importancia do projeto mecânico
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JULIOHARADA
JULIO HARADA - [email protected]
~A importância do projeto de moldespara injeção de termoplásticos
Oprojeto cuidadoso de um ferramental é o principal ponto para garantir alto nível de produçãoe baixa manutenção. Portanto, devem ser observados diversos fatores técnicos durante o seu
desenvolvimento, a fim de que as possibilidades de falhas possam ser minimizadas.
o desenvolvimento tecnológicona construção de ferramentas parainjeção de termo plásticos tem sidoimpelido pela produção de peçascomplexas, nas quais surge a exi-gência de alta qualidade. A fortepressão para redução dos custos deprodução exige também quedassignificativas no custo de fabricaçãodas ferramentas, sem comprome-time~to da qualidade destas.
Essesfatores implicam em gran-des exigências na área de projeto,principalmente quanto à responsa-bilidade sobre o resultado final do
conjunto, permitindo assim umaprodução mais estável.
O bom desempenho de uma fer-ramenta de injeção está direta-mente associado ao cuidado com
que seu projeto foi desenvolvido,tanto na concepção funcionalquanto na definição dos materiais eprocessos empregados.
Algumas diretrizes básicas de-vem ser levadas em conta na ela-
boração de projetos para moldes deinjeção de plásticos. São detalhesque, se bem observados, facilitam e
fundamentam as diversas fases des-
ses projetos.ra que, durante a criação do pro-jeto, não se perca tempo com a bus-
I ca de dados não informados. AI Figura 1 demonstra o fluxo de tra-
balho para o desenvolvimento deprojeto de moldes.
INíCIODO PROJETOAo iniciar o desenvolvimento de
um molde, todas as informaçõesnecessárias devem ser coletadas pa-
CLIENTE
Informaçõessobre o produto
PROJETO
PROJETISTA PROJETISTA
Avaliaçãodo produto
Determinação damáquina injetora
PROJETISTA PROJETISTA PROJETISTA..
Desenvolvimento de
1
+-1
Determinação d.?machos, cavidades sistema de InJeçaoe gavetas
Avaliação dosparâmetrosde injegão
Desenvolvimentodo porta-molde
Identificaçãodo molde
Construçãodo molde
Figura 1 - Fluxode trabalho para desenvolvimentodeprojeto
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Informaçõessobreo produtoGeralmente um desenho do i
produto a ser injetado é fornecidoem papel ou em arquivo eletrônicoe, em alguns casos, uma amostrafísica (produto já existente ou pro-tótipo) ou ainda ambo~. Elescons- 1tituirão a parte mais importante dorol de informações necessárias aoprojetista pois, a partir deles, sãodefinidos o ponto de injeção, aslinhas de fechamento, o lado deextração do produto, a forma daextração (pinos, placas, lâminas), anecessidade de elementos móveis i
como gavetas, pinos inclinados,dentre outros requisitos.
Além do desenho e/ou da peça(amostra), o projetista deverá ter,obrigatoriamente, toda a literaturapossível sobre as máquinas inje-toras que poderão ser utilizadas,além de catálogos ou informaçõesreferentes a padronização de pinos,componentes, acessórios, portamoldes bem como as tabelas de
contração de materiais plásticos eaços disponíveis no mercado.
É imprescindível nesta etapareunir-se com o cliente para avaliara questão técnica e estética do pro-duto, uma vez que podem ser colo-
I
cadas premissas de projeto que'simplificam ou dificultam a cons-trução do molde. Essas premissaslimitantes podem ser linhas de fe-chamento do molde, linhas de sol-da, marcas de pontos de injeção,marcas de rechupe, regiões estru-turais criticas, dentre várias outras.
Cabe neste momento atentar
para a fidelidade na conversão de i
modelos recebidos de clientes. Po- I
dem ocorrer problemas de descon-tinuidades ou perda de informa-ções essenciais para o bom desem-penho do produto injetado. Estasdeficiências devem ser discutidascom o cliente antes do início do
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projeto do molde.
Determinação da máquinainjetora
Um fator determinante a ser
considerado é o conjunto máquinainjetora e molde. Normalmenteexistem quatro formas de como oprojetista recebe essa informação:
1 -O cliente tem a injetora e nãosabe o número de cavidades quepodem ser injetadas na máquina. Atarefa aqui é determinar o númeromáximo de cavidades para a má-quina disponível. Neste caso, a par-tir dos dados da injetora e do pro-
I duto, o projetista calcula a configu-ração ideal do molde;
2 - O cliente não tem a injetora esabe o número de cavidades quedeseja possuir no molde. Portanto,a partir das informações do produ-to, o projetista define a máquinainjetora necessária para atenderaquela configuração de molde;
3 - O cliente não tem a injetora enão sabe o número de cavidades
necessárias. Neste caso, o clientedeverá informar a demanda do
produto para que o projetista pos-sa, a partir dessa informação, cal-cular o número de cavidades que omolde deverá ter e, na seqüência,determinar as características neces-
sárias de máquina injetora e;4 -O cliente tem a injetora e sabe
o número de cavidades que o mol-de deverá possuir. Mesmo neste ca-so, o projetista deve proceder aoscálculos de capacidade produtivada máquina injetora em relação ao
molde pretendido, principalmente inos parâmetros de força de fecha- !
mento, capacidade de injeção, pas-
: sagem entre colunas e altura má-I xima e mínima do molde. Arespon-
sabilidade será atribuida ao proje- I
tista se, na produção, o molde apre- I
sentar deficiências técnicas.
