طراحی قالب های تزریقی
اصول پایه در طراحی محصولات پلاستیکی...................................1
ملاحظات مربوط به مواد....................................................................1
ملاحظات مربوط به اقتصاد..................................................................3
ملاحظات مربوط به طراحی................................................................4
ملاحظات مربوط به تولید ...................................................................4
قالب گیری تزریقی...............................................................5
مختصری بر طراحی قالب ......................................................7
مراحل طراحی قالب تزریق.....................................................10
کلیات.........................................................................................10
:تعیین موقعیت اولیه اینرسی....................................................12Aمرحله
:سیستم پران......................................................................15Bمرحله
:شبکه پران.........................................................................17Cمرحله
:تکمیل نیمه بالایی نقشه..........................................................21Dمرحله
:تکمیل نمای پلان..................................................................24Eمرحله
:تکمیل نمای برش مقطع..........................................................26Fمرحله
:تکمیل نقشه.......................................................................30Gمرحله
روش طراحی قالب..............................................................33
محاسبه تعداد حفره قالب.....................................................................40
آرایش حفره ها ..............................................................................44
تعادل نیروها در قالب در حین تزریق.....................................................45
تعداد خطوط جدایش........................................................................47
منابع.......................................................................
اصول پایه در طراحی محصولات پلاستیکی
ملاحظات مربوط به مواد
• تأثیرات محیطی
• خواص الکتریکی
• خواص شیمیایی
• عوامل مکانیکی
• ملاحضات اقتصادی
ملاحظات طراحی (Design Consideration)
• وضعیت ظاهری
• محدودیت‌های طراحی
ملاحظات مربوط به تولید (Production Considerations)
در نخستین سال‌های توسعه، پلاستیکها غالبا به عنوان جانشینی برای مواد دیگر انتخاب شده‌اند. بعضی از آن محصولات اولیه به واسطه توجه و تفکر ویژه‌ای که به هنگام انتخاب مواد به عمل آمده بود، بسیار موفقیت آمیز بودند. اما بعضی از این محصولات دچار شکست شدند چرا که طراحان دربارۀ خواص پلاستیک‌های به کار رفته اطلاعات کافی نداشتند و یا به جای کاربرد عملی ماده فقط به انگیزۀ مادی و بهای کالا می‌اندیشیدند. در این قسمت در مورد قواعد اساسی در طراحی محصولات پلاستیکی بحث کوتاهی می‌کنیم. برای دسترسی به منابع اطلاعاتی بیشتر به سایت‌های مرتبط در شبکه اینترنت میتوانید مراجعه کنید
ملاحظات مربوط به مواد
مواد با خواص درست بایستی طوری انتخاب شوند که با شرایط طراحی، اقتصادی و سرویس‌دهی تطابق داشته باشند.
مواد پلاستیکی با در نظر گرفتن کاربرد محصول نهایی بایستی با احتیاط انتخاب شوند. خواص پلاستیکها نسبت به سایر مواد بیشتر به درجۀ حرارت وابسته است. پلاستیکها نسبت به تغییرات در محیط حساسیت بیشتری دارند.
انتخاب مادۀ نهایی برای یک محصول بر مساعدترین، مناسب‌ترین و مطلوب‌یترین تعادل طراحی، ساخت و قیمت کل یا قیمت فروش کالای نهایی استوار است.
حال دربارۀ عواملی که در طراحی یک محصول پلاستیکی باید در نظر گرفته شود به اختصار توضیحی می‌دهیم.
تأثیرات محیطی
به هنگام طراحی یک محصول پلاستیکی، در نظر گرفتن محیط‌های فیزیکی، شیمیایی و حرارتی از اهمیت بسیاری برخوردار میباشد. دامنۀ دمایی مفید بیشتر پلاستیکها بندرت از c˚020 تجاوز میکند. بسیاری از قطعات پلاستیکی که در معرض انرژی تابیده شده و فرابنفش قرار گرفته‌اند خیلی زود دچار شکست در سطح میشوند، ترد و شکننده میشوند و استحکام مکانیکی خود را از دست میدهند. فلوئوروکربنها، سیلیکون‌ها، پلی‌آمیدها و پلاستیک‌های پر شده را بایستی برای محصولاتی مورد استفاده قرار دادکه بالای 230˚c قرار است به کار گرفته‌شوند. فضای خارج از زمین و بدن انسان به مکانی عمومی برای استفاده از مواد پلاستیکی تبدیل شده‌اند. مواد عایق کننده و ساینده در وسایل نقلیۀ فضایی و نیز تقویت کننده‌های سرخرنگ، نخ‌های بخیه زنی تک رشته‌ای، تنظیم کننده‌های قلب و شیر‌ها تنها بخش اندکی از این محصولات جدید می‌باشند.
بعضی از پلاستیکها خواص خود را تا درجه حرارت‌های فوق العاده پایین حفظ می‌کنند. به عنوان مثال، بطری‌ها، قوطی‌ها یا مخزن پلاستیکی، یاتاقان‌های خود روان کننده و لوله‌های انعطاف پذیر بایستی در درجه حرارت‌های زیر صفر بدرستی کار کنند.
محیط‌های سرد و فوق العاده طاقت‌فرسای فضا و زمین تنها دو مثال از آنها میباشد. در هر زمان که منجمد‌سازی و بسته‌بندی مواد غذایی مد نظر باشد و یا طعم و مزه و بو و رایحه یک مسئله باشد میتوان از پلاستیکها استفاده کرد.
علاوه بر دامنۀ دمایی، رطوبت، تابش، مواد ساینده و عوامل محیطی دیگر، طراح بایستی مقاومت در برابر آتش را مد نظر داشته باشد. هیچ پلاستیکی وجود ندارد که در برابر آتش کاملا مقاوم باشد.
خواص الکتریکی
همۀ پلاستیکها خصوصیات عایق بندی الکتریکی خوبی دارند. اگر چه انتخاب پلاستیکها معمولا بر پایۀ خصوصیات مکانیکی، حرارتی و شیمیایی انجام میشود، بیشتر پیشگامان در صنعت پلاستیک به کاربردهای الکتریکی آن توجه داشته‌اند. مسائل عایق‌بندی الکتریکی همانند مشکلات ناشی از محیط‌های مرتفع و محیط‌های فضایی، محیط‌های زیرآبی و زیرزمینی با استفاده از پلاستیکها حل شده‌اند. بدون استفاده از پلاستیکها ساخت رادارهای موثر در تمام شرایط آب و هوایی و سونار زیرآبی امکانپذیر نبود. از این برای عایق‌بندی، پوشش دادن و محافظت از اجزای الکترونیکی استفاده میشود.
