intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Bài giảng Thiết kế khuôn trên hệ tích hợp CAD/CAE - Chương 2.1: Cơ sở thiết kế khuôn trên hệ tích hợp CAD/CAE

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:15

3
lượt xem
0
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Thiết kế khuôn trên hệ tích hợp CAD/CAE - Chương 2.1: Cơ sở thiết kế khuôn trên hệ tích hợp CAD/CAE. Chương này cung cấp cho sinh viên những nội dung gồm: xác định thông số miệng phun; thiết kế hệ thống cấp nhựa;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thiết kế khuôn trên hệ tích hợp CAD/CAE - Chương 2.1: Cơ sở thiết kế khuôn trên hệ tích hợp CAD/CAE

  1. 10/17/2020 Môn học: Thiết kế khuôn trên hệ tích hợp CAD/CAE CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ KHUÔN TRÊN HTH FME FME Nội dung: 2.1. Xác định thông số miệng phun Chương 2: 2.2. Thiết kế hệ thống cấp nhựa Multi-cavity molds CƠ SỞ THIẾT KẾ KHUÔN 2.3. Cân bằng dòng TRÊN HỆ TÍCH HỢP CAD/CAE 2.4. Tổng quan hệ thống làm nguội CBGD: Nguyễn Văn Thành 2.5. Thiết kế hệ thống làm nguội E-mail: nvthanh@hcmut.edu.vn Family molds Làm nguội hợp lý Làm nguội khônghợp lý 2 1 2 2.1. Xác định thông số miệng phun (1) 2.1. Xác định thông số miệng phun (2) FME FME Miệng phun và hệ thống cấp nhựa: Các yếu tố ảnh hưởng đến thông số miệng phun: 3 4 4 3 4
  2. 10/17/2020 2.1. Xác định thông số miệng phun (3) 2.1.1. Chọn loại miệng phun (1) FME FME  Theo yêu cầu phương pháp cắt Miệng phun, có thể chọn Miệng phun cắt bằng tay hoặc Miệng phun cắt tự động. 2.1.1. Chọn loại miệng phun  Miệng phun cắt bằng tay bao gồm 8 loại thông dụng: Miệng 2.1.2. Xác định vị trí miệng phun phun trực tiếp (Sprue gate); Miệng phun cạnh (Edge gate); Miệng phun dải (Tab gate); Miệng phun quạt (Fan gate); Miệng 2.1.3. Xác định số lượng miệng phun phun đĩa (Disk gate); Miệng phun vành (Ring gate); Miệng 2.1.4. Xác định kích thước miệng phun phun nan hoa (Spoke gate); Miệng phun màng (Film gate).  Miệng phun cắt tự động được thiết kế với mặt cắt rất nhỏ để có thể cắt tự động trong quá trình mở khuôn. Miệng phun cắt tự động bao gồm 2 loại thông dụng: Miệng phun kim (Pin gate); Miệng phun cửa ngầm (Submarine gate). 5 6 5 6 2.1.1. Chọn loại miệng phun (2) 2.1.1. Chọn loại miệng phun (3) Miệng phun cắt bằng tay Miệng phun cắt tự động FME Miệng phun cắt bằng tay Miệng phun cắt tự động FME 1) 3) Trực tiếp Cạnh Dải băng Rẻ quạt Điểm chốt (Pin gate) 2) 4) Cửa ngầm Đĩa Vành Nan hoa Tấm mỏng (Submarine gate) 7 8 7 8
  3. 10/17/2020 2.1.2. Xác định vị trí miệng phun (1) 2.1.2. Xác định vị trí miệng phun (2) FME FME Minh họa ảnh hưởng của vị trí miệng phun:  Nó ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng sản phẩm vì khi xác định không thích hợp có thể gây ra hiện tượng điền đầy không đều, thậm chí không thể điền đầy.  Mục đích xác định vị trí miệng phun là để bảo đảm điền đầy cùng lúc (cân bằng dòng chảy), điều này ngăn ngừa sự điền đầy quá mức. 9 10 9 10 2.1.2. Xác định vị trí miệng phun (3) 2.1.2. Xác định vị trí miệng phun (4) FME FME Minh họa ảnh hưởng của vị trí miệng phun: 11 12 11 12
