NUEVAS APLICACIONES DE SOFTWARE SEMIAUTOMÁTICO DE MOLDES DE INYECCIÓN

Transcripción

1 XVI CONGRESO INTERNACIONAL DE INGENIERÍA GRÁFICA NUEVAS APLICACIONES DE SOFTWARE SEMIAUTOMÁTICO DE MOLDES DE INYECCIÓN CLAVERÍA AMBROJ, Isabel (1); FERNÁNDEZ CUELLO, Ángel (2); CASTANY VALERI, Javier (3); JAVIERRE LARDIÉS, Carlos (4); (1) Universidad de Zaragoza, España Centro Politécnico Superior, TIIP, Área de Ingeniería Mecánica, Unidad Asociada al CSIC (2) Universidad de Zaragoza, España Centro Politécnico Superior, TIIP, Área de Ingeniería Mecánica, Unidad Asociada al CSIC (3) Universidad de Zaragoza, España Centro Politécnico Superior, TIIP, Área de Ingeniería Mecánica, Unidad Asociada al CSIC (4) Universidad de Zaragoza, España Centro Politécnico Superior, TIIP, Área de Ingeniería Mecánica, Unidad Asociada al CSIC RESUMEN Durante los últimos años, el TIIP, Unidad Asociada al CSIC, ha venido desarrollando una herramienta de diseño para hacer más sencillo y más rápido las labores de diseño de un molde de inyección de termoplásticos, en la fase de anteproyecto. Esta herramienta es, a su vez un potente medio de formación para los diseñadores implicados. Esta ponencia presenta las novedades introducidas en la herramienta de diseño, desde el año 2001, incluyendo la generación de sistemas de correderas para diseños complejos y el sistema de expulsión. Una de las utilidades más interesantes que se presentan es la inclusión en la línea de ejecución del programa, de herramientas relacionadas con la orientación de la pieza en el molde, según criterios objetivos. La metodología seguida en el programa, es la que se ha desarrollado y se viene aplicando con éxito en el TIIP en softwares anteriores. El software ofrece al usuario un entorno, en el cual él participa activamente, tomando decisiones acerca del diseño, pero no ejecutándolas, que es tarea del software. Este trabajo es continuación del presentado en el XIII Congreso Internacional de Ingeniería Gráfica, y muestra las novedades desarrolladas desde entonces.

2 Palabras clave: diseño, moldes, inyección, CAD ABSTRACT During last years, TIIP, Associate Unit to CSIC, has been developing a software tool in order to make easier and faster, the task of designing a thermoplastic injection mould, at the stage of ante project. The tool developed is also a powerful training tool for non qualified personnel in this task. The paper presents a software that covers the complete generation of the mould, according to standard components: plates, screws, guiding system, ejection system, and slide movements. Some of the most interesting utilities included, in the executing line of the software, are the ones related to the orientation of the part into the mould, according to specified criteria. The methodology followed in the software is the one developed in TIIP, and that has been already successfully applied in previous software. The software offers to the user an interface in which, he participates actively by making decisions about the design, but not executing this decisions, that it is a task of the computer. This work continues the previously presented in XIII Congreso Internacional de Ingeniería Gráfica, and shows all the new developments introduced in the software since Key words: design, mold, injection, CAD 1. Introducción El trabajo que se expone sigue los trabajos realizados por Castany [1], Fernández [2], Javierre [3], y Clavería [4] durante los últimos diez años, en la línea de investigación de metodología de diseño para moldes de inyección. La fase más reciente de estos trabajos recoge la introducción de una serie de utilidades en el programa de software para diseño semiautomático de moldes de inyección. Estas utilidades hacen referencia a la inclusión de sistemas de correderas en el conjunto del molde diseñado, así como las herramientas que permiten decidir al usuario si dichas correderas son necesarias o no. 2. Estado del arte, y punto de partida del trabajo Tal y como se presentó en la anterior edición del Congreso Internacional de Ingeniería Gráfica, se está desarrollando un software para diseño semiautomático de moldes de inyección. Básicamente, este software contenía una serie de utilidades que permitían al usuario el diseño básico de un molde a partir de una pieza. El sistema estaba preparado para ofrecer al usuario una serie de decisiones, a partir de la pieza elegida para diseñar el molde, en cuanto a dimensiones generales del mismo, dimensiones de los elementos placa, y posición y dimensionamiento de una serie de sistemas auxiliares. Los sistemas auxiliares que habían sido implementados eran el sistema de tortillería, sistema de guiado del molde, y sistema de expulsión. A partir de ese punto se ha desarrollado la implementación de los sistemas de desmoldeo con correderas, indicados para topologías especiales, en las que aparecen superficies en

