روش اساسي طراحي قالب

[hossien]

روش اساسي طراحي قالب
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgتوصيه مي شود كه طراحي هر قالب به صورت سيستماتيك پيش برود چرا كه قالب و عملكرد آن بايد در شرايط گوناگوني پاسخگو باشند.شكل 51 ارتباط متقابل شرايط و شرايط مرزي و ثانويه كه با عمل اصلي بايد رعايت شوند نمايش مي دهد.اين مطلب با يك مثال آشكارتر مي شود .مسير تصميمهايي كه طراح اتخاذ مي كند با فلوچارت طراحي يك قالب استاندارد براي توليد همزمان چندين سرپوش به نمايش در آمده است (شكلh -a 52).توصيه مي شود كه براي درك منطق روش،اين مسير گام به گام تعقيب شود.

http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/mold_order_detail.jpg
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/injection_mold_design_1.jpg
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/runner_step.jpg
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/standard_injection_mold.jpg
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/standard_injection_mold_end.jpg



تئوری و عملی قالبهای تزریق پلاستیکمولف:Menges,Mohrenمترجم: فرزاد بیغال/تحت نظر:عبدالله ولی نژاد
تهییه کندگان : رضا عبدالمالکی و شهرام صالحی

[hossien]

تعيين اندازه قالب
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgاندازه قالب در اصل به اندازه ماشين بستگي دارد.اغلب اندازه ماشين مشخص يا موجود محدوديت مهمي براي مهندس طراح ايجاد مي كند.
اين محدوديتها عبارتند از:
- مقدار تزريق در هر كورس:مقدار مذابي كه در يك كورس حلزون يا پيستون به داخل قالب منتقل مي شود.
- سرعت نرم سازي ،مقدار مواد نرم شده كه ماشين در واحد زمان آماده مي سازد.
- نيروي گيرنده ةكه بايد نيروي عكس العملي حاصل از حداكثر فشار داخلي حفره قالب را جبران كند.
- حداكثر سطح ميز ماشين كه با فاصله بين ميلهاي راهنماي ماشين معلوم مي شود
- حداكثر فشار تزريق
حداكثر تعداد حفره قالب
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpg ابتدا حداكثر تعداد حفره قالب تئوري محاسبه مي شود{4}
حداکثر حجم مواد در یک کورس Sv به Cm3
=N1حجم قطعه در راهگاه Mv به Cm3 اين محاسبه با فرض استفاده كامل از حداكثر مقدار تزريق در يك كورس ماشين كه از قطر حلزوني و جابجايي آن به دست مي ايد انجام مي شود.البته به دلايل كيفي(مذاب يكنواخت،توانايي كافي براي حفظ فشار)انتخاب حداكثر كمي عاقلانه نيست.
تعداد حفره قالبها براي قطعات با ديواره نازك بيشتر با سرعت نرم سازي ماشين تعين مي شود.
سرعت نرم سازی R به Cm3/min
=N2تعداد ضربها Z/min(قطعه+حجم راهگاه به Cm3) در ماشينهاي قالب گيري تزريقي مدرن با حلزون رفت و برگشتي سرعت نرم سازي به قدري بالاست كه بايد تعداد حفره قالبها N2 فقط براي قطعات جدار ناك با سرعت ضرب زياد چك شود. طبق يك قانون تجربي:

0.4 N1<=N2 <=0.8N1نيروي گيرنده
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgحداكثر نيروي گيرنده از نيروي عكس العملي حفره قالب كه نتيجه سطح تصوير شده همه حفره قالب ها و راهگاهها و حداكثر فار حفره قالب است به دست مي آيد:

F=A×P
در اينجا F نيروي عكس العمل ،A سطح تصوير شده حفره قالبها و سيستم راهگاه و P فشار حفره قالب است. در فرآيند صحيح ،با توجه به جنس و قطعه ،فشار حفره قالب MPa =100-20 است. در عمليات اشتباه ممكن است اين فشار تا فشار تزريق كامل بالا برود.بنابراين ذتوصيه مي شود كه محاسبه با فشار تزريق حداكثرماشين و سطح تصوير شده كلي كه ممكن است با مذاب پوشيده شود انجام شود.
F max =A max ×P inj < F clam
حداكثر سطح گيرنده
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgاين سطح با فاصله بين ميلهاي راهنماي ماشين تعيين مي شود(شكل 62) عموما از مشكل كشيده شدن ميلهاي راهنماي ماشين جلوگيري مي شود .بنابراين بيشترين ابعاد قالب تقريبا بايد mm 10 كوچكتر از فاصله بين ميلهاي راهنماي مربوط باشد.قسمتهاي گيرنده براي تحمل حداكثر فشار حفره قالب كه انتظار مي رود به وجود آيد ساخته مي شوند.ماشينهايي كه براي فرآوري فوم(foam ) با فشار كم به كار مي روند قسمتهاي گيرنده سبك يا ميزهاي گيرنده بزرگترو فاصله بيشتري بين ميلهاي رانما دارند.بايد مراقب بود كه صفحات تحت بارها بيش از از چند ميكرون خم نشوند در غير اين صورت، فاصله درز مجاز خط جدايش حتي با وجود صلبيت كافي خود قالبها حفظ نمي شوند . تز اين لحاظ ماشينهاي امروزي اغلب كوچكتر از اندازه هستند.
كورس باز شدن لازم
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgكورس بازشدن براي بيرون انداختن بدون مشكل قطعه از قالبها با ماهيچه هاي بسيار بلند بايدبه اندازه كافي بلند باشد(مثال :قالب سطل) .حداقل كورس لازم بيش از دو برابر طول ماهيچه است.
از سوي ديگر كورس بلندتر از حد نياز ،مدت زمان سيكل را افزايش مي دهد و به دليل هزينه اي بايد كورس هر چه كوتاهتر باشد.
كورس بازشدن را مي توان دقيقا تعيين كرد ولي كورس بيش از حد نرمال مخارجي زيادي دارد .بنابراين طرحي رائه شده{12} كه در آن قالب در حين كورس باز شدنبا يك وسيله كمكي كج مي شود و سپس قطعه از قالب خرج مي شود(شكل 53)

شكل 53 وسيله كج كردن قالب در حين خروج قطعه از قالب
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/device_for_slant_mold.jpg

[hossien]

روش اساسي طراحي قالب
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpg طول جريان/ نسبت ضخامت ديواره
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgمعيار ديگري كه به ماشين مربوط مي شود نسبت طول جريان و ضخامت ديواره است.طبق قانون هاگن- پويسيل نسبت بين طول جريان L و مربع ضخامت ديواره قالب H2 با فشار تزريق P inj ،كميت مربوط به ماشين و ويسكوزيته مذاب در صورتي كه سرعت مذاب داده شده باشد تعيين مي شود.
براي ترموپلاستيكها مقادير سرعت بهينه مشخصي{13} براي مولكولها وجود دارد كه با آرايش مولكولي تعيين مي شود .اين سرعتها حدود Vinj ~30 cm/s هستند.
البته اغلب از اطلاعات تجربي كه به وسيله توليد كنندگان مواد خام براي محصولاتشان ارائه مي شود وبه صورت نمودار ضخامت ديواره / طول جريان(شكل 54) است استفاده مي شود. اطلاعات اين نمودار براي همه مواد با آزمايش به دست آمده است.
شكل 53 رابطه ضخامت ديواره و طول جريان براي تعدادي از رزينهاي قالب گيري PMMA ( شركت Degussa ){14}
اين مواد طبق DIN7745 هستند.
دو سري از انواع آنها وجود دارد :انواع استاندارد 6،7،8 و انواع E كه وزن مولكولي بيشتري دارند.
در حال حاضر داده هاي معمولي براي توليد قطعات قالبگيري با حداكثر طول جريان مذاب در حفره قالب و ضخامت مقطع مربوطه (نازكترين) مشخص مي شوند و اين داده ها كاملا تجربي هستند.
نسبت ضخامت ديواره /طول جريان كه از قانون هاگن-پويسيل به دست مي آيد با اصل تشابه مطابقت دارد.

