. Una vez definido lo explicado anteriormente, se procede a

    analizar otras alternativas como;

    - Sistema de alimentacin de las cavidades;

    - Sistema de expulsin de la pieza moldeada;

    - Sistema de enfriamiento del molde;- Seleccin de los materiales para la fabricacin del molde, y

    - Clculo de los esfuerzos en el molde.

    Una vez analizados estos puntos se puede proceder con el diseo y

    construccin del molde.

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    2.2. DISEO DEL MOLDE

    La pieza a producir va a ser obtenida mediante la tcnica de moldeo porinyeccin. Para el diseo se utilizaron herramientas de dibujo como el software

    Solidwoks. Este programa permite modelar piezas y conjuntos y extraer de ellos tanto

    planos como otro tipo de informacin necesaria para la produccin.

    La caja que se desea producir exige una buena calidad superficial y buenas

    terminaciones, no debe presentar rebabas ni bordes filosos ya que va a ser directamente

    manipulada por el usuario, por lo tanto en el diseo se deben considerar stas y otras

    caractersticas de la caja con respecto a su presentacin y uso.

    Fuente: Elaboracin propia, software Solidworks

    Figura 2-1. Diseo del molde en software Solidworks

    2.2.1. Moldeo por inyeccin

    El moldeo por inyeccin es un proceso semicontinuo que consiste en inyectar

    un polmero en estado fundido en un molde cerrado a presin. Este proceso se

    fundamenta en fundir un material plstico y hacerlo fluir hacia un molde a travs de una

    boquilla en la mquina de inyeccin, ah se llena la cavidad que le da la forma

    determinada al producto. El moldeo por inyeccin es la tcnica de procesamiento de

    mayor utilizacin para la transformacin de plsticos, su popularidad radica en la

    versatilidad para obtener productos de variadas geometras y para diversos usos.

    Este sistema funciona introduciendo los grnulos de material al interior de la

    mquina por medio de una tolva, luego al aplicarle calor se funde y se acumula en la

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    - Al finalizar de inyectar, se mantiene el husillo en la posicin delantera para aplicar una

    presin de sostenimiento antes que la pieza se solidifique, con el fin de contrarrestar la

    contraccin del material durante el enfriamiento.

    Fuente: Texto Moldes de Inyeccin de Plsticos de Gary L. Meenges y Moren G

    Figura 2-4. Aplicacin de la presin de sostenimiento

    - Al girar el tornillo hace avanzar los grnulos de material, a medida que avanzan se van

    plastificando. El material es transportado y depositado en la parte delantera del tornillo,donde se desarrolla una presin contra la boquilla cerrada obligando al tornillo a

    retroceder hasta que se acumula el material requerido para la inyeccin.

    Fuente: Texto Moldes de Inyeccin de Plsticos de Gary L. Meenges y Moren G

    Figura 2-5. Plastificacin del material

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    - El plstico que se encuentra al interior del molde continua enfrindose, donde el calor

    es disipado por el fluido refrigerante que circula a travs de unos canales ubicados

    estratgicamente en el interior de las paredes del molde. Una vez terminado el tiempo

    de enfriamiento, se acciona la parte mvil del molde y la pieza es evacuada por unsistema de extraccin.

    Fuente: Texto Moldes de Inyeccin de Plsticos de Gary L. Meenges y Moren G

    Figura 2-6. Enfriamiento y extraccin de la pieza

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    2.2.2. Elementos bsicos del molde

    Fuente: Elaboracin propia, software Solidworks

    Figura 2-7. Elementos bsicos del molde

    1. Placa base superior.

    2. Anillo de centrado.

    3. Manguito bebedero.

    4. Buje gua.

    5. Columna gua.

    6. Placa porta machos.

    7. Paralela.

    8. Placa base inferior.

    9. Placa extractora.

    10. Placa de fijacin de expulsores.

    11. Retenedor de mazarota.

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    12. Botador.

    13. Contrabotador.

    14. Macho.

    15. Placa cavidad.

    2.2.3. Diseo de cavidades

    La cavidad del molde es la que proporciona al producto la forma exterior

    deseada. Considerando las contracciones que sufre el material de moldeo al enfriarse,

    las dimensiones de la cavidad deben ser mayores a las dimensiones de la pieza

    terminada. Un factor primordial para ello es el tipo de material que se va a inyectar,debido a que los mrgenes de contraccin son distintos segn sea el tipo de plstico.

    Tambin es importante obtener un buen acabado superficial de la cavidad, ya

    que el brillo y la forma de la pieza estn directamente relacionados con sto.

    Para su diseo, se debe tomar en cuenta que la caja es una pieza de ensamble,

    sus dos partes (base y tapa) deben encajar con un ajuste determinado. La cavidad de la

    base de la caja es la que determina el ajuste con la parte interna de la tapa, por lo que se

    deben realizar los clculos correspondientes, tomando en cuenta la contraccin del

    material elegido para el proceso y las tolerancias del ajuste dado.

    Fuente: Elaboracin propia, software Solidworks

    Figura 2-8. Diseo de cavidades en software Solidworks

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    Frmula para el clculo de las cavidades

    N = G ( J) + % C [Frmula 2-1]

    Donde:

    N = Medida final de la cavidad, (mm)

    G = Medida nominal (largo, ancho, alto), (mm)

    J = Juego mximo, (mm)

    C = Contraccin del material, (%)

    Cavidad caja

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-9. Juego de la cavidad caja

    Reemplazando en la Frmula 2-1, se tiene que:

    Largo

    N = 80 ( 0,022) + 0,018 80

    N = 81,42 mm

    Ancho

    N = 60 ( 0,022) + 0,018 60N = 61,06 mm

    Alto

    N = 20 ( 0,022) + 0,018 20

    N = 20,34 mm

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    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-10. Medida nominal tapa

    Cavidad tapa

    En el caso de la cavidad para la tapa, no es necesario aplicar el juego para

    efectos de clculo, debido a que esta no presenta ajuste en esa ubicacin.

    Largo

    N = 84 + 0,018 84

    N = 85,51 mm

    Ancho

    N = 64 + 0,018 64

    N = 61,07 mm

    Alto

    N = 10 + 0,018 10

    N = 10,18 mm

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    2.2.4. Diseo de machos

    En el diseo de los postizos se debe tener presente al igual que en las

    cavidades, el ajuste existente entre base y tapa de la caja. Se determinaron sus medidaspor medio de frmulas, tomando en cuenta la contraccin del material y las tolerancias

    del ajuste.

