การออกแบบแม่พิมพ์ยาง

ระบบการออกแบบแม่พิมพ์อัดสำหรับขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ยาง
A Compression Mold Design System for Rubber Products

ชุกรี แดสา1 สุภาพรรณ ไชยประพัทธ์1* ศรีสิทธิ์ เจียรบุตร2

1 ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ อ.หาดใหญ่ จ.สงขลา 90112

2 ภาควิชาวิศวกรรมยานยนต์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีไทย-ญี่ปุ่น เขตสวนหลวง

กรุงเทพมหานคร 10250

E-mail: supapan.s@psu.ac.th*

Shukree Deasa1 Supapan Chaiprapat1* Srisit Chianrabutra2

1Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering,

Prince of Songkla University, Hat Yai, Songkhla 90112

2Department of Automotive Engineering, y Faculty of Engineering,

Thai-Nichi Institute of Technology Suanluang, Bangkok 10250

E-mail: supapan.s@psu.ac.th*

บทคัดย่อ

ปัจจุบันผลิตภัณฑ์ยางได้เข้ามามีบทบาทกับการดำ รงชีวิตของมนุษย์มากขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉพาะใน
อุตสาหกรรมยานยนต์ อิเล็คทรอนิกส์ หรือสิ่งของเครื่องใช้ในครัวเรือนมีการประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์ยาง
ทดแทนวัสดุเดิมมากขึ้น ผลิตภัณฑ์ยางต่างๆ เหล่านี้ได้มาจากกระบวนการขึ้นรูปด้วยวิธีการใช้เบ้าพิมพ์แบบต่างๆ คือแบบอัด (Compression molding) แบบฉีด(Injection molding) แบบกึ่งฉีด (Transfer molding) โดยเบ้าพิมพ์แบบอัดเป็นพิมพ์แบบง่าย ราคาถูกกว่าอีก 2แบบ ใช้กันอย่างกว้างขวางในการทำผลิตภัณฑ์ยางโดยทั่วๆ ไป อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกระบวนการออกแบบแม่พิมพ์มีรายละเอียดที่ต้องอาศัยทักษะและประสบการณ์ที่ชำนาญของผู้ออกแบบแม่พิมพ์ในการตัดสินใจ ซึ่งแนวคิดและขั้นตอนในการออกแบบแม่พิมพ์ของผู้ออกแบบแต่ละคนก็แตกต่างกันไปตามประสบการณ์งานวิจัยนี้ได้ทำการรวบรวมองค์ความรู้ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องเพื่อนำมาสร้างเป็นระบบการออกแบบแม่พิมพ์อัดสำหรับขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ยางที่มีขั้นตอนเป็นมาตรฐาน ระบบการออกแบบแม่พิมพ์ในงานวิจัยนี้จะใช้เป็นโครงสร้างในการพัฒนาซอฟท์แวร์เพื่อช่วยในการออกแบบแม่พิมพ์สำหรับงานวิจัยในอนาคต ผู้วิจัยมีความคาดหวังว่าระบบที่ได้จัดสร้างขึ้นมานี้จะช่วยลดเวลาและอำ นวยให้การออกแบบแม่พิมพ์มีความสะดวกมากยิ่งขื้น ซึ่งจะเป็นส่วนช่วยผลักดันให้การพัฒนาผลิตภัณฑ์ยางมีความแพร่หลายและสามารถแข่งขันกับต่างประเทศได้มากยิ่งขึ้น
คำหลัก ผลิตภัณฑ์ยาง แม่พิมพ์อัด การออกแบบ
แม่พิมพ์ ร่องตัดขอบ ร่องระบายยาง

AbstractRubber products have increasingly become anintegrated part of our daily lives, ranging from beingcomponents of automobile, electronic appliances, toregular household products. These products are
fabricated from different processes such ascompression molding, injection molding and transfer
molding. Among these, compression molding isknown to be the most widely used because the design
and manufacturing of the molds are least complicated.However, mold designing is still very much experience-based. Decisions are usually made on the ground of designer’s proficiency, causing unnecessaryvariation in the process. To eliminate such variation,a design procedure must be systemized. This study proposes a conceptual design system for compressionmold. Practical industrial design techniques were surveyed before selectively captured and integratedinto the system. By exercising the design concept presented in this study, the mold design process would be made simpler and more consistent. Future