شكل 53 رابطه ضخامت ديواره و طول جريان براي تعدادي از رزينهاي قالب گيري http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/relation_thickness_flow_len.jpg
محاسبه تعداد حفره قالب
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgاولين مرحله طراحي تعيين تعداد حفره قالبها است .معيارهاي فني (به شكل تجهيزات موجود در ماشين و كيفيت مورد نياز و هزينه ها) همچنين معيارهاي اقتصادي(تاريخ تحول) در نظر گرفته مي شوند. براي راحت كردن اين تصميم گيري چند سطحي يك فلو چارت(شكل 55) ارائه مي شود كه روش مناسب را توضييح مي دهد.
با فرض اينكه قيمت تك محصول به روش توليد آن بستگي دارد مي توان به صورت عكس نتيجه گرفت كه محاسبات هزينه بايد از مرحله طراحي ،مخصوصا طراحي قالب ، شروع شود تا راه حل بهينه به دست آيد.تقسيم كل روش به اعمال جزئي شناخته شده يا اعمال ابتدايي(17) كه مي توان با توجه به علت و معلول آنها را جايگزين عمليات كلي نمود كاري عملي است. سپس اين اعمال جزئي به كمك آناليز مقادير ارزيابي مي شود .نكته مهم منبع هزينه هاست. شكل 56 هزينه ها را كه بايد در نظر گرفته شوند نمايش مي دهد و در گروههاي هزينه آنها را جا داده است.
با جمع كل هزينه هاي منفرد يا گروههاي هزينه به صورتيكه در شكل 56 نمايش داده مي شود هزينه ها به دست مي آيد.منحني اين هزينه ها به صورت شماتيك در شكل 57 {9،18،21) نمايش داده شده است.
از آنجا كه از پيش معلوم نيست كه كدام تركيب از تعداد حفره قالبها ،سيستم قالب و ماشين قالبگيري تزريقي به كمترين هزينه منجر مي شود ،اين سه كميت بايد در محدوده مشخصي ،كه تعيين مي شوند تغيير كنند.
ابتداد تعداد حفره قالبها بايد محدود شود.اين كار با 5 گام اول الگوريتم شكل 55 انجام مي شود كه جزئيات آن به علت اهميت آنها بعدا مورد بحث قرار مي گيرد.اگر اطلاعاتي راجع به خواسته هاي كيفي (گام دو يا زمان تحويل (گام 3)در دست نباشد ،مي توان در گام 1 با تعداد حفره قالب درستي از نظر عملي كار را شروع كرد (20) ،كه اين تعداد فقط به مقدار سفارش بستگي دارد (شكل 58) .

شكل 55اگوريتم تعيين تعداد بهينه حفره قالب http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/algorithm-_quantity_cavity.jpg
شكل 57 هزينه مربوط به تعداد حفره قالب http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/cost_for_cavity.jpg
مشاهده مي شود كه منحني از كمتر از n=1000 قطعه شروع نمي شود.تعدادكمتر سفارش با سود نيست چرا كه هزينه هاي قالب مخارج استهلاكي زيادي به وجود مي آورد.اين هزينه با كاهش تعداد توليد افزايش مي ابد و منجر به غير اقتصادي شدن كار مي شود.
طبق اين تجربه (20) اقتصادي ترين راه براي توليد قطعات تا تيراژ 10000 قطعه به شرط اينكه زمان تحويل مورد نياز محدوديتي ايجاد نكند استفاده از قالب با يك حفره قالب است.اگر بهترين كيفيت و دستيابي راحت در نظر باشد ،آنگاه عموما فقط از اين قانون استفاده مي شود.با مشكلتر شدن فرآوري مواد ،اين نمودار (20) ارزش بيشتري پيدا مي كند.اگر شرايط ديگري وجود داشته باشد ،آزمايش ديگري انجام مي شود

شكل 58 ارتباط بين تعداد حفره قالب و مقدار سفارشhttp://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/relation_request_cavity.jpg

[hossien]

الگوريتم تعيين تعداد حفره قالب بهينه از نظر فني و اقتصادي
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgاز آنجا كه تعيين واقع گرايانه تعداد حفره قالب بهينه فقط به توجه به مشخصات ماشين قالبگيري و قالب مناسب براي قطعه مورد نظر امكانپذير است ،بنابراين اگر تعداد حفره قالب بهينه از نظر فني و اقتصادي تعيين شود مناسب ترين تركيب قالب و ماشين به صورت همزمان به دست مي آيد{16}
براي شروع يك درخواست توليد قطعات قالبگيري تزريقي را در نظر بگيريد كه در اصل شامل:
- شكل قطعه
- جنس قالبگيري
- شرايط قطعه
- تعداد توليد و
- تاريخ تحويل است.
در برآورد قالبساز و قالبگير ، حداقل پارامترهاي زير را بايد مقرر شوند:
- تعداد حفره قالب n ،
-نوع قالب W
- ابعاد اصلي قالب،
- تعداد m و انواعM ماشينهاي قالبگيري،
- هزينه قالب و
- هزينه هاي قطعات(n,W.M,m ) S .
پارامترهايي كه در بالا ذكر شد فقط با هم مي توان آنها را تعيين كرد چرا كه به صورت متقابل به يكديگر وابسته هستند .مثلا ارتباطي بين تعداد حفره قالب n و تعداد m همچنين نوع ماشين قالبگيري M وجود دارد.اين وابستگي نتيجه تعداد توليد و زمان تحويل و از سوي ديگر ملزومات فني فرآيند (سرعت نرم سازي،تعداد كورس،...)و از سوي ديگر اطلاعات راجع به ماشين است.
نوع تزريق و موقعيت آن و همچنين تعداد حفره قالب ،مثلا از قالب يك حفره اي به قالب دو حفره اي ،بستگي دارد.ابعاد اصلي قالب به تعداد حفره قالب ،طرح قالب و نوع ماشين بستگي دارد .برعكس ممكن است كه طرح قالب به ابعاد اصلي قالب وابسته باشد .اگر مثلا به علت زياد بودن نيروهاي عرضي بازشدن، استفاده از يك ميل راهنماي ضخيم براي قالب كشويي لازم شود نمي توان آنرا پس از تعيين شدن اندازه ها ايجاد كرد.بنابراين استفاده از قالب با حفره قالب دو تكه حساسيت بيشتري دارد .هزينه هاي قالب وقطعه به صورت مستقيم يا غير مستقيم به پارامترهاي باقيمانده كه در برآورد مقرر شده اند بستگي دارد.
براي به دست آوردن مناسبترين تعداد حفره قالب (تركيب قالب –ماشين) با كار قابل قبول،روش زير ارائه شده است.شكل 59خلاصه فلوچارت يك الگوريتم براي تعيين بهترين تركيب قالب و ماشين از نظر فني و اقتصادي براي قطعه توليدي نمايش مي دهد. در گام 1 قطعه آناليز شده و تمام مقاصد عملي قالب به دست مي آيد.علاوه بر اينها انتخاب اوليه ماشينها ،يعني ماشينهاي قالبگيري كه انتخاب نهايي از ميان آنها خواهد بود ،انجام مي شود .سپس در گام 2 اولين محدوديت دامنه تعداد حفره قالب كه بر مبناي معيارهايي كه به اطلاعات راجع به قطعه بستگي دارد تعيين مي شود.پس از اين گام در گام 3 دامنه تعداد حفره قالب با بازبيني معيارهاي فني مهم محدودتر مي شود .در گام 4 پس از محاسبه ابعاد اصلي قالب مي توان هزينه قطعه را محاسبه كرد .در اين مرحله تعداد حفره قالب براي يك ماشين و قالب مشخص تصحيح و تعيين شده است و پس از اين گام ماشين و قالب انتخاب شده اند .با اين انتخاب در گام 5 ماتريس نتايج براي هزينه هاي قطعه به دست مي آيد .اين ماتريس بايد اقتصاديترين تركيب،البته لزوما بهترين تركيب ماشين و نوع قالب و تعداد حفره قالب نيست،را مشخص سازد.

شكل 60 الگوريتم تعداد حفره قالب بهینه(تركيب :قالب-ماشين)http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/best_cavity_quantity.jpg
شكل 60 فلوچارت الگوريتم را به صورت كاملتري نمايش مي دهد.در گام 1 تمامي الت طراحي ممكن براي قالب با توجه به آناليز قطعه (بخشهاي 4-4-1 تا 4-4-3 )تعيين مي شود .مهمترين هدف در اين گام خلق سيستم و موقعيت تزريق و همچنين راه خروج قطعه از قالب است .هدف اين مرحله مشخص كرده همه اشكال گوناگون عملي قالب است.بايد به محدوديتهاي تعداد حفره قالب براي طراحي نوع مربوطه توجه شود. سپس در گام 2 ماشينها از مجموعه ماشينها، تك تك كنار گذاشته مي شوند تا يكي براي انجام دادن كار انتخاب شود.محدود كردن طيف ماشينها به ماشينهاي كه بايد در نظر گرفت،با برنامه يا بر مبناي تجربه انجام مي شود .اين عمل باعث كاهش كار كلي براي پيداكردن مناسبترين ماشين و قالب در مراحل بعدي مي شود.