  4. 10/17/2020 2.1.3. Xác định số lượng miệng phun (1) 2.1.3. Xác định số lượng miệng phun (2) FME FME Nguyên tắc xác định số lượng miệng phun: Nguyên tắc xác định số miệng phun: Đầu tiên đặt một miệng phun tại tâm của khoang tạo hình, kiểm  Chiều dài dòng chảy. tra có cân bằng dòng chảy không. Nếu tiêu chuẩn này không thỏa  Thể tích sản phẩm. thì sử dụng nhiều miệng phun. Gồm hai bước sau:  Áp suất phun tối đa. Bước 1: Chia sản phẩm thành nhiều vùng với một miệng phun tại tâm mỗi vùng hoặc giữa cạnh của mỗi vùng và cùng về một  Sự cong vênh, co rút và lõm. phía.  Thời gian chu kỳ.  Số đường hàn: cho phép trên sản phẩm giúp chúng ta xác định số miệng phun cần thiết. 13 14 13 14 2.1.3. Xác định số lượng miệng phun (6) 2.1.4. Xác định kích thước miệng phun FME FME Yêu cầu chung: Bước 2: Kích thước hệ thống kênh dẫn cần phải được thiết lập cho từng miệng phun để Kích thước miệng phun nên nhỏ hơn điền đầy cùng lúc. kênh dẫn và sản phẩm để sản phẩm dễ dàng tách khỏi miệng phun mà không để lại vết sẹo rõ ràng trên sản phẩm. Trong trường hợp tiết diện dày và mỏng cùng tồn tại, tốt hơn, chúng ta nên chọn vị trí miệng Chiều dài miệng phun cần phải càng ngắn càng tốt để giảm bớt áp phun tại vùng dày hơn nhằm tránh sự không suất rơi quá mức ngang qua miệng phun. Chiều dài miệng phun điền đầy xảy ra do sự đông đặc sớm của dòng thích hợp thì phải trong phạm vi từ 1 đến 1.5 mm. chảy nhựa giữa miệng phun và vùng có tiết Bề dày miệng phun thường bằng 2/3 bề dày sản phẩm. diện dày. 15 16 15 16
  5. 10/17/2020 1. X aù ñò kí t c m i ng phun ( 4 c nh ch höôù eä 2) KẾT LUẬN FME FME N guyeâ t c xaù ñò kí t c m i ng phun: n aé c nh ch höôù eä a o oaï eä ï c i öôï ản D öï vaø l im i ng phun hoaë khoál ng s phẩm :  Tóm lại, việc thiết kế thông số miệng phun có ảnh -D öï vaø s phaâ l im i ng phun ñöôï tì baø ôû n töôù a o öï n oaï eä c rnh y phaà r c hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm. -D öï t eâ khoál ng ñöôï tnh t baûg s a rn i öôï c í heo n au:  Do đó, nguyên tắc khi thiết kế miệng phun cần Khối lượng sản phẩm (g) Đường kính miệng phun (mm) phải thực hiện tốt 4 nhiệm vụ là chọn loại miệng Đến 10 0.4-0.8 phun, xác định vị trí, xác định số lượng và kích 10-20 0.8-1.2 thước miệng phun. 20-40 1.0-1.8 40-150 1.2-2.5  Tuy nhiên, trong đó xác định vị trí miệng phun và 150-300 1.5-2.6 xác định số lượng miệng phun là hai nhiệm vụ 300-500 1.8-2.8 được xem là quan trọng hơn. 17 18 17 18
  6. 10/17/2020 Môn học: Thiết kế khuôn trên hệ tích hợp CAD/CAE CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ KHUÔN TRÊN HTH FME FME Nội dung: Chương 2 (tt): 2.1. Xác định thông số miệng phun CƠ SỞ THIẾT KẾ KHUÔN 2.2. Thiết kế hệ thống cấp nhựa TRÊN HỆ TÍCH HỢP CAD/CAE 2.3. Cân bằng dòng CBGD: Nguyễn Văn Thành E-mail: nvthanh@hcmut.edu.vn 2.4. Tổng quan hệ thống làm nguội 2.5. Thiết kế hệ thống làm nguội 2 1 2 2.2. Thiết kế hệ thống cấp nhựa 2.2. Thiết kế hệ thống cấp nhựa FME FME Miệng phun và hệ thống cấp nhựa: 2.2.1. Cấu trúc hệ thống cấp nhựa 2.2.2. Chọn loại khuôn - Cấu hình khoang tạo hình (KTH) 2.2.3. Thiết kế kênh dẫn nhánh 2.2.4. Thiết kế kênh dẫn chính 2.2.5. Lựa chọn kích thước bạc cuống phun 2.2.6. Thiết kế phần nguội chậm 3 2.2.7. Xác lập chế độ ép phun 4 3 4