    Fuente: Elaboracin propia, software Solidworks

    Figura 2-11. Diseo de machos en software Solidworks

    Frmula para el clculo de los machos

    N = G + ( J) + % C [Frmula 2-2]

    Donde:

    N = Medida final delmacho, (mm)

    G = Medida nominal (largo, ancho, alto), (mm)

    J = Juego mximo, (mm)

    C = Contraccin del material, (%)

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    Macho tapa

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-12. Juego del macho tapa

    Reemplazando en la Frmula 2-2, se tiene que:

    Largo

    N = 80 + ( 0,035) + 0,018 80

    N = 81,46 mm

    Ancho

    N = 60 + ( 0,035) + 0,018 60

    N = 61,10 mm

    Alto

    N = 8 + ( 0,035) + 0,018 8

    N = 8,15 mm

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    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-13. Medida nominal caja

    Macho caja

    En el caso del macho de la caja, no es necesario aplicar el juego en el clculo,

    ya que esta parte no lleva el ajuste, quedando:

    Largo

    N = 76 + 0,018 76

    N = 77,36 mm

    Ancho

    N = 56 + 0,018 56

    N = 57,00 mm

    Alto

    N = 20 + 0,018 20

    N = 20,36 mm

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    2.2.5. Sistema de llenado del molde

    El sistema de llenado del molde, cumple la funcin de guiar la masa de

    material fundido procedente del cilindro de plastificacin de la mquina inyectora,hacia la o las cavidades del molde. Los componentes del sistema de llenado son los

    siguientes:

    Manguito bebedero.

    Canal de alimentacin.

    Punto de inyeccin.

    2.2.5.1. Manguito bebedero

    El bebedero de inyeccin es un orificio troncocnico que generalmente est

    ubicado en la parte fija del molde. ste permite el paso del flujo del material

    procedente de la boquilla de la mquina de inyeccin hacia los canales y cavidades del

    molde.

    El manguito bebedero est sometido fundamentalmente a un esfuerzo de

    compresin, por ello su superficie de apoyo no ha de ser excesivamente grande, ni

    tampoco el dimetro cilndrico, pues cuanto mayor sea, ms posibilidades existen que

    en la pieza aparezcan marcas, rechupes etc., debido a las diferentes velocidades de

    enfriamiento entre el molde y el manguito.

    Fuente: Elaboracin propia, software Solidworks

    Figura 2-14. Diseo del manguito bebedero en software Solidworks

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    2.2.5.2. Canal de alimentacin

    Los canales de alimentacin o de distribucin, constituyen a la parte del

    sistema de alimentacin que une el bebedero con las cavidades del molde. La eleccin,disposicin y realizacin de los canales es muy importante, ya que influye directamente

    en la operacin de moldeo.

    Para este caso se utiliz el tipo de canal de seccin semicircular, y se

    mecanizan en una placa del molde. Es importante que no queden marcas que puedan dar

    lugar a la retencin del material, por lo que deben ser pulidos en la direccin del flujo

    para mayor facilidad del mismo.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-15. Tipo de canal de seccin semicircular

    Para el diseo del canal de alimentacin, se deben considerar factores como:

    Seccin de la pared y volumen de la pieza a moldear.

    Distancia entre la cavidad y el canal principal o el bebedero.

    Enfriamiento de material en los canales.

    Eleccin del tamao del canal dentro de las medidas normalizadas.

    Material plstico que se va a utilizar.

    2.2.5.3. Punto de inyeccin

    El punto de inyeccin de un molde, es la parte que une la cavidad con el canal

    de alimentacin. De ella dependen las terminaciones superficiales de la pieza, la forma

    de controlar la velocidad de escurrimiento de la cavidad y el grado de compactacin del

    material en su interior.

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    Para el caso del molde se utiliz la denominada entrada normal o lateral. ste

    es el tipo de entrada ms frecuente. Consiste en un pequeo canal mecanizado en uno de

    los dos platos del molde, y situado en el lado superior o inferior de la pieza. Este

    sistema presenta una serie de ventajas, tale como:

    Ventajas:

    Mecanizado fcil y econmico.

    Gran exactitud dimensional.

    Modificacin de las dimensionas con facilidad y rapidez si es necesario.

    La velocidad de llenado de la cavidad se puede controlar independientementedel tiempo de cerrado de la entrada.

    Con este tipo de entrada se pueden moldear todos los materiales de uso ms

    comn.

    Pero el inconveniente que podra a traer, es que queda una marca visible en la

    superficie de la pieza. Sin embargo se puede atenuar este defecto ubicando la entrada en

    un punto no perceptible.

    La profundidad de la entrada es la que controla el tiempo que sta permanece

    abierta. Este tiempo debe ser tal, que permita el llenado perfecto de toda la cavidad.

    Para el clculo de esta dimensin se emple la siguiente frmula:

    h = n t [Frmula 2-3]

    Donde:

    h = Profundidad de la entrada, (mm)

    n = Constante del material (PP = 0.7)

    t = Espesor de la pared de la pieza, (2 mm)

    Reemplazando en Frmula 2-3, se tiene que:

    h = 0,7 x 2h = 1,4 mm

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    Los circuitos de refrigeracin deben ser cortos, a fin de que la diferencia de

    temperatura entre la entrada y la salida del lquido refrigerante de de 3 a 5 C.

    Evitar la construccin de circuitos con nmero excesivo de espirales o ngulos

    rectos.

    La distancia ptima entre la superficie entre la superficie de la cavidad y los

    canales de refrigeracin depende de dimetro de estos ltimos.

    Las distancias entre los canales de refrigeracin sern 1,5 veces su dimetro.

    En piezas planas rectangulares inyectadas por un lado, se recomiendan canales

    transversales al sentido de la pieza. La circulacin del fluido de refrigeracin se

    efecta en sentido inverso al la inyeccin, para compensar temperaturas y evitar

    transiciones bruscas.

    Debido a que el molde fabricado no iba a ser de alta produccin, se opt por

    realizarle canales de refrigeracin simples, adecundose a las dimensiones de las placas.

    El sistema de refrigeracin utilizado se denomina circuito simple con adaptador.

  • 8/12/2019 Molde4 de Inyeccion Caja Polipropileno de Taller

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    Fuente: Elaboracin propia, software Solidworks

    Figura 2-17. Sistema de refrigeracin en placa cavidad

    2.2.7. Sistema de extraccin

    Una vez inyectada y enfriada la pieza, hay que extraerla del molde. Producto

    de la contraccin que sufre el material al enfriarse, stas tienden a quedarse adheridas a

  • 8/12/2019 Molde4 de Inyeccion Caja Polipropileno de Taller

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    los postizos, siendo necesario disponer en el molde de un sistema de extraccin para

    efectuar el desmoldeo de la pieza.

    Generalmente los extractores se montan en la parte mvil del molde a fin de

    aprovechar la carrera de apertura en la mquina de inyeccin. La carrera de losexpulsores debe ser suficiente para permitir la retirada de la pieza moldeada de los

    postizos del molde.

    2.2.7.1 Extraccin de la mazarota

    Si se cumplen las condiciones de conicidad y pulido del manguito bebedero al

    abrir el molde, la mazarota quedar como prolongacin respecto al canal del bebedero,o bien saldr junto con la pieza por el lado del molde correspondiente al eyector. La

    mazarota ha de salir sin dificultades del canal del bebedero. Todas las formas de

    ejecucin que tienen los eyectores o retenedores de mazarota, tienen en comn trabajar

    prcticamente con un escalonamiento en el perfil del canal prolongado, donde se ancla

    la prolongacin de la mazarota.