شكل 60 الگوريتم تعداد حفره قالب بهینهhttp://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/best_cavity_quantity_2.jpg
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/best_cavity_quantity_3.jpg
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/best_cavity_quantity_8.jpg
در گام 3 تعداد حفره قالب عملي با توجه به تجربياتي كه با قطعات مشابه وجود دارد مقرر مي شوند.
براي افزايش مقاصد اين روش ،بررسي با در نظر گرفتن وابستگي تعداد حفره قالب به مقدار توليد براي يك خانواده مشخص از قطعات قالبگيري كه با اندازه هاي مشابه قطعه گروهبندي شده اند انجام مي شود. اين اطلاعات را مي توان وارد نمودارها كرده و بنابراين به صورت رياضي بيان نمود. به اين وسيله برآورد اوليه تعداد حفره قالب ممكن مي شود .گام 5 به تعداد حفره مناسب از نظر كيفي ربط دارد .اگر بيش از يك حفره قالب در قالب باشد شرايط فرآيند مناسب نخواهد بود .تعداد ذحفره قالب صحيح باعث قالبگيري قطعه با كيفيت كامل مي شود. بنابراين ارتباطي بين كيفيت مورد نياز قطعه و حد اكثر تعداد حفره قالب مكن وجود دارد ،حتي براي مقدار توليد بيشتر ،انتخاب تعداد كمتري حفره قالب نسبت به تعداد مجاز از نظر فني ،بايد انجام شود تا قطعات با كيفيت بالا به دست آيد در{22} يك ارزيابي كيفي (صحت شكل و ابعاد)در 4 گروه ارائه شده است .علاوه بر اين ،تقسيم بندي خانواده هاي قطعات بايد انجام شود.نمي توان يك عبارت كمي قابل قبول عمومي درباره وابستگي درجه كيفيت به تعداد حفره قالب بيان كرد البته اين وابستگيها را به راحتي مي توان با اندازه گيري وزن و ابعاد قطعات قالبگيري حاصل از قالبهاي چند حفره اي كه عملا در كارگاه استفاده مي شود مشاهده كرد.
پس از تعيين تعداد حفره قالب با توجه به كيفيت در گام 5 در مورد تعداد حفره قالب لازم كه با زمان تحويل مناسب باشد تصميم گيري مي شود- اين تعداد نبايد كم باشد تا اينكه سفارش در فاصله زماني مجاز توليد شود.
زمان ساخت كل سفارش tu تشكيل شده از:

t_ u =t _Des +t_ M +t_ Pro
t_ Des : مدت زمان طراحي قالب
t_ M M : مدت زمان ساخت قالب
t_ M : مدت زمان توليد سفارش قطعه
مدت زمان طراحي قالب t Des مستقل از تعداد حفره قالب فرض مي شود ،در حاليكه مدت زمان ساخت قالب
t M با افزايش حفره قالبها افزايش مي يابد {22}.اين ارتباط با رابطه تقريبي زير مشخص مي شود :
t_ MM = t_c1 × n_ 0.7
: مدت زمان ساخت قالب با يك حفره قالب
n : تعداد حفره(توان 0.7 از اطلاعات تجربي به دست آمده است.
علاوه بر اين تعداد حفره ها، حفره بهينه ديگري با توجه به زمان بندي وجود دارد،n_topt كه در آن حداقل زمان tu وارد شده است .همچنين اين زمان با t MMوtM(n) به تعداد حفره قالبها بستگي دارد.با مساوي قرار دادن مشتق اول تابع tu= f(n) با صفر ،تعداد حفره قالب كه مقدار بهينه آن است نسبت به زمان به دست مي آيد.اولين دامنه كاربردي تعداد حفره هاي قالب مورد انتظار با nD,nQ,np در گام 6 برپا مي شود .حد پايين با
nD و حد بالا با nQ مشخص مي شود .اعداد nD و ntopt اطلاعات غير ضروري اضافي مي دهند.
در مرحله 3 اولين ماشين از ماشينهاي از پيش انخاب شده (گام 2) و اولين طرح قالب از همه طرحهاي عملي (گام 1 ) در گامهاي 7و 8 بيشتر بررسي مي شوند. در گام 9 آرايش حفره ها و تعداد حفره ها از نظر فني nt1 (فضاي روي صفحه )تعيين مي شود .در آرايش بايد متقارن باشد ؛در غير اين صورت نيروهاي موثر بر قالب و ميلهاي راهنما يكنواخت عمل نمي كنند(خارج از مركز) .شكل 61 آرايش سري و يك آرايش دايروي را نمايش مي دهد.
در{23و16} جزئيات آرايش حفره ها جود دارد .مهمترين معيار آرايش صلبيت كافي بين حفره ها و فضاي سيستم مبدل گرما است .سطح گيرنده ممكن با ابعاد WhوWv با فاصله بين ميلهاي راهنما تعين مي شود.در موارد خاص امكانپذير بودن جابه جايي ميلهاي راهنما بايد پيش بيني شود.(شكل 62) .
آرايش حفره قالب براي تعداد حفره قالب nQ = nt1 بنا مي شود.شكل 63 اين عمليات را نشان مي دهد ،كه در آن با قرار دادن آرايش حفره قالب روي صفحه قالب با توجه به ابعاد قالبگيري nt1 به دست مي آيد .
اگر در صفحه قالب فضاي كافي براي تعداد حفره قالب nQ وجود داشته باشد آنگاه nQ = nt1 .در غير اين صورت عد كوچكتر بعدي انتخاب شده و آرايش مجددا تعيين مي شود.تعداد حفره قالب خواسته شده هنگامي كه فضاي كافي براي همه حفره ها وجود داشته باشد به دست مي آيد.