خواص شیمیایی
ماهیت شیمیایی و الکتریکی پلاستیکها به واسطۀ ساختار مولکولی آنها تا حد زیادی نزدیک به یکدیگر بوده و به هم وابسته میباشد هیچ قاعدۀ کلی برای مقاومت شیمیایی وجود ندارد. پلاستیکها بایستی در محیط شیمیایی واقعی خود مورد آزمایش قرار گیرند، فلوئوروکربنها، پلی اترهای کلردار و پلی اولفین‌ها از جمله پلیمرهای (پلاستیک) می‌باشند که بیشترین مقاومت شیمیایی را دارند.
نفوذپذیری پلاستیک‌های پلی‌اتلن در بسته‌بندی میوه‌ها و گوشت‌های تازه یک ویژگی مفید به شمار می‌رود. سیلیکون‌ها و پلاستیک‌های دیگر، این اجازه را میدهند که اکسیژن و گازها از خلال یک غشای نازک عبور کنند در حالی که همزمان از عبور مولکول‌های آب و بسیاری از یون‌ها شیمیایی ممانعت به عمل می‌آورند.
عوامل مکانیکی
1- خستگی
2- استحکام کششی
3- استحکام خمشی
4- استحکام فشاری
5- استحکام در برابر ضربه
6- سختی
7- میرایش ارتعاشات
8- جریان‌پذیری در حالت سرد
9- انبساط حرارتی
10- پایداری ابعادی
پیش از این دربارۀ این موارد تا حد مختصری توضیح داده‌شده‌است.
ملاحظات اقتصادی
در نظر گرفتن مسائل اقتصادی مرحلۀ آخر انتخاب مواد بشمار می‌آید. بهتر آن است که قیمت‌های مواد در انتخاب مقدماتی مواد کاندید شده،گنجانده نشود.
قیمت یا هزینۀ تمام شده، همیشه یک عامل اصلی در مسائل مربوط به طراحی یا انتخاب مواد میباشد. نسبت استحکام به جرم یا مقاومت شیمیایی، الکتریکی و مقاومت در برابر رطوبت ممکن است بر عیب قیمت بالا، غلبه میکند.
ملاحظات طراحی (Design Consideration)
وقتی که شرایط طراحی کلی قطعه‌ای مورد توجه قرار می‌گیرد، کاربرد یا شرایط کاری قطعۀ مورد نظر، محیط کاری، قابلیت اطمینان و مشخصات فنی آن قطعه بایستی مرور شود.
وضعیت ظاهری
مصرف کننده احتمالا بیشتر از همه از وضعیت فیزیکی ظاهری محصول آگاه میباشد. این وضعیت ظاهری مدیون پارامترهای مؤثر زیر میباشد.
1- طراحی، 2- رنگ، 3- خواص اپتیکی، 4- پرداخت سطحی. در طراحی وضعیت ظاهری، چندین خاصیت تأثیر گذار میباشد. رنگ، بافت، شکل و ماده میتوانند در جلب نظر مصرف کننده اثر داشته باشند.
تعداد معدودی از ویژگی‌های برجستۀ پلاستیکها عبارتند از اینکه: آنها ممکن است به صافی شیشه شفاف یا رنگی و یا به لطافت و نرمی خز باشند. در بسیاری از حالات، پلاستیکها ممکن است تنها موادی باشند که ترکیب مطلوبی از خواص را برای برآورده ساختن نیازهای خدماتی و در حین سرویس دهی، از خود نشان میدهند.
محدودیت‌های طراحی
علاوه بر انتخاب مواد، ابزارآلات و فرآیند نیز تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر روی خواص و کیفیت محصولات پلاستیکی برجای می‌گذارد. طراحی محصول و در نهایت قالب به‌کاررفته برای تولید محصول به طور بسیار نزدیکی به تولید بستگی دارند. سرعت‌های خروجی، خطوط جدایش دو‌نیمۀ قالب، نوسانات ابعادی، گاه‌گیرها، پرداخت و انقباض ماده از جمله عواملی می‌باشند که بایستی توسط سازندگان قالب یا طراحان ابزار مدنظر قرار گیرند و دقت بسیار زیادی را در این خصوص اعمال کنند.
ملاحظات مربوط به تولید (Production Considerations)
در هر طراحی محصول، رفتار ماده و قیمت، در تکنیکهای قالب‌گیری، ساخت، جفت‌کردن وبه هم پیوستن تأثیر می‌گذارد. طراح ابزار و قالب بایستی میزان انقباض ماده، طراحی قالب ، خطوط جدایشدو نیمه قالب، میله‌های بیرون انداز، تزئینات، نوسانات ابعادی، اتصالات، سرعت‌های تولید و عملیات دیگر را مورد توجه قرار دهد
قالب‌گیری تزریقی (Injection molding)
قالب‌گیری تزریقی (Injection molding) یکی از رایج‌ترین روشهای تولید قطعات پلاستیکی است. بدنه تلوزیون‌ها، مانیتور‌ها، دستگاه پخش CDها، عینک‌ها، مسواک‌ها، قطعات خودرو و بسیاری قطعات دیگر با این روش ساخته میشوند.
قالب‌گیری تزریقی را میتوان برای همه ترموپلاست‌ها به جز پلی تترافلوروتین (PTFE)، پلی‌ایمید، بعضی پلی استر‌های آروماتیک و بعضی پلاستیک‌های خاص دیگر به کاربرد. ماشینهای قالب‌گیری تزریقی (IMM) خاص ترموست‌ها را میتوان برای ساخت قطعاتی از جنس فنولیک، ملامین، اپوکسی، سیلیکون، پلی‌استر و الاستومر‌ها استفاده کرد. در قالب‌گیری تزریقی همه این مواد، گرمای کافی به دانه‌های پلاستیکی اعمال میشود تا بتوانند درون قالب و گذرگاه‌های آن " جاری " شوند. پس این ماده به درون یک قالب بسته با فشار تزریق می شود تا همه حفره قالب را پر کرده و فرم مورد نظر را به خود بگیرد. پس از سرد شدن ماده و انجماد کامل آن، قالب باز شده و پیشنهاد بیرون انداز، قطعه کار پلاستیکی را از قالب خارج می کنند.