    Fuente: Elaboracin propia, software Solidworks

    Figura 2-18. Retencin y extraccin de la mazarota

    2.2.7.2. Extraccin de la pieza

    Los expulsores deben de actuar cerca de puntos que opongan una gran

    resistencia a la extraccin, ya que los materiales termoplsticos son bastante

  • 8/12/2019 Molde4 de Inyeccion Caja Polipropileno de Taller

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    deformables y de resistencia mecnica limitada. Se hace preciso actuar en las

    proximidades de los ncleos o entradas que sean relativamente largos o de poca salida.

    Suelen ir ubicados en zonas muy rgidas de las piezas, a fin de evitar

    deformaciones. Por ello se suelen colocar los extractores o expulsores frente a lasparedes de mayor espesor o zonas con nervios. Si la pieza es poco rgida, como en el

    caso de piezas planas, los puntos de empuje deben ser muy numerosos. Lo ideal es

    situarlos en zonas donde no importe el acabado superficial o pueda disimularse la marca

    de los expulsores.

    En el molde se utiliz para la expulsin de la pieza, los llamados espigas o

    vstagos extractores. Este sistema est formado por dos placas unidas, alojadas en la

    parte posterior de la mitad mvil del molde. En las placas se fijan las espigasextractoras, que pasando a travs de los orificios realizados en el molde llegan hasta la

    pieza.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-19. Sistema de extraccin de la pieza

    2.3. CONSTRUCCIN DEL MOLDE

    Para comenzar con la de construccin de un molde, se deben tener definidos

    varios puntos previos a esta etapa. ste es uno de los perodos ms importantes delproyecto, donde se pone a prueba todas las capacidades tcnicas del equipo de trabajo.

    La elaboracin de planos es sin duda una herramienta muy necesaria para un buen

    desempeo en la construccin de las partes que conforman el molde. El operador debe

    saber interpretar los diseos definidos y tener presente con que maquinaria se cuenta

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    para llevar a cabo la elaboracin de las piezas. Esta etapa trae consigo una serie de

    complicaciones, por lo que es necesario que los ejecutores sean capaces de resolver con

    rapidez los problemas y desafos que se presentan durante su desarrollo. El saber elegir

    bien que clase de maquinaria utilizar para los distintos mecanizados, adecundose a losrecursos disponibles es indispensable, ya que lo que se busca es reducir al mximo los

    tiempos de construccin del molde, para as comenzar lo antes posible con el proceso de

    produccin.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-20. Porta molde

    2.3.1. Mecanizados en mquinas convencionales

    2.3.1.1. Placa base superior e inferior

    Fabricadas de acero SAE 1020, sus medidas son 180 x 200 mm y espesor 25mm. Deben quedar perfectamente cuadradas, para ello se utiliz la fresadora horizontal

    universal y el reloj comparador para asegurar la perpendicularidad entre sus caras. La

    placa superior cuenta con una serie de perforaciones utilizadas para alojar el manguito

    bebedero, el anillo de centrado, y otras perforaciones con hilo que sirven para unir por

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    medio de pernos esta placa y la placa cavidad superior. La inferior presenta cuatro

    perforaciones para unir esta placa con las paralelas, y una perforacin central que

    permite activar el sistema de extraccin.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-21. Placa base superior e inferior

    2.3.1.2. Placa cavidad superior

    Fabricada de acero SAE 1020. Generalmente para moldes de alta produccin es

    recomendable utilizar aceros de mayor calidad. Sus medidas son 180 x 200 mm y

    espesor 28 mm. Se cuadra en conjunto con la placa porta postizos. Contiene una

    perforacin en el centro donde se inserta el manguito bebedero, esta perforacin debe

    ser concntrica con la perforacin de la placa base superior, ya que el manguito

    bebedero atraviesa y encaja en ambas placas con una ajuste H7/h6.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-22. Placa cavidad superior

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    2.3.1.3. Placa cavidad inferior o placa porta machos

    Fabricada de acero SAE 1020, para moldes de alta produccin se recomienda

    utilizar aceros de mejor calidad. Presenta una serie de perforaciones que tienen como finel alojamiento de las columnas guas, retenedor de mazarota, botadores y

    contrabotadores. Tambin presenta otras perforaciones con hilo que son utilizadas para

    unir con pernos esta placa con las paralelas. Las perforaciones de los botadores fueron

    alivianadas 1 mm ms que el dimetro de stos, para as conseguir que el ajuste con la

    placa sea solo al final del recorrido, de esta manera se logra reducir el roce entre ambas

    partes. En el caso de la perforacin para el retenedor de mazarota, el ajuste debe ser

    H7/h6 entre retenedor y placa.Los vaciados para el alojamiento de los machos se mecanizaron en la

    fresadora vertical CNC. Se debe realizar un correcto montaje, asegurando con sto un

    perfecto alineamiento entre la placa cavidad superior e inferior. El ajuste entre la placa y

    las columnas guas H7/k6.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-23. Placa porta machos

    2.3.1.4. Paralelas

    Placas de acero SAE 1020 (generalmente se fabrican de 1020 a 1045) susmedidas son 70 x 180 y espesor 25 mm. Deben ser correctamente cuadradas y

    mecanizadas en conjunto en la fresadora horizontal universal y posteriormente

    rectificadas. Cada una posee cuatro perforaciones con hilo para la unin mecnica por

    medio de pernos entre ellas y las placas porta machos y base inferior.

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    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-25. Sistema de extraccin

    2.3.1.7. Manguito bebedero

    Fabricado de acero SAE 1020, mecanizado en torno convencional, va insertado

    en la placa base superior hasta la placa cavidad superior con un ajuste H7/k6.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-26. Manguito bebedero

    2.3.1.8. Columnas y Bujes guas

    Las columnas fueron fabricadas de acero SAE 1020, para moldes de alta

    produccin se recomienda utilizar aceros de mayor calidad. Son mecanizados en torno

    convencional, se les realiz un tratamiento trmico de cementacin y posteriormente

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    rectificados en la rectificadora cilndrica. El dimetro mayor de la columna va inserto en

    la placa porta machos con ajuste H7/k6.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-27. Columna gua

    Los bujes fueron fabricados de Latn, y mecanizados en torno convencional,

    van insertos en la placa cavidad superior con ajuste H7/k6.

    Actan en conjunto con las columnas, y tiene como fin guiar ambas partes del

    molde para un perfecto cerrado de ste. El ajuste entre columna y buje debe ser h7/h6.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-28. Buje gua

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    2.3.1.9. Anillo de centrado

    Fabricado de acero SAE 1020 y mecanizado en torno convencional. Contiene

    una perforacin central donde la tobera de la mquina inyectora hace contacto con elmolde, y cuatro perforaciones para unir por medio de pernos el anillo de centrado con

    la placa base superior.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-29. Anillo de centrado

    2.3.2. Mecanizados en fresadora CNC

    Este sistema se basa en el control de los movimientos de la herramienta de

    trabajo con relacin a los ejes coordenadas de la mquina, usando un programa

    informtico ejecutado por un ordenador. La aplicacin de sistemas de CNC consigue

    aumentar enormemente la produccin, y a la vez hacen posible efectuar operaciones de

    mecanizado que son difciles de realizar con mquinas convencionales. Se pueden usar

    dos mtodos, la programacin manual y la programacin automtica. Para este caso se

    utiliz el mtodo de programacin automtica, donde la pieza es diseada utilizando la

    tecnologa CAD/CAM, esta combinacin permite la transferencia de informacin dentro

    de la etapa de diseo a la etapa de planeacin para la fabricacin de un producto.