3 contrasalida, es decir, superficies que no pueden ser liberadas en la dirección de apertura del molde. 3. Implementación de los sistemas de correderas Punto fundamental en el diseño de un molde de inyección es la localización de la pieza en su interior. Esta localización determina la dificultad de la superficie de partición que se generará, y la necesidad de incluir sistemas de correderas en el molde, lo cual, eleva su nivel de complejidad, tanto a nivel de diseño, como de su posterior funcionamiento. Teniendo en cuenta este aspecto, se ha implementado en el software un módulo para el diseño de correderas en el molde. Dicho módulo, al que se accede directamente después de haber colocado la pieza dentro del molde, ofrece en primer lugar la opción de incluir o no el sistema de correderas en el molde. Esta opción se ofrece, ya que el software, destinado principalmente a ser herramienta de anteproyecto, puede ser utilizado en toda su extensión o por bloques que se suceden automáticamente, según sea la intención del usuario. Es decisión de éste último, el incluir los sistemas que él estime oportunos en cada ocasión. Caso de que se opte por incluir un sistema de correderas, el software nos ofrece once tipos diferentes de estos sistemas, de los cuales dos están actualmente implementados, y un tercero está en desarrollo. Estos tres sistemas de correderas, y sus posibles combinaciones, suponen el 95 % de los sistemas de correderas que aparecen en los moldes comerciales actuales. La figuras 1 y 2 muestran las pantallas a través de las cuales se accede a estas selecciones: Figura 1: pantalla que da la opción de incluir o no un sistema de correderas

4 Figura 2: pantalla que permite seleccionar el tipo de sistema de correderas 3.1. Sistema de correderas de perno cilíndrico de leva Uno de los sistemas de correderas que se pueden seleccionar es el sistema de correderas de perno cilíndrico de leva, que a su vez se divide en dos subtipos: sistema normalizado y sistema no normalizado. Estos dos sistemas se diferencian en que el sistema normalizado es apto para contrasalidas que afectan a la totalidad del contorno de la pieza, y el sistema no normalizado, para contrasalidas localizadas en una zona de la geometría. Las figuras 3 y 4 ilustran el concepto de contrasalida, así como su carácter global o local. Dirección de extracción de la pieza Superficies que forman una contrasalida local en la pieza Figura 3: pieza con contrasalida local

5 Dirección de apertura del molde Superficies que se encuentran en contrasalida afectando a la práctica totalidad de la pieza Figura 4: pieza con contrasalida globlal Una vez se ha elegido cual de los dos sistemas se va a elegir el sistema nos pide los parámetros característicos del sistema, y que determinarán el correcto desmoldeo del componente. En el caso del sistema normalizado, como su nombre indica, las dimensiones principales quedan definidas según las dimensiones de las placas que se hubieran elegido para el molde. Queda a criterio del usuario el definir la longitud del perno que guiará el movimiento de apertura de la corredera, y garantizará la correcta liberación de las superficies. Estos datos se aportan a través de la pantalla mostrada en la figura 5: Figura 5: pantalla de introducción de los parámetros de la corredera

6 En el caso del sistema no normalizado, las dimensiones de la corredera deben ser aportadas por el usuario. El software provee de un método que permite estimar gráficamente, a partir de las dimensiones de la pieza y de la contrasalida, las dimensiones de la corredera, a través de una selección de ventana, tal y como se muestra en la figura 6. Posteriormente será necesario dar valor a los parámetros del perno cilíndrico de forma similar al sistema normalizado. Figura 6: dimensionado de la corredera no normalizada, a través de una selección de ventana En general, el bloque correspondiente al diseño del sistema de correderas sigue una estructura similar al resto de los bloques del software ya existentes. En primer lugar, el programa ofrece un opción de diseño basada en las características de los sistemas del molde diseñados hasta ese momento. A partir de esa opción presentada, es el usuario el que debe decidir si la acepta o decide modificarla según su criterio. Pocos aspectos quedan totalmente libres para ser determinados por el usuario, como es el caso del dimensionado de la corredera no normalizada. Aún así, en este caso, el software proporciona unas herramientas, que limitan la libertad de esa decisión en el sentido de evitar soluciones erróneas o no adecuadas Sistema de noyos hidráulicos El sistema anteriormente descrito resulta adecuado cuando la dirección de extracción de las correderas es perpendicular a la dirección de apertura del molde. Cuando no ocurre así, es necesario recurrir a otros sistemas, como los noyos hidráulicos. Técnicamente, estos sistemas tienen dos características principales, que los distinguen de los anteriores. En primer lugar, su movimiento es accionado hidráulicamente, y no depende de ningún otro movimiento del molde. En segundo