ماشین های تزریق به صورت افقی و عمودی ساخته می شوند که نشان دهنده جهت باز و بسته شدن قالب می باشد. در ماشینهای تزریق افقی پس از باز شدن قالب قطعه کار به پایین می افتد و از طریق یک کانال یا نوار نقاله از ماشین خارج می شود. در ماشینهای تزریق عمودی این اتفاق نمی افتد. معمولا از ماشین های تزریق عمودی برای کاشت قطعات فلزی در ماده پلاستیکی استفاده می شود.
ماشین های تزریق عمودی فضای کمتری نیبت به ماشینهای افقی اشغال می کنند و با توجه به چند ایستگاهی بودن قالب آنها، هزینه استهلاک قالب در آنها پایین تر است در ماشین هاب تزریق پلاستیک د و قسمت مهم وجود دارد: واحد تزریق Injection unit و واحد قفل کننده قالب Clamping unit
واحد تزریق (Injection unit)
وظیفه این واحد، ذول کردن پلاستیک و تزریق آن به داخل قالب است. در این واحد قطعاتی از قبیل قیف تغذیه، پوسته مارپیچ، در وپوش انتهایی پوسته، نازل، مارپیچ، شیر یک طرفه، نوارهای گرم کننده ، موتور گردش مارپیچ و سیلندر هیدرولیکی برای حرکت رفت و برگشتی مارپیچ تعبیه شده است.
سیستم کنترل ماشین می تواند حرارت اعمالی به پلاستیک، زمان گردش و حرکات رفت و برگشتی مارپیچ را کنترل کند.
عملکرد میله مارپیچ، تعیین کننده، سرعت و بازدهی ذوب کردن دانه های پلاستیکی می باشد.
واحد قفل کنند قالب ( Clamping unit)
وظیفه این واحد باز کردن و بستن قالب و همچنین بیرون انداختن Ejecting قطعه کار از قالب است. دو روش رایج برای تامین نیروی قفل کننده قالب، استفاده از نیروی هیدرولیک به صورت مستقیم و یا استفاده از یک مکانیزم قفل کننده زاتویی Toggle با محرکه هیدولیکی می باشد.
مشخصات ماشینهای تزریق (Clamping tonnage)
ماشین های قالب گیری تزریق را می توان با ویژگی مهم برای هر ماشین که نشان دهنده قابلیتهای آن می باشد، عبارتند از ظرفیت تزریقShot size و تناژ قفل کردن قالب (Clamping tonnage).
ظرفیت تزریق
ظرفیت تزریق عبارت است از حداکثر مقدار مواد پلاستیکی که ماشین می تواند در هر سیکل به داخل قالب تزریق کند با توجه به اینکه چنگالی پلاستیکها مختلف با هم تفاوت دارد باید یک استاندارد برای مقایسه تعریف شود. پلی استایرین به عنوان پلاستیک استاندارد برای این ارزیابی پذیرفته شده است. ماشینهای تزریق خیلی کوچک آزمایشگاهی ممکن است ظرفیتی معادل حداکثر 20gr[0.70oz] داشته باشند. بعضی ماشینهای تزریق بزرگ نیز می توانند در هر سیکل بیش از 6 kg.
تناژقفل کردن قالب
تناژ قفل کردن، حداکثر نیرویی است که ماشین می تواند به قالب وارد کند. از نظر تناژ می تواند ماشینهای تزریق را به سه گروه کوچک، متوسط و بزرگ دسته بندی کرد. در ماشینهای کوچک تناژ، قفل کردن حداکثر 99 tons است. تناژ ماشینهای متوسط
100-2000و تناژ ماشینهای تزریق بزرگ بالاتر از 2000 tons است. ماشینهای تزریق بزرگ که به صورت استاندارد ساخته می شوند. ممکن است تناژی معادل 10000 tonsنیز داشته باشد.
مختصری بر طراحی قالب
طراحی ،مهارت در تلفیق دانش و تجربه است و طراح کسی است که می تواند هنرمندانه ازاین مهارت استفاده کند. برخی بر این باورند که طراحی امری غریزی است و بعضی آن را اکتسابی می دانند . آنچه مسلم است نقش ذوق و سلیقه فردی در فرآیند طراحی قابل انکار نیست و خلاقیت عنصر جدایی ناپذیر در مبحث طراحی است . در هر زمینه ای ،طرح های نو بر اساس شناخت و فهم دقیق و کامل طرح های قدیم و به کار بردن زیرکانه دانش ،خلاقیت و ذوق فردی در جهت افزایش و تکمیل کارآیی و رفع نواقص آنها شکل می گیرد.
طراحی قالب نیز فرآیندی است که سیر تکاملی خود را از طراحی مکانیزم های ساده تا پیچیده در این بستر طی کرده است . طراحان قالب همگام با پیشرفت های صنعتی و فن آوریهای نوین در رشته ساخت و تولید، با خلق طرح های نو، تاثیر زیادی بر فرآیند محصولات گذاشته اند.
مشکل عمده ای که مبتدیان در شروع کار طراحی قالب با ان روبه رو هستند این است که چگونه و از چه بخشی از قالب طراحی را آغاز کنند.
در عمل، نقشه قالب شامل سه نما است:یک نما از نیمه ی متحرک،یک نما از نیمه ی ثابت و یک برش جانبی از هر دو نیمه .در نقشه مونتاژ قالب (Mold Assembly Drawing )بایستی جزییات تا اندازه ای ترسیم شود که نقشه کش بتواند با استفاده از آن نقشه های اجرایی قطعات قالب را ترسیم نماید.مبتدیان میتوانند فقط دو نما از قالب را ترسیم نمایند معمولا این دو نیمه شامل یک نمای پلان از نیمه متحرک (Moving Mold ) و یک نمای برش جانبی از هر دو نیمه است.