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    Fuente: Taller Institucional, SVM - USM

    Figura 2-30. Fresadora CNC Leadwell TDC 510

    2.3.2.1. Mecanizado de machos

    Fueron fabricados de acero SAE 1020, este es un acero de bajo contenido de

    carbono, para moldes de alta produccin se recomienda utilizar para la fabricacin de

    machos, aceros de mayor dureza. Van alojados en la placa porta machos con un ajuste

    fino H7/j6. Debido a la complejidad del diseo se utiliz la tecnologa CNC para su

    confeccin.

    Los machos, fueron mecanizados siguiendo el mismo procedimiento paraambos. Se exporta diseo de la pieza en 3D desde el programa de dibujo Solidworks

    hacia el programa Surfcam. Este programa permite realizar simulaciones del proceso de

    fabricacin de las piezas, ofreciendo una gran variedad de alternativas, permitiendo

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    hacer correcciones en los parmetros de velocidad y corte de la herramienta de trabajo y

    su trayectoria de movimiento.

    Fuente: Elaboracin propia, software Surfcam

    Figura 2-31. Simulacin de mecanizado de machos en software Surfcam

    Para la fabricacin de los machos, se realizaron las acciones de desbaste y

    afinado. Es muy importante efectuar un correcto montaje del material a trabajar, debido

    a que sta es una pieza de precisin que debe encajar en la placa porta machos con un

    ajuste determinado, por lo que un error en el montaje podra perjudicar los resultados

    del trabajo final.

    Para los mecanizados se utilizaron fresas de carburo, que poseen una gran

    ventaja con respecto a las fresas de acero rpido. Con este tipo de herramientas se

    consigue remover gran cantidad de material en un corto periodo de tiempo, ofrecen alta

    eficiencia en el corte y larga durabilidad de sus filos.

    El material antes de ser montado en la fresadora CNC, fue perfectamente

    cuadrado, dejndole un exceso mnimos en sus caras, para as reducir el tiempo de

    mecanizado y el esfuerzo de corte de la herramienta.

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    Fuente: Elaboracin propia, software Surfcam

    Figura 2-33. Simulacin mecanizado placa porta machos en software Surfcam

    Un detalle tcnico importante durante el transcurso del mecanizado es el buen

    amarre de la placa, con pernos lo suficientemente cercano a la placa, concentrando la

    mayor cantidad de fuerza en el extremo que sostiene la misma, ya que el apoyo de altura

    de la amarra (brida) posee un mayor brazo de palanca y por lo tanto su fuerza es menor.

    La placa porta postizos se mecaniz despus que los postizos. Si bien lafresadora CNC es una herramienta que ofrece una gran precisin en el acabado de las

    piezas, la medida final de los postizos no fue exactamente la especificada, dejando

    diferencias mnimas de medidas con respecto al diseo, por lo que se debi realizar

    estas modificaciones en el programa de mecanizado de la placa porta machos con

    respecto a la medida final de los machos.

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    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-34. Mecanizado placa porta machos en fresadora CNC

    2.3.2.3. Mecanizado de cavidades

    Para el mecanizado de las cavidades se realizaron las acciones de vaciado y

    afinado. El diseo fue hecho en el software de dibujo Solidworks y los programas de

    mecanizado en el software Surfcam. Para la realizacin del mecanizado se debe tomar

    en cuenta que la cavidad es la que le da la forma final a la parte externa de la caja, poresta razn es necesario obtener una buena calidad superficial en el acabado de la

    cavidad para una buena presentacin del producto.

    Fuente: Elaboracin propia, software Surfcam

    Figura 2-35. Simulacin mecanizado placa cavidad en software Surfcam

    El montaje sigue siendo una etapa importante en el proceso de mecanizado. Se

    deben dejar establecidos ciertos parmetros como la altura de la herramienta de trabajo

    y las coordenadas de la placa, para ello se deben utilizar instrumentos de precisin como

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    el reloj comparador para comprobar los paralelismos en el montaje de la placa, y el

    palpador para ingresar las coordenadas de trabajo a la fresadora CNC.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-36. Mecanizado placa cavidad en fresadora CNC

    2.3.2.4. Mecanizado de electrodo

    Para el electrodo, el proceso de mecanizado fue bsicamente el mismo que se

    utiliz para los machos. El diseo fue realizado en el software Solidworks, para luego

    ser exportado a Surfcam donde se realiz el programa para su fabricacin. El electrodo

    esta hecho de cobre, por lo que los parmetros de cortes del programa fueron distintos al

    de los postizos ya que al cobre es un material mucho ms blando que el acero.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 2-37. Mecanizado del electrodo

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    2.3.3. Tratamientos trmicos

    Es un proceso al que se someten los aceros para mejorar sus propiedades

    mecnicas. Este tipo de proceso consiste en el calentamiento y enfriamiento de un metalen su estado slido para cambiar sus propiedades mecnicas. Con el tratamiento trmico

    adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, incrementar la tenacidad o producir

    una superficie dura con un interior dctil. La clave de los tratamientos trmicos consiste

    en las reacciones que se producen en el material, y ocurren durante el proceso de

    calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecido.

    Existen una variedad de tratamientos trmicos que se utilizan de acuerdo a los esfuerzos

    a los que ser sometido el material. Para el caso de algunas piezas del molde, serealizaron los siguientes tratamientos:

    2.3.3.1. Cementado

    Aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la

    concentracin de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o

    atmsfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento

    logra aumentar el contenido de carbono de la zona perifrica, obtenindose despus, por

    medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y

    buena tenacidad en el ncleo.

    2.3.3.2. Temple

    Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se

    calienta el acero a una temperatura entre 900-950 C y se enfra luego ms o menosrpidamente (segn caractersticas de la pieza) en un medio como agua o aceite.

    2.3.3.3. Revenido

    Slo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los

    efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido

    consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las

    tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o

    resistencia deseada. Se distingue bsicamente del temple en cuanto a temperatura

    mxima y velocidad de enfriamiento.

