ĐỊNH NGHĨA,PHÂN TÍCH ,LỢI ÍCH CỦA CAE
II. THÔNG SỐ ĐẦU VÀO CỦA BÀI TOÁN PHÂN TÍCH DÒNG CHẢY
III. SO SÁNH KẾT QUẢ PHÂN TÍCH SO VỚI THỰC TẾ,PHÂN TÍCH NGUYÊN
NHÂN
IV. GIỚI THIỆU,TỔNG QUAN VỀ KHẢ NĂNG CỦA PHẦN MỀM CAEMOLDFLOW PLASTIC INSIGHT
V. QUY TRÌNH PHÂN TÍCH ÉP PHUN CHO SẢN PHẨM NÓN BẢO HIỂM:
ỨNG DỤNG VỚI NÓN BẢO HIỂM CHE CẢ ĐẦU VÀ TAI
57 trang |
Chia sẻ: tieuaka001 | Lượt xem: 1126 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang nội dung tài liệu Thiết kế và chế tạo khuôn ép nhựa - Phân tích mô phỏng quá trình nhựa lỏng điền đầy khuôn, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
LOGO
Nội dung:
PHÂN TÍCH MÔ PHỎNG
QUÁ TRÌNH NHỰA LỎNG
ĐIỀN ĐẦY KHUÔN
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NHỰA
I. ĐỊNH NGHĨA,PHÂN TÍCH ,LỢI ÍCH CỦA CAE
II. THÔNG SỐ ĐẦU VÀO CỦA BÀI TOÁN PHÂN TÍCH DÒNG CHẢY
III. SO SÁNH KẾT QUẢ PHÂN TÍCH SO VỚI THỰC TẾ,PHÂN TÍCH NGUYÊN
NHÂN
IV. GIỚI THIỆU,TỔNG QUAN VỀ KHẢ NĂNG CỦA PHẦN MỀM CAE-
MOLDFLOW PLASTIC INSIGHT
V. QUY TRÌNH PHÂN TÍCH ÉP PHUN CHO SẢN PHẨM NÓN BẢO HIỂM:
ỨNG DỤNG VỚI NÓN BẢO HIỂM CHE CẢ ĐẦU VÀ TAI
I. ĐỊNH NGHĨA,PHÂN TÍCH ,LỢI ÍCH CỦA CAE.
1. GIỚI THIỆU CAE:
CAE là tên gọi tắt của kỹ thuật phân tích có sự trợ
giúp của máy vi tính (Computer-Aided Engineering).
Lợi dụng khả năng phân tích và tính toán chính xác,
nhanh chóng của máy vi tính,để hiểu mô hình nguyên
lý của hệ thống (Theoretical Model), đồng thời kết hợp
chức năng đồ họa vi tính (Computer Graphics), giúp
người sử dụng thu được kết quả phân tích nhanh
chóng, và sử dụng kết quả để sửa đổi/tối ưu hóa tham
số thiết kế và thông số ép phun
CAE kết hợp đồ họa thiết kế có
sự trợ giúp của máy vi tính
(Computer-Aided
Design/Draft, CAD) và chế tạo
có sự trợ giúp máy tính
(Computer-Aided Manufacture,
CAM), đã trở thành một mắt
xích quan trọng của chế tạo
tích hợp với sự trợ giúp của
máy tính (Computer-
Integration Manufacture,
CIM). Và cung cấp thông số
quan trọng của trình tự
CAD/CAM. Hình 1.1. Sản phẩm chia lưới nhanh
2. NHỮNG LỢI ÍCH CỦA ỨNG DỤNG CAE
Phân tích CAE dựa
vào đặc tính trình tự
của hệ thống, kết hợp
lý luận mô hình để
tiến hành phân tích,
kết quả có ý nghĩa vật
lý, là Know-Why mà
không phải là Know-
How của kinh nghiệm
truyền thống.
Hình 1.2.Sản phẩm bị rỗ khí
Do đó, có thể hệ
thống hóa và khoa
học hóa tham số ép
phun và các lọai
thiết kế đối với trình
tự trạng thái và chất
lượng sản phẩm, đạt
đến mục tiêu ép
phun một cách khoa
học (Scientific
Molding). Hình 1.3. Sản phẩm bị bavia
Do tính tin cậy của
kết quả CAE, có thể
chỉ ra vấn đề có thể
tìm ẩn trong ép phun
và thiết kế, đề ra sửa
đổi thiết kế và
hướng giải quyết trở
ngại và phương án
khả thi, có thể tránh
điểm mù kinh
nghiệm Hình 1.4. Sản phẩm bị kẹt khí
- CAE có thể chỉ ra các nhân tố chủ yếu ảnh hưởng
chất lượng ép phun, từ đó cung cấp tham số sửa
đổi thiết kế và tham số ép phun và chỉ tiêu định
lượng.
