Conception et analyse d'un grand moule d'injection pour casiers transparents de réfrigérateurs

Les moules d'injection de grande taille engendrent des coûts de fabrication élevés. Comparés aux moules d'injection classiques, ils sont plus volumineux et plus lourds. Leur fabrication, leur transport et leur installation présentent des difficultés. C'est pourquoi, lors de leur conception, il est essentiel de prendre en compte de nombreux facteurs.

Cet article présente une étude de cas sur les moules d'injection pour les vitrines réfrigérées transparentes. Il s'agit d'un cas très classique.

Cette pièce en plastique est de type boîte à coque mince. Ses exigences de finition de surface sont très élevées. Ses dimensions maximales sont de 405 mm × 368 mm × 195 mm, son épaisseur de paroi est de 2,50 mm et son poids est d'environ 1,1 kg. Une autre caractéristique de cette pièce est sa structure complexe d'extraction du noyau. Elle présente quatre contre-dépouilles. Les contre-dépouilles 3 et 4 forment un angle de 46° avec la direction d'ouverture du moule. Ceci représente une difficulté majeure lors de la conception du moule. Le matériau plastique utilisé est du PS transparent avec un taux de retrait de 0,5 %.

Le moule utilise un support non standard. Ses dimensions sont de 900 mm × 800 mm × 895 mm. Il s'agit d'un moule de grande taille. Sa structure détaillée est présentée ci-dessous.

Le moule utilise un support non standard. Ses dimensions sont de 900 mm × 800 mm × 895 mm. Il s'agit d'un moule de grande taille. Sa structure détaillée est présentée ci-dessous.

Les éléments de formage de ce moule sont composés des inserts 3 et 9, des coulisseaux 10, 30 et 46, et de la came 39. Les inserts situés de part et d'autre du moule mobile sont constitués de blocs en forme de coin (-8 et -33). L'angle de serrage du bloc en forme de coin est de 3°. Ceci garantit la précision du moule et facilite le montage et le démontage des inserts de grande taille.

Le mécanisme d'extraction latérale du noyau du moule comprend principalement quatre éléments : trois extérieurs et un intérieur. Deux des noyaux extérieurs adoptent la structure classique « goupille angulaire + coulisseau ». Ils comprennent principalement une goupille angulaire 12, un coulisseau 10, un verrou 7, une butée 14 et une bille de positionnement 15. Le troisième noyau extérieur est de type « vérin hydraulique + coulisseau ». Il comprend un vérin hydraulique 42, une butée 45 et une goupille angulaire 46. Bien que plus coûteux, ce système offre une extraction et une remise en place stables et fiables grâce à son coulisseau oblique.

L'extraction oblique du noyau interne est l'étape la plus délicate de ce moule. L'extraction s'effectuant vers le bas à un angle de 46°, les systèmes de cames conventionnels ne peuvent pas mener à bien cette opération, sous peine de provoquer une déformation importante des pièces en plastique. Pour résoudre ce problème, la rainure de guidage de la base de la came est inclinée à 46°. Cette structure, à la fois simple et fiable, est dotée d'une partie supérieure inclinée en deux parties. Cette conception permet d'économiser du matériau et facilite le chargement, le déchargement et la maintenance. Cette partie de la structure comprend une came 39, une biellette 47, un petit coulisseau 48 et une base de came 49.

Les moules de grande taille utilisent des coulisseaux de grande taille. Le principe de fonctionnement est identique à celui des coulisseaux ordinaires. L'angle d'inclinaison de la goupille angulaire est de 15° à 25°. L'angle de verrouillage est supérieur de 2 à 3 degrés à celui de la goupille angulaire.

1. La goupille angulaire est retirée différemment. Voir figure L2 BB.

2. La forme est différente. Le centre est creusé et la surface de glissement est traitée pour lubrifier le réservoir de stockage d'huile.

3. Il est préférable de prévoir des vis de fixation sur le dessus du curseur. Faciles à manipuler et à installer.

4. Ajouter un bloc de guidage central. Voir l'image L3.

5. Plus la distance de sécurité est grande, mieux c'est, s'il y a de la place. La distance d'emboutissage du noyau est généralement supérieure de 8 à 10 mm à la profondeur de la pièce en plastique.

6. Veillez à ajouter de l'eau pour refroidir. Comme indiqué L3.

7. Les deux côtés du curseur doivent être élargis et guidés par le bloc de pression trempé. Comme illustré L3.

8. Veillez à ajouter des blocs résistants à l'usure sur toutes les surfaces de friction, y compris le dessous du curseur. Comme illustré en L3.

La conception du système de refroidissement influe directement sur le cycle de moulage et la précision de la pièce plastique. Ceci est particulièrement important pour les systèmes de refroidissement des grands moules. Ces moules utilisent des canaux de refroidissement à eau traversants. Leur nombre important et leur emplacement judicieux en font une solution classique.

Dans les inserts de moule fixes et mobiles, tous les canaux d'eau de refroidissement sont répartis uniformément sur la surface de la cavité. Ceci permet un refroidissement rapide du moule et une température homogène dans chaque partie de la cavité, contribuant ainsi à améliorer la précision et la productivité des pièces en plastique.

La came du moule est de grande taille et sa surface de contact avec le matériau en fusion est importante. Une grande quantité de chaleur est absorbée lors du moulage, et une partie de cette chaleur doit être évacuée rapidement. Dans le cas contraire, le cycle de moulage sera perturbé. Dans les cas extrêmes, la came peut se bloquer. La came du moule est refroidie de manière adéquate, comme illustré sur la figure L4.

Comme pour la came, le coulisseau de ce moule doit également être refroidi. Le schéma du circuit hydraulique est présenté sur la figure L1, L2, L3.

Pour les grandes pièces en plastique transparent à parois fines, le système d'éjection représente un point délicat. Celui de ce moule est composé de barres d'éjection 13, 28 et 34, ainsi que de vannes à gaz haute pression 37 et 38. La vanne à gaz haute pression située du côté fixe du moule sert principalement à insuffler du gaz dans la cavité lors de l'ouverture de ce dernier, empêchant ainsi les pièces en plastique d'adhérer à la paroi de la cavité. Il est important de noter que l'utilisation d'une aiguille d'éjection pour pousser la surface inférieure laisse des marques visibles. L'efficacité de l'éjection est alors très faible, et les pièces en plastique sont susceptibles de blanchir, de se déformer, voire de s'user. La meilleure solution consiste à utiliser une barre d'éjection et un système de poussée pneumatique.

Lors du processus d'injection, les pièces se déplacent et frottent les unes contre les autres. La conception du système de guidage garantit la précision du positionnement relatif du moule ainsi que la sécurité et la fiabilité des pièces. Les éléments de guidage du moule comprennent un guide de gabarit mobile 25, un manchon de guidage 27, un guide de plaque de fixation de la tige de poussée 21, un manchon de guidage 23, un petit coulisseau 48, une base 49, une bride et un bloc de guidage. Les éléments de positionnement comprennent un bloc de positionnement 35, une butée 14 et une bille de positionnement 15 du coulisseau, une butée 45 et une rainure de positionnement conique sur la came.

La conception de moules de grande taille exige une maîtrise complète des méthodes de réflexion et des compétences nécessaires. Du point de vue des forces en jeu dans le moule, la rigidité est primordiale. Pour le moulage par injection, la matière fondue doit remplir la cavité rapidement et uniformément. Afin d'optimiser la qualité des pièces plastiques et la productivité, le moule doit être maintenu à température constante pour faciliter les échanges thermiques.