شکل 61 آرایش حفره قالب با یک خط جدایشhttp://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/adornment_cavity_mold.jpg
شكل 62 تعداد حفره قالب كه از نظر فني عملي است http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/best_cavity_quantity_4.jpg
شكل 63 تعداد حفره قالب كه از نظر فني عملي است(سطح گيرندده) http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/best_cavity_quantity_5.jpg
شكل 64 تعداد حفره قالب كه از نظر فني عملي استhttp://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/best_cavity_quantity_6.jpg
در گام 10 تعداد حفره قالب nt2 با توجه به فشار تزريق تعيين مي شود.تعداد حفره قالب از پيش تعيين شده
nt1 با اين يكي مقايسه مي شود تا nt1 = nt2 كه در اين صورت فشار تزريق براي پر كردن همه حفره قالبها كافي است،در غير اينصورت nt2 كم مي شود تا پاسخگوي نياز باشد.
يك راه مكن براي بررسي شرايط مورد نياز ايم است كه فشار لازم در حفره قالب و گلويي تزريق برآورد شده و اين مقدار از حداكثر فشار تزريق كم شود .فشار باقيمانده براي نازل و سيستم راهگاه است. اين فشار،محاسبه حداكثر طول Lmax راهگاهها را مكن مي سازد كه بايد آنرا به سطح خط جدايش وارد كرد(شكل 64).
علاوه بر اين بررسي تقريبي ،روش بسيار عمومي تري براي تعيين فشار لازم در كل سيستم با برنامه هاي مجزا وجود دارد{24ؤ22}.
در گام 11 تعداد حفره قالبها از نظر فني ،nt3 تا nt6 تعيين مي شود:
nt3 :بر مبناي نيروي گيرنده است.
nt4 : بر مبناي حداقل ظرفيت يك كورس تزريق مي باشد.
nt5 : بر مبنا حداكثر ظرفيت يك كورس تزريق مي باشد
nt6 : بر مبناي سرعت نرم سازي است.
اعداد nt3 ، nt5و nt6مشابه تعيين nt6 در گام 10 تعيين مي شوند.يعني هميشه با بزرگترين عدد موجود شروع مي شوند در حاليكه ،تعداد حفره قالب nt4 گام به گام بيشتر مي شود ،اين عدد با nD (گام 6) شروع شده و تا هنگامي كه ظرفيت كورس تزريق واقعي بزرگتر از حداقل آن بشود زياد مي شود.
با گامهاي 12و 13 هماهنگي تعداد حفره هاي قالب كه داخل دامنه تعين شده اند با طرح قالب M گام 8 بررسي مي شود.در گامهاي 14و15 و بر مبناي تكميل گامهاي 13-1 دامنه تعداد حفره قالبها ازnt min تا nt max مشخص ميشود كه در اين دامنه ،خواسته هاي كيفي و از سويي شرايط زمان تحويل رعايت شده است و از سوي ديگر در اين دامنه،طرح قالب W وماشين M از نظر فني مورد توجه بوده است.به اين ترتيب در مرحله 4 فلوچارت زمينه فعاليت آماده مي شود و در اين مرحله تعداد حفره ها تصحيح و تعيين شده و محاسبات اقتصادي كه شامل هزينه هاي توليد قطعه است انجام مي شود.
براي ماشين M يكسان و طرح قالب W مشابه (گامهاي 16و17) ابعاد اصلي قالب قبل از محاسبات هزينه تعيين مي شود(گامهاي 22تا27) .بايد دانست كه نه فقط اطلاعات و ابعادي كه بر طرح قالب موثر هستند بلكه همه اطلاعات هندسي مهم خارج از آن مثل ابعاد صفحات و ارتفاع قالب مورد نظر است.
در گام 11 با تعداد حفره قالبnt min ابعاد اصلي قالب تعيين مي شود.با تعريف ابعاد ،طرح بايد از نظر عملي ممكن باشد و به اين منظور بررسي مي شود (مثلا آيا ابعاد قعه قابل دستيابي هستند؟ نيروي خارج كردن قطعه از قالب توسط سيستم پران كافي است؟).
سپس در گام 21 هماهنگي قالب با ماشين بررسي مي شود .ارتفاع قالب و كورس باز شدن و پران براي اولين بار و ابعاد ميز قالب با اطلاعات ماشين براي دومين بار مقايسه مي شوند.
شكل 65 سيشتم محاسبه هزينه بر مبناي گامهاي 27-22 را نمايش مي دهند.
هزينه ساعتي ماشين (گام 22) شامل موارد زير است:
- كاهش بها
- بهره
- هزينه نگهداري
- هزينه استقرار
- هزينه انرژي
- هزينه آب خنك كن و
- سهم دستمزدهاي ساعتي.
هزينه هاي مربوط به قطعه (گام23) هزينه مواد وهزينه تكميل قطعه است.
براي نوع قالب مشخص شده (گام 17) و با دانستن ابعاد اصلي قالب( گام 19) هزينه قالب را با روشهاي مختلفي مي توان برآورد كرد.{26،25،16} با رجوع به{16} هزينه هاي قالب تشكيل شده اند از:
- هزينه طراحي
- هزينه جنس
- هزينه ساخت و
- هزينه سازندگان بيروني
هزينه هاي غير مستقيم قالب تشكيل شده انداز:
- هزينه نمونه سازي
- هزينه مونتاژ
- هزينه نگهداري
هزينه هايي كه تعريف شده اند مستقيما هزينه ناميده مي شوند.
با تخصيص بالا سري حسابهاي فرعي به حسابهاي اصلي هزينه هاي كلي بالا سري براي هر سفارش مشخص مي شود.سپس هزينه توليد هر قطعه با گام 27 و مطابق شكل 65 محاسبه مي شود.
با توجه به ملاحظات هر شركت مشخص روشهاي ديگري براي محاسبه هزينه ممكن است و يا بايد به كار برود.
پس از پايان كل محاسبات مربوط به عمليات در مرحله 4 (n متغير) طرح قالب بعدي در ماشين مشابهي بررسي مي شود.محاسبات براي ماشينهاي ديگر از گام 2 به روش مشابهي انجام مي شود.
تمامي هزينه هاي مربوط به يك قطعه قالبگيري به شكل يك نتيجه كلي در گام27 به دست مي آيد و آن را مي توان به گام 28 وارد كرد. در اينجا اقتصاديترين تعداد حفره ،كه تركيب تعداد حفره قالب –قالب- ماشين با كمترين هزينه قطعه است به دست مي آيد.
كامپيوتر بهترين وسيله براي كار با اين داده هاي بسيار زياد و اجراي محاسبات پرشمار است.

شكل 65 محاسبه هزينه هاي توليد براي هر قطعهhttp://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/best_cavity_quantity_9.jpg

[hossien]

آرايش حفره ها
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgپس از تكميل تعداد حفره ها ،آنها را بايد به بهترين صورت ممكن آرايش داد.
در ماشينهاي قالبگيري تزريقي مدرن معمولا سيلندر در محور مركزي ميز ثابت قرار دارد.محل راه تغذيه با اين مشخص مي شود. آرايش حفره ها در اطراف راه تغذيه مركزي بايد طوري باشد كه شرايط زير در آن رعايت شود:
- تمام حفره ها بايد به صورت هم زمان و با مذابي كه دماي يكسان دارند پر شوند.
- طول جريان بايد كوتاه باشد تا مقدار ضايعات مواد حداقل شود.
- فاصله بين يك حفره قالب با يك حفره قالب ديگر بايد به اندازه كافي زياد باشد تا فضاي لازم براي خطوط خنك كاري و ميلهاي پران در اختيار باشد. همچنين سطح مقطع كافي براي تحمل نيروهاي حاصل از فشار تزريق وجود داشته باشد.
- برآيند كليه نيروهاي عكس العملي بايد در مركز ثقل باشد.


شكلهاي 63 و 68 طرحهاي اوليه براي آرايش حفره ها در قالب را معرفي مي كنند
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/cavity_adornment-_compare.jpg
تعادل نيروها در قالب در حين تزريق
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgاگر حفره ها نسبت به راه تغذيه مركزي خارج از مركز قرار بگيرند بار غير يكنواخت بر قالب و قسمت گيرنده وارد مي شود. ممكن است قالب در يك قسمت تحت نيرو باز شود.
درزدار شدن و شكست احتمالي ميلهاي راهنماي ماشين ممكن است در نتيجه اين عمل اتفاق بيفتاد .قالبهايي كه يك بار درزدار شوند ، سطح آب بندي آنها خراب است و همواره در آنها درز ايجاد مي شود.بنابراين اولين قانون طراحي اين شرط است كه برآورد همه نيروهاي عكس العملي (فشار تزريقي) و برآورد همه نيروهاي گيرنده بر مركز راه تغذيه اثر كنند.

شكل 69 سيستم راهگاه مركزي و خارج از مركز را نمايش مي دهدhttp://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/cavity_adornment-_compare_2.jpg
در قالبهاي پيچيده مركز ثقل تعيين شده و مطابق آن موقعيت حفره ها در قالب مشخص شود.

http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/cavity_adornment-_compare_3.jpgتعداد خطوط جدايش
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpg
قطعه قالبگيري و راهگاه موقع باز شدن قالب در صفحه اي كه از خط جدايش عبور مي كند باز مي شوند.قطعات پلاستيكي منجمد شده بيرون انداخته شده و قالب براي سيكل بعدي آماده مي شود.
قالب استاندارد يك خط جدايش دارد. قطعه قالبگيري و راهگاه با هم از قالب خارج مي شوند.اگر لازم باشد كه راهگاه به صورت اتوماتيك از قطعه جدا شود ،اغلب در مورد قالبهاي چند حفره اي يا در تزريق از چند گلويي ،خط جدايش اضافي براي سيستم راهگاه (قالب سه صفحه اي) مورد نياز است و يا قالب راهگاه گرم (راهگاه سرد براي مواد واكنشي) به كار مي رود(بجز: راهگاه تونلي) .در قالبهاي طبقه اي خطوط جدايش متعددي لازم است.
راه حل هاي طراحي
يك خط جدايش:
قالب استاندارد،
قالب كشويي،
قالب با حفره قالب دو تكه،
قالب با پران پيچي و
قالب راهگاه گرم.
چند خط جدايش:
قالب سه حفره اي،
قالب طبقه اي و
قالب با راهگاه عايق بندي شده.
مواردي كه بر تعداد خطوط جدايش اثر دارند:
شكل قطعه،
تعداد حفره قالب،
سيستم راهگاه و گلويي تزريق .