- Bằng phương pháp sinh động và cụ thể hiển thị
tham số gia công và thiết kế đối với trình tự trạng
thái và ảnh hưởng chất lượng sản phẩm, có thể
giúp người sử dụng nhanh chóng tích lũy kinh
nghiệm thiết kế và ép phun, có giúp đỡ tương đối
lớn về bồi dưỡng nhân viên.
CAE có thể giúp
người sử dụng nhanh
chóng nắm bắt vật
liệu mới, quy trình
mới, thiết kế mới và
phương pháp ép
phun, có hiệu quả và
nhanh chóng tích lũy
kinh nghiệm thiết kế
chuẩn và hiểu biết
về ép phun. Hình 1.5. Bảng danh mục vật liệu
- CAE cho phép người thiết kế và chế tạo khuôn rút
ngắn được thời gian thiết kế cũng như chi phí trong việc
sản xuất khuôn. Quy trình dưới đây so sánh các bước
thực hiện:
Hình 1.5. Sơ đồ các bước chế tạo khuôn mẫu cổ điển
- Còn với sơ đồ có sự trợ giúp của CAE trên, việc thử
khuôn được thực hiện trước khi chế tạo khuôn và việc thử
chỉ tiến hành trên mô hình máy tính. Điều này giúp cho
người thiết kế tiết kiệm được thời gian cũng như chi phí
thử khuôn.
Hình 1.6. Sơ đồ các bước chế tạo khuôn mẫu có sự trợ giúp của CAE
II. THÔNG SỐ ĐẦU VÀO BÀI TOÁN PHÂN TÍCH DÒNG
CHẢY CỦA QUÁ TRÌNH CAE.
Chi tiết được thiết kế
từ một số phần mềm
và chuyển về định
dạng file mà phần
mềm CAE hỗ trợ.
ví dụ:
STL..IGS..STEP
- Chọn kiểu chia lưới:
+Midplane:
+Fusion Dual Domain™
+ 3D Solid
- Nhập kích thước lưới.
- Chia lưới mô hình.
- Chọn loại vật liệu nhựa và vật liệu làm khuôn
(chọn nhà sản xuất và thương hiệu)
- Chọn vị trí miệng phun
( set injection locations ).
- Chọn chế độ ép phun: đây là bước rất quan trọng vì
trong bước này chọn các thông số ép phun như: nhiệt
độ khuôn (mold temperture), nhiệt độ nhựa (melt
temperture).
+ Chọn chức năng phân tích.
KẾT QUẢ ĐẦU RA CỦA BÀI TOÁN CAE
- Phân tích dòng chảy có thể dự đoán: vị trí tiếp
giáp 2 dòng chảy, vị trí có bọt khí, áp suất ép
phun, lực khóa khuôn, phân bố nhiệt độ
- Phân tích giai đoạn nén, có thể dự đoán co rút
thể tích, phân bố nhiệt độ, phân bố độ dày..trợ
giúp để tránh các vấn đề về quá áp avf co rút
thể tích không đều
- Phân tích quá trình làm lạnh có thể dự đoán các vấn
đề như thời gian làm lạnh, sự chênh lệch nhiệt độ bề
mặt khuôn, phân bố lượng truyền nhiệt, hiệu quả của hệ
thống làm mát.
- Phân tích cong vênh có thể dự đoán sản phẩm sau
khi tách khỏi khuôn sẽ xuất hiện biến dạng cong
vênh và giúp người sử dụng tìm ra nguyên nhân
cong vênh để ngăn chặn xảy ra cong vênh.
sản phẩn bị cong vênh
+ Lớp nhựa trên và lớp nhựa dưới
nguội khác nhau gây cong vênh
- Tính toán tốc độ đóng rắn của nhựa nhiệt
rắn, tính toán điền đầy nhựa và phân tích đóng
rắn trong khuôn, vị trí tiếp giáp, phân bố độ
chuyển hóa, phân bố tốc độ dòng chảy, áp suất
chuyển dời.
- Mô phỏng tình hình ép phun có trợ khí của
thể khí/nhựa, tốc độ thẩm thấu của khí,độ dày
bề mặt, dòng chảy nhựa, đồng thời có thể dự
đoán việc làm lạnh và biến dạng.
