باید این مجموعه هدایت شده و اگر کرنش احتمالی از طریق هر یک از اجزای پرانها به وجود آید قادر به تحمل آن باشد.نوع سیستم هدایت بستگی زیادی به اندازه قالب دارد.قبلاٌ مشاهده شد که در قالبهای کوچک،به صفحه پران یک میله بیرون انداز اضافه شده واین میله در داخل بوشی که روی صفحه متحرک قابل نصب شده هدایت می گردد.این سیستم برای هدایت و تکیه گاه مجموعه صفحه پران بسیار متداول است.نوع دیگری از هدایت و تکیه گاه مجموعه پران در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل۱۶:هدایت و تکیه گاه مجموعه صفحه پران

برای این مجموعه میله و بوش دو طرح متفاوت وجود دارد.طرح اول طرح قدیمیتری است و در زمانی که قطعات استاندارد در دسترس نباشد از آن استفاده می شود.طرح دوم استفاده از قطعات استاندارد است.۱- طرح عمومی: طرح کلی این مجموعه در شکل زیر نشان داده شده است. ابعاد ارائه شده برای قالبهای کوچک است.
شکل۱۸: مجموعه میله بیرون انداز و بوش بیرون انداز(ابعاد فوق برای قالبهای کوچک مناسب است)

شکل ۱۹: مجموعه استاندارد میله بیرون انداز و بوش میله بیرون انداز 

پین های برگردان ،اساسا همان پین های پران با قطر بزرگتر می باشند که در چهار گوش صفحه نگهدارنده پران نصب می شوند

شکل ۲۰: سیستم پین برگردان صفحه پران

برای قالبهای کوچک که مجموعه صفحه پران سبک است از یک فنر و یا مجموعه ای از فنرهای بشقابی برای برگردان مجموعه صفحه پران استفاده می شود.در شکل ۱۹ یک نمونه از این نوع قبل از تحریک سیستم نشان داده شده است.در این طرح یک فنر اطراف میله بیرون انداز قرار گرفته است.

مجموعه صفحه پران

مجموعه صفحه پران به بخشی از قالب گفته می شود که اجزای پران به آن بسته می شوند.این مجموعه در پشت صفحه قالب در بین فضای شبکه پران قرار می گیرد.این مجموعه در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل ۷ :مجموعه صفحه پران

زمانی که صفحه پران با مجموعه پران از نوع تسمه ای بزرگ باشد بهتر است در پشت صفحه پران از پین های توقف استفاده کرد.این طرح سطح نشیمنگاه را کاهش می دهد.کاهش این سطح باعث می شود تا امکان موضع دهی صحیح صفحه پران فراهم شده و در صورت قرار گرفتن هرگونه جسم خارجی در پشت صفحه پران در پشت صفحه پران اثری بر روی موضع توقف نداشته باشد.چهار پین بین توقف پشت پین برگردانها نصب می شود که در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل ۲۲: پین های توقف برای کاهش سطح نشیمنگاه صفحه پران استفاده می شوند

فرض کنید چهار پین پران برای پران کردن قطعه کافی باشد.این پین پرانها را می توان با ترکیب های (a) و (b) که در شکل نشان داده شده بکار برد.صفحه پران می بایستی تمام اجزا را پشتیبانی کند.به وضوح مشاهده می شود که در طرح (b) از مجموعه پران کوچکتری استفاده شده است (با خط نقطه نشان داده شده است).باید به خاطر داشت که هر چه مجموعه صفحه پران کوچکتر باشد می توان شبکه پران قویتری داشت(با خط نقطه در اطراف صفحه پران ترسیم شده است).در طرح (a) ما یک شبکه پران خطی داریم،در حالیکه در (b) یک شبکه پران قابی شکل داریم. در شکل (۷) یک نمونه از مجموعه صفحه پران چهار گوش که در طرح شبکه پران خطی و یا شبکه پران قابی شکل مورد استفاده قرار گرفته نشان داده شده است. کاربرد تکیه گاه گرد در صفحه پران و سیستم شبکه پران چهارگوش یکسان است.در این حالت سوراخها از داخل صفحه پران و صفحه نگهدارنده پرانها با لقی مناسب عبور می کنند.این نوع در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل۱۴: ترکیب مجموعه صفحه پران با شبکه پران با تکیه گاه گرد