بازبینی نقشه نهایی قالب آخرین مرحله طراحی قالب است.در این مرحله مهم باید خطاها تشخیص داده شده و تصحیح شوند.خطاها ممکن است خطای طراحی،نقشه کشی و یا ابعادی باشد.
پس از تکمیل نقشه ها نقشه کش فرصت خوبی دارد تا طرح را به طور کلی بازبینی کند.نقشه کش باید عملکرد هر جز در ساختمان قالب را برای داشتن یک قالب با راندمان خوب بررسی نماید.برای نقشه کش قالب، فرآیند بازبینی نقشه قالب ضروری است.در این فرآیند نقشه کش نباید خطاهای موجود در طرح را به نقشه های ساخت منتقل کند.در صورت عدم تشخیص یک خطا،قالب مطابق مشخصات و نقشه ها ساخته شده و در نتیجه زمان و هزینه (Time & Cost ) زیادی برای تصحیح باید متحمل شد.
طرح بایستی توسط یک طراح مستقل(یک بازبین نقشه)کنترل شود،این طراح نبایستی پیش از کنترل نقشه با طراحی ارتباطی داشته باشد تا بتواند طرح را بدون هیچ ذهنیت قبلی کنترل نماید.در هر حال کنترل مرحله ای نقشه توسط بازبین نباید مانع از کنترل کلی نقشه توسط خود نقشه کش شود .
مراحل طراحی قالب تزریقی
کلیات
مشکل عمده ای که مبتدیان در شروع کار طراحی قالب با آن روبرو هستند این است که چگونه و از چه بخشی از قالب طراحی را آغاز کنند.در این فصل یک روش مرحله ای در طراحی قالب ارائه خواهد شد.
در عمل،نقشه قالب شامل سه نما است:یک نما از نیمه متحرک ،یک نما از نیمه ثابت و یک برش جانبی از هر دو نیمه .در نقشه مونتاژ قالب بایستی جزئیات تا اندازه ای ترسیم شود که نقشه کش بتواند با استفاده از آن نقشه های اجرائی قطعات قالب را ترسیم نمایند معمولا این دو نیمه شامل یک نمای پلان از دو نیمه متحرک و یک نمای برش جانبی از هر دو نیمه است.
مراحل عملی طراحی یک قالب نمونه در هفت مرحله و با یک صد عملیات کاری تا تکمیل قالب ارائه می شود.این مراحل از تعیین موقعیت محفظه ها در قالب شروع و با کنترل نهایی نقشه ها تمام می شود .شماره عملیات در تمامی مراحل در نقشه ها و توضیحات مشخص شده است .
• مرحله A : تعیین موقعیت اولیه اینسرتها
تعیین موقعیت اینسرتها ،مشخص نمودن وضعیت محفظه ها نسبت به خطوط محوری افقی و عمودی است.در این مرححله موقعیت و اندازه اینسرتهای حفره و ماهیچه در دو نمای پلان و برش جانبی تعیین می شوند.
• مرحله B : سیستم پران
در این مرحله موقعیت و اندازه پین های پران برگردان تعیین می شوند.ابعاد کلی صفحه پران و صفحه نگهدارنده پران نیز در این مرحله مشخص می شود.قبل از تعیین موقعیت اجزای پران ،بهتر است در این مرحله نوع سیستم خنک کاری برای کنترل دمای قالب بررسی شود.برای این طرح پایه ،یک سیستم سوراخکاری موازی در هر نیمه بکار برده شده است .سوراخهایی در اینسرت قالب ایجاد می شود.با بررسی اولیه مسیرهای خنک کاری در این مرحله از بسیاری مشکلات می توان جلوگیری نمود.
• مرحله C : شبکه پران
در این مرحله جزئیات شبکه پران در نماهای پلان و نمای برش جانبی ترسیم می شوند.اجزای دیگر از قبیل میله و بوش بیرون انداز در این مرحله به قالب اضافه می شوند.
• مرحلهD : تکمیل نیمه متحرک
سیستم گردش آب و میله های راهنما به نمای پلان اضافه می شوند تا شکل خارجی قالب و ابعاد نهایی آن تعیین شود.در مقطع برش جانبی نقشه بوش تزریق کامل می شود .علاوه بر آن موارد دیگری مانند سیستم تغذیه،پین اسپرو،تکیه گاهها و صفحه نگهدارنده با جزئیات مربوطه ترسیم می شوند.
• مرحله E : تکمیل نیمه ثابت
نمای پایینی پلان نیمه ثابت به صورت تصویر آئینه ای از نیمه بالایی پلان باید ترسیم شود.ابعاد خارجی و شکل قالب مشخص شده است .راهگاهها و پین اسپرو به مجموعه اضافه می شوند. به محض کامل شدن نمای پلان بایستی درباره ی نقشه نمای برش جانبی قالب تصمیم گیری نمود.در برش جانبی بایستی همه قطعات قالب ترسیم شوند .بنابراین در برش جانبی قطعاتی از قبیل بلوک های تکیه گاهی پین برگردان،پین پران و بقیه قطعات نمایش داده خواهند شد.موارد باقی مانده شامل میله ها و بوش های راهنما و موقعیت سوراخهای عبور خنک کاری است .توجه داشته باشید که برش جانبی از قطعات یکسان و همانند مزیتی ندارد.
• مرحله F : تکمیل نمای برش جانبی
در طی این مرحله نمای برش جانبی کامل می شود.برای مشخص کردن و نمایش دادن صحیح کلیه قطعات قالب،برش های موضعی در محل مناسبی روی نماهای پلان انتخاب می شوند.
• مرحله G : تکمیل نقشه
مرحله نهایی تمیزکاری نقشه است ،پاک کردن خطوط اضافی ،کنترل نقشه و تعیین صفحاتی که بایستی به یکدیگر بسته شوند.در ادامه وجود حرف"P " در کنار هر عملیات نشان دهنده نمای پلان و حرف" S " نشان دهنده ی نمای برش جانبی است.
• مسئله
• یک قالب دو محفظه ای برای تولید جعبه شکل زیرطراحی کنید.جنس جعبه از پلی استایرن مقاوم در برابر ضربه است.نقشه بایستی شامل نمای پلان متحرک و نمای برش جانبی از دو نیمه قالب باشد.