- Xử lí cấu trúc lưới với số nút mạng lớn biến một vật
thể có kết cấu phức tạp thành những nút mạng đơn
giản, không chỉ ứng dụng tốt trong phần mềm tính
toán phân tích dòng chảy mà còn phân tích được nhiệt
độ và phân tích ứng suất.
III. SO SÁNH KẾT QUẢ PHÂN TÍCH SO VỚI THỰC
TẾ, PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN
Giữa kết quả phân tích trên phần mềm CAE và kết quả ép
sản phẩm thực tế thường có những sai số nguyên nhân có thể
là do:
- Do chia lưới quá lớn, hay cách chia lưới chưa hợp lý.
- Các thông số ép thực tế với các thông số nhập trong phần mềm
không khớp nhau .
- Vật liệu và tính chất của vật liệu trong phần mềm không giống
với thực tế. ( do khác nhà sản xuất,khác thương hiệu, thành
phần hóa học khác nhau).
Pressure Vs Material Viscosity PP
50
100
150
200
250
300
350
0 2 4 6
Injection Time [Sec.]
Pr
es
su
re
[M
Pa
]
High Viscosity
Low Viscosity
IV. GIỚI THIỆU,TỔNG QUAN VỀ KHẢ NĂNG CỦA
PHẦN MỀM CAE- MOLDFLOW PLASTIC INSIGHT
1. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ NÓN BẢO HIỂM:
Trên thị trường Việt Nam hiện nay có 2 dạng mũ bảo hiểm thông dụng là:
Nón che cả đầu và tai Nón nửa đầu
.
Hiện tại chất lượng nón bảo hiểm rất khó kiểm soát
2. TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 5756-2001 CHO MŨ BẢO
HIỂM KHI THỬ ĐỘ BỀN VA ĐẬP VÀ HẤP THỤ XUNG ĐỘNG
- Khối lượng mũ:
Đối với mũ che cả hàm ≤ 1.5kg
Đối với mũ cha cả đầu và tai, mũ che nửa đầu:
<1kg
- Mũ phải chịu được va đập và hấp thụ xung động khi thử
nghiệm cho va đập. Sau k hi thử mũ không được nứt, vỡ
và gia tốc dội lại khi bị va đập không được vượt quá:
Gia tốc tức thời: 300g( 2942 m/s2_
Gia tốc dư sau 3ms: 200g(1961 m/s2)
Với g = 9,80665 m/s2
3. QUY TRÌNH PHÂN TÍCH ÉP PHUN CHO SẢN PHẨM NÓN BẢO
HIỂM: ( ỨNG DỤNG VỚI NÓN BẢO HIỂM CHE CẢ ĐẦU VÀ TAI)
+ Sau khi thiết kế mô phỏng được trên CAD, nhập mô
hình CAD vào và phân tích kết quả.
- Chọn vị trí đặt miệng phun. Theo kinh nghiệm, chọn vị trí là đỉnh nón, và
tiến hành chia lưới.
Tiến hành sữa lỗi mô hình cho đến khi nào mô hình tốt hơn thì công việc
sữa lỗi hoàn thành.
PHÂN TÍCH KẾT QUẢ:
-Thời gian điền đầy (fill time):
+Định Nghĩa:Là khoảng thời gian (giây) đủ để sản phẩm được
đầy hết toàn bộ sản phẩm.
Nhận xét:
Chọn vị trí đặt miệng phun: chọn vị trí là đỉnh nón,
và tiến hành phân tích.
Sau khi phân tích CAE ta được kết quả với thời gian
để điền đầy sản phẩm là vào khoảng 1.063S
- Lỗ khí:
+ Các lỗ khí xảy ra khi các dòng chảy của nhựa cùng bao quanh các bọt
khí.Khuyết tật lỗ khí khiến cho nhựa không thể điền đầy một cách hoàn
toàn và làm xấu bề mặt sản phẩm.
Nhận xét: với kết quả phân tích trên, có thể dự đoán nguyên nhân chính
xảy ra lỗ khí là sự không cân bằng dòng chảy vì sản phẩm của chúng ta
ở đây có bề dày không đều nhau.