Em todos os casos, é importanteinformar e obter a aprovação docliente sobre o conjunto molde/injetora determinado.
o PROJETISTA E AFERRAMENTARIA
Ao projetista competem as fun-ções de análise, dimensionamentoe seleção de materiais além da de-finição dos mecanismos de funcio-namento da ferramenta.
Para tanto, o profissional devedetalhar completamente o projeto,executando todos os cálculos e
providenciando o desenho técnicode cada componente. Deve aindafornecer o máximo de informaçõespossíveis, chamando a atençãopara cada detalhe do molde commuita clareza, visto que quanto me-nos tempo o ferramenteiro perderna leitura (entendimento) de umprojeto, tanto maior será a agili-dade na execução do molde.
A familiarização com as carac-terísticas técnicas dos novos mate-
riais plásticos que aparecem cons-tantemente no mercado auxilia na
concepção do projeto do molde.É intrínseca ao desenho técnico
a determinação das tolerâncias deco~strução, das contrações locali-zadas das peças, do posiciona-
i mento de furos de refrigeração, dosângulos de extração, do acabamen-to superficial, da localização daslinhas de abertura do molde, daconfiguração de extratores e pinosguia, da forma, quantidade e posi-ção de pontos de injeção bem co-mo dos canais de alimentação e dedistribuição.
Para que o projetista possa de-senvolver um projeto ideal, é im-portante que ele conheça profun-damente os processos de fabrica-ção do molde e os equipamentosdisponíveis na ferramentaria.
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Dessaforma, o projeto será oti-mizado para uso e aproveitamentodo parque fabril, permitindo redu-ção do custo de fabricação, umavez que minimizará a aquisição decomponentes de terceiros. Esteconceito, denominado de "Projetovoltado à Fabricação'fl, permitetambém que a interpretação dosdesenhos seja facilitada para aequipe do chão de fábrica da ferra-mentaria.
O fato de o projetista conhecer oprocesso e os equipamentos tam-bém auxilia nos casosonde existem
vários projetos em andamento.Nestes casos, podem ser seleciona-dos processos de fabricação alter-nativos para evitar sobrecargas emequipamentos (fresadoras, tornos,retificadoras, furadeiras, entreoutros).
Para facilitar a confecção domolde, o projetista deve levar em
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consideração: j
. Cotas - o projetista deve sempre
calcular as cotas, ângulos e de- I
mais itens do desenho e jamais i .deixar este serviço para o ope- '
rador de máquinas ou para o fer-ramenteiro que, além de nãopossuir ambiente nem equipa-mento adequado para realizar oscálculos, deverá dedicar seutem-po exclusivamente à confecçãoda ferramenta. O projetista devesomente repetir cotas em outrasvistas do desenho quando estri-tamente necessário, evitando
assim possíveis confusões deleitura e de cotas;
. Traçado - o traçado do desenhodeve ser muito bem definido
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com linhas cheias, tracejadas etraço-ponto (linhas de centro). Aclara diferenciação entre estaslinhas facilita o perfeito entendi-mento do desenho na confecçãodo molde e;
Detalhes - sempre que as tole-râncias do produto a injetar per-mitirem, as medidas constantes
do projeto devem ser arredonda-das. Medidas quebradas, decor-rentes do cálculo da contraçãode cada matéria-prima podemvir a complicar ou confundir aleitura do desenho e;
. Simplicidade - o projeto deveconsiderar as futuras manuten-
ções do molde. Portanto, sempreque permitido, é convenientesimplificar os componentes parafacilitar substituições ou corre-ções por desgasteou falha.
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SEQÜÊNCIAPARADESENVOLVIMENTODE
PROJETOO projetista deve aplicar uma
metodologia de desenvolvimentode projetos, seguindo certa rotinade trabalho. Assim, apó~ a fase ini-cial de coleta de informações técni- Icas, pode executar o projeto demaneira cadenciada, reduzindo apossibilidade de surgimento de fa-lhas durante a construção do moldee produção de peças.
A Figura 2 apresenta o corte deum projeto de molde para injeçãode termoplástico, identificando osprincipais componentes.
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0
.. 1 - Sistemade injeção2 - Conjunto macho/cavidades3 - Sistema de refrigeração4 - Sistema de extração5 - Componentes do porta-moldes
Figura 2 - Corte esquemático de um moldepara injeção de termoplástico
A seqüência pode variar umpouco, mas basicamente devem serobservadas algumas etapas.