شکل 1:جعبه ای که قالب دو محفظه ای برای آن مورد نیاز است
•
• مرحلهA :تعیین موقعیت اولیه اینسریها
• کاغذ نقشه کشی را به دو نیمه تقسیم کنید.سمت چپ رابرای ترسیم نمای پلان نیمه متحرک و سمت راست را برای ترسیم نمای جانبی اختصاص دهید.
2(p,s) خط محور افقی را روی کاغذ ترسیم کنید.
3(s) در قسمت راست کاغذ یک خط عمودی ترسیم کنید.این خط،خط جدایش قالب است.
4(s) دو خط افقی که نشان دهنده قطر بوش تزریق باشد ترسیم نمائید.
5(s) یک خط محور افقی برای محفظه ترسیم نمائید.توجه کنید که فاصله این خط محور از خط محور افقی اصلی با توجه به ابعاد زیر قابل محاسبه است.
6(s) نمای برش جانبی از موقعیت محفظه نسبت به خط مرکزی ترسیم شود.(عملیات5).اصولا این عملیات ترسیم نمای طولی از قطعه است.خط جدایش قطعه با خط جدایش قالب منطبق است.(عملیات 3)
7(s) دیواره خارجی قطعه را ترسیم کنید.ضخامت فولاد زیر حفره باید برای استفاده از پیچ و پین فضای کافی داشته باشد.
8(s) بصورت مشابه دیواره خارجی اینسرت ماهیچه ترسیم شود.
9(p) خط محور عمودی را در نمای پلان ترسیم نمائید.
10(p) خطوط افقی دیواره ماهیچه را ترسیم کنید.این خطوط را بایستی با استفاده از نمای برش جانبی تصویر داد.(برای اجتناب از سر در گمی،زاویه درافت نقشه کشی نبایستی در این نقشه در نظر گرفته شود.)
11(p) خطوط عمودی دیواری ماهیچه را ترسیم کنید.فاصله این خطوط به نقشه قطعه بستگی دارد.
11(p) خطوط عمودی دیواری ماهیچه را ترسیم کنید.فاصله این خطوط به نقشه قطعه بستگی دارد.
12(p) خطوط محوری شعاعهای گوشه دار با توجه به ابعاد قطعه ترسیم کنید.
13(p) شعاع را در هر گوشه ترسیم کنید.
14(p) با استفاده از نمای برش جانبی خط افقی محیط خارجی اینسرت ماهیچه را ترسیم کنید.
15(p) دو خط عمودی با توجه به ابعاد اینسرت ماهیچه ترسیم شود.فرض این است که ضخامت اطراف ماهیچه ثابت باشد.
16(p) خطوط مرکزی شعاعهای گوشه ترسیم شود.
17(p) یک شعاع به اندازه 4 میلی متر در هر گوشه اینسرت ترسیم شود.(عملیات 16).B.N این شعاع هم چنین در هر گوشه گودی نگهدارنده برای سهولت ماشین کاری ایجاد می شوند.
• شکل 2:نمای پلان نیمه متحرک تعیین موقعیت اولیه اینسرتها
•
•
• مرحلهB :سیستم پران
18(p)در باره اندازه،تعداد و موقیت پین های پران تصمیم گیری شود.سه عدد پین به قطر 5 میلیمتر( 3/16 اینچ)برای پران این قطعه در موقعیت های تعیین شده مناسب است. خطوط مرکزی این پران ها ترسیم شود.
19(p) سه دایره نشان دهنده پران ها ترسیم شود.
20(p) مشابها درباره اندازه،تعداد و موقعیت پین برگردانها تصمیم گیری شود.(پین بر گردان به قطر 10 میلیمتر مناسب است).خطوط مرکزی ترسیم شوند.
21(p) دو دایره برای نمایش پین بر گردانها ترسیم شود.
22(P) دو خط عمودی که نشان دهنده عرض صفحه نگهدارنده پرانها است در نمای پلان ترسیم شود.این صفحه زیر سطح جدایش قرار می گیرد(رجوع به عملیات 30،نمای برش خورده).بنابراین بایستی با خط ندید ترسیم شود.خطوط ندید با خط چین های کوتاه ترسیم شده است.
23(p) خط افقی (خط چین ) برای اندازه بالایی صفحه نگهدارنده پرانها ترسیم شود.
24(P) خطوط محور پرانها از نمای پلان تصویر داده شود.
25(s) دو خط دید برای پران ها از نمای پلان ترسیم داده شوند.
26(s) خط محور پین برگردان از نمای پلان به نمای مقطع تصویر داده شود.
27(s) دو خط دید برای پین گردان از نمای پلان تصویر داده شود.
28(s) خط بالایی صفحه نگهدارنده پران ها و صفحه پران از نمای پلان مقطع تصویر داده می شود.
29(s) درباره ضخامت صفحه نگهدارنده تصمیم گیری شود.این صفحه بایستی در برابر نیرو های اعمالی مذاب که از طریق اینسرت ماهیچه منتقل می شود استحکام مناسب داشته باشد.ضخامت 35 میلیمتر برای این طرح مناسب است.
30(s) سطح رویی صفحه نگهدارنده پرانها ترسیم شود.توجه کنید که یک فضای خالی بین این سطح و سطح پشت نگهدارنده بایستی وجود داشته باشد.(این فضا برای حرکت مجموعه پران مورد نیاز است).در اکثر طرحها این فاصله 5میلیمتر بیشتر از ارتفاع طراحی میشود.
31(s) درباره ضخامت صفحه نگهدارنده پران تصمیم گیری شده و سطح پشت این صفحه نیز ترسیم شود.(توجه کنید که این صفحه،سطح جلویی صفحه پران نیز است).در این طرح اندازه 10میلیمتر برای ضخامت صفحه مناسب است.
32(s) درباره ضخامت صفحه پران تصمیم گیری شود و خط عمودی نشان دهنده سطح پشت این صفحه را ترسیم کنید.(توجه کنید که این خط سطح کفشک متحرک را نیز مشخص می کند.)بدلیل نیرویی که از طریق اجزاء پران به صفحه پران وارد می شود،ضخامت این صفحه باید مقاومت کافی در برابر خمش داشته باشد.ضخامت 19میلیمتر در این طرح مناسب است.