[hossien]

حفره ها و ماهيچه هاي قالب
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgتا كنون براي شكل دهي محفظه فقط درباره محل قرار گرفتن حفره و ماهيچه بحث شد .يك قطعه داراي سطوح خارجي و داخلي است و محفظه شامل تمام شكل قطعه تزريقي است.روشهاي بكاربردن حفره و ماهيچه در قالب را با دو عنوان كلي روش اينتگري و روش اينسرتي تقسيم بندي كرديم.روش ديگري كه در ساخت حفره ها استفاده مي شود روش اسپليتي است كه تا كنون درباره آن بحث نشده است.اين روش يك روش اينسرتي خاص است .اكنون درباره روشهاي اينتگري و انسرتي به صورت جداگانه بحث مي شود.
صفحات اينتگري حفره و ماهيچه
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgزماني كه حفره يا ماهيچه از ماشين كاري صفحه يا بلوك فولادي و يا ريخته گري يك قطعه ساخته شود و از صفحه نگهدارنده قالب نيز استفاده نگردد ،به صفحه حفره ،صفحه ماهيچه اينتگري و به صفحه ماهيچه ،صفحه ماهيچه اينتگري گفته مي شود.از اين طرح در قالبهاي تك حفره اي به دليل داشتن استحكام بالا ،اندازه كوچك و هزينه پايين استفاده مي شود.اغلب اين روش براي قالبهاي چند محفظه اي استفاده نمي شودزيرا فاكتورهاي ديگري نيز مانندانطباق دولنگه قالب بايد در نظر گرفته شود.طرحهاي نمونه اي كه در آن از اين روش استفاده مي شود در شكل زير نشان داده شده است.
شكل1: مثالهايي از قالبهاي نوع ايتنگري
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/1.jpgروش ساخت حفره ماهيچه اينتگري
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgاز بين روشهاي مختلف ساخت حفره و ماهيچه،معمولا از دو روش استفاده مي گردد كه عبارتند از:
الف) استفاده از ماشين كاري مستقيم روي فولاد آهنگري شده يا يك بلوك فولاد با ماشينهاي ابزار رايج.
ب) استفاده از تكنيك ريخته گري دقيق كه مي بايستي مدل حفره و ماهيچه ساخته شود.از اين مدل براي نوع مناسبي از عمليات ريخته گري حفره يا ماهيچه استفاده مي شود.
استفاده از اينسرت موضعي
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgاين نوع اينسرتها زماني استفاده مي شود كه براي ساخت قالب نياز به ساده سازي باشد. در صورت بكاربردن آنها ،يك سوراخ يا فرورفتگي در حفره يا ماهيچه بايد ايجاد كرد تا اينسرت در موقعيت خود تثبيت شود .مثالهاي از كاربرد منطقي اينسرتهاي موضعي دو نوع قالب اينتگري در زير آورده شده است:

مثال 1:
حفره يك قطعه جعبه اي شكل كه داراي يك لبه روي پايه خود است را در نظر بگيريد.در اين مثال براي ايجاد شيار كف حفره لازم است تا عمليات ماشين كاري انجام شود .ماشين كاري اين شيار بسيار سخت است و بايستي يك روش منطقي براي حل اين مساله در نظر گرفت .با بكاربردن يك اينسرت موضعي اين مشكل بر طرف مي شود .اين طرح در شكل زير نمايش داده شده است .اين روش باعث مي شود تا در هنگام ماشين كاري حفره،زمان ماشين كاري به دليل عمليات ماشين كاري حفره راه بدر كاهش يابد.اينسرت موضعي جداگانه ساخته شده و با يك صفحه پشت بند در حفره نصب مي شود.
شكل 2: اينسرت موضعي كه براي ساده شدن ماشين كاري زير يك حفره اينتگري استفاده شده است.
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/2.jpg
مثال 2:
اگر در يك قطعه تزريقي شكل يكنواختي داشته باشيم و به صورت موضعي يك شكل غير يكنواخت وجود داشته باشد نيز از اينسرت موضعي استفاده مي شود.يك ظرف گرد دسته دار براي مثال انتخاب شده كه در شكل (a) نشان داده شده است.شكل لبه داخلي ظرف نياز به يك برآمدگي در بالاي حفره (b) اغلب توسط عمليات تراشكاري ساده اين شكل ايجاد مي شود. اگر تمام حفره به صورت اينتگري باشد وجود برآمدگي دسته مانع از ماشين كاري ساده نمي شود.شكل سراسري ظرف در شكل(c) و برش موضعي ظرف در شكل(d) نمايش داده شده است.اگر از اينسرت موضعي استفاده نشود برآمدگي محل دسته مي بايستي فرزكاري گردد كه باعث صرف هزينه و اتلاف وقت مي گردد ،بنابراين در صورت استفاده از اينسرت موضعي (e) لبه توسط عمليات تراش تمام شده و محل فرورفتگي اينسرت موضعي فرز كاري مو شود.در سمت ماهيچه نيازي به استفاده از اينسرت نيست.در اين حالت شكل شكل خارجي دسته با براده كاري از صفحه ماهيچه ايجاد مي شود؛در صورتي كه در حالت قبلي با اضافه كردن يك اينسرت در داخل ماهيچه شكل گرفت.
شكل 3:نمايش يك اينسرت موضعي مناسب در حفره اينتگري
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/3.jpg(a ): قسمتي از قطعه (يك ظرف) (به برآمدگي توجه كنيد).
(b ): برآمدگي لبه ظرف روي حفره
(c ): برش موضعي قالب در “X-X”
(d ): برش موضعي قالب در “Y-Y” بدون كاربرد اينسرت موضعي
(e ): برش قالب در “Y-Y” با اينسرت موضعي

مثال 3:
در يك قالب برآمدگي هاي باريك وجود داشته و امكان خراب شدن اين برآمدگي ها وجود دارد بايستي از اينسرتهاي موضعي استفاده نمود .هرگونه برآمدگي كوچكي كه شكل يك فرورفتگي و يا سوراخ را در داخل قطعه ايجاد مي كند احتمالا معيوب ميباشد و در قالب بايستي از انسرت موضعي استفاده كرد.باجاسازي اينسرت موضعي قادر خواهيم بود كه به راحتي قطعه معيوب شده را تعويض كنيم.در شكل زير يك نمونه نشان داده شده است.شكل برش مقطعي از قالب براي توليد دسته مسواك است.يك سوراخ در دسته قطعه وجود دارد.ماهيچه در اينجا به شكل يك تيغه چهار گوش باريك است و حفره را مي توان با ماشين كاري خيلي ساده ايجاد كرد و اينسرت موضعي را مانند شكل زير در موقعيت خود توسط يك پشت بند رزوه دار تثبيت نمود.
شكل 4: اينسرت موضعي براي ايجاد سوراخ در دسته مسواك
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/4.jpg
مثال 4:
در قطعات تزريقي كه به سوراخ گرد نياز باشد از اينسرت موضعي استفاده مي شود .دلايل استفاده از اينسرت موضعي در اين حالت نيز مشابه قبل است،البته اگر اندازه سوراخ ناز به يك ماهيچه باريك داشته باشد.عموما دليل اصلي استفاده از اينسرت موضعي به دليل وجود يك برآمدگي گرد در قالب است.در يك قطعه عمليات مورد نياز براي جا زدن يك پين بسيار ساده تر از ايجاد يك نافي گرد است.اگردر شكل قطعات تزريقي سوراخهاي گرد وجود داشته باشد،طراح قالب بايد هميشه از اينسرت موضعي استفاده كند.اين پين هاي گرد در سوراخهاي ماشين كاري شده (در حفره و ماهيچه) تثبيت مي شوند.در شكل زير روشهاي مختلف نصب اينسرت موضعي روي صفحه قالب نشان داده شده است.
شكل 5: روشهاي مختلف بستن اينسرتهاي موضعي
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/5.jpgماهيچه با قطرهاي بزرگ را مي توان با روش لبه دار كردن (a) و يا با بستن پيچ از پشت نصب نمود(c).براي بستن قطرهاي كوچك هميشه از روش پشت بند استفاده مي شود(b).توجه كنيد كه طول اينسرتهاي موضعي بايد حتي الامكان كوتاه طراحي شود تا راحت تر ساخته شوند.