هدف اصلی از کاربرد این قطعه انتقال نیرو از سیستم محرک به قطعه تزریق شده از طریق پرانهاست.نیروی لازم برای پران قطعه تزریقی قابل توجه است،بخصوص در قالبهایی که دارای عمق زیاد بوده و شیب کمی باید در نظر گرفت(غالباٌ صفحات پران به دلیل انتخاب کم ضخامت، در عمل خراب می شوند).ضخامت صفحه پران باید به حدی باشد تا تحمل هرگونه نیروی اضافی را داشته باشد.زیرا تغییر شکل در ابتدای مرحله پران به نهایت می رسد و این به دلیل چسبیدن قطعه تزریقی به ماهیچه است.تغییر شکل یک تیر نسبت عکس با مکعب ارتفاع دارد ،بنابراین با افزایش جزئی در مقدار ضخامت انحراف بسیار کاهش می یابد.اگر صفحه پران کمی تغییر شکل پیدا کند باعث می شود تا به اجزای پران نیروی جانبی وارد شود،بنابراین باعث سایش بیشتری در داخل سوراخهای پران در صفحه قالب شده و همچنین باعث خم شدن پین ها می شود.اگر مقدار آن زیاد باشدسیستم عملکرد را متو قف می کند. در یک سیکل پران که با پین و بوش پران عمل می کند،فشار تزریق به طور مستقیم روی پرانها اعمال میشود.برای جلوگیری از فرو رفتن پرانها در داخل صفحه پران بایستی صفحه را از جنس فولاد با سختی نسبتاٌ بالا انتخاب کرد.فولاد با کربن متوسط برای مصارف عمومی مناسب است( BS 970-080 M) .ابعاد پلان این صفحه بستگی به موقعیت اجزای پران دارد.برای مثال نمای پلان یک قالب برای تولید یک جعبه چهار گوش را در نظر می گیریم.
شکل۱۳: انواع ترکیب ها برای چهار پین پران،توجه کنید که در روش (a ) به مجموعه صفحه پران بزرگتری نسبت به روش (b ) نیاز است.

سیستم های پران - شبکه پران - شبکه پران خطی

منطقی است که در قالب سیستم هایی برای پران قطعات تدارک دیده شود.برای سیتم پران روی ماشین تزریق تجهیزاتی وجود دارد که از این تجهیزات برای خودکار کردن سیستم پران استفاده می شود.این تجهیزات در پشت صفحه متحرک ماشین تزریق وجود دارد.اگر سیستم پران قالب در روی نیمه متحرک قالب قرار گیرد ،بسیار بهتر و موثر تر می تواندعمل پران قطعه را از روی قالب انجام دهد .

شبکه پران بخشی از قالب است که تکیه گاه صفحه قالب بوده و همچنین فضای مورد نیاز برای نصب و عملکرد مجموعه صفحه پران را ایجاد می کند.معمولاٌ شبکه پران شامل کفشک متحرک و تکیه گاهها است.سه طرح مختلف برای شبکه پران وجود دارد:۱- شبکه پران خطی۲- شبکه پران قابی۳- شبکه پران با تکیه گاه گرد
• شبکه پران خطی
این شبکه شامل دوبلوک چهارگوش است که بر روی کفشک متحرک نصب شده اند.

شکل ۵: شبکه پران قابی شکل:(a-c ) طرحهای مختلف (d ) برش مقطع عمومی

شبکه پران بخشی از قالب است که تکیه گاه صفحه قالب بوده و همچنین فضای مورد نیاز برای نصب و عملکرد مجموعه صفحه پران را ایجاد می کند.معمولاٌ شبکه پران شامل کفشک متحرک و تکیه گاهها است.

در این طرح فقط از تکیه گاه گرد برای تکیه گاه صفحه قالب استفاده شده و از بلوک های تکیه گاهی خارجی چهارگوش سیستم های قبل صرفه نظر شده است.زمانی که در قالبهای بزرگ احساس شود بلوک های اضافی تکیه گاهی تاثیر چندانی ندارند،از این سیستم استفاده می شود.یک طرح نمونه در شکل زیر نشان داده شده است.این طرح ساده شامل تعدادی تکیه گاه گرد است و با یک ترکیب منطقی روی صفحه متحرک قالب نصب شده است.شبکه به صفحه قالب با پیچ بسته می شود.مجموعه صفحه پران(در شکل به صورت خط نقطه است)می تواند مانند طرحهای قبلی به راحتی حرکت کند.در مجموعه صفحه پران سوراخهایی متناسب با محل تکیه گاههای گرد ایجاد می شود.بهتر است برای جلوگیری از ورود جسم خارجی به داخل با ورق نازک فولادی شبکه پران کاملاٌ بسته شود.

شکل ۶:شبکه پران با تکیه گاههای گرد

در شکل زیر بعضی از انواع طرحهای این نوع شبکه پران نشان داده شده است.رایجترین طرح هایی که در طرح شبکه پران قابی شکل به کار گرفته می شود عبارتند از:
الف) استفاده از چهار بلوک فولادی که به صورت مناسب روی صفحه کفشک متحرک نصب می شوند

شکل ۵: شبکه پران قابی شکل:(a-c ) طرحهای مختلف (d ) برش مقطع عمومی

این روش پران ساده ترین روش برای استفاده در نیمه ثابت است بدون اینکه معایب اشاره شده در بالا در آن وجود داشته باشد.

عملپران از نیمه ثابت قالب

• عمل پران از نیمه ثابت قالب
اگرچه عموما این تمایل وجود دارد که عمل پران را در نیمه متحرک قالب انجام دهیم ولی همیشه این کار عملی نیست.یک جعبه مستطیلی شکل را در نظر بگیرید که به خاطر ظاهر شکل قطعه می باید ورودی سیستم تغذیه در داخل جعبه باشد و در معرض دید نباشد.مطابق شکل زیر در این حالت سیستم پران و ماهیچه باید در نیمه ثابت قالب باشد.این موضوع باعث ایجاد پیچیدگی در طرح قالب می شود.

شکل ۶۹: پران قطعه از نیمه ثابت قالب

هر روش پرانی که به مجموعه صفحه پران نیاز داشته باشد برای استفاده در نیمه ثابت رایج نیست.به هر حال در بعضی از قطعات تزریقی پین پران،بوش پران و یا تیغه پران را همراه با مجموعه صفحه پران باید استفاده نمود.در مثال شکل قبل یک نمونه از کاربرد مجموعه صفحه پران که در داخل شبکه پران شامل پلها و کفشک ثابت است نشان داده شده است.پین پرانها و پین برگردانها در صفحه نگهدارنده پرانها قرار دارند.این روش یک روش استاندارد برای مجموعه پین پران است و عملکرد این روش مانند روش نصب مجموعه بر روی نیمه متحرک است.

این روش را نیز به راحتی می توان در روی نیمه ثابت استفاده کرد.صفحه بیرون انداز مانند قبل بین صفحات حفره و ماهیچه قرار می گیرد.

انواع روشهای پران

زمانی که قطعه تزریقی سرد می شود،قطعه منقبض شده و مقدار این انقباض بستگی به نوع مواد دارد. برای قطعاتی که هیچگونه شکل داخلی ندارند،برای مثال در قطعه جعبه چهار گوش شکل زیر ( آ ) مواد مانند شکل از سمت دیواره های حفره منقبض خواهد شد.بنابراین باید از یک سیستم پران ساده استفاده شود(به عنوان مثال یک جت هوای فشرده)

شکل ۲۳:تاثیر انقباض مواد بر روی دو قطعه تزریقی:

این پران رایج ترین سیستم نوع پران در قالبهای تزریق است و به طور کلی ساده ترین روش پران نیز در قالبها این روش است.در این سیستم قطعه تزریقی با تعدادی پین پران از قالب پران می شود(a).برای نصب راحت پرانها در مجموعه صفحه پران سر پین ها به شکل استوانه ای است.شکل زیر نحوه عملکرد را نشان می دهد.