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    Tabla 2-1. Temperaturas para revenido de acero endurecido

    Color Grados C Tipos de aceros

    Paja claro 220 Herramientas como brocas, machuelos

    Paja mediano 240 Punzones dados y fresas

    Paja oscuro 255 Cizallas y martillos

    Morado 270 rboles y cinceles para madera

    Azul oscuro 300 Cuchillos y cinceles para acero

    Azul claro 320 Destornilladores y resortes

    Fuente: www.wikipedia.org

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    CAPTULO 3: RESULTADOS

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    3. RESULTADOS

    3.1. RESULTADOS DEL DISEO Y CONSTRUCCIN DEL MOLDE

    El diseo original del molde fue sometido a pequeas modificaciones para

    optimizar el proceso de inyeccin. Uno de estos cambios fue aumentar la cantidad de

    entradas, de uno a dos puntos de inyeccin por cada cavidad. Con sto se consigui

    facilitar el llenado de las mismas, ya que en las primeras pruebas de inyeccin, que

    fueron realizadas en la mquina inyectora Battenfeld BSKM, no se logr el completollenado de la cavidad. Este problema se atribuye tambin a que debido al desgaste que

    ha sufrido la mquina durante su uso, los parmetros adecuados de inyeccin no se

    pueden alcanzar con exactitud.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 3-1. Primeras pruebas de inyeccin

    Una vez realizados los cambios del sistema de llenado, se le modific el

    dimetro del anillo de centrado, para probar el molde en la mquina inyectora Intertech

    modelo EN-60. Gracias a la avanzada tecnologa que posee esta mquina, los

    parmetros de inyeccin se pueden modificar sin mayor dificultad, ya que posee unpanel de control digital que ofrece gran cantidad de alternativas que permiten optimizar

    el proceso de inyeccin, de acuerdo a las pruebas realizadas.

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    Fuente: Taller de Matricera, mquina inyectora Intertech, modelo EN-60

    Figura 3-2. Panel de control mquina inyectora

    Para poder alcanzar un buen producto terminado, se fueron controlando los

    distintos parmetros de inyeccin, tales como la presin, dosificacin y temperatura del

    material, hasta finalmente conseguir el producto tal cual como se conceba en el diseo.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 3-3. Pruebas de inyeccin

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    3.2. RESULTADOS DEL PRODUCTO

    3.2.1. Pruebas realizadas en Polietileno

    Si bien se dise el molde para ser inyectado con plstico Polipropileno, se

    realizaron pruebas de inyeccin con otro material con el fin de ver como se comportaba

    el producto y si cumpla con los requerimientos especificados para su buen uso.

    Con las pruebas realizadas utilizando Polietileno, se consigui el completo

    llenado de las cavidades, obteniendo un buen producto en sus terminaciones, pero

    debido a la flexibilidad de este material, el ajuste entre la tapa y el cuerpo de la caja noera el suficiente como para mantener la caja cerrada.

    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 3-4. Producto inyectado en Polietileno

    3.2.2. Producto final

    Las pruebas realizadas en Polipropileno, que es el material para el que fue

    diseado el molde, mostraron resultados satisfactorios. Una vez controlados los

    parmetros, el proceso de inyeccin se cumpli de manera apropiada, obteniendo un

    producto con buenas caractersticas tcnicas y estticas.

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    Fuente: Elaboracin propia

    Figura 3-5. Producto inyectado en Polipropileno

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    CAPTULO 4: ANLISIS DE COSTOS

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    4. ANALISIS DE COSTOS

    4.1. COSTO DEL MOLDE

    4.1.1. Costo de diseo

    Tabla 4-1. Costos de diseo y ploteo

    Actividad Tiempo(hr)

    Valor($/hr)

    Valor total($)

    Diseo 32 5.000 160.000

    Ploteo 6.000

    Total 166.000Fuente: Elaboracin propia, en base a cotizaciones comerciales

    4.1.2. Costo total de materiales y elementos comerciales

    Tabla 4-2. Costo de materiales

    Pieza Material Cantidad

    Medida

    (mm)

    Peso unitario

    (kg)

    Valor total

    ($)

    Placas base SAE 1020 2 240 x 170 x 28 8,9 14.774

    Placa cavidad SAE 1020 1 200 x 170 x 28 7,5 6.225

    Placa porta machos SAE 1020 1 200 x 170 x 28 7,5 6.225

    Placa extractora SAE 1020 2 170 x 136 x 10 2,8 4.648

    Macho SAE 1020 2 80 x 60 x 30 0,9 1.494

    Paralela SAE 1020 2 170 x 30 x 58 2,5 4.150

    Columna SAE 1020 4 25 x 60 0,2 360

    Anillo de centrado SAE 1020 1 105 x 10 0,5 225

    Manguito bebedero SAE 1020 1 24 x 55 0,5 225Buje Bronce 4 25 x 30 0,2 2.800

    Botador Acero plata 8 12 x 90 0,15 5.400

    Contrabotador Acero plata 4 20 x 75 0,2 4.000

    Retenedor de mazarota Acero plata 1 8 x 75 0,15 675

    Total gastos materiales 51.201Fuente: Elaboracin propia, en base a cotizaciones comerciales

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    Tabla 4-3. Costo de elementos comerciales

    Elemento Cantidad

    Valor unitario

    ($)

    Valor total

    ($)Perno Parker M6 x 1,5 10 240 2.400

    Perno Parker M8 x 1,5 12 350 4.200

    Racor 4 1.050 4.200

    Total Costo de elementos comerciales 10.800Fuente: Elaboracin propia, en base a cotizaciones comerciales

    Tabla 4-4. Costo total de materiales y de elementos comerciales

    Costos Total($)

    Costo de materiales 51.201

    Costo de elementos comerciales 10.800

    Total 62.001Fuente: Elaboracin propia

    4.1.3. Costos de mecanizado

    Tabla 4-5. Costo mecanizado fresadora convencional

    Actividad Cantidad Tiempo de mecanizado(hr)

    Valor demecanizado ($/hr)

    Total($)

    Placa base 2 1,5 7.000 21.000Placacavidad 1 1,5 7.000 10.500Placa portamachos 1 1,5 7.000 10.500

    Paralela 2 1,5 7.000 21.000Placaextractora 2 1 7.000 14.000

    Total 77.000

    Fuente: Elaboracin propia, en base a cotizaciones comerciales

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    Tabla 4-6. Costo mecanizado torno convencional

    Actividad Cantidad

    Tiempo de mecanizado

    (hr)

    Valor de mecanizado

    ($/hr)

    Total

    ($)Anillo de centrado 1 1 4.500 4.500

    Columna 4 1 4.500 18.000

    Buje 4 1 4.500 18.000

    Manguito bebedero 1 2 4.500 9.000

    Total 49.500Fuente: Elaboracin propia, en base a cotizaciones comerciales

    Tabla 4-7. Costo mecanizado fresadora CNC

    Actividad Tiempo(hr)

    Valor mecanizado($/hr)

    Valor total($)

    Macho caja 4 15.000 60.000

    Macho tapa 4 15.000 60.000

    Electrodo 5 15.000 75.000

    Placa cavidad 15 15.000 225.000

    Placa porta machos 6 15.000 90.000

    Total 510.000Fuente: Elaboracin propia, en base a cotizaciones comerciales

    Tabla 4-8. Costo rectificado

    Actividad Tiempo de rectificado(hr) Valor de rectificado($/hr) Total($)Placas 13 7.000 101.000Columnas 5 7.000 35.000Total 136.000