مثال 5:
محفظه ممكن است شامل يك سري شيار باشد.بهترين طرح در اين حالت استفاده از يك صفحه به صورت اينسرت موضعي است تا هرگونه تغييري در شيارها را امكان پذير نمايد.دلايل ديگري نيز براي استفاده از اينسرت موضعي وجود دارد كه به آنها اشاره مي كنيم: اولا عمليات شيارزني در عمق يك حفره بسيار سخت است؛ثانيا به دليل اينكه ماشين هاي شيار زني داراي ساختمان كوچكي هستند از آنها براي قطعات بزرگ قالب نمي توان استفاده كرد.يك صفحه شيار زده شده در شكل زير نشان داده شده است.در اين مثال يك صفحه در كف حفره تعبيه و با پيچ هاي آلن بسته شده است.
طراحي قالب تزريق پلاستيك تالیف:آر جي ويليام پاي مترجم: مهندس اصغر رئوفي

[hossien]

ساختمان عمومی قالبهای تزریق
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpg محفظه
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgقالب تزريق شامل مجموعه اي از قطعاتي است كه " محفظه" را تشكيل مي دهند، مواد پلاستيك به داخل اين محفظه تزريق شده و سرد مي شوند. در محفظه قطعه تزريقي شكل مي گيرد. بنابراين محفظه به بخشي از فضاي قالب گفته مي شود كه به شكل قطعه تزريقي است و قطعه در آن شكل مي گيرد . محفظه با دو عضو قالب شكل مي گيرد:
الف- حفره: قسمت مادگي قالب است و شكل بيروني قطعه را به وجود آورد.
ب- ماهيچه: قسمت نر قالب است و شكل داخلي قطعه را به وجود مي آورد.
صفحات حفره اي و ماهيچه اي
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgاين صفحات در شكل(2-1) براي يك ظرف شش گوش ساده نشان داده شده است.در اين مورد قالب شامل دو صفحه است .در داخل يك صفحه حفره ايجاد شده كه شكل آن مانند شكل بيروني قطعه است .بنابراين ،اين صفحه را صفحه حفره مي نامند .به صورت مشابه ماهيچه داراي شكل بر آمده از صفحه ماهيچه است و شكل آن مانند شكل داخلي قطعه تزريقي است .زماني كه قالب بسته شود ،بين حفره و ماهيچه فضايي به شكل قطعه تزريقي به وجود مي آيد كه آن را محفظه مي نامند.

شکل(2-1)قالب پایه شامل صفحه حفره و صفحه ماهیچهhttp://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/cavity_core.jpg
بوش تزریق
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgدر هنگام تزريق مواد پلاستيك به صورت خمير از نازل ماشين خارج شده و از طريق يك مسير به محفظه قالب وارد مي شود.ساده ترين نوع اين مسير يك سوراخ مخروطي شكل در داخل يك بوش است كه در شكل(2-2) نشان داده شده است .مواد موجوددر اين مسير را اسپرو و بوش را بوش تزريق گويند.

شكل (2-2) :سيستم تغذيه براي قالب تك محفظه اي
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/feed_system.jpgسيستم راهگاه و ورودي
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgمواد پلاستيك مستقيما از طريق بوش تزريق (شكل2-2) وارد محفظه شده و در قالب هايي كه داراي چند محفظه هستند (قالب هي چند محفظه اي)قبل از ورود مواد به محفظه،مي بايد اين مواد از راهگاه و ورودي نيز عبور كنند(شكل2-3).

شكل(2-3):سيستم تغذيه براي قالب چند محفظه اي
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/feed_system_differnt_cavity.jpg
حلقه تنظيم
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgبراي اينكه مواد پلاستيك بدون هيچ مانعي وارد قالب شوند،نازل ماشين و بوش تزريق مي بايد هم راستا باشند.براي اطمينان از اين موضوع بايد قالب در مركز صفحه ماشين نصب شود.اين هم مركزي با استفاده از حلقه تنظيم امكان پذير است.
ميله ها و بوش هاي راهنما
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgدر قالب گيري قطعه اي كه ضخامت ديواره ها در آن مهم است و براي اطمينان از منطبق بودن حفره و ماهيچه كه امري الزامي است با بكاربردن ميله ها و بوشهاي راهنما در دو لنگه قالب ،هنگام بستن قالب عمل انطباق به صورت رضايتبخشي انجام مي شود.
شكل(2-4) يك نمونه را كه در آن ميله هاي راهنما در سمت ماهيچه و بوش هاي راهنما در سمت حفره نصب شده ،نشان مي دهد.ابعاد ميله راهنما بايد به اندازه اي باشد كه انطباق دو نيمه با توجه به نيروهاي اعما ل شده به قالب امكان پذير باشند
در شكل زیر همه قطعات پايه تشكيل دهنده يك قالب در يك برش مقطع از نقشه مونتاژ نشان داده شده است

شكل(2-4):قالب پايه شامل قطعات بوش تزريق ،حلقه تنظيم،ميله هاي راهنما و بوشهاي راهنما
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/mold_assembly.jpg
نيمه ثابت و نيمه متحرك
http://www.iranmold.com/images/pick_box.jpgدر شكل (2-4) مشاهده مي شود كه قطعات مختلف قالب در يكي از دو نيمه قالب جا مي گيرند.نيمه اي كه به صفحه ثابت ماشين بسته مي شود (به صورت خط و نقطه نشان داده شده است)نيمه ثابت قالب ناميده مي شود.نيمه ديگر قالب كه به صفحه متحرك ماشين بسته مي شود به صورت مختصر نيمه متحرك قالب ناميده مي شود.اكنون بايستي تصميم گرفت كه حفره و ماهيچه را در كدام نيمه قالب نصب كرد.عموما به دليلي كه در زير بيان مي شود ماهيچه روي نيمه متحرك قالب نصب مي شود:
در زمان سرد شدن قالب قطعه تزريقي منقبض شده و در هنگام باز شدن قالب روي ماهيچه مي چسبد.خواه ماهيچه روي نيمه ثابت و خواه روي نيمه متحرك قالب نصب شده باشد،اين انقباض اتفاق مي افتد.به دليل انقباض در قطعه تزريقي عموما بايستي از يك سيستم پران استفاده كرد.اگر ماهيچه در سمت متحرك قالب نصب شود امكان تحريك سيستم پران ساده تر است.در قالب تك محفظه اي شكل(2-4)حفره در نيمه ثابت و ماهيچه در نيمه متحرك قالب نصب شده است.

[hossien]

اگرچه عموما اين تمايل وجود دارد كه عمل پران را در نيمه متحرك قالب انجام دهيم ولي هميشه اين كار عملي نيست.يك جعبه مستطيلي شكل را در نظر بگيريد كه به خاطر ظاهر شكل قطعه مي بايد ورودي سيستم تغذيه در داخل جعبه باشد و در معرض ديد نباشد.مطابق شكل زير در اين حالت سيستم پران و ماهيچه بايد در نيمه ثابت قالب باشد.اين موضوع باعث ايجاد پيچيدگي در طرح قالب مي شود.
شكل 69: پران قطعه از نيمه ثابت قالب
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/79.jpgنخست اينكه استفاده از شبكه پران و مجموعه پران در پشت صفحه ثابت قالب ضخامت اين نيمه را افزايش مي دهد.به اين دليل مواد پلاستيك از نازل ماشين براي رسيدن به حفره بايد مسير طولاني تري را طي كنند.اين مسير را مي توان با بردن بوش تزريق به داخل صفحه قالب كاهش داد،در نتيجه بايستي از يك نازل مخصوص بلندتر استفاده كرد(در شكل باللا نشان داده شده است).دوم اينكه به راحتي نمي توان از هر سيستم تحريك مجموعه پران بر روي نيمه ثابت ماشين استفاده نمود.بدين معني كه در اين طرح بايد از سيستم پران خاصي استفاده شود.تمامي اين روشهاي پران كه در بخش قبل گفته شد را در اينجا مي توان استفاده نمود.ولي بعضي از اين روشها نسبت به بقيه روشها براي استفاده در نيمه ثابت قالب ساده تر است.
- پران هوايي:
اين روش پران ساده ترين روش براي استفاده در نيمه ثابت است بدون اينكه معايب اشاره شده در بالا در آن وجود داشته باشد.مثلاٌ در اين روش نياز نيست كه ضخامت قالب بي دليل زياد شود و در صورت نياز فقط به اندازه اي كه سوپاپ هوا در آن جا بگيرد اضافه مي شود،همچنين اگر از هواي فشرده متوسط استفاده شود اتصال هوا به نيمه ثابت قالب ساده تر از اتصال به نيمه متحرك قالب است.
- پران با صفحه بيرون انداز
اين روش را نيز به راحتي مي توان در روي نيمه ثابت استفاده كرد.صفحه بيرون انداز مانند قبل بين صفحات حفره و ماهيچه قرار مي گيرد.در اين حالت صفحه بيرون انداز به نيمه متحرك قالب با پيچهاي بلند و يا با زنجير متصل است(در حالت ذقبل روي نيمه ثابت قالب بود) زماني كه قالب باز مي شود،صفحه بيرون انداز روي نيمه ثابت باقي مي ماند(قطعه روي ماهيچه جمع مي شود) تا زماني كه با پيچهاي بلند يا زنجير صفحه بيرون انداز تحريك شود،مقدار حركت صفحه بيرون انداز تا اندازه اي است كه قطعه تزريقي پران شود.
- پين پران،بوش پران،تسمه پران و ...