Avaliação sobre o produtoConforme descrito anterior-
mente, esta etapa é o ponto de 1
partida para avaliar a viabilidade de !execução do projeto.
Avaliação do conjunto máquinainjetora e molde
A partir das informações do pro-
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duto, deve ser determinada a má-
quina adequada para atender aprodução do molde em desenvol-vimento.
É altamente recomendado queseja avaliada a relação custo x be-nefício, no intuito de obter a maiorrentabilidade possível na produçãoda peça final.
Avaliação dos parâmetros deinjeção do produto
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Sempre que possível, devem seraproveitadas as tecnologias dispo-níveis no mercado. Para esta etapa,é recomendado o uso de sistemas
de simulação reológica, que forne-cem dados como pressão e tempode injeção, perfis de temperatura evelocidade de injeção, tempo deresfriamento e de extração, linhasde fluxo do material, tensões napeça injetada, força de fechamento
I
e inúmerasoutras variáveisde pro-cesso. AFigura 3 mostra o resultadoda simulação de enchimento deuma peça, onde as cores identifi-
Determinação do sistema deinjeção
Nesta etapa deve ser identifi-cada qual a melhor configuração dealimentação do material a ser inje-tado. Emfunção das exigências téc-nicas e de custo, pode ser selecio-nada injeção com canais frios ouquentes (bico quente ou câmaraquente).
Desenvolvimento do conjuntomachos/ cavidades/gavetas
Para agilizar a fabricação domolde, é indicado que se inicie odesenvolvimento do projeto peloscomponentes que formarão oproduto. Ou seja, o molde deve serconstruído de dentro para fora.Assim, à medida que os compo-nentes vão sendo concluídos, eles
podem ser encaminhados para fa-bricação, reduzindo o prazo de en-trega da ferramenta. Nesta etapasão definidos os sistemas de refri-
geração e de extração.
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Desenvolvimento do
porta-moldeConcluídos os componentes do
item anterior, o projetista deve con-centrar os esforços na configuraçãodo porta-molde. Neste caso, já con-siderando as dimensões conhecidas
da máquina injetora, devem seragregados todos os recursos neces-sários para inserção dos compo-nentes moldantes, bem como oacoplamento do sistema de extra-ção e dos acionamentos dos ele-mentos móveis (cilindros, motorese acessórios).
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Figura 3 - Simulação de enchimento de umapeça em programa de análise reológica
cam Otempo de preenchimento dacavidade.
Estes dados servem como re-
I ferência para a regulagem da má-i quina de injeção durante a fase de
testes e produção.
~
Identificação do moldeA identificação de alguns dados
do molde e do produto é bastanteútil ao operador. Recomenda-seque haja, no mínimo, uma plaquetamencionando os dados do forne-
e
cedor (ferramentaria), nome docliente, dimensões e peso do mol-de, data de fabricação e material doproduto a ser injetado.
Sempre que possível, incluir ain-da uma plaqueta com o esquemado sistema de refrigeraçã9, identifi-cando entradas e saídas, uma pla-queta com o esquema elétrico dacâmara quente (quando aplicada) euma plaqueta com a instrução daseqüência de acionamento de ma-chos e gavetas.
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) Determinação dos recursos desegurança do moldes
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A introdução de recursos paragarantir a segurança de operaçãodo molde é um ponto que estásendo fortemente solicitado pelosclientes.
Portanto, o projetista deve con-siderar a colocação de telas de pro-teção em cilindros hidráulicos epneumáticos, em extensões de ga-vetas, nas aberturas de placas extra-toras e em qualquer lugar que exis-ta a possibilidade de ocorrer aci-dentes.
Também a colocação de senso-res ou micro chaves nos cilindros e
no sistema de extração auxilia a evi-
~
tar possíveis colisões e danos àferramenta.
LISTADEVERIFICAÇÃODEPROJETO
Como forma de sistematizar o
processo, na página 33 desta edi-ção publicamos uma "Planilha deverificação para projeto de moldepara injeção de termoplásticos"com uma lista de itens a serem
observados durante o projeto domolde.
Cada usuário pode adaptar omodelo às suas necessidades espe-cíficas.
JúlioHarada- Formado pela Unesp Faculdade de Tecnologia de São Paulo, pós-graduado em Administração Industrial pela USP Universidadede São Paulo, em Plásticos no OMTRI Osaka Municipal Technical Research Institute, em Osaka, Japão e em Comércio Exterior pela UNIPUniversidade Paulista. Trabalhos realizados no setor plástico nos EUA,Alemanha e México. Autor dos livros "Moldagem por injeção: projetos eprincípios básicos" e "Plásticos de Engenharia: tecnologia e aplicações". Éprofessor na Universidade de São Paulo, no Instituto Avançado doPlástico e na Associação Brasileira de Polímeros ABPo!.Desempenha as funções de diretor da ABPol, membro da Society of Plastics EngineersSPEe da Associação Brasileira de Engenharia Automotiva AEAe é coordenador de serviços técnicos e desenvolvimento da empresa BASFS.A.
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