Análisis térmico y estructural en molde para inyección de plásticos
La industria de manufactura de moldes para inyección de plásticos, se encuentra actualmente en una posición que podría llamarse favorable. Las empresas colombianas en esta área han mostrado un buen desempeño recientemente y se están dando a conocer en el mercado mundial. Con la firma de nuevos trata...
- Autores:
-
Gutiérrez Prada, José Alveiro
Rangel Ramírez, John Jairo
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2005
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
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- OAI Identifier:
- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/1542
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/1542
- Palabra clave:
- Plastic injection molding
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Moldeo por inyección de plásticos
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La industria de manufactura de moldes para inyección de plásticos, se encuentra actualmente en una posición que podría llamarse favorable. Las empresas colombianas en esta área han mostrado un buen desempeño recientemente y se están dando a conocer en el mercado mundial. Con la firma de nuevos tratados de libre comercio y la globalización en general, estas compañías necesitan mejorar constantemente la calidad de todos los procesos para mantenerse competitivas y poder aprovechar las buenas oportunidades que se están presentando. Dejando a un lado los problemas organizacionales tales como recursos humanos, flujo de información, adaptación a estándares de calidad (ISO 9000:2000) y demás, que contribuyen fuertemente a éxito o fracaso de las organizaciones y que son objeto de las ciencias administrativas, el enfoque en esta investigación se hace en un proceso específico: el de diseño de los moldes. El objetivo es presentar una aplicación de la metodología del “Diseño Impulsado por la Simulación”, el cual es un revolucionario paradigma de trabajo que las empresas manufactureras de Colombia y del mundo deben adoptar para reducir los costos, tiempo y el riesgo a la hora de desarrollar nuevos productos y llevarlos al mercado. Existen problemas de calidad en el proceso de diseño de moldes para inyección de plásticos. Estos moldes en muchos casos, no cumplen con los requerimientos técnicos adecuados de resistencia a temperaturas y esfuerzos estáticos en condiciones de operación. Es normal que se pare la producción por largo tiempo mientras se arreglan los moldes que fallan por estas causas. Dicha situación es causa de traumas económicos para las empresas, debido a los altos costos que involucran la manufactura y reparaciones de un molde, además de las pérdidas en tiempo de producción. |
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Gutiérrez Prada, José Alveiro, Rangel Ramírez, John Jairo, Rey, Álvaro (2005). Análisis térmico y estructural en molde para inyección de plásticos. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB Moldeo por Inyección de Resinas Termoplásticas. Sociedad Montecatini. Milán, Italia. Ansys Solutions Magazine. Invierno, primavera 2005. http://www.aps.anl.gov/asd/me/Calculators/film_coeff_dp.html Software para el cálculo de coeficientes de convección para el agua. Universidad de Alberta. Tutoriales de Ansys http://www.mece.ualberta.ca/tutorials/ansys/index.html Fundamentos de Transferencia de Calor Frank Inkropera www.matweb.com Base de datos de propiedades mecánicas y térmicas entre otras para diversos materiales, como metales, cerámicos, polímeros, aleaciones. |