هر رش پراني كه به مجموعه صفحه پران نياز داشته باشد براي استفاده در نيمه ثابت رايج نيست.به هر حال در بعضي از قطعات تزريقي پين پران،بوش پران و يا تيغه پران را همراه با مجموعه صفحه پران بايد استفاده نمود.در مثال شكل قبل يك نمونه از كاربرد مجموعه صفحه پران كه در داخل شبكه پران شامل پلها و كفشك ثابت است نشان داده شده است.پين پرانها و پين برگردانها در صفحه نگهدارنده پرانها قرار دارند.اين روش يك روش استاندارد براي مجموعه پين پران است و عملكرد اين روش مانند روش نصب مجموعه بر روي نيمه متحرك است.در هر حال بايد يك مسير براي عبور مواد پلاستيك از بين مجموعه ايجاد كنيم.يك بلوك تكيه گاهي در مركز قالب نصب شده و به نحوي ماشين كاري شده است كه پشت بوش تزريقي قرار مي گيرد.قطر سوراخي كه در كفشك ثابت و اين بلوك ايجاد مي شود بستگي به قطر نازل تزريق ماشين دارد.حال بايد مجموعه پران تحريك شود .اگر ضخامت كلي قالب براي نصب عمل كننده هيدروليكي فضاي كافي داشته باشد از آن استفاده مي شود.مي توان عمل كننده هيدروليكي را روي كناره هاي نيمه ثابت قالب نيز نصب نمود.به هر حال معمولاٌ استفاده از پيچهاي بلند و زنجير براي اتصال مجموعه صفحه پران به نيمه متحرك رايج تر است.بنابراين در مرحله بازشدن قالب مجموعه صفحه پران به سمت نيمه متحرك كشيده شده و قطعه از قالب پران خواهد شد

[hossien]

تحريك مستقيم: در ماشين هاي تزريق بزرگ و متوسط چند ميله بيرون انداز تدارك ديده مي شود.تعدادي ميله بيرون انداز به صورت متقارن نسبت به خط مركزي روي نيمه متحرك ماشين نصب شده است و از آنها براي تحريك صفحه بيرون انداز استفاده مي شود.شكل زير مقطع برش خورده اي از قالب را كه روي صفحات ماشين نصب شده است را نشان مي دهد.شكل 63: تحريك صفحه بيرون انداز با ميله هاي بيرون انداز ماشين
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/74.jpgزماني كه قالب باز مي شود(b) صفحه بيرون انداز به همراه نيمه متحرك قالب با صفحه متحرك ماشين به سمت عقب حركت مي كند.وقتي صفحه بيرون انداز به ميله هاي بيرون انداز برخورد كند حركت آن متوقف مي شود.ادامه حركت نيمه متحرك قالب باعث مي شود تا ماهيچه از داخل بوش بيرون انداز بيرون كشيده شده و قطعه پران شود.ميله هاي بيرون انداز با لقي مناسبي از داخل نيمه متحرك قالب عبور كرده و يا ابعاد صفحه بيرون انداز از كناره ها بزرگتر در نظر گرفته مي شود تا لبه هاي آن از صفحات قالب بيرون زدگي پيدا كند،در نتيجه ميله هاي بيرون امداز با صفحه برخورد كرده و همانگونه كه در شكل نشان داده شده باعث پران قطعه مي شوند.اين طرح را مي توان با طرح تحريك با ميله مقايسه كرد.به دليل نداشتن مجموعه پران اين روش ساده تر است.بنابراين از نظر ساخت طرح كم هزينه اي است،همچنين اين روش طرح تحريك با زنجير و پيچهاي بلند را ندارد.طرح تحريك مستقيم را زماني كه محدوديتي وجود نداشته باشد مي توان به كار برد. در مرحله بازشدن قالب در اين طرح و طرح تحريك با زنجير اين امكان وجود دارد كه صفحه بيرون انداز در سمت ثابت قالب بماند و با عقب رفتن نيمه متحرك قالب ميله هاي راهنما از صفحه بيرون انداز خارج شده و در نتيجه صفحه بيرون انداز سقوط كند.براي جلوگيري از به وجود آمدن اين مساله از يك سري پيچ بلند در نيمه متحرك قالب استفاده مي شود تا حداكثر مقدار حركت صفحه بيرون انداز نسبن به ميله راهنما محدود شود.اگر در اين حالت موقع باز شدن قالب صفحه بيرون انداز در سمت ثابت باقي بماند،پس از كمي حركت،نيمه متحرك با توجه به اندازه مجاز روي ميله هاي راهنما ،پيچهاي صفحه بيرون انداز را به سمت عقب مي كشند.قالب بند در اين نوع قالبها بايستي به مقدار كورس ماشين و طول پيچها دقت نمايدتا كورس ماشين بيشتر از مقدار طول پيچهاي بلند يا طول زنجير نشود.
-نيروي آزادكننده مكمل: نيروي كه باعث مي شود تا صفحه بيرون انداز همراه با نيمه متحرك قالب از نيمه ثابت جدا شود ناشي از انقباض قطعه تزريقي روي ماهيچه در زمان خنك شدن است.اين نيرو مشخصاٌ در قالبهاي بزرگ و حتي در قالبهاي كوچك كه ضخامت ديواره قطعه تزريقي نسبتاٌ كم است كافي نيست و بايد نيروي اضافي براي جداسازي صفحه بيرون انداز و قطعه از قسمت ثابت اعمال شود.اين نيرو كه باعث مي شود تا صفحه بيرون انداز و قطعه تزريقي در ابتداي مرحله باز شدن قالب با نيمه متحرك حركت كنند و پس از حركت جزئي اوليه معمولاٌ صفحه بيرون انداز مي تواند بر اثر اصطكاك بين ميله راهنما و بوش راهنما به حركت خود ادامه دهد.اين حركت ادامه پيدا مي كند تا جايي كه حركت رو به عقب صفحه بيرون انداز با يكي از طرحهايي كه قبلاٌ درباره آن بحث شده متوقف شود.طرحهاي مختلفي براي اين منظور وجود دارد.بعضي از اين طرحها در زير توضيح داده شده است:
الف) استفاده از سيستم پلانچر با بارگذاري فنري
اين روش در شكل زير نشان داده شده است.
شكل 64: روش پلانچر با بارگذاري فنري براي اعمال نيرو به صفحه بيرون انداز
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/75.jpgيك پلانچر با بارگذاري فنري (1) در داخل سوراخ تعبيه شده در نيمه ثابت قالب (2) قرار گرفته است.توجه كنيد كه معمولاٌ به دليل محدوديت فضا از فنرهاي بشقابي استفاده مي شود.نيروي پيش بار در فنر باعث مي شود تا به صورت جهشي صفحه بيرون انداز را در موقع نياز حركت دهد.
ب) استفاده از سيستم ساچمه – فنر

در شكل زير اين روش نشان داده شده است.
شكل 65: تحريك صفحه بيرون انداز با استفاده از سيستم ساچمه
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/76.jpgمانند شكل تعدادي ميله كوتاه (1) روي صفحه متحرك قالب (2) نصب شده است.اين ميله ها در داخل سوراخهاي بدون بوش صفحه بيرون انداز (3) قرار مي گيرند.فنر فشار دهنده روي ساچمه (4) (به صورت استاندارد موجود است) عمود بر ميله كوتاه است.توجه كنيد كه روي ميله يك شيار جهت نشيمنگاه ساچمه ايجاد شده است.نيروي اصطكاكي كه توسط فنر- ساچمه به شيار ميله اعمال مي گردد،باعث مي شود تا در زمان باز شدن قالب فحه بيرون انداز همراه با بقيه اجزاي نيمه متحرك قالب حركت كند.بعداٌ كه صفحه بيرون انداز تحريك مي شود ساچمه را از داخل شيار بيرون زده و در نتيجه ميله آزاد خواهد شد.
ج)استفاده از سيستم اصطكاكي شركت هاسكو

اين مجموعه را مي توان به صورت قطعات استاندارد از شركت هاسكو تهيه نمود.مجموعه شامل 3 قسمت است:يك بوش پلاستيكي (2) كه با يك پيچ مخروطي (3) به بدنه اصلي(1) بسته شده است كه در شكل زير نشان داده شده است.

