Université Hassan II –Ain Chock- Casablanca Ecole National Supérieure d’Electricité et de Mécanique Département Mécanique Filière Génie de procédés industriels et de Plasturgie PROJET DE FIN D’ANNEE Conception du moule d’injection d’une pièce d’automobile Réalisé par : EL MCHACHTY MED AMINE EL FELLAH Mahmoud Encadré par : Mr. BAKHTARI Année universitaire 2014-2015
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Université Hassan II –Ain Chock- Casablanca
Ecole National Supérieure d’Electricité et de Mécanique
Département Mécanique
Filière Génie de procédés industriels et de Plasturgie
La qualité d’un objet injecté (ou produit fini) dépend des critères : La conception des formes de la pièce, La conception et la qualité de réalisation de l’outillage (le moule) et Les conditions et les paramètres de moulage (injection). Ce procédé d’obtention permet de produire très rapidement (en une seule opération) des objets de qualité en grande quantité, même si les formes sont complexes, dans des gammes de poids allant de quelques grammes à plusieurs kilogrammes.
L’injection est aujourd’hui l’un des procédés les plus utilisés pour la mise en
forme des polymères avec l’extrusion et le soufflage (30% des polymères
transformés).elle est utilisé dans de très nombreux domaines : l’automobile,
l’électronique, la robotique, l'aéronautique, l'aérospatial, le médical, Téléphones,
seringues, pare chocs, capots, carters, boîtes…
L’étude et la Conception d’un moule constitue la plus importante étape dans le
processus de production du produit, L’étude fait appel à des connaissances qui
s’étalent sur une diversité de problèmes : Thermique, Mécanique des fluides,
Rhéologique ….
La matière, les paramètres d’injection, la spécifié du moule et l’empreinte
constituent une série à Etudier à chaque conception, donc L’Etude portera sur
les volets : conception de la pièce, dimensionnement du moule, Etude de la partie
thermique, et une Etude Economique. L’optimisation portera sur le choix idéal
de la matière à injectée ainsi une optimisation de l’état des surfaces fonctionnelles
de la pièce et les paramètres d’injection les plus appropriés pour cette pièce.
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I. Le procédé d’injection des thermoplastiques
Le procédé d’injection est un procédé de mise en forme des thermoplastiques par moulage
permettant la production de pièces minces jusqu’à quelques millimètres d’épaisseur. Ce
procédé est très répandu pour les productions de grandes séries comme l’automobile,
l’électroménager ou l’électricité.
1. Déroulement de l’injection
Une presse d’injection se compose de trois groupes :
- Le groupe de plastification et d’injection (figure 1.1) comprenant la vis, le fourreau chauffant
et la trémie d’alimentation.
- Le groupe de fermeture (figure 1.1) qui accueille le moule d’injection et contrôle ses ouvertures et
fermetures.
- l’unité de contrôle.
Figure 1 : schéma d’une opération d’injection
Les diverses parties de la machine :
1. Plateau arrière fixe (Backing platen)
2. Mécanisme de fermeture - genouillère et vérin (Closing mechanism - Toggle lever and
cylinder)
3. Éjecteur (Ejector)
4. Plateau mobile (Floating platen)
5. Colonne de guidage (Tie bar)
6. Plateau fixe d’injection (Fixed platen)
7. Buse d’injection (Nozzle)
8. Tête du baril (Barrel head)
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9. Bande chauffante (Heater band)
10. Baril d’injection (Transfer chamber)
11. Vis (Screw)
12. Trémie d’alimentation (Feed hopper)
13. Goulotte d’alimentation (Feed throat
14. Motorisation de la vis (Screw motor)
15. Décharge des pièces (Parts discharge opening)
16. Moule (Mold)
17. Console de commande (Digital control panel)
18. Bâti (Frame)
Le cycle d’injection est le suivant :
Figure 2 : cycle d’injection
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2. Les matières injectables :
Les polymères (thermoplastiques et thermodurcissables) et les élastomères peuvent être
moulés par injection.
Les Thermoplastiques se déforment et sont façonnables sous l'action de
la chaleur. Ils reprennent leur forme initiale en refroidissant sauf dans le cas
de réchauffements répétés.
Les thermodurcissables Ce sont des plastiques qui prennent leur forme définitive
au premier refroidissement, la réversibilité est impossible.
Les élastomères : Ils présentent les mêmes qualités élastiques que le caoutchouc. Ils sont
employés dans la fabrication des coussins, de certains isolants ou des pneus.
Mais, les thermoplastiques restent les plus utilisés pour ce procédé de mise en forme.
La presse a injecté dans notre Etude :
Marque : Haïtien Mars Ⅱ Series MA 900 Ⅱ / 300
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Dimensions de la machine :
Fiche technique du constructeur :
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II. Moule d’injection
Le terme mouler une forme ou une cavité creuse, dans laquelle le plastique fondu est forcé de
donner la forme de la pièce requise, se réfère généralement à tout l'ensemble des pièces qui
constituent la section de l'appareil de moulage dans lequel les parties sont formées. En outre,
le fait de démouler ses pièces plus facilement, il faut s’assurer de maitriser de nombreux
paramètres : la solidification de la pièce, le remplissage complet du moule, le réchauffage, le
refroidissement de la matière etc.., ceci est dans le but d’éviter toute sorte de défaut qui vas
influencer le processus de production.
En générale, le moule se compose d’un certaine nombre d’éléments qu’on peut les classées
dans des sous-ensembles fonctionnelles :
- Les éléments moulants : empreints (poinçon et matrice).