  7. 10/17/2020 2.2.1. Cấu trúc hệ thống cấp nhựa 2.2.2. Chọn loại khuôn – Cấu hình KTH FME FME 2.2.2.1. Chọn loại khuôn là việc quyết định sử dụng Theo chức năng, hệ thống một trong 2 loại khuôn phổ biến sau: cấp nhựa bao gồm 5 bộ phận: Khuôn 2 tấm Khuôn 3 tấm (1) Cuống phun, (2) Kênh dẫn chính, (3) Kênh dẫn nhánh, (4) Phần nguội chậm, (5) Miệng phun. 5 6 5 6 2.2.2. Chọn loại khuôn – Cấu hình KTH MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG CỦA KHUÔN FME Khuôn 2 tấm Khuôn 3 tấm FME 2.2.2.1. Chọn loại khuôn: 1) 3) 2) 4) Khuôn 2 tấm Khuôn 3 tấm 7 8 7 8
  8. 10/17/2020 2.2.2. Chọn loại khuôn – Cấu hình KTH 2.2.2. Chọn loại khuôn – Cấu hình KTH FME FME 2.2.2.2. Cấu hình KTH có 3 dạng cơ bản sau:  Nếu hình học sản phẩm cho phép đặt miệng  Cấu hình xương cá phun và hệ thống kênh dẫn ở mặt phân khuôn (herring bone –xương cá), hay thì nên chọn khuôn 2 tấm vì loại khuôn này đơn giản và giá cả thấp nhất. còn gọi là cấu hình tiêu chuẩn  Tuy nhiên nếu hình học sản phẩm và yêu cầu  Cấu hình chữ “H” (branding) sản phẩm không cho phép hệ thống kênh dẫn  Cấu hình dạng hình sao (star) trong cùng mặt phẳng với miệng phun thì chúng ta phải dùng khuôn 3 tấm. 9 10 9 10 2.2.2. Chọn loại khuôn – Cấu hình KTH 2.2.2. Chọn loại khuôn – Cấu hình KTH FME FME  Trong đó cấu hình chữ H và cấu hình hình  Trong khi đó cấu hình xương cá là không cân sao được xem là cân bằng tự nhiên. bằng tự nhiên nhưng có thể sắp xếp được  Hệ thống cân bằng tự nhiên có khoảng cách nhiều khoang tạo hình hơn so với hệ thống và kích thước kênh dẫn bằng nhau tính từ cân bằng tự nhiên và nó có thể tích kênh dẫn cuống phun đến tất cả khoang tạo hình. nhỏ nhất, giá thành gia công khuôn ít nhất.  Vì vậy mỗi khoang tạo hình được điền đầy  Tuy nhiên đối với dạng này chúng ta phải tiến trong cùng một điều kiện nhiệt độ, áp suất. hành cân bằng dòng chảy nhân tạo. 11 12 11 12
  9. 10/17/2020 2.2.3. Thiết kế kênh dẫn nhánh 2.2.3. Thiết kế kênh dẫn nhánh 2.2.3.1. Chọn dạng kênh dẫn: FME FME Vài dạng kênh dẫn phổ biến sau: Thiết kế kênh dẫn nhánh là sự lựa chọn, tính toán - Hình tròn - Nửa hình tròn kích thước hình học của đoạn kênh dẫn nối trực - Hình thang - Hình chữ nhật tiếp với miệng phun. Thiết kế kênh dẫn nhánh - Hình thang hiệu chỉnh bao gồm các bước:  Chọn dạng kênh dẫn  Xác định đường kính kênh dẫn 13 14 13 14 2.2.3. Thiết kế kênh dẫn nhánh 2.2.3. Thiết kế kênh dẫn nhánh FME FME Dạng Ưu điểm Nhược điểm Dạng Ưu điểm Nhược điểm Hình tròn • Mức độ nguội chậm nhất. • Phải gia công trên 2 Hình chữ Dễ dàng gia • Hiệu quả sử dụng mặt cắt ngang • Ma sát và mất nhiệt ít. nửa khuôn. nhật công. kém. • Tâm của kênh dẫn nguội sau cùng • Khó khăn khi lắp ghép • Giảm khả năng truyền áp suất giúp duy trì áp suất giữ tốt. 2 nửa khuôn. • Khó khăn khi tháo khuôn. Hình thang • Dễ dàng gia công, thường gia công • Mất nhiệt nhiều và ba hiệu chỉnh trên 1 nửa khuôn. via nhiều khi so với Nửa hình Dễ dàng gia • Hiệu quả sử dụng mặt cắt ngang • Hoạt động tốt như hình tròn hình tròn tròn công. kém. Hình thang • Dễ dàng gia công. • Mất nhiều nhiệt hơn • Sự truyền áp suất kém. hình thang hiệu chỉnh 15 16 15 16