شکل ۲۵: پران با پین پران

• راهگاه کش
زمانی که قالب باز می شود ضروری است که اسپرو از داخل بوش تزریق خارج شود.در قالبهای تک محفظه ای اسپرو مستقیما به قطعه تزریقی وصل می شود(شکل ۵۹).در هنگام خروج قطعه از حفره ثابت اسپرو نیز به همراه قطعه خارج می شود.در قالبهای چند محفظه ای باید از سیستم راهگاهی استفاده شود بنابراین ممکن است که اسپرو در هنگام باز شدن قالب در نیمه ثابت باقی بماند و بایستی با یک روش دستی اسپرو را از بوش تزریق خارج کرد.به دلیل اینکه خارج نمودن دستی اسپرو از قالب مطلوب نیست باید برای خارج نمودن اسپرو طرحی را به کار برد.رایجترین روشها عبارتند از:

در دو طرح اول که در بالا بحث شد ایجاد راهگاه با مشکلات ماشین کاری همراه است.به خصوص وقتی که صفحات قالب بزرگ باشد.معمولا زائده را در یک بوش جداگانه ایجاد می کنند و این بوش را مانند روش نصب یک ماهیچه گرد در داخل صفحه نصب می کند.یک نمونه در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل ۷۵: بوش راهگاه کش

نوع ساده راهگاه کش را می توان با اعمال شیب در قسمت نافی اسپرو ایجاد کرد که در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل ۷۰: راهگاه کش با طرح نافی مخروطی شکل

کاربرد اصلی پران تیغه ای در پران کردن قطعات باریک از قبیل تیغه ها و سایر شکلهای مشابه است که امکان پران با پین پرانهای استاندارد به صورت مطلوب و دلخواه نمی باشد.در شکل زیر یک پران تیغه ای به صورت نمونه نشان داده شده است .

شکل ۴۳: طرحهای پران تیغه ای

دو روش برای ساخت پران تیغه ای وجود دارد:۱- با ماشینکاری مستقیم از یک میله (شکل a-43 )
2- با مونتاژ نمودن دو قطعه به یکدیگر (شکل b-43 )
در حالت دوم یک تیغه فولادی در داخل شیاری در یک پین پران استاندارد ماشین کاری شده است،با پین یا لحیم بسته می شود.مزیت عمده این روش قابلیت تعمیر و تعویض تیغه در هنکام تعمیرات است.پرانهای تیغه ای استاندارد همه از نوع اول می باشند.اگر در هنگام تولید یکی از آنها خراب شود امکان تعویض پران به راحتی و به سرعت وجود دارد.در هر حال ابعاد قابل دستیابی در این نوع پرانها نسبت به انواع دیگر محدود است.با توجه به اینکه در دو بعد ضخامت و عرض می توان اندازه های مختلفی را داشت،ابعاد متنوع زیادی وجود دارد.در عمل تا به امروز(سال ۱۹۸۹) این تیغه ها در هشت اندازه عرضی مختلف استاندارد شده اند و عبارتند از:۳٫۵،۳٫۸،۴٫۵،۵٫۵،۷٫۵،۹٫۵،۱۱٫۵،۱۵٫۵ میلیمتر.به صورت مشابه اندازه ضخامتهای استاندارد شده عبارتند از:۱،۱٫۲،۱٫۵،۲،۲٫۵ میلیمتر.توجه داشته باشید که برای هر اندازه عرضی ممکن است اندازه ضخامت مربوطه ارائه نشده باشد بنابراین باید به کاتالوگ شرکت سازنده مراجعه نمود.پرانهای تیغه ای با روش مشابهی که برای بستن پین های استاندارد روی مجموعه پران استفاده می شو به مجموعه صفحه پران بسته می شوند.برش مقطعی از یک قالب که در آن از پران تیغه ای استفاده شده است در شکل زیر نشان داده شده است.