- Áp suất phun tại miệng:
Nhận xét: Áp suất phun tại miệng phun đạt giá trị lớn
nhất tại miệng phun và có giá trị vào khoảng 35Mpa
- Lực khóa khuôn
-Phân bố vật liệu trong quá trình phun ép:
Nhận xét: Dựa vào kết quả phân tích trên ta có thể dễ dàng nhận
thấy sự phân bố vật liệu trong suốt quá trình phun ép là không
đồng đều.Nơi tập trung nhiều nhất là ở miệng phun
Là vào khoảng 10.56 (g/cm*3)
Nơi tập trung ít nhất chủ yếu cuối sản phẩm cách xa cuống phun
và cào khoảng 9.444 (g/cm*)
- Phân bố áp suất cuối quá trình phun:
Nhận xét: Dựa vào kết quả phân tích về sự phân bố áp suất cuối
quá trình phun ép của CAE ta có thể kết luận áp suất đạt giá trị
lớn nhất tại miệng phun đạt giá trị 0.9884Mpa
Áp suất đạt giá trị nhỏ nhất cuối sản phẩm đạt giá trị 0.945MPa
- Phần trăm độ co rút vị trí tại miệng phun:
Nhận xét: phần trăm co rút tại vị trí miệng phun là vào
khoảng 91.98%
=>ta thấy với kết quả phân tích này thì mức độ co rút tại
miệng phun là khá lớn.
Thông số Nón che cả đầu và tai
Fill time (s) 1,063
Air trap vị trí ở vành nón
Clamp force (tấn) 7000
Bulk of temparature at
end of fill ( 0C)
270,2
Pressure (Mpa) 0,9884
Độ co rút (%) 91,98
Các kết quả trong bảng sau:
b. Có kênh dẫn
-Thời gian điền đầy (fill time):
Nhận xét: Khi có thêm kênh dẫn thì thời gian phun ép tăng lên
4.873s, nguyên nhân là do nhựa phải chạy qua kênh dẫn có tiết diện
nhỏ rồi mới vào lòng khuôn.
- Áp suất phun tại miệng phun:
Nhận xét: Qúa trình tăng áp không nhanh như khi không có
kênh dẫn, áp suất tăng từ từ vì khi có kênh dẫn áp suất dòng
chảy sẽ ổn định hơn. Gía trị áp suất cao nhất nhỏ hơn so với
khi không có kênh dẫn.
- Lực khóa khuôn:
Nhận xét
- Lực kẹp nhỏ hơn khi không có kênh dẫn vì áp suất trong
lòng khuôn nhỏ hơn khi không có kênh dẫn nhựa.
- Phân bố vật liệu trong quá trình phun ép:
Nhận xét: Khi có kênh dẫn thì mật độ vật liệu phân bố đều
hơn mặc dù vậy ở vành nóng vật liệu vẫn còn bị thiếu hụt, sẽ
ảnh hưởng đến độ bền va đập ở vị trí vành nón.
- Phần trăm độ co rút vị trí tại miệng phun:
- Vận tốc dòng chảy:
Thông số Nón che cả đầu và tai
Fill time (s) 4.873s
Air trap vị trí ở vành nón
Clamp force (tấn) 50
Bulk of temparature at end of fill ( 0C) 167.25
Pressure (Mpa) 0,6875
Độ co rút (%) 60.27
c. Có hệ thống làm nguội ( cool ) :
- Thiết kế hệ thống làm nguội như trên hình.
Sau khi chạy mô phỏng ta được các kết quả sau:
Fill time:
Nhận xét:
- Sau khi được thiết kế thêm hệ thống làm nguội thì thời
gian điền đầy sản phẩm tăng lên, thời gian để sản phẩm được
điền đầy hoàn toàn là: 9,411s
- Áp suất cuối quá trình phun:
nhận xét:
- Khi có hệ thống làm nguội quá trình giữ áp được kéo dài
hơn, nhờ đó khả năng điền đầy cao hơn.
- Lực khóa khuôn:
- Mật độ vật liệu: Mật độ vật liệu phân bố đồng đều hơn
nhờ hệ thống làm nguội
- Áp suất:
Nhận xét: phân bố áp suất là tương đối đồng đều tại mọi ví trí trong
suốt quá trình phun ép đều này đồng nghĩa chúng ta có thể giảm
thiểu được các khuyết tật trên sản phẩm như: cong vênh do sự giảm
đột ngột của áp suất, bavia do áp suất trong khuôn quá cao.
- Rỗ khí:
Nhận xét: Qua phân tích sau khi thêm hệ thống làm nguội sự
xuất hiện rỗ khí được giảm đáng kể nhờ sự cân bằng dòng
chảy trong suốt quá trình phun ép.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 19_cae_6724.pdf