การประชุมวิชาการข่ายงานวิศวกรรมอุตสาหการ24-26 ตุลาคม 2550

study will be directed toward the development of window-based software aided mold design. In theend, this system would expectedly help promoteThailand’s rubber product industry to be more competitive in the world market Keywords: Rubber products, Compression mold,Mold design, Cutting line

1. บทนำ

อุต ส า ห ก ร ร ม ย า ง แ ล ะ ผ ลิต ภัณ ฑ์ย า ง นับ เ ป็นอุตสาหกรรมที่มีความสำคัญต่อประเทศทั้งในแง่ของการจ้างงานและการส่งออก เนื่องจากประเทศไทยมีศักยภาพสูงในด้านวัตถุดิบที่เป็นข้อได้เปรียบต่อประเทศคู่แข่ง ซึ่งในปี2549 มีมูลค่าส่งออกในกลุ่มอุตสาหกรรมไม่น้อยกว่า 8,422ล้านเหรียญสหรัฐฯ โดยมีอัตราการขยายตัวร้อยละ 38.96 เมื่อเปรียบเทียบกับปี 2548 การส่งออกยางพาราขั้นต้นประเภทยางแผ่น ยางแท่ง น้ำยางข้น และยางขั้นต้นอื่น ๆมีมูลค่าส่งออกรวมกันประมาณ 5,364.84 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ขยายตัวร้อยละ 44.60 และ ผลิตภัณฑ์ยางมีการส่งออก 3,057.96 ล้านเหรียญสหรัฐฯ ขยายตัวร้อยละ30.06 โดยในช่วงต้นปีอุตสาหกรรมยางและผลิตภัณฑ์ยางอยู่ในภาวะการขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ตามตลาดโลกที่ยังคงมีปริมาณความต้องการใช้ยางเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะตลาดใน

ประเทศจีน ที่ใช้ยางในปริมาณมากเพื่อรองรับการขยายตัวของเศรษฐกิจ [1]จากข้อมูลดังกล่าวจะเห็นได้ว่าผลิตภัณฑ์ยางมีการขยายตัวน้อยกว่ายางพาราขั้นต้นเนื่องจากวิทยาการทางด้านการออกแบบแม่พิมพ์ยังมีการศึกษาอยู่ในวงจำ กัด ทั้งกระบวนการผลิตแม่พิมพ์ก็ยังต้องการเทคโนโลยีขั้นสูง ทำให้การออกแบบและพัฒนาผลิตภัณฑ์ยางไม่มีความก้าวหน้าเท่าที่ควร แม้ว่าในปัจจุบันได้มีผู้ผลิตหลายรายนำเสนอโปรแกรมคอมพิวเตอร์มาเพิ่มความสะดวกในการใช้งาน แต่ส่วนใหญ่ยังเป็นงานในกลุ่มแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก ด้วยเหตุนี้จึงเกิดแนวคิดที่จะรวบรวมองค์ความรู้ทางด้านการออกแบบแม่พิมพ์ยางเพื่อเป็นแนวทางในการออกแบบแม่พิมพ์อัดยางหรือใช้เป็นโครงสร้างในการพัฒนาซอฟท์แวร์ที่มีลักษณะการดำ เนินการคล้ายคลึงกับโปรแกรมซอฟท์แวร์ช่วยออกแบบแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก เพื่อช่วยลดเวลาและความ

ยุ่งยากในขั้นตอนการออกแบบและผลิตแม่พิมพ์อัดยางอันจะเป็นการส่งเสริมการสร้างสรรค์การพัฒนาผลิตภัณฑ์ยางให้มีความแพร่หลายมากยิ่งขึ้น

2. กระบวนการอัด (Compression molding)

การขึ้นรูปยางที่ได้ผสมสารต่างๆ เรียบร้อยแล้ว ให้เป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ สรุปได้ 4 วิธี คือ การใช้เบ้าพิมพ์

(Molding) การอัดผ่านดาย (Extruding) การใช้เครื่องคาเล็นเดอร์ (Calender) และการฉาบสารละลายยางบนผ้า(Spreading on fabric from rubber solution) การใช้เบ้าพิมพ์ขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ยาง เป็นวิธีการทำให้ยางเกิดเป็นรูปร่างของผลิตภัณฑ์พร้อมๆ กับการเกิดปฎิกิริยาคงรูปโดยความร้อนและแรงอัด [2] แม่พิมพ์อัดเป็นแม่พิมพ์ชนิดหนึ่งในการแปรรูปผลิตภัณฑ์ยางที่นิยมใช้ในปัจจุบันเนื่องจากสามารถออกแบบและผลิตได้ง่าย อีกทั้งยังมีต้นทุนในการผลิตที่ต่ำกว่าแม่พิมพ์ชนิดอื่นๆ แม่พิมพ์อัดประกอบด้วยเบ้าตัวเมีย (Cavity) และเบ้าตัวผู้ (Core) ดัง

รูปที่ 2

รูปที่ 2 ส่วนประกอบของแม่พิมพ์อัด [4]

กระบวนการอัดขึ้นรูปนั้นเริ่มจากการนำแม่พิมพ์อัดไปประกอบเข้ากับเครื่องอัด (Compression machine) ใส่

แผ่นยางที่เรียกว่าแผ่นพรีฟอร์ม (Preform) ไว้ในแม่พิมพ์จากนั้นทำการอัดเบ้าตามค่าอุณหภูมิ ความดันและเวลาที่ตั้งค่าไว้จนได้เป็นชิ้นงานออกมาแล้วจึงนำไปตกแต่งเป็นผลิตภัณฑ์ที่สำเร็จต่อไป จากขั้นตอนดังกล่าวสามารถสรุปเป็นกระบวนการอัดขึ้นรูปได้ดังนี้ [3]

รูปที่ 2 กระบวนการอัดขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ยาง

3. กระบวนการออกแบบแม่พิมพ์อัด

การออกแบบแม่พิม พ์อัดสำ หรับการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ยาง พิจารณาข้อมูลต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการได้ออกแบบ ทั้งจากเอกสารตำราทางวิชาการและข้อมูลจากบริษัทผู้ผลิตแม่พิมพ์และผลิตภัณฑ์ยางสามารถสรุปเป็นกระบวนการออกแบบแม่พิมพ์ได้ดังนี้

ผลิตภัณฑ์ยาง

ข้อมูล

- ชนิดของยาง

- วัสดุแม่พิมพ์

- เครื่องอัด

- อัตราการผลิต

- ปริมาณการผลิต

ข้อกำหนดที่ใช้งาน

- ขนาดและรูปร่าง

- ค่าเผื่อการหดตัว

- จำนวนเบ้า

ชนิดของแม่พิมพ์

ทิศทางการเปิดแม่พิมพ์และ

เส้นแบ่งแม่พิมพ์

ขนาดแม่พิมพ์

แบบแม่พิมพ์

แควิตี้/คอร์

ชุดประกอบแม่พิมพ์

- สลัก

- หูยึด/หูยก

- ร่องระบาย

- ร่องตัดขอบ

รูปที่ 3 กระบวนการออกแบบแม่พิมพ์

3.1 ข้อมูลเบื้องต้น

3.1.1 ขนาดชิ้นงาน

ขนาดของชิ้นงานจะเป็นตัวแปรที่จะนำมาพิจารณาในการแบ่งชนิดแม่พิมพ์และคำนวณหาขนาดแม่พิมพ์

ขนาดชิ้นงานสามารถหาได้จากการวัดจากชิ้นงานจริงหรือจากแบบชิ้นงาน (Detailed drawing) ที่ได้จาก

โปรแกรมเขียนแบบ

3.1.2 เครื่องอัด (Compression machine)