    Fuente: Elaboracin propia, en base a cotizaciones comerciales

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    Tabla 4-9. Costo mecanizado de banco

    Actividad Tiempo de mecanizado

    (hr)

    Valor de mecanizado

    ($/hr)

    Total

    ($)Trazado 5 4.000 20.000

    Pulido 10 4.000 40.000

    Total 60.000Fuente: Elaboracin propia, en base a cotizaciones comerciales

    Tabla 4-10. Costo electroerosionado

    ActividadTiempo de electroerosionado

    (hr)Valor de electroerosionado

    ($/hr)Total

    ($)

    Placa cavidad 4 7.000 28.000

    Total 28.000Fuente: Elaboracin propia, en base a cotizaciones comerciales

    4.1.4. Costo total del molde

    Tabla 4-11. Costo total del molde

    tem Total($)

    Costo de diseo 166.000

    Costo de materiales y elementos comerciales 62.001

    Costo mecanizados 860.500

    Total 1.088.501Fuente: Elaboracin propia

    4.2. FIJACIN DE PRECIO DEL PRODUCTO

    Para la fijacin del precio del producto, se determin un stock a producir de

    40.000 piezas. En la Tabla 4-12, se muestra la cantidad de piezas inyectadas en

    diferentes unidades de tiempo.

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    Tabla 4-12. Produccin en diferentes unidades de tiempo

    N decavidades Ciclos porminuto Produccinhora Produccinda

    Produccin

    mensual

    1 2 120 960 21.600Fuente: Elaboracin propia

    Produccin por hora: N de cavidades x ciclos por minuto x 60 (minutos

    en una hora).

    Produccin por da: Produccin hora x 8 (horas diarias trabajadas).

    Produccin por mes: Produccin hora x 180 (jornada mensual normal de

    trabajo en horas).

    El stock de produccin determinado anteriormente se consigue en un tiempo de

    334 horas, con rendimiento terico al 100%.

    4.2.1. Costo de materia prima

    El saco de Polipropileno de 25 kilos tiene un valor de $ 21.008

    aproximadamente.

    Tabla 4-13. Costo de materia prima por stock

    Peso de piezapor ciclo deinyeccin

    (kg)

    Pesomateriaprima(kg)

    ValormateriaPrima($/kg)

    N ciclosdeinyeccin

    Costo demateria primapor stock

    ($)

    0,03 1.200 840,32 40.000 1.008.384Fuente: Elaboracin propia, en base a cotizaciones comerciales

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    4.2.2. Precio de venta del producto

    Tabla 4-14. Esquema de precio unitario del producto

    Costo materia prima $1.008.384+ Costo molde $1.088.501

    = Costo primo $2.096.885+ Costos indirectos (arriendo talleres, electricidad, etc.) $300.000+ Operario mquina $500.000= Costo industrial $2.896.885+ Gastos administrativos $200.000

    = Costo comercial $3.096.885+ Margen utilidad 30% $929.065,5Precio venta neto $4.025.950,5Precio unitario $100

    Fuente: Elaboracin propia

    El precio unitario del producto, se obtiene del cuociente entre el precio de

    venta neto y el stock de piezas a producir, (40.000 unidades).

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    CONCLUSIONES

    Para los procesos de fabricacin y produccin en serie, es muy importantetener claro cuales son los pasos a seguir para cada etapa del proyecto. A partir del

    diseo del producto que se desea obtener, se van considerando factores tales como las

    condiciones a las que puede ser expuesto, el tipo de mercado en que va a ser

    comercializado y un sin fin de caractersticas que debe poseer el producto ya

    terminado.

    El tiempo sin duda alguna, es un factor que juega en contra del fabricante,

    siendo una de las mayores presiones al momento de la realizacin. Por esta razn sedeben planificar cuidadosamente todas las operaciones a realizar. Se deben considerar y

    explotar al mximo todos los recursos disponibles, y tambin hay que ser capaces de

    tomar decisiones prcticas en los momentos complicados y salir del paso sin retrasar el

    trabajo. En todo momento durante el transcurso de las actividades, se estn aplicando

    los conocimientos adquiridos en la Carrera. Pero tambin para la realizacin de este

    trabajo se debi investigar en textos, pginas Web y otras fuentes de informacin. El

    trabajo en equipo es fundamental para agilizar el proceso, y el apoyo en personas mas

    expertas en el tema fueron de gran utilidad.

    Los resultados finales de este trabajo de ttulo fueron satisfactorios. Se obtuvo

    un producto terminado con buenas caractersticas tal como se haba planeado en un

    principio. El molde funciona sin problemas, los clculos de los ajustes dados a los

    componentes fueron correctos y gracias a la tecnologa utilizada se logr alcanzar

    medidas muy precisas para el ensamble y alineacin del molde.

    Un trabajo de este tipo permite adquirir una gran cantidad de conocimientos,

    estimular el espritu investigador, y por sobre todo capacitar y dar mayor confianza a losalumnos para el gran paso siguiente, enfrentar los desafos del mundo profesional.

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    BIBLIOGRAFA

    DUBOIS J. Ingeniera de moldes para plsticos/ J. Dubois 1984

    MENGES G, MOHREN G. Moldes para inyeccin de plsticos/ G. Menges

    1983

    BRYCE, Douglas M. Plastic injection molding: manufacturing process

    fundamentals [en lnea]. 1996 [consulta de tablas el 2 de Septiembre del 2007].

    Disponible en:

    LPEZ, Manuel. Info mecnica [en lnea]. 2002 [consulta de tablas el 21 de

    Agosto del 2007]. Disponible en: < http://www.infomecanica.com/>

    http://es.wikipedia.org/wiki/Moldeo_por_inyecci%C3%B3nhttp://www.infomecanica.com/http://www.infomecanica.com/http://es.wikipedia.org/wiki/Moldeo_por_inyecci%C3%B3n
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    ANEXOS

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    ANEXO 1: MQUINA INYECTORA

    La mquina de la Carrera para inyeccin de material plstico es de marcaBattenfeld BSKM tipo 100/46 HY nmero 90, ao de construccin 1980.

    Fuente: Taller de Matricera

    En la siguiente tabla se pueden observar los datos ms importantes de la

    mquina inyectora, los cuales deben ser conocidos antes de disear cualquier molde.

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    Caractersticas tcnicas de la mquina inyectora

    DESCRIPCIN UNIDAD

    VALOR

    Dimetro del husillo mm 35

    Presin de inyeccin kp/cm2 1500

    Relacin L/D del husillo -- 6,74

    Capacidad de plastificacin g/s 9,7

    Carrera del husillo mm 70

    Fuerza de presin de boquilla kN 59

    Carrera de boquilla mm 200

    Torque del husillo N-m 302

    Capacidad de inyeccin g 80

    Capacidad calorfica del husillo kW 5,72

    Fuerza de cierre ton 460

    Fuerza de apertura ton 98

    Dimensin de los platos mm x mm 480 x 480

    Dimetros de barra mm 50

    Distancia entre barras mm x mm 300 x 300

    Altura de montaje molde ajustable mm 150 a 300

    Carrera de apertura con altura mxima mm 225

    Distancia entre platos porta molde mm 525

    Medidas de la maquina m x m x m 3,2 x 1,3 x 1,9

    Peso kg 2.200

    Fuente: Manual mquina inyectora Battenfeld, ao 1980

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    Generalidades

    Una mquina inyectora es un equipo capaz de plastificar el material polimrico

    y bombearlo hacia un molde en donde llena una cavidad y adquiere la forma delproducto deseado.

    Se compone de cuatro partes principales:

    La unidad de cierre;

    La unidad de inyeccin;

    La unidad de potencia, y

    La unidad de control.

    Fuente: http://docencia.udea.edu.co/

    Unidad de cierre

    Consiste de una prensa conformada por dos placas porta moldes, una mvil y

    otra fija. El sistema de accionamiento de la placa mvil puede ser un mecanismo de

    palancas ancladas, accionadas hidrulicamente, por un cilindro o un sistema elctrico detornillo sin fin accionado por un motor. El parmetro fundamental para dimensionar una

    unidad de cierre es su fuerza para mantener el molde cerrado. Usualmente se da este

    valor en toneladas. Otros parmetros importantes en una unidad de cierre son: la

    distancia mnima entre placas, la distancia mxima de apertura, las dimensiones de las

    http://docencia.udea.edu.co/http://docencia.udea.edu.co/
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    placas y la distancia entre columnas, la carrera del sistema de expulsin. Estos datos se

    utilizan para dimensionar los moldes.

    Fuente: http://docencia.udea.edu.co/

    Unidad de inyeccin

    La unidad de inyeccin est conformada por el tornillo y unos calefactores o

    barril de inyeccin, la boquilla y las resistencias alrededor del barril. El material slido

    ingresa por la tolva a la zona de alimentacin del tornillo, en esta zona es transportado,por efecto de la rotacin del tornillo dentro del barril, hacia la zona de fusin donde se

    plastifica; finalmente el material es bombeado hacia la parte delantera del tornillo en la

    zona de dosificacin. Durante el proceso de plastificacin del material el tornillo gira

    constantemente. Cuando se va a realizar la inyeccin hacia el molde, el tornillo deja de

    girar y acta a manera de pistn, haciendo fluir el plstico fundido hacia el molde y

    llenando las cavidades.

    http://docencia.udea.edu.co/http://docencia.udea.edu.co/
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    Fuente: http://docencia.udea.edu.co/

    Es bien sabido que la conductividad trmica de los plsticos es muy inferior a

    la de los metales, por lo que su procesamiento debe hacerse en capas delgadas para que

    la transferencia de calor sea lo ms rpida posible y sostenible econmicamente. sto se

    logra aprovechando el fenmeno de plastificacin, que consiste en la fusin de la capa

    de material directamente en contacto con la superficie del barril, la cual transmite el

    calor, por conveccin forzada, al material slido en las capas inferiores hasta que seplastifica completamente la masa de material.

    Fuente: http://docencia.udea.edu.co/

    En las inyectoras comerciales aproximadamente un 50% del calor requerido

    para fundir el material lo aporta la friccin viscosa, generada por el giro del tornillo con

    respecto al cilindro de plastificacin y el otro 50% lo aportan las resistencias elctricas.

    http://docencia.udea.edu.co/http://docencia.udea.edu.co/http://docencia.udea.edu.co/http://docencia.udea.edu.co/
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    La unidad de potencia

    Es el sistema que suministra la potencia necesaria para el funcionamiento de la

    unidad de inyeccin y de la unidad de cierre. Los principales tipos de sistemas depotencia se pueden clasificar como:

    Sistema de motor elctrico con unidad reductora de engranajes.

    Sistema de motor hidrulico con unidad reductora de engranajes.

    Sistema hidrulico directo.

    Sistema de potencia elctrico

    El sistema de potencia elctrico se utiliza generalmente en mquinas

    relativamente pequeas. Este sistema se emplea tanto para el giro del tornillo como para

    la apertura y cierre del molde. La mquina emplea dos sistemas mecnicos de

    engranajes y palancas ancladas, uno para el cierre del molde y otro para el tornillo. Cada

    uno accionado por un motor elctrico independiente. El accionamiento del tornillo

    cuando realiza la inyeccin lo ejecuta un cilindro hidrulico. En los sistemas con motor

    elctrico, la velocidad puede ajustarse slo en un determinado nmero de valores, lo

    cual puede ocasionar problemas en la reproduccin de parmetros de operacin y

    dificultar la obtencin de piezas con una calidad constante. Los motores elctricos

    generan grandes torques de arranque, por lo que debe tenerse precaucin al usar

    tornillos con dimetros pequeos para evitar que se rompan.

    Sistema de potencia hidrulico

    Los motores hidrulicos son los ms comnmente utilizados, su

    funcionamiento se basa en la transformacin de la potencia hidrulica del fluido en

    potencia mecnica. A diferencia de los sistemas electromecnicos, donde la potencia es

    transmitida a travs de engranajes y palancas, en un sistema con fluidos estos elementos

    se sustituyen, parcial o totalmente, por tuberas de conduccin que llevan el fluido a

    presin a los pistones de inyeccin y de cierre del molde.

    El fluido que ms se utiliza es el aceite debido, principalmente, a sus propiedadeslubricantes en aplicaciones que involucran grandes cargas. En los sistemas hidrulicos

    es comn utilizar presiones que varan entre los 70 y 140 kg/cm2. Las ventajas del motor

    hidrulico con respecto al elctrico pueden resumirse principalmente en:

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    Fcil variacin de velocidades, regulando el volumen de fluido.

    La relacin entre el torque y la velocidad es aproximadamente lineal. El lmite

    de torque se determina por la presin limitante y el torque de arranque es

    aproximadamente igual al de funcionamiento.

    Permite arranques y paradas rpidos debido al pequeo momento de inercia.

    Permite relaciones bajas de peso potencia, lo que posibilita alcanzar altas

    velocidades de inyeccin del material.

    Unidad de control

    Este sistema bsicamente contiene un Controlador Lgico Programable (PLC)y controladores PID para las resistencias elctricas del calefactor y de la boquilla. El

    PLC permite programar la secuencia del ciclo de inyeccin y recibe seales de alarma,

    por sobre presin o finales de carrera, para detener el ciclo. Los controladores PID son

    los ms adecuados para el control de temperatura debido a su elevada velocidad de

    respuesta para mantener la temperatura a los niveles requeridos.