شکل ۴۴: پران تیغه ای

بوش پران

در این روش قطعه تزریقی توسط یک پران سوراخدار پران می شود که به آن بوش پران گویند.(شکل d-24 ).با توجه به موقعیت، این پرانها در سه حالت به کار برده می شوند: ۱- برای پران کردن بعضی از قطعات تزریقی گرد.۲- برای پران کردن هرگونه بیرون زدگی موضع دایره ای شکل بر روی قطعه.۳- برای اینکه بتوان در اطراف یک ماهیچه گرد از یک پران استفاده نمود.
در شکل زیر یک برش مقطعی از قالبی که در آن بوش پران به کار رفته نشان داده شده است.

• پران با صفحه بیرون انداز (قسمت اول)
از این روش پران بیشتر برای پران قطعات استوانه ای شکل استفاده می شود.اگر چه در این طرح می توان برای مقاطع غیر گرد نیز استفاده کرد ،ولی در مقاطع غیر گرد هزینه ساخت قالب بسیار بالا می رود.در شکل زیر اصول کلی عملکرد این روش نشان داده شده است.

در هنگام تزریق مواد پلاستیک به صورت خمیر از نازل ماشین خارج شده و از طریق یک مسیر به محفظه قالب وارد می شود.ساده ترین نوع این مسیر یک سوراخ مخروطی شکل در داخل یک بوش است که در شکل(۲-۲) نشان داده شده است .مواد موجوددر این مسیر را اسپرو و بوش را بوش تزریق گویند.

قالب تزریق شامل مجموعه ای از قطعاتی است که ” محفظه” را تشکیل می دهند، مواد پلاستیک به داخل این محفظه تزریق شده و سرد می شوند. در محفظه قطعه تزریقی شکل می گیرد. بنابراین محفظه به بخشی از فضای قالب گفته می شود که به شکل قطعه تزریقی است و قطعه در آن شکل می گیرد . محفظه با دو عضو قالب شکل می گیرد:
الف- حفره: قسمت مادگی قالب است و شکل بیرونی قطعه را به وجود آورد.
ب- ماهیچه: قسمت نر قالب است و شکل داخلی قطعه را به وجود می آورد.

مواد پلاستیک مستقیما از طریق بوش تزریق (شکل۲-۲) وارد محفظه شده و در قالب هایی که دارای چند محفظه هستند (قالب های چند محفظه ای)قبل از ورود مواد به محفظه،می باید این مواد از راهگاه و ورودی نیز عبور کنند

برای اینکه مواد پلاستیک بدون هیچ مانعی وارد قالب شوند،نازل ماشین و بوش تزریق می باید هم راستا باشند.برای اطمینان از این موضوع باید قالب در مرکز صفحه ماشین نصب شود.این هم مرکزی با استفاده از حلقه تنظیم امکان پذیر است.

میله ها و بوش های راهنما

در قالب گیری قطعه ای که ضخامت دیواره ها در آن مهم است و برای اطمینان از منطبق بودن حفره و ماهیچه که امری الزامی است با بکاربردن میله ها و بوشهای راهنما در دو لنگه قالب ،هنگام بستن قالب عمل انطباق به صورت رضایتبخشی انجام می شود.

توصیه می شود که طراحی هر قالب به صورت سیستماتیک پیش برود چرا که قالب و عملکرد آن باید در شرایط گوناگونی پاسخگو باشند.شکل ۵۱ ارتباط متقابل شرایط و شرایط مرزی و ثانویه که با عمل اصلی باید رعایت شوند نمایش می دهد.این مطلب با یک مثال آشکارتر می شود .مسیر تصمیمهایی که طراح اتخاذ می کند با فلوچارت طراحی یک قالب استاندارد برای تولید همزمان چندین سرپوش به نمایش در آمده استh -a.توصیه می شود که برای درک منطق روش،این مسیر گام به گام تعقیب شود.