เป็นเครื่องจักรที่ใช้ในกระบวนการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ยางจากแม่พิมพ์ที่ได้ออกแบบไว้ ข้อมูลของเครื่องอัดที่จะนำมาพิจารณาในการออกแบบแม่พิมพ์จะประกอบด้วยขนาดกำลังของเครื่อง ขนาดของแท่นสำหรับวางแผ่นแม่พิมพ์ ระยะและตำแหน่งในการจับยึดแม่พิมพ์ เป็นต้นข้อมูลเหล่านี้จะใช้สำหรับการคำนวณขนาดแม่พิมพ์และการใส่หูยึดและหูยกให้กับแม่พิมพ์

3.1.3 จำนวนเบ้า

จำนวนเบ้าจะเป็นปัจจัยหนึ่งที่ใช้ในการคำนวณหาขนาดแม่พิมพ์ การคำนวณหาจำนวนเบ้าจะพิจารณาจากขนาดชิ้นงานซึ่งจะส่งผลต่อขนาดแม่พิมพ์และเครื่องอัดที่ใช้ในการขึ้นรูปด้วย นอกจากนี้จำนวนเบ้ายังขึ้นอยู่กับอัตราการผลิตและปริมาณการผลิตชิ้นงานที่ต้องการอีกด้วย

3.2 ชนิดของแม่พิมพ์อัด

การแบ่งชนิดของแม่พิมพ์อัดที่ใช้ในการอัดขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ยางนั้นจะพิจารณาจากรูปร่างของชิ้นงาน การเลือกเส้นแบ่งแม่พิมพ์ การถอดชิ้นงาน การผลิตแม่พิมพ์และการอัดขึ้นรูปชิ้นงาน ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะสามารถแบ่ง

แม่พิมพ์อัดได้ 2 ชนิดคือ

3.2.1 แม่พิมพ์อัดชนิด 2 แผ่น

แม่พิมพ์อัดชนิดนี้นิยมใช้สำหรับอัดขึ้นรูปชิ้นงานที่มีรูปร่างไม่ซับซ้อนและมีความหนาของชิ้นงานไม่เกิน 2 มม. เช่น โอริง ปะเก็น เป็นต้น ตัวอย่างแม่พิมพ์ชนิด 2

แผ่นดังรูปที่ 4

รูปที่ 4 แม่พิมพ์ชนิด 2 แผ่น

3.2.2 แม่พิมพ์อัดชนิด 3 แผ่น

แม่พิมพ์ชนิดนี้จะใช้กับชิ้นงานที่มีรูปร่างซับซ้อน ซึ่งหากขึ้นรูปด้วยแม่พิมพ์แบบ 2 แผ่นจะทำให้การดึง

ชิ้นงานออกจากเบ้าไม่ได้ นอกจากนี้ยังใช้สำหรับชิ้นงานที่มีความสูงเกิน 20 มม. จากตำแหน่งการเปิดแม่พิมพ์ตัวชิ้นงานที่ผลิตด้วยแม่พิมพ์ชนิดนี้ เช่น ยางครอบชิ้นส่วนเครื่องจักรกล ปะเก็นที่หนาเกิน 20 มม. เป็นต้นตัวอย่างแม่พิมพ์ชนิดนี้เป็นดังรูปที่ 5

รูปที่ 5 แม่พิมพ์ชนิด 3 แผ่น

3.3 เลือกวัสดุ

3.3.1 ชนิดของยาง

เมื่อยางผ่านการอัดขึ้นรูปแล้วนั้นยางจะมีการหดตัว ค่าการหดตัวของยางที่ใช้ในการออกแบบแม่พิมพ์

เพื่อขึ้นรูปชิ้นงานจะแตกต่างกันไปตามลักษณะของยางแต่ละชนิด ค่าดังกล่าวจะถูกใช้เป็นข้อมูลในการออกแบบว่าจะต้องเผื่อขนาดของแม่พิมพ์เป็นเท่าใด จึงจะทำให้เมื่อผ่านการอัดขึ้นรูปชิ้นงานแล้ว ชิ้นงานที่ได้จะมีขนาดตามที่ต้องการ