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    ANEXO 2: AJUSTES Y TOLERANCIAS

    Agujero base Eje baseTipoagujero eje eje agujero

    Clase Caractersticas Aplicaciones

    s6/r6 S7/R7 Prensado Montajea

    presin

    Nosegurodegiro

    Casquillosycoronasdebronce,acoplamientosenextremosde ejes,etc.

    n6 N7 Forzado duro Montajedifcil

    Segurodegiro

    Casquillosdebronce,manquitos en cubos,collares caladossobreejes, etc.

    k6 K7 Forzado medioMontajemartilloSegurodegiroydeslizamiento

    Rodamientos abolas,discos de levas,poleas y volantes,manivelas, etc.

    j6 J7 Forzado ligero Montaje

    amano

    Piezas de mquinasherramientas y otrasdesmontables confrecuencia, etc.

    h6 H7 DeslizanteEngranajes decambios develocidad, piezasimportantes de

    mquinasherramientas,etc.

    g6 G7 Giratorio Juegopequeombolos, bridas,collares deretencin,anillosderodamientos, etc.

    Fino H7

    f7

    h6

    F8 Holgado JuegomedianoCojinetes de bielas,ruedas dentadas decajasdecambios,etc.

    h9 H9 Deslizante

    Poleas fijas,manivelas yacoplamientosdeslizantes sobre eleje,etc.

    e8 E9 Giratorio Juegomediano Piezas demotores,bombas,ventiladores,etc.

    Medio

    H8

    d9

    h9

    D10 Holgado JuegoamplioSoportes de ejes,

    poleas, piezas decentrado,etc.

    h11 H11 Deslizante Piezas de maquinaria

    d9 D10 Giratorio Juegomediano

    Ejes demovimientolongitudinal, aros,

    palancas ymanivelas

    e11 E11 Holgado JuegoamplioCojinetes demquinas domsticas,

    pasadoresparaejes.

    Basto H11

    a11

    h11

    A11 Muy holgadoPiezas delocomotoras,cojinetes deejes defreno,etc.

    Fuente: www.infomecanica.com

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    SISTEMA ASIENTO

    Agujero nico Eje nicoGrado de

    ajusteCalidades

    superficialesAgujero Eje Eje Agujero

    Clase Caractersticas

    s 6 S 7 Forzado muyduro Montaje por dilatacin o contraccin;no necesita seguro contra giro.

    r 6 R 7 Forzado muyduro Montaje por dilatacin o contraccin;no necesita seguro contra giro.

    n 6 N 7 Forzado duro Montado o desmontado a presin;necesita seguro contra giro

    k 6

    K 7 Forzado medio

    Montado y desmontado con gran

    esfuerzo (mediante martillo de plomo);

    necesita seguro contra giro y

    deslizamiento.

    j 6 J 7 Forzado ligero

    Montado y desmontado sin gran

    esfuerzo (mediante mazo de madera;

    necesita seguro contra giro y

    desplazamiento.

    h 6 H 7 DeslizanteEn piezas lubricadas, deslizamiento a

    mano.

    g 6 G 7 GiratorioEn piezas lubricadas, su juego es

    apreciable.

    f 7 F 8 Holgado medioEn piezas lubricadas, su juego es ms

    apreciable.

    FINO H 7

    e 8

    h 6

    E 8 Ms holgado

    En piezas lubricadas, el juego es muy

    apreciable.Fuente: www.infomecanica.com

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    SISTEMA ASIENTO

    Agujero nico Eje nicoGrado de

    ajusteCalidades

    superficialesAgujero Eje Eje Agujero

    Clase Caractersticas

    p 5 P 6 Forzado muy duroPiezas montadas por

    dilatacin o contraccin;

    no necesitan seguro

    contra giro.

    n 5 N 6 Forzado duro

    Piezas montadas o

    desmontadas a presin;

    necesitan seguro contra

    giro.

    k 5 K 6 Forzado medio

    Piezas que han de

    montarse o

    desmontarse con gran

    esfuerzo; seguro paragiro y deslizamiento.

    j 5 J 6 Forzado ligero

    Montaje y desmontaje

    sin gran esfuerzo;

    necesita seguro contra

    giro y deslizamiento.

    h 5 H 6 Deslizante

    Piezas lubricadas que

    se montan y desmontan

    sin gran trabajo, a

    mano.

    PRECISION H 6

    g 5

    h 5

    G 6 Giratorio

    En piezas lubricadas el

    giro y deslizamiento

    puede efectuarse a

    mano

    Fuente: www.infomecanica.com

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    Fuente: www.infomecanica.com

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    ANEXO 3: PROPIEDADES FSICAS DE LOS ACEROS S.A.E.

    Propiedades Fsicas de los Aceros S.A.E.Tratamiento Trmico Propiedades Fsicas

    AceroSAE

    Estado

    Calentado

    a(C)

    Enfriando

    en

    Revenido

    a(C)

    Limitede

    Rotura

    (Kg/mm

    2)

    limitede

    fluencia

    (kg/mm2)

    Alargamiento

    (%)

    Estriccin

    (%)

    Dureza

    Brinell

    1010 LC 39 25 35 55 1101010 EF 46 42 23 51 1411015 EF 51 43 22 51 1501015 LC 40 26 33 55 1431020 LC 46 22 35 52 1271020 EF 55 46 21 50 1601022 LC 43 30 31 61 1261024 EF 60 56 26 57 1561025 LC 46 27 29 54 1601025 EF 58 47 20 50 1631025 TT 870 Agua 480 56 42 28 59 1681030 LC 53 33 26 50 168

    1030 EF 60 49 19 50 1801030 TT 870 Agua 480 63 45 26 56 1851035 LC 58 34 25 51 174

    700 60 35 34 68 1741035 TT 840 Agua

    430 74 53 23 52 212700 58 36 26 63 173

    1035 TT 840 Aceite430 68 46 19 48 197

    1040 LC 63 38 24 41 1871040 EF 64 53 18 46 195

    700 64 39 31 64 1861040 TT 840 Agua

    430 79 58 19 49 230

    1045 LC 65 39 26 55 1871045 N 900 65 185

    700 68 42 28 56 1971045 TT 815 Agua

    430 85 64 15 46 248700 67 43 22 55 193

    1045 TT 815 Aceite430 81 56 16 42 227

    1050 LC 72 42 18 41 201700 73 46 25 208

    1050 TT 815 Agua430 91 70 11 266

    1060 LC 82 50 16 26 2171060 N 870 77 225

    700 81 52 19 2301060 TT 815 Agua430 101 80 315

    Fuente: www.infomecanica.com

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    ANEXO 4: ACEROS USADOS PARA LA FABRICACIN DE MOLDES

    ACEROS USADOS PARA LA FABRICACIN DE MOLDES

    Componentes del molde Aceros

    Placa base superior e inferior SAE 1020 a 1045

    Placas cavidad superior e inferior (con postizo) SAE 1020 a 1045

    Placa cavidad superior e inferior (sin postizo) SAE H-12, SAE P-20

    Paralelas SAE 1020 a 1045

    Placas extractoras SAE 1020 a 1045

    Botadores Acero plata

    Contrabotadores Acero plata

    Columnas gua SAE 8620

    Postizos cavidades SAE H-12, SAE P-20

    Postizos macho SAE H-12, SAE P-20

    Placa soporte SAE 1020 a 1045Fuente: http://www2.ing.puc.cl/~icm2312/index.html

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    ANEXO 5: CALIDAD SUPERFICIAL

    Fuente: www.infomecanica.com

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    ANEX