شكل 66: تحريك صفحه بيرون انداز با استفاده از سيستم اصطكاكي شركت هاسكو
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/77.jpgپيچاندن پيچ مخروطي باعث منبسط شدن بوش پلاستيكي مي شود.مجموعه بر روي نيمه متحرك قالب نصب مي شوند.بوش پلاستيكي متناسب با اندازه قطر سوراخ كه روي صفحه بيرون انداز ايجاد شده تنظيم مي شود.مجموعه را بايستي به نحوي تنظيم كرد كه با كمترين نيروي اصطكاكي عمل كند.
د) استفاده از سيستم قفل جيفي
اين مكانيزم روي قالب نصب مي شود و صفحه بيرون انداز را با روش بسيار قابل اطميناني از نيمه ثابت جدا مي سازد.يكي از اين مكانيزمها را شركت DME با نام مكانيزم قفل جيفي ارائه مي نمايد.درباره ساختمان و عملكرد آن در زير بحث مي شود.اين مكانيزم به روش شكل زير نصب مي شود.
شكل 67:سيتم قفل جيفي براي تحريك صفحه بيرون انداز و يا قالبهاي تزريق از زير
http://www.iranmold.com/mold/injectionmold/images/78.jpgدر زمان باز شدن قالب اين مكانيزم با اطمينان صفحه بيرون انداز را از نيمه ثابت جدا كرده و به سمت عقب مي كشد.در اين روش براي حركت صفحه بيرون انداز محدوديت ايجاد نمي شود.معمولاٌ از اين روش براي كنترل حركت صفحات در قالب سه صفحه اي نيز استفاده مي شود.يك شكل ساده از مكانيزم جيفي در شكل بالا نشان داده شده است مكانيزم اساساٌ از 5 قطعه به شرح زير تشكيل شده است:

يك بدنه چهارگوش (1) كه در داخل آن يك زبانه معلق (2) به صورت شعاعي آزادانه مي تواند حركت كند.از يك پلانچر با بارگذاري فنري (3) براي اعمال نيروي شعاعي به زبانه معلق و همچنين تثبيت موقعيت اوليه آن استفاده مي شود.تسمه ثابت (4) و تسمه آزاد كننده (5) مجموعه را كامل مي كنند.حداقل دو عدد از اين مكانيزم مورد نياز است تا روي در پهلوي قالب نصب شوند.مجموعه بدنه اصلي و زبانه معلق روي صفحه بيرون انداز (6) با پيچ و پين (در شكل نشان داده نشده است) نصب شده اند.تسمه ثابت روي صفحه متحرك قالب (7) عمود بر بدنه اصلي و زبانه معلق قرار گرفته است و به صورت مشابه تسمه آزاد كننده به نيمه ثابت قالب (8) بسته شده است.هنگاميكه تسمه ثابت و آزادكننده در يك سطح عمل مي كنند بايستي آنها را در يك امتداد نصب نمود.براي اين منظور از يك بلوك فضا دهنده (در شكل نشان داده نشده است) استفاده مي شود.جزيئات عملكرد مكانيزم در شكل نشان داده شده است.در شكل (a ) مكانيزم قفل جيفي در موقعيت بسته قالب نشان داده شده،در هنگام باز شدن قالب زبانه معلق با تسمه ثابت درگير است(در X )،صفحه بيرون انداز به سمت نيمه متحرك كشيده شده و در ادامه حركت قسمت بادامكي تسمه آزادكننده باعث آزادشدن زبانه معلق مي شود(شكلb ).حداكثر مقدار حركت صفحه بيرون انداز در اين مرحله با پيچ (9) محدود شده است و در نتيجه در ادامه كورس باز شدن قالب اين مكانيزم حركت نخواهد كرد.هنگام بسته شدن قالب ،مكانيزم عكس عمل مي كند.مكانيزم قفل جيبي در دو كناره مقابل بيروني قالب نصب مي شود.تسمه ثابت بر روي نيمه متحرك قالب و تسمه آزادكننده بر روي نيمه ثابت قالب نصب ميشود.در صورتيكه مكانيزم بدين صورت نصب شود از مكانيزم به شكل يك محدود كننده حركت صفحه بيرون انداز استفاده شده و از آن براي تحريك صفحه بيرون انداز استفاده نشده است

[hossien]

پروسه ی تزريق پلاستيک( Injection Molding)




شيوه ی تزريق پلاستيک يکی از مهمترين و پرکاربردترين روشهای شکل دهی پلاستيـک وتـــوليدمحصـــولات پلاستيکی در صنايــع محســوب می شود. در اين روش مــاده اوليــه کــه يکی از انـــواع تــرموپلاستها می باشد، طی عمليات خاصی به داخل کويتيهای ( Cavity ) قالب رانده شده و پس از خنک کاری از قالب بيـرون می آيند.


اين روش بيشتر در پروسه های توليد انبوه (Mass – Production ) و مدل سازی( Prototyping ) مورد استفاده قرار می گيرد . تزريق پلاستيک نسبتا شيوه جديدی در توليد محصولات به حساب می آيد. اولين دستگاه تزريق پلاستيک در سال 1930 ميلادی ساخته شد و کم کم در اختيار صنايع قرار گرفت .











در ادامه 6 مرحله از يک پروسه تزريق پلاستيک معرفی و بررسی می شود :


· Clamhttp://i12.tinypic.com/7w9pyle.gifping :

يک ماشين تزريق از سه قسمت اصلی تشکيل شده است . قالب ، Clamping و فاز تزريق . Clamping قسمتی از دستگاه را شامل می شود که که در حين پروسه تزريق فالب را بسته نگه می دارد و پس از آن باز مي کند اساسا قالبها از دو نيمه تشکيل می شوند که در هنگام تزريق بايد توسط اين بخش در کنار هم فيکس شوند .


· Injection( تزريق )


در فاز تزريق مواد پلاستيک که معمولا به فرم گرانول ( دانه دانه ) می باشند ، وارد قيفی در قسمت بالايی دستگاه می شوند و از آنجا وارد سيلندری می شوند که توسط هيترهايی احاطه شده است . گرانولها پس از حرارت دیدن به حالت مذاب يا رزين در می آيند . در داخل سيلندر مواد به وسيله مارپيچی زير و رو می شوند . با چرخش مارپيچ مواد نيز به سمت جلو رانده می شوند . و هنگامی که ماده کافی در قسمت جلويی مارپيچ ذخيره شد ، عمليات تزريق توسط نازل صورت می گيرد . و مواد مذاب به داخل راهگاه قالب رانده می شوند . سرعت و ميزان فشار وارده به ميزان چرخش مارپيچ و نيز قطر نازل بستگی دارد . در برخی از ماشينهای تزريق پلاستيک به جای مارپيچ از يک پيستون منگنه ای استفاده می شود .





· Dwelling :


فاز Dwelling شامل يک مکث در پروسه تزريق می شود تا هم مذاب در داخل کويتيها به صورت کامل پر شود و هم گازهای ايجاد شده از محفظه های تعبيه شده خارج شوند .


· Cooling ( خنک کاری ) :


در اين مرحله مذاب خنک می شود تا به حالت جامد در آمده و قابليت خروج از قالب را پيدا کند . در غير اين صورت احتمال تغيير شکل محصول زياد می باشد .


· Mold Opening ( بازشدن قالب )


در اين قسمت بخش Clamping از هم باز می شود تا دو نيمه قالبها نيز از هم باز شوند و آماده بيرون اندازی شوند .


· Ejection ( بيرون اندازی )


چند ميله به همراه يک صفحه عمليات خروج قطعه از قالب را انجام می دهند . رانرها و راهگاههای قطعه کار که به صورت غير استفاده و زايد می باشند از قطعه جدا و تميزسازی می شوند تا مجددا برای ذوب شدن آماده شوند .






http://i10.tinypic.com/8b3wcih.jpg

امتيازات شيوه تزريق پلاستيک :


1- سرعت بالای توليد


2- تنوع وسيع مواد مورد استفاده در اين روش


3- صرفه جويی در نيروی انسانی


4- کمترين ميزان اتلاف مواد


5- کاهش عمليات بعد از تزريق در توليد محصول


محدوديت های شيوه تزريق پلاستيک :


1- هزينه های بالای تجهيزات و دستگاهها


2- بالا بودن هزينه های توليد و انجام پروسه


3- طراحی بعضی قسمتهای دستگاه بر حسب قالب مورد استفاده