3.3.2 วัสดุแม่พิมพ์

เหล็กที่ใช้เป็นวัสดุในการผลิตแม่พิมพ์นั้นจะต้องมีการนำความร้อนที่ดีและรองรับแรงอัดตามเงื่อนไขในการอัดขึ้นรูปชิ้นงานยางได้ ในอุตสาหกรรมแม่พิมพ์อัดขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ยางจะนิยมใช้วัสดุแม่พิมพ์เป็นเหล็กเกรด S50C

3.4 ทิศทางการเปิดแม่พิมพ์และเส้นแบ่งแม่พิมพ์

3.4.1 ทิศทางการเปิดแม่พิมพ์การเลือกทิศทางการเปิดแม่พิมพ์จะพิจารณาจากการถอดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์เป็นหลัก คือต้องเลือกเปิดในทิศทางที่สามารถถอดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ได้ง่ายและสะดวก นอกจากนี้ยังพิจารณาจากพื้นที่หน้าตัดของชิ้นงานด้วย โดยพิจารณาเลือกทิศทางจากระนาบที่มี

พื้นที่หน้าตัดของชิ้นงานมากที่สุด

3.4.2 เส้นแบ่งแม่พิมพ์ (Parting line)

เส้นแบ่งแม่พิมพ์เป็นตำ แหน่งของการเปิด-ปิดแม่พิมพ์ และยังเป็นเส้นที่แบ่งแม่พิมพ์ออกเป็นส่วนเบ้า

ตัวเมีย (Cavity) และส่วนเบ้าตัวผู้ (Core) การเลือกเส้นแบ่งแม่พิมพ์เป็นขั้นตอนที่สำคัญขั้นตอนหนึ่งในการออกแบบแม่พิมพ์ ซึ่งมีหลักเกณฑ์ในการเลือกเส้นแบ่งแม่พิมพ์ดังนี้ [5]

1. พิจารณาจากชิ้นงานตัวอย่างที่ต้องการออกแบบ

แม่พิมพ์ โดยเลือกจากเส้นแบ่งแม่พิมพ์ของชิ้นงาน

ตัวอย่างนั้น

2. เส้นแบ่งแม่พิมพ์ต้องอยู่ในระนาบที่ตั้งฉากกับทิศ

ทางการเปิด-ปิดแม่พิมพ์ ตัวอย่างดังรูปที่ 6

รูปที่ 6 เส้นแบ่งแม่พิมพ์

3. เส้นแบ่งแม่พิมพ์จะต้องไม่ทำให้เกิดอันเดอร์คัต(Undercut) ขึ้นบนแผ่นแม่พิมพ์ ซึ่งจะมีผลต่อ

กระบวนการผลิตแม่พิมพ์และกระบวนการอัดขึ้นรูปชิ้นงานได้ เช่น ไม่สามารถผลิตแม่พิมพ์ตามที่ออกแบบมาได้หรือเมื่ออัดขึ้นรูปแล้วไม่สามารถเอาชิ้นงานออกจากเบ้าได้ ดังรูปที่ 7

รูปที่ 7 การเลือกเส้นแบ่งแม่พิมพ์

ทิศทางการเปิด-ปิด เส้นแบ่งแม่พิมพ์เส้นแบ่งแม่พิมพ์เมื่อสร้างเป็นแม่พิมพ์จะทำ ให้เกิดอันเดอร์คัต

(Undercut) ดังรูปที่ 8

รูปที่ 8 การเกิดอันเดอร์คัต
4. เส้นแบ่งแม่พิมพ์จะต้องอยู่ในแนวเส้นรอบๆตำแหน่งขนาดโตสุดของชิ้นงานโดยมองในทิศทางปิด-