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Dejando a un lado los problemas organizacionales tales como recursos humanos, flujo de información, adaptación a estándares de calidad (ISO 9000:2000) y demás, que contribuyen fuertemente a éxito o fracaso de las organizaciones y que son objeto de las ciencias administrativas, el enfoque en esta investigación se hace en un proceso específico: el de diseño de los moldes. El objetivo es presentar una aplicación de la metodología del “Diseño Impulsado por la Simulación”, el cual es un revolucionario paradigma de trabajo que las empresas manufactureras de Colombia y del mundo deben adoptar para reducir los costos, tiempo y el riesgo a la hora de desarrollar nuevos productos y llevarlos al mercado. Existen problemas de calidad en el proceso de diseño de moldes para inyección de plásticos. Estos moldes en muchos casos, no cumplen con los requerimientos técnicos adecuados de resistencia a temperaturas y esfuerzos estáticos en condiciones de operación. Es normal que se pare la producción por largo tiempo mientras se arreglan los moldes que fallan por estas causas. Dicha situación es causa de traumas económicos para las empresas, debido a los altos costos que involucran la manufactura y reparaciones de un molde, además de las pérdidas en tiempo de producción.OBJETIVO GENERAL 1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1 INTRODUCCIÓN 2 ESTADO DEL ARTE 4 1 MOLDEO POR INYECCIÓN DE RESINAS TERMOPLÁSTICAS 6 1.1 MOLDEO POR INYECCIÓN 6 1.1.1 GENERALIDADES SOBRE EL MOLDEO POR INYECCIÓN 6 1.1.2 MÁQUINAS PARA EL MOLDEO POR INYECCIÓN Y SUS CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES 7 1.1.3 LOS ELEMENTOS DE LAS MÁQUINAS DE INYECCIÓN 9 1.1.3.1 Tolva de carga y dosificador 9 1.1.3.2 Cilindro y pistón de inyección 10 1.1.3.3 Cilindro de calentamiento 11 1.1.3.4 Toberas de inyección 11 1.2 RENDIMIENTO DEL MOLDEO 13 1.2.1 CARACTERÍSTICAS DE LAS RESINAS 13 1.2.2 ELECCIÓN DE LA MÁQUINA DE INYECCIÓN 14 1.2.3 CICLO DE MOLDEO 15 1.3 LOS MOLDES 15 1.3.1 GENERALIDADES SOBRE LOS MOLDES 15 1.3.2 CONCEPCIÓN DE LOS MOLDES 16 1.3.3 SUPERFICIE MÍNIMA DE CIERRE Y APOYO DEL MOLDE 16 1.3.4 REFRIGERACIÓN DE LOS MOLDES 17 2 EL MÉTODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS 19 2.1 CONCEPTOS GENERALES 19 2.1.1 ¿DÓNDE ENCAJA ESTE TEMA? 19 2.1.1.1 Mecánica computacional 19 2.1.1.2 Estática vs. Dinámica 20 2.1.1.3 Lineal vs. no Lineal 20 2.1.1.4 Métodos de Discretización 20 2.1.2 ¿QUÉ ES UN ELEMENTO FINITO? 21 2.1.3 EL PROCESO DE ANÁLISIS POR ELEMENTOS FINITOS 22 2.1.3.1 El Método de Elementos Finitos Físico 22 2.1.3.2 El Método de Elementos Finitos Matemático 23 2.1.4 INTERPRETACIÓN FÍSICA DEL METODO DE ELEMENTOS FINITOS 23 2.2 DISEÑO DE PRODUCTOS A TRAVÉS DE LA SIMULACIÓN 23 2.2.1 INTRODUCCIÓN 23 2.2.2 HERRAMIENTAS Y TECNOLOGÍAS 25 2.2.3 DEFINICIÓN DE OBJETIVOS PARA EL DESEMPEÑO DEL PRODUCTO 25 2.2.4 CAMBIO DE MENTALIDAD 26 3 ANÁLISIS DEL MOLDE PARA INYECCIÓN DE PLÁSTICOS 28 3.1 CONSIDERACIONES INICIALES 28 3.1.1 TARRO # 1 28 3.1.2 MOLDE PARA EL TARRO # 1 29 3.2 ANÁLISIS DE LA PIEZA A INYECTAR 31 3.2.1 ANÁLISIS TEÓRICO 32 3.2.1.1 Presión interna del molde 32 3.2.1.2 Fuerza de cierre del molde 32 3.2.2 ANÁLISIS POR SIMULACIÓN 33 3.2.2.1 Tiempo de llenado 33 3.2.2.2 Presión dentro del molde 34 3.2.2.3 Temperatura del fluido dentro del molde 35 3.2.2.4 Fuerza de cierre 36 3.3 SIMULACION ESTRUCTURAL DEL MOLDE 37 3.3.1 ELEMENTOS DE PRIMER Y SEGUNDO ORDEN 37 3.3.2 SIMULACIÓN ESTRUCTURAL 2D DE LA PLACA MACHO DEL MOLDE 38 3.3.3 SIMULACIÓN ESTRUCTURAL 2D DE LA PLACA HEMBRA DEL MOLDE 50 3.3.4 SIMULACIÓN ESTRUCTURAL 3D DEL DISTANCIADOR 54 3.3.5 SIMULACIÓN ESTRUCTURAL 3D DE LA PLACA DE AMARRE 57 3.3.6 PLACA DE AMARRE DE LA BOQUILLA 59 3.4 SIMULACION TÉRMICA DEL MOLDE 59 3.4.1 ANÁLISIS DE ESTADO ESTABLE VS TRANSITORIO 59 3.4.2 ANÁLISIS TÉRMICO DE LA BOQILLA DE INYECCIÓN 60 3.4.3 ANÁLISIS TÉRMICO DE LA PLACA HEMBRA 62 3.4.4 ANÁLISIS TÉRMICO DE LA PLACA MACHO 63 3.4.5 ANÁLISIS TÉRMICO DEL INSERTO DE REFRIGERACIÓN DEL MACHO 64 4 CONCLUSIONES 66 BIBLIOGRAFÍA 69 ANEXOSPregradoThe plastic injection mold manufacturing industry is currently in a position that could be called favorable. Colombian companies in this area have shown a good performance recently and are making themselves known in the world market. With the signing of new free trade agreements and globalization in general, these companies need to constantly improve the quality of