• شکل3:نمای پلان که سیستم پران در آن ترسیم می شود
• مرحلهC :شبکه پران
• 33(p) دو خط عمودی نشان دهنده سطح داخلی بلوک های تکیه گاهی ترسیم شود.(با خط ندید).موقعیت این خطوط مستقیما از موقعیت خطوط عمودی صفحه نگهدارنده پران به دست می آید.فاصله 2 میلیمتر بین دو قطعه در نظر گرفته می شود.
• 34(p) خط افق نشان دهنده موقعیت افقی بلوک تکیه گاهی با رعایت نکات عملیات ترسیم می شود.
35(s) خط افقی شبکه پران از نمای پلان به نمای مقطع تصویر داده شود.
36(s) خط عمودی نشان دهنده سطح پشت صفحه پران را امتداد دهید تا سطح جلویی کفشک متحرک ایجاد شود.
37(s) درباره ضخامت کفشک متحرک تصمیم گیری شود و خط عمودی مربوط ترسیم شود.ضخامت 13 میلیمتر مناسب است.
38(s) میله بیرون انداز ترسیم شود.این خط بصورت متقارن نسبت به خط مرکز ترسیم شود.قسمت جلویی میله رزوه دار است و مانند شکل به صفحه پران بسته می شود.
39(s) آچار خور مناسب در قسمت عقب میله ترسیم شود.این آچار خور با تخت کردن دو سمت میله بیرون انداز ایجاد شده و برای استفاده ازآچار است.
40(s) بوش میله بیرون انداز ترسیم شود.این بوش نسبت به خط مرکزی متقارن و متناسب با میله بیرون انداز است.
41(p) دوایر هم مرکز نشان دهنده بوش و میله بیرون انداز در نمای پلان ترسیم شود.
42(p) دوایر هم مرکز نشان دهنده وضعیت سر هر پین پران ترسیم شود.(بصورت خط ندید.)قطر 5 میلیمتر بیشتر از قطر پین پران در نظر گرفته شود.
43(p) بصورت مشابه یک دایره هم مرکز با پین بر گردان برای نشان دادن وضعیت سر پین ترسیم شود.(بصورت ندید)
44(s) با تصویر از نمای پلان به نمای مقطع،دو خط افقی کوتاه نشان دهنده وضعیت سر پین پران ترسیم شود.
45(s) دو خط افقی عملیات قبل توسط یک خط عمودی به یکدیگر وصل شده تا اندازهای سر پین پران مشخص شود.
46(s) با تصویر از نمای پلان به نمای مقطع دو خط افقی کوتاه که نشان دهنده وضعیت سر پین بر گردان است ترسیم شود.
47(s) دو خط افقی عملیات قبل توسط یک خط عمودی به یکدیگر وصل شود تا اندازه سر پین برگردان مشخص شود.
48(s) درباره ضخامت صفحه نگهدارنده ثابت تصمیم گیری شود.برای این طرح ضخامت 42 میلیمتر مناسب است.یا یک خط عمودی ابعاد این صفحه مشخص شود.
• شکل 5:نمای پلان،ترسیم شبکه پران
• شکل 6:نمای برش جانبی،ترسیم شبکه پران
• مرحلهD :تکمیل نیمه بالایی نقشه
• 49(p) دو خط مرکزی برای سوراخهای مسیر خنک کاری ترسیم شود.موقعیت این خطوط بستگی به موقعیت اینسرت ماهیچه،پین های پران،پین های برگردان و.... دارد.توجه کنید که در این طرح موقعیت محل سوراخهای پین برگردان ها قابل کنترل است.مسیرهای خنک کاری از کتار این سورخ ها عبور می کنند.
50(p) مسیرهای خنک کاری ترسیم شوند.قطر 10 میلی متر برای این طرح مناسب است.توجه کنید که بدلیل زیر سطح جدایش قرار گرفتن،سوراخ ها با خط ندید ترسیم شده اند.
51(p) خطوط مربوط به رزوه های سوراخ های مسیر آب ترسیم شود.طول این خطوط کوتاه در حدود 13 میلی متر است.این رزوه ها برای بستن اتصالات مختلف است.
52(P) درباره تعداد ؛اندازه و موقعیت میله راهنما ها تصمیم گیری شود.چهر میله راهنم به قطر 19 میلییمتر برای طرح این قالب مناسب است.فاصله حداقل 5 میلیمتر بین سوراخ محل میله راهنما و مسیرهای عبور مواد بایستی در نظر گرفته شود.خط مرکزی عمودی میله راهنما ترسیم شود.
53(p) خط مرکزی افقی میله های راهنما ترسیم شود.(برای جلوگیری از مونتاژ غلط قالب محور یک جفت از میله های راهنما مطابق شکل جابجا شود.)
54(p) قطر حداکثر و قطر حداقل میله راهنما ترسیم شود.
55(p) دایرهای هم مرکز (بصورت خط ندید) برای نشان دادن سر هر میله ترسیم شود.
56(p) به محض اینکه میله های راهنما در قالب ترسیم شدند می توان ابعاد جانبی قالب را ترسیم نمود.
57(p) ابعاد بالایی قالب نیز در این مرحله تعیین می شود.در این مرحله می توان ضخامت بلوک بالایی را تعیین نمود.این بلوک در حدود 20 میلیمتر است تا بتوان آن را با پیچ بست.
58(p) خط افقی کفشک متحرک را ترسیم کنید.ابعاد کفشک متحرک معمولا با توجه به موقعیت سوراخهای مربوط به بستن قالب روی میز ماشین تعیین می شود.برای این تمرین ،لبه کفشک متحرک بایستی حداقل 13 میلیمتر باشد تا بتوان آن را به میز ماشین بست.
59(s) جزئیات مربوط به بوش تزریق را تکمیل کنید.
60(s) حلقه تنظیم را ترسیم کنید.اندازه قطر این حلقه با توجه به سوراخ ماشین تزریق انتخاب می شود.
61(s) خطوط عمودی مربوط به اینسرت های حفره و ماهیچه را بربای دو نیمه قالب امتداد دهید.