เปิดแม่พิมพ์ข้อแตกต่างในการเลือกเส้นแบ่งแม่พิมพ์ระหว่างการออกแบบแม่พิมพ์อัดกับการออกแบบแม่พิมพ์ฉีดยางคือแม่พิมพ์อัดจะเลือกเส้นแบ่งแม่พิมพ์ที่อยู่ในระนาบราบเรียบเท่านั้นเพราะในกระบวนการอัดขึ้นรูปจะต้องมีการวางยางลงบนเบ้าพิมพ์ถ้าหากเป็นพื้นผิวที่ไม่ราบเรียบอาจวางยางไม่ได้และจะมีผลต่อรูปร่างของผลิตภัณฑ์ที่ได้ด้วย ในขณะที่แม่พิมพ์ฉีดยางจะมีเส้นแบ่งแม่พิมพ์ได้ 2 แบบ คือ แบบราบเรียบ และแบบไม่ราบเรียบเนื่องจากกระบวนการฉีดนั้นไม่ต้องมีการวางวัสดุชิ้นงานลงบนแม่พิมพ์โดยจะทำการปิดพิมพ์แล้วจึงฉีดน้ำยางเหลวเข้าไป

3.5 ขนาดของแม่พิมพ์

ขนาดของแม่พิมพ์จะขึ้นอยู่กับจำนวนเบ้าที่ต้องการต่อแม่พิมพ์และขนาดของเครื่องอัดที่ใช้ในการขึ้นรูป

นอกจากนี้ขนาดของแม่พิมพ์จะต้องเผื่อการวางสลักสำหรับประกอบแม่พิมพ์ การวางร่องตัดขอบ (Cutting  line) และการวางร่องระบายยางด้วย การคำนวณขนาดแม่พิมพ์สามารถแยกคำนวณตามชนิดของแม่พิมพ์ได้

ดังนี้

3.4.1 แม่พิมพ์ชนิด 2 แผ่น

การคำนวณหาขนาดของแม่พิมพ์โดยจะกำหนดให้ทั้ง 2 แผ่นนั้นมีขนาดเท่ากันสามารถคำนวณได้ดังนี้

รูปที่ 9 ขนาดแม่พิมพ์

คำนวณขนาดแม่พิมพ์ได้ดังนี้

X = NX (D+a) + ka + G

Y = Ny (D+a) +b (1)

กำหนดให้

D = ขนาดของส่วนที่โตสุดของชิ้นงาน

a = ระยะห่างระหว่างเบ้าอย่างน้อย 5 มม.

Nx = จำนวนเบ้าในแนว X

Ny = จำนวนเบ้าในแนว Y

G = ระยะการวางสลักเท่ากับ 80 มม.

b = ระยะห่างขอบเบ้าถึงขอบแม่พิมพ์ด้านที่ไม่ได้วางสลักเท่ากับ 40 มม.

K = ระยะเผื่อการวางร่องระบาย

c = จำนวนร่องระบาย

3.4.2 แม่พิมพ์ชนิด 3 แผ่น

การคำนวณขนาดแม่พิมพ์ชนิด 3 แผ่นนั้น แผ่นบนและแผ่นล่างสามารถใช้การคำนวณตามแม่พิมพ์ชนิด 2 แผ่นได้ ส่วนแผ่นกลางจะมีความหนาเท่ากับระยะห่างระหว่างเส้นแบ่งแม่พิมพ์ทั้งสองUndercut

3.6 ชุดประกอบแม่พิมพ์

3.6.1 สลักนำ

สลักจะประกอบด้วยตัวผู้ (Pin) และตัวเมีย (Bush)เป็นส่วนที่ทำหน้าที่เป็นตัวปรับตำแหน่งของหน้าสัมผัส

แม่พิมพ์เมื่อแม่พิมพ์ปิดในระหว่างขั้นตอนการอัดนอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นสลักบังคับตำแหน่ง (Locating

pin) เมื่อประกอบแม่พิมพ์เข้าด้วยกัน การวางสลักให้กับ

ชุดแม่พิมพ์มี 2 แบบคือ

1. แบบสลัก 3 ตัว การวางสลักแบบนี้จะใช้ในกรณีที่เป็นแม่พิมพ์ขนาดเล็กเช่นมีขนาดไม่เกิน 400 มม. โดยตัวอย่างรูปแบบและระยะการวางดังรูปที่ 10