7 lugar, permite direcciones de extracción en direcciones distintas de la perpendicular a la de apertura del molde. Para definir este sistema, el usuario debe determinar la dirección de extracción de esta corredera y sus dimensiones principales, tal y como se muestra en la figura 7: Figura 7: pantallas para definir el sistema de correderas por noyos hidráulicos

8 4. Conclusiones A partir del trabajo presentado en INGEGRAF 2001, se han introducido, en el software para diseño semiautomático de moldes de inyección, una serie de utilidades orientadas a la inclusión de sistemas de desmoldeo por correderas, en el diseño del molde. La inclusión de estos sistemas es aplicación directa de la metodología de diseño TIIP (Taller de Inyección de la Industria de los Plásticos), en la que se basa el software que se está desarrollando. La posibilidad de incluir sistemas de desmoldeo por correderas es fundamental en una herramienta de diseño de moldes, ya que un porcentaje muy elevado de componentes de plástico presenta características geométricas que requieren de estos sistemas. Se han desarrollado tres sistemas de correderas: sistema de perno cilíndrico de leva normalizado, sistema de perno cilíndrico de leva no normalizado, y sistema de noyos hidráulicos. Estos sistemas, junto con el de expulsores inclinados, suponen el 90 % de los sistemas de desmoldeo que se utilizan actualmente en la industria. Cada uno de los sistemas incluidos sigue un esquema de funcionamiento similar: en primer lugar el programa ofrece una solución al diseño que se plantea, y en segundo lugar el usuario acepta esa propuesta, o la ejecuta según su propio criterio. Actualmente, se está trabajando en el desarrollo del sistema de correderas de expulsores hidráulicos, fundamental en el desmoldeo de contrasalidas internas en piezas de plástico. Estos resultados estarán listos para ser presentados en la próxima edición de INGERAF. Agradecimientos Los autores desean expresar su agradecimiento a todos sus compañeros del TIIP (Taller de Inyección de la Industria de los Plasticos) y de la Fundación AITIIP, por su ayuda y colaboración en diferentes fases del trabajo realizado y del que actualmente se está llevando a cabo. Por otra parte, mostrar nuestro agradecimiento al CSIC, (Consejo Superior de Investigaciones Científicas), del que TIIP es Unidad Asociada, por permitir a través de su programa de Especialización en Líneas de Interés para el Sector Industrial, la financiación de este proyecto.

9 Referencias MENGES, Mohren. How to make injection moulds. Aachen (Alemania): Hanser Publishers, REES, H. Mold engineering. Notario (Canada): Hanser Publishers, JAVIERRE, Carlos. Desarrollo de un sistema informático integral que cubra los aspectos técnico-económicos en el desarrollo del anteproyecto de una pieza de plástico. Zaragoza (España): Universidad de Zaragoza, CLAVERIA, Isabel. Software para diseño semiautomático de moldes de inyección. Zaragoza (España): Universidad de Zaragoza, LODENSTEIN, M.A. et al. Development of mold design software. In: Proceedings of the 52 nd Annual Techincal Conference, SHIN, K et al. Design of side cores of the injection molds from automatic detection of interference faces. In: Journal of design Manufacturing, WEINSTEIN, M et al. Optimum parting line design of molded and cast parts for manufacturability. In: Journal of Manufacturing System, NEE, A.Y.C. et al. Determination of optimal parting directions in plastic injection mold design. In: CIRP Annals Manufacturing Technology. Singapore, 1997 SERRAR, M et al. Automatic generation of parting surfaces and mold halves. In: Computers in Engineering ASME, RAVI, B et al. Computer Aided Parting Surface Generation. In: Proceedings of Manufacturing International, Part 4, CHEN, L.L. et al. Parting directions for Mould and Die Design. In: Computer Aided Design, MOCHIZUKI, T et al. Methods of extracting potentials undercut and determining optimum withdrawal direction for mold designing. In: International Journal Japan Society, 1992.