62(s) راهگاه را ترسیم کنید.برای این طرح یک راهگاه با قطر 5 میلیمتر تا نافی اسپرو را مطابق شکل ترسیم کنید.
63(s) نافی اسپرو رامطابق شکل ترسیم کنید.
64(s) ورودی را ترسیم کنید.یک ورودی چهار گوش برای این طرح با ابعاد زیر انتخاب می شود.عرض ورودی 1.5 میلیمتر عمق ورودی 0.8 میلیمتر طول ورودی(به عملیات 62 مراجعه نمایید)0.8 میلیمتر.
65(s) پین اسپرو را ترسیم نمائید.یک پین به قطر 5 میلیمتر مناسب است.
66(s) خطوط دیوارهای خارجی صفحه قالب را از نمای پلان تصویر دهید.
67(s) خط دیواره خارجی کفشک متحرک را از نمای پلان تصویر دهید.
68(s) لبه های مورد نیاز برای بستن صفحه حفره را به ماشین تزریق ترسیم کنید.ابعاد مناسب برای این لبه ها برابر ابعاد در نظر گرفته شده برای کفشک متحرک است.
69(p) راه حل عملی برای آزاد سازی سطح جدایش این است که علاوه برتماس دو نیمه قالب در ناحیه های مجاور محفظه ها باید توسط سطوح تکیه گاهی که بر روی نیمه متنحرک چهار سطح تکیه گاهی ماشین کاری می شود.خطوط مربوطه ترسیم شود.
70(s) در نمای مقطع مقدار آزاد در عملیات قبل را مشخص کنید.اندازه 1.5 میلیمتر مناسب است.
• شکل 7:نمای پلان،تکمیل نیمه بالایی طرح
شکل8:نمای مقطع،تکمیل نیمه بالایی طرح
مرحلهE :تکمیل نمای پلان
(p) 71 نیمه پایین نمای پلان بصورت تصویر آیینه ای از نیمه بالایی ترسیم شود.خطوط افقی وعمودی مربوط را ترسیم کنید.
72(p) نافی اسپرو را ترسیم کنید.دوایر دید و ندید متناسب با عملیات 63 ترسیم شود.
73(p) راهگاه را ترسیم کنید.به عملیات 62 مراجعه کنید.
74(p,s) درباره مسیر صفحه برش تصمیم گیری شود.نمای پلان و نمای مقطع را که قبلا ترسیم شده بایستی بررسی نمود و تعداد شکست مورد نیاز را برای نمایش تمامی قطعات قالب تعیین نمود.اولین مقطع برش از (i) تا (ii) شامل جزئیات مربوط به بلوک تکیه گاهی و پین بر گردان است.امتداد برش از (ii) تا (ii) برای تغییر امتداد به مرکز قالب جهت نمایش پین پران،اینسرت حفره و ماهیچه،بوش تزریق،پین اسپرو،نافی اسپرو،قطعه پل،حلقه تنظیم،میله و بوش بیرون انداز است.دومین امتداد برش (iii) تا (iii) برای تغییر امتداد برش (iii)-(iv) است.این امتداد برای نمایش بهتر مسیرهای خنک کاری قالب است.سومین و آخرین مقطع برش (v)-(iv) برای نمایش جزئیات مربوط به میله راهنما و آزاد سازی سطح جدایش است.خط برش در نمای پلان ترسیم شود.در نمای پلان بصورت خط نقطه پرنگ نمایش داده شده است.جهت پیکان ها در (i) و (v) جهت دید را تعیین می کند.
75(p) محل های شکست خط برش در نمای مقطع تصویر نشان داده شد.این خطوط نیز بصورت خط نقطه پر رنگ ترسیم می شوند(بعضی طراحان مانند نقشه کش های رایج این خطوط را ترسیم نمی کنند. به هر حال مبتدیان بایستی در طرحهای خود این خطوط را ترسیم نمایند)
شکل 9:نمای پلان،تکمیل نمای پلان و تصمیم گیری برای انتخاب صفحه برش
شکل 10:نمای برش مقطع،نمایش خطوط صفحات برش
مرحلهF :تکمیل نمای برش مقطع
76(p,s) در نمای پلان صفحه برش (i)و (ii) را در نظر بگیرید.تمامی قطعات مربوط را در نمای برش مقطع کنترل کنید.کار روی طرح را از بالا و در امتداد (ii)-(i) از لبه کفشک متحرک ادامه می دهیم.هر بار که خط (i) و (ii) خطوط افقی را قطع می کند(دید یا ندید)،کنترل شود که در نمای برش مقطع جزئیات مربوط به آن ترسیم شده باشد.
77(s) جزئیات دیگری بایستی به نقشه اضافه شود.سوراخهایی با لقی مناسب در صفحه قالب و صفحه نگهدارنده پرانها برای پین بر گردان بایستی اضافه کرد.توجه داشته باشید که برای سادگی نقشه و جلوگیری از پیچیده شدن نقشه برای مبتدیان ،این سوراخها را در نمای پلان ترسیم نشده است.
78(s) در نمای پلان صفحه برش بین (iii)-(ii) را در نظر بگیرید.تمامی قطعات را که در امتداد برش قرار می گیرند کنترل کنید.
79(s) جزئیات دیگری بایستی به نقشه اضافه شود.سوراخهایی با لقی مناسب در صفحه قالب و صفحه نگهدارنده پرانها اضافه کنید (به عملیات 77 رجوع شود)
80(s) سوراخهایی با لقی مناسب در صفحه قالب و صفحه نگهدارنده پران ها اضافه کنید.
81(s,p) در نمای پلان صفحه برش بین (iv)-(iii) را در نظر بگیرید.تمامی قطعاتی را که در امتداد برش قرار می گیرند در نمای برش مقطع کنترل کنید.در واقع در این قسمت نبایستی ترسیمی انجام شود وبایستی تکمیل شده باشد.
82(s) خطوط مربوط به کفشک متحرک ،بلوک تکیه گاهی ،صفحه ماهیچه قالب و صفحه حفره قالب بایستی رو به پایین امتداد داده شوند.توجه داشته باشید که صفحه برش (iv)-(iii) تماما از بلوک تکیه گاهی عبور می کند ومانند صفحه برش قبلی از صفحه پران عبور نمی کند.همچنین توجه داشته باشید که صفحه برش کاملا از حلقه تنظیم عبور نمی کند ولی معمولا تمامی آن ترسیم می شود.این موضوع برای بوش و میله بیرون انداز نیز صادق است.