รูปที่ 10 การวางสลักแบบ 3 ตัว

2. แบบสลัก 4 ตัว กรณีที่เป็นแม่พิมพ์ขนาดใหญ่เช่นมีขนาดเกิน 400 มม. จะมีการวางสลัก 4 ตัวเพื่อให้

สามารถประคองแม่พิมพ์ได้ ตัวอย่างรูปแบบการวางเป็น

ดังรูปที่ 11

รูปที่ 11 การวางสลักแบบ 4 ตัว

3.6.2 หูยกแม่พิมพ์ในกรณีที่เป็นแม่พิมพ์ชนิด 3 แผ่น ในกระบวนการอัดขึ้นรูปนั้นแม่พิมพ์แผ่นล่างจะจับยึดอยู่กับแท่นเครื่องอัดส่วนล่างและแม่พิมพ์แผ่นบนจะจับยึดอยู่กับแท่นเครื่องอัดส่วนบน แผ่นกลางนั้นจะยกเข้าไปวางบนแผ่นล่างเพื่อทำการอัดขึ้นรูปชิ้นงานและจะยกออกจากแผ่นล่างเพื่อปลดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ การยกเข้า-ออกของแม่พิมพ์แผ่นกลางนั้นจะมีแขนของเครื่องอัดยื่นเข้ามายกแม่พิมพ์ ดังนั้นจึงต้องมีการสร้างหูยกให้กับแม่พิมพ์แผ่นกลาง ตัวอย่างลักษณะของหูยกเป็นดังรูปที่ 12

รูปที่ 12 ลักษณะของหูยกและการประกอบกับแม่พิมพ์

จากตัวอย่างของหูยกในรูปที่ 12 มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 มม. ส่วนความยาวนั้นจะขึ้นอยู่กับขนาด

ของแม่พิมพ์และระยะแขนยกของเครื่องอัดที่ใช้ การประกอบหูยกกับแม่พิมพ์และระยะต่างๆ

เป็นดังรูปที่ 13

รูปที่ 13 ระยะหูยกและแขนยกแม่พิมพ์

กำหนดให้

A = ความยาวของหูยก

L = ความยาวของแม่พิมพ์

H = ระยะห่างระหว่างร่องหูยก

W = ระยะแขนยก

A = (W - L) + 15

ความยาวของหูยกแม่พิมพ์เท่ากับระยะแขนยกของเครื่องอัดลบด้วยความยาวของแม่พิมพ์และหูยกควร

จะต้องยื่นเข้าไปในร่องของแขนยกอย่างน้อย 15 มม.

3.6.3 ร่องตัดขอบ (Cutting line)

เป็นร่องที่ใช้สำหรับตัดขอบชิ้นงานออกจากส่วนที่เป็นครีบ ทำให้ดึงครีบออกจากชิ้นงานได้ง่าย การสร้างร่องตัดขอบ (Cutting line) มีหลายแบบแต่ที่นิยมใช้กันใน

ปัจจุบันมี 2 แบบดังนี้

1. แบบร่องสามเหลี่ยม ร่องตัดขอบแบบนี้จะสร้างให้กับแม่พิมพ์ที่เป็นเบ้าตัวเมียทั้งสองแผ่นโดยมีลักษณะของร่องและขนาดเป็นดังรูปที่ 14

รูปที่ 14 ร่องตัดขอบ (Cutting line)

2. แบบร่องสามเหลี่ยมและสี่เหลี่ยม ร่องแบบนี้จะสร้างในกรณีที่แม่พิมพ์เป็นแบบที่มีทั้งเบ้าตัวเมีย (Cavity)และเบ้าตัวผู้ (Core) โดยจะสร้างร่องสามเหลี่ยมให้กับส่วนเบ้าตัวเมียและสร้างร่องสี่เหลี่ยมให้กับส่วนเบ้าตัวผู้ลักษณะและขนาดเป็นดังรูปที่ 15

(A)

(B)

(C)