- Les éléments fonctionnels : carcasse, alimentation, mécanisme de démoulage et de
libération des pièces injectées, dispositifs de régulation de températures de moule.
- Les éléments auxiliaires : fixation et dispositif de manipulation, systèmes de
centrage, robots de mise en place des prisonniers et d’extraction des pièces moulées,
dispositifs de sécurité et de contrôle du démoulage.
Ces éléments doivent remplir plusieurs fonctions dans la presse d’injection :
- fonction mise en forme.
- fonction alimentation.
- fonction régulation.
- fonction éjection.
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1- Dessin définition du moule
2- Nomenclature
1 Bague de centrage
2 Colonne de guidage
3 Rappel d’éjection
4 Plaque d’éjection
5 Empreinte
6 Tasseaux
7 Queue d’éjection
8 Arrache carotte
9 Plot de soutien
10 Contre buse
11 Bague de guidage
12 Ressort de rappel
13 Plaque arrière coté injection
14 Plaque porte empreinte inférieure
15 Plaque porte empreinte coté injection
16 Plaque porte empreinte coté éjection
17 Ejecteur
18 Plaque porte empreinte supérieure
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3- Type des moules d’injection
- Moule à deux plaques
Le plus couramment utilisé, à cause de sa simplicité
dans la fabrication et mise en forme
- Moule à trois plaques
Permet le d’égrappage automatique des
pièces Injectées et des déchets (canaux,
carotte) lors de l'ouverture du moule.
- Moule à tiroir
Permet le démoulage de pièces possédant des surfaces en contre-dépouille
Position 1 : moule fermé
Position 2 : ouverture de moule
Déplacement du tiroir sous l'action du
ressort
Position 3 : éjection de la pièce
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Plaque arrière coté injection
Plaque porte empreinte coté injection
Plaque porte empreinte coté éjection
4- Règle de conception du moule
La conception du moule se base sur des règles bien définit pour assurer les propriétés
suivantes :
Le maintien
Assurer par :
Plaque arrière coté injection : Permet de fixe la rondelle de centrage, la buse moule et les
bagues de guidage, ainsi que le bridage.
Plaque porte empreinte coté injection : Permet la fixation de la bague de guidage, contient
le circuit de régulation de température.
Plaque porte empreinte coté éjection : Permet la fixation des colonnes de guidage, contient
le circuit de régulation.
Le positionnement
Assurer par la bague de centrage : Permet le centrage du
moule sur les plateaux de la machine (presse), dans le but
de centrer la buse moule a la buse machine, elle est
caractérisé par son diamètre extérieur qui est en fonction
de la presse à injecter, et par le diamètre intérieur qui est
fonction de la buse d’injection choisie.
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Le guidage
Assurer par les colonnes de guidage :
Permet de guider la partie mobile sur la
partie fixe pour aligner parfaitement
l’empreinte, tel que le montage se fait
par jeu.
La fixation
Permet de fixer la plaque arrière cote injection sur la plaque porte empreinte cote injection,
elle se fait soit :
- Par la vis de fixation - fixation par bride et vise
La mise en forme
Cette fonction définie les formes de l’empreinte pour obtenir une pièce conforme au cahier de
charges fonctionnelles, et surtout que la pièce soit démoulable sans problème.
Ceci se fait en prenant en compte de :
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La dépouille : Mettre des angles de dépouilles pour
faciliter le démoulage de l’empreinte.
En général les angles de dépouilles
intérieures sont plus importants que les
angles de dépouilles extérieures
(retrait)
L'angle de dépouille dépend du
polymère et varie entre 0.5 à 2°.
α : angle de dépouille extérieure
β : angle de dépouille intérieure
le retrait L’évaluation du retrait est toujours difficile,
quel que soit la matière plastique, il convient
à le déterminer par des résultats
expérimentaux.
Le retrait est en fonction de nombreux
paramètres : épaisseur de la paroi,
température de flux, temps et pression de
maintien, pression d’injection.
RETRAIT = dimension de l’empreinte – dimension de la pièce Voici quelque valeur moyenne du retrait qui dépend de la matière principalement :
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Le plan de joint
Le tracé du plan de joint résulte de la morphologie de la pièce moulée, de ses tolérances, des
exigences esthétiques, du choix du système d’extraction et de la presse à injection utilisée.
La surface de contact des deux parties de l’empreinte peut être plane ou non ; elle doit assurer
l’étanchéité du moule, être résistante à la force de fermeture et à l’abrasion.
- Position du plan du joint
Tributaire par la géométrie de la pièce, et surtout les petits détails de forme comme l’arrondie
ou congé.
L’approche tangentielle lors de la fermeture d’outillage engendre des frottements, des usures,
des pertes de matières, d’où il est préférable d’avoir des approches obliques
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Alimentation
La fonction alimentation a pour but de transférer la matière plastifiée du fourreau de la presse,
vers l'empreinte du moule. Au cours de ce cheminement, la matière est soumise à différentes
contraintes en passant par un réseau plus ou moins complexe de canaux:
la carotte, la buse
le canal principal
les canaux secondaires
les seuils
La buse
C'est la pièce standard qui produit la carotte,
elle est choisie dans les catalogues d'éléments
standards
Le canal principal Permet de conduire la matière de la buse vers les canaux secondaire, ça conception doit
respecter deux règles fondamental :
- Chaque empreinte doit être alimentée sous la même pression et la même température
de façon simultanée.
- La longueur du carneau doit être la même pour chaque empreinte, avec une maximum