ابتدا حداکثر تعداد حفره قالب تئوری محاسبه می شود

روش اساسی طراحی 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:

طول جریان/ نسبت ضخامت دیواره

معیار دیگری که به ماشین مربوط می شود نسبت طول جریان و ضخامت دیواره است.طبق قانون هاگن- پویسیل نسبت بین طول جریان L و مربع ضخامت دیواره قالب H2 با فشار تزریق P inj ،کمیت مربوط به ماشین و ویسکوزیته مذاب در صورتی که سرعت مذاب داده شده باشد تعیین می شود.
برای ترموپلاستیکها مقادیر سرعت بهینه مشخصی{۱۳} برای مولکولها وجود دارد که با آرایش مولکولی تعیین می شود .این سرعتها حدود Vinj ~30 cm/s هستند.
البته اغلب از اطلاعات تجربی که به وسیله تولید کنندگان مواد خام برای محصولاتشان ارائه می شود وبه صورت نمودار ضخامت دیواره / طول جریاناست استفاده می شود. اطلاعات این نمودار برای همه مواد با آزمایش به دست آمده است.

اولین مرحله طراحی تعیین تعداد حفره قالبها است .معیارهای فنی (به شکل تجهیزات موجود در ماشین و کیفیت مورد نیاز و هزینه ها) همچنین معیارهای اقتصادی(تاریخ تحول) در نظر گرفته می شوند. برای راحت کردن این تصمیم گیری چند سطحی یک فلو چارت(شکل ۵۵) ارائه می شود که روش مناسب را توضییح می دهد.
با فرض اینکه قیمت تک محصول به روش تولید آن بستگی دارد می توان به صورت عکس نتیجه گرفت که محاسبات هزینه باید از مرحله طراحی ،مخصوصا طراحی قالب ، شروع شود تا راه حل بهینه به دست آید.تقسیم کل روش به اعمال جزئی شناخته شده یا اعمال ابتدایی(۱۷) که می توان با توجه به علت و معلول آنها را جایگزین عملیات کلی نمود کاری عملی است. سپس این اعمال جزئی به کمک آنالیز مقادیر ارزیابی می شود .نکته مهم منبع هزینه هاست. شکل ۵۶ هزینه ها را که باید در نظر گرفته شوند نمایش می دهد و در گروههای هزینه آنها را جا داده است.
با جمع کل هزینه های منفرد یا گروههای هزینه به صورتیکه در شکل ۵۶ نمایش داده می شود هزینه ها به دست می آید.منحنی این هزینه ها به صورت شماتیک در شکل ۵۷ {۹،۱۸،۲۱) نمایش داده شده است.
از آنجا که از پیش معلوم نیست که کدام ترکیب از تعداد حفره قالبها ،سیستم قالب و ماشین قالبگیری تزریقی به کمترین هزینه منجر می شود ،این سه کمیت باید در محدوده مشخصی ،که تعیین می شوند تغییر کنند.
ابتداد تعداد حفره قالبها باید محدود شود.این کار با ۵ گام اول الگوریتم شکل ۵۵ انجام می شود که جزئیات آن به علت اهمیت آنها بعدا مورد بحث قرار می گیرد.اگر اطلاعاتی راجع به خواسته های کیفی (گام دو یا زمان تحویل (گام ۳)در دست نباشد ،می توان در گام ۱ با تعداد حفره قالب درستی از نظر عملی کار را شروع کرد (۲۰) ،که این تعداد فقط به مقدار سفارش بستگی دارد.

پس از تکمیل تعداد حفره ها ،آنها را باید به بهترین صورت ممکن آرایش داد.
در ماشینهای قالبگیری تزریقی مدرن معمولا سیلندر در محور مرکزی میز ثابت قرار دارد.

محل راه تغذیه با این مشخص می شود. آرایش حفره ها در اطراف راه تغذیه مرکزی باید طوری باشد که شرایط زیر در آن رعایت شود

گر حفره ها نسبت به راه تغذیه مرکزی خارج از مرکز قرار بگیرند بار غیر یکنواخت بر قالب و قسمت گیرنده وارد می شود. ممکن است قالب در یک قسمت تحت نیرو باز شود.
درزدار شدن و شکست احتمالی میلهای راهنمای ماشین ممکن است در نتیجه این عمل اتفاق بی افتد.قالبهایی که یک بار درزدار شوند ، سطح آب بندی آنها خراب است و همواره در آنها درز ایجاد می شود.بنابراین اولین قانون طراحی این شرط است که برآورد همه نیروهای عکس العملی (فشار تزریقی) و برآورد همه نیروهای گیرنده بر مرکز راه تغذیه اثر کنند.