83(s) صفحه برش (iv)-(iii) در امتداد طولی از مسیر سوراخ آب عبور می کند.در هر دو صفحه قالب خطوط عمودی مربوط را ترسیم کنید.فاصله خط مرکزی سوراخ تا سطح جدایش را می توان 13 میلیمتر در نظر گرفت.
84(s) صفحه برش بالا از ناحیه آزاد سطح جدایش نیز عبور می کند.یک خط عمودی با توجه به عملیات 70 اضافه کنید .
85(p,s) در نمای پلان برش پین (v)-(iv) را در نظر بگیرید. تمامی قطعاتی را که در امتداد برش قرار می گیرند کنترل کنید.در این مرحله بایستی مقطع برش جانبی کامل شود.
86(s) خطوط عمودی مربوط به کفشک متحرک،بلوک تکیه گاهی،صفحات حفره و ماهیچه به سمت پائین امتداد داده می شوند .
87(s) خط افقی پائین صفحه قالب از نمای پلان به نمای مقطع تصویر داده شده شود .
88(s) خط افقی پائین کفشک متحرک از نمای پلان به نمای مقطع تصویر داده شود .
89(s) لبه مورد نیاز برای بستن صفحه حفره ترسیم شود.(به عملیات 68 نگاه کنید)
90(s) خط محور میله راهنما از نمای پلان به نمای مقطع تصویر داده شود .
91(s) خطوط مربوط به میله راهنما از نمای پلان به نمای مقطع تصویر داده شود .
92(s) نقشه میل راهنما تکمیل شود،لقی مناسب برای پاشنه میله راهنما در صفحه ماهیچه اعمال شود .
93(s) نقشه بوش راهنما تکمیل شود، لقی مناسب برای پاشنه بوش راهنما در صفحه حفره اعمال شود .
شکل 11:نمای پلان-بدون تغییر
شکل 12:نمای برش مقطع-تکمیل نیمه پائینی نقشه
مرحلهG :تکمیل نقشه
شماره های عملیات روی نقشه نشان داده نشده است
94(p,s) خطوط اضافی نقشه را پاک کنید.
95(p,s) خطوط برش را مجدادا کنترل نمائید تا اطمینان حاصل شود که نمای برش مقطع صحیح ترسیم شده است.
96(p,s) خطوط مربوط به محیط قطعات را پر رنگ کنید.این کار را بایستی با استفاده از قلم نرم یا قلم مخصوص نقشه کشی انجام داد.
97(s) نمای برش مقع را هاشور بزنید.هاشور ها با زاویه 45 در جه نسبت به خطوط محوری ترسیم می شوند.معمولا فولادهای قالب را با هاشور دوتایی و بقیه فولادها با هاشور تکی ترسیم می شوند.توجه داشته باشید که قطعات گرد توپر از قبیل میله راهنما،میله بیرون انداز وپین های پران را هاشور نمی زنند.
98(s) با حرف “S” قطعاتی را که با پیچ و پین بهم بسته می شوند مشخص می شوندمحل مناسب برای پیچها و پین ها را نقشه کش تعیین کرده،خطوط هادی و شماره های مرجع را به طرح اضافه کنید .
99(s) سیستم تغذیه و محفظه را رنگی کنید .
100(s) نقشه تکمیل شده را کنترل کنید.شماره های مرجع را اضافه کنید .
شکل 13:نمای پلان،کنترل نقشه،حذف خطوط اضافی
شکل 14:نمای برش مقطع،اضافه کردن خطوط هادی و هاشور،کنترل نقشه و حذف خطوط اضافی
روش طراحی قالب
تعیین اندازه قالب
اندازه قالب در اصل به اندازه ماشین بستگی دارد.اغلب اندازه ماشین مشخص یا موجود محدودیت مهمی برای مهندس طراح ایجاد می کند.
این محدودیتها عبارتند از:
- مقدار تزریق در هر کورس:مقدار مذابی که در یک کورس حلزون یا پیستون به داخل قالب منتقل می شود.
- سرعت نرم سازی ،مقدار مواد نرم شده که ماشین در واحد زمان آماده می سازد.
- نیروی گیرنده که باید نیروی عکس العملی حاصل از حداکثر فشار داخلی حفره قالب را جبران کند.
- حداکثر سطح میز ماشین که با فاصله بین میلهای راهنمای ماشین معلوم می شود
- حداکثر فشار تزریق
حداکثر تعداد حفره قالب
ابتدا حداکثر تعداد حفره قالب تئوری محاسبه می شود{4}
حداکثر حجم مواد در یک کورس Sv به Cm3
________________________________________ =N1
حجم قطعه در راهگاه Mv به Cm3
این محاسبه با فرض استفاده کامل از حداکثر مقدار تزریق در یک کورس ماشین که از قطر حلزونی و جابجایی آن به دست می اید انجام می شود.البته به دلایل کیفی(مذاب یکنواخت،توانایی کافی برای حفظ فشار)انتخاب حداکثر کمی عاقلانه نیست.
تعداد حفره قالبها برای قطعات با دیواره نازک بیشتر با سرعت نرم سازی ماشین تعین می شود.
سرعت نرم سازی R به Cm3/min
________________________________________ =N2
تعداد ضربها Z/min(قطعه+حجم راهگاه به Cm3)
در ماشینهای قالب گیری تزریقی مدرن با حلزون رفت و برگشتی سرعت نرم سازی به قدری بالاست که باید تعداد حفره قالبها N2 فقط برای قطعات جدار ناک با سرعت ضرب زیاد چک شود. طبق یک قانون تجربی:
0.4 N1<=N2 <=0.8N1
نیروی گیرنده
حداکثر نیروی گیرنده از نیروی عکس العملی حفره قالب که نتیجه سطح تصویر شده همه حفره قالب ها و راهگاهها و حداکثر فار حفره قالب است به دست می آید:
F=A×P
در اینجا F نیروی عکس العمل ،A سطح تصویر شده حفره قالبها و
دانلود مقاله طراحی قالب های تزریقی