รูปที่ 15 การสร้างร่องตัดขอบ (A) ขณะประกอบแม่พิมพ์

(B) ส่วนเบ้าตัวเมีย (C) ส่วนเบ้าตัวผู้

3.6.3 ร่องระบายยาง ในกระบวนการอัดขึ้นรูปชึ้นงานนั้นจะมีการวางยางลงบนแม่พิมพ์ซึ่งจะมีปริมาณมากพอที่จะเต็มเบ้าและล้นออกมาเป็นครีบ (Flash) ถ้าหากยางมีความแข็งมากจะทำให้ยางหนืดและไหลตัวไม่ดี เมื่ออัดขึ้นรูปแล้วเกิดยางไม่เต็มเบ้าได้ ดังนั้นในกระบวนการออกแบบแม่พิมพ์จึงต้องมีการออกแบบให้มีร่องระบายยาง เพื่อช่วยให้ยางไหลตัวได้ดี และช่วยให้ยางส่วนที่เหลือไหลออกจากแม่พิมพ์ได้ โดยจะวางร่องระบายนี้ไว้บนแม่พิมพ์แผ่นล่างตัวอย่างการสร้างร่องระบายยางมีลักษณะดังรูปที่ 16

รูปที่ 16 ร่องระบายยาง

4. สรุป

ในกระบวนการอัดขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ยางนั้นจะเห็นได้ว่าผลิตภัณฑ์ยางที่ได้จะเป็นผลมาจากแม่พิมพ์และ

เงื่อนไขที่ใช้ในกระบวนการอัด โดยเงื่อนไขที่ใช้ในกระบวนการอัดได้แก่ ความดัน อุณหภูมิ และเวลา ซึ่งตัวแปรเหล่านั้นจะขึ้นอยู่กับชนิดของยางที่ใช้เป็นวัตถุดิบส่วนแม่พิมพ์จะเป็นผลมาจากกระบวนการออกแบบและผลิตแม่พิมพ์ กระบวนการออกแบบแม่พิมพ์จึงนับว่ามีความสำคัญอย่างยิ่งที่จะส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ได้ งานวิจัยนี้จึงได้ทำการรวบรวมองค์ความรู้ทางด้านการออกแบบแม่พิมพ์อัดสำหรับขึ้นรูปผลิตภัณฑ์ยางร่องตัดขอบ เบ้าตัวผู้  เบ้าตัวเมีย  ร่องระบายยาง  นำมาจัดทำเป็นระบบการออกแบบแม่พิมพ์ที่สามารถใช้เป็นโครงสร้างสำหรับการพัฒนาโปรแกรมช่วยในการออกแบบแม่พิมพ์อัดยางต่อไป

กิตติกรรมประกาศงานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนจาก สำนักงานกองทุน

ส นับ ส นุน ก า ร วิจัย ( ส ก ว ) สัญ ญ า ห ม า ย เ ล ข

RDG5050020

ขอขอบคุณ บริษัท เอราวัณรับเบอร์ จำกัด และพนักงานฝ่ายออกแบบแม่พิมพ์ที่ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับ

กระบวนการออกแบบแม่พิมพ์ ขอขอบคุณ บริษัท เอสเคโพลิเมอร์ จำกัด และพนักงานฝ่ายออกแบบแม่พิมพ์ที่ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการออกแบบแม่พิมพ์

เอกสารอ้างอิง

[1] สำนักงานเศรษฐกิจอุตสาหกรรม. 2549. ภาวะอุตสาหกรรมยางและผลิตภัณฑ์ยาง. กระทรวงอุตสาหกรรม

[2] วราภรณ์ ขจรไชยกุล. 2549. ยางธรรมชาติ: การผลิตและการใช้งาน. ซีโน ดีไซด์, กรุงเทพฯ, หน้า 137.

[3] John G. Sommer. 2003. Elastomer MoldingTechnology. Hudson, Ohio

[4] Davis, B. A., P. J. Gramanm., T. A. Osswaldand A. C. Rios. 2003. Compression Moulding.

Carl Hanser Verlag, Munich.

[5] J.Y.H. Fuh, Y.F. Zhang, A.Y.C. Nee, M.W. Fu.2004. Computer-aided injection mold design and

manufacture. Marcel Dekker, Inc, New York