all processes to stay competitive and take advantage of the good opportunities that are being presented. Leaving aside organizational problems such as human resources, information flow, adaptation to quality standards (ISO 9000: 2000) and others, which strongly contribute to the success or failure of organizations and which are the subject of administrative sciences, the The focus of this research is on a specific process: the design of the molds. The objective is to present an application of the “Simulation-Driven Design” methodology, which is a revolutionary paradigm of work that manufacturing companies in Colombia and the world must adopt to reduce costs, time and risk when it comes to develop new products and bring them to market. There are quality problems in the process of designing molds for plastic injection. These molds, in many cases, do not meet the adequate technical requirements for resistance to temperatures and static stresses under operating conditions. It is normal for production to stop for a long time while fixing molds that fail due to these causes. This situation is the cause of economic trauma for companies, due to the high costs involved in the manufacture and repairs of a mold, in addition to losses in production time.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaAnálisis térmico y estructural en molde para inyección de plásticosThermal and structural analysis in mold for plastic injectionIngeniero MecatrónicoBucaramanga (Colombia)Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPPlastic injection moldingPlastics moldingThermoplasticsFinite Element MethodMechatronic EngineeringResearchStructural simulationComputational mechanicsPressure distributionMoldeo por inyección de plásticosMoldeo de plásticosTermoplásticosMétodo de elementos finitosIngeniería mecatrónicaInvestigacionesSimulación estructuralMecánica computacionalDistribución de presiónGutiérrez Prada, José Alveiro, Rangel Ramírez, John Jairo, Rey, Álvaro (2005). Análisis térmico y estructural en molde para inyección de plásticos. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABMoldeo por Inyección de Resinas Termoplásticas. Sociedad Montecatini. Milán, Italia.Ansys Solutions Magazine. Invierno, primavera 2005.http://www.aps.anl.gov/asd/me/Calculators/film_coeff_dp.html Software para el cálculo de coeficientes de convección para el agua.Universidad de Alberta. Tutoriales de Ansys http://www.mece.ualberta.ca/tutorials/ansys/index.htmlFundamentos de Transferencia de Calor Frank Inkroperawww.matweb.com Base de datos de propiedades mecánicas y térmicas entre otras para diversos materiales, como metales, cerámicos, polímeros, aleaciones.ORIGINAL2005_Tesis_Rangel_Ramirez_John_Jairo.pdf2005_Tesis_Rangel_Ramirez_John_Jairo.pdfTesisapplication/pdf1266083https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1542/1/2005_Tesis_Rangel_Ramirez_John_Jairo.pdf58276f6b805ccc9747f85f71fe8d834fMD51open access2005_Fotos_Rangel_Ramirez_John_Jairo.zip2005_Fotos_Rangel_Ramirez_John_Jairo.zipFotosapplication/octet-stream17378925https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1542/2/2005_Fotos_Rangel_Ramirez_John_Jairo.zipabf3e54c8b0f2ce9be25c4e0403b8cbfMD52open access2005_Videos_Rangel_Ramirez_John_Jairo.zip2005_Videos_Rangel_Ramirez_John_Jairo.zipVideosapplication/octet-stream1188108https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1542/3/2005_Videos_Rangel_Ramirez_John_Jairo.zip63dea2df14f44fbb85b93dbd9b0b0ce9MD53open accessTHUMBNAIL2005_Tesis_Rangel_Ramirez_John_Jairo.pdf.jpg2005_Tesis_Rangel_Ramirez_John_Jairo.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4932https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1542/4/2005_Tesis_Rangel_Ramirez_John_Jairo.pdf.jpgbc1f0ef485e496fb0c302e0d96a14826MD54open access20.500.12749/1542oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/15422021-04-29 09:45:35.811open accessRepositorio Institucional | Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABrepositorio@unab.edu.co |