  10. 10/17/2020 2.2.3. Thiết kế kênh dẫn nhánh 2.2.3. Thiết kế kênh dẫn nhánh FME FME Để so sánh khả năng dẫn nhựa của các dạng khác Một số dạng tiết diện thông dụng: nhau, chúng ta dùng đường kính thủy lực, nó biểu thị cho sự cản dòng. Đường kính thủy lực được xác định theo công thức sau: Dh = (4 A)/ P Trong đó: A là diện tích mặt cắt ngang, P là chu vi mặt cắt và Dh là đường kính thủy lực 17 18 17 18 2.2.3. Thiết kế kênh dẫn nhánh 2.2.3. Thiết kế kênh dẫn nhánh FME FME Đường kính thủy lực của một số dạng kênh dẫn: 2.2.3.2. Xác định đường kính kênh dẫn nhánh:  Đường kính và chiều dài kênh dẫn ảnh hưởng đến sự cản dòng. Sự cản dòng càng cao thì sự tổn thất áp càng nhiều.  Giảm sự cản dòng trong kênh dẫn bằng cách tăng dần đường kính thường được sử dụng cho hầu hết sản phẩm nhựa, đồng thời nó cũng làm kéo dài thời gian ép phun do kênh dẫn được yêu cầu làm nguội trước khi mở khuôn. 19 20 19 20
  11. 10/17/2020 2.2.3. Thiết kế kênh dẫn nhánh 2.2.3. Thiết kế kênh dẫn nhánh FME FME 2.2.3.2. Xác định đường kính kênh dẫn nhánh: 2.2.3.2. Xác định đường kính kênh dẫn nhánh:  Thiết kế đầu tiên cho kích thước kênh dẫn nên Đường kính Đường kính Vật liệu Vật liệu dựa vào kích thước kinh nghiệm. mm inch mm inch ABS, SAN 5.0-10.0 3/16-3/8 Polycarbonate 5.0-10.0 3/16-3/8  Sau đó đường kính kênh dẫn được tối ưu bằng Polypropylen cách chạy chức năng cân bằng kênh dẫn của Acrylic 8.0-10.0 5/16-3/8 5.0-10.0 3/16-3/8 e phần mềm Moldflow (MPI). Impact 8.0-13.0 5/16-1/2 Nylon 2.0-10.0 1/16-3/8 acrylic 21 22 21 22 2.2.4. Thiết kế kênh dẫn chính 2.2.4. Thiết kế kênh dẫn chính FME FME Thiết kế kênh dẫn chính tương tự như cho kênh dẫn nhánh, cũng gồm 2 bước:  Chọn dạng kênh dẫn  Xác định đường kính kênh dẫn 2.2.4.1. Chọn dạng kênh dẫn: Vài dạng kênh dẫn phổ biến sau: Chọn tương tự như phần chọn dạng kênh dẫn cho - Hình tròn - Nửa hình tròn kênh dẫn nhánh. Chọn một trong 3 dạng: hình tròn, - Hình thang - Hình chữ nhật hình thang, hình thang hiệu chỉnh. - Hình thang hiệu chỉnh 23 24 23 24
  12. 10/17/2020 2.2.4. Thiết kế kênh dẫn chính 2.2.5. Lựa chọn kích thước bạc cuống phun FME FME 2.2.4.2. Xác định đường kính kênh dẫn:  Cuống phun là phần nối giữa vòi phun của máy ép  Trong trường hợp kênh dẫn được phân nhánh, với khuôn. Bạc cuống phun có nhiều kích thước cơ kích thước kênh dẫn nhánh nên nhỏ hơn kích bản. Tuy nhiên theo chức năng, chỉ có các kích thước kênh dẫn chính. thước của lòng cuống phun ảnh hưởng đến dòng chảy.  Gọi N là số nhánh, mối quan hệ giữa kích  Lòng cuống phun tác động rất lớn đến dòng chảy thước kênh dẫn chính (Dmain) và kích thước của nhựa khi đi qua bạc cuống phun để vào lòng kênh dẫn nhánh (Dbranch) như sau: khuôn. Kích thước của lòng cuống phun phụ thuộc Dmain = D branch * N 1/3 vào kích thước sản phẩm và đặc biệt là độ dày của sản phẩm. Các chỉ tiêu thiết kế cuống phun như sau: 25 26 25 26 2.2.5. Lựa chọn kích thước bạc cuống phun 2.2.5. Lựa chọn kích thước bạc cuống phun FME FME Để thiết kế các kích thước của lòng cuống phun chúng ta sử dụng  Cuống phun không được đông công thức sau: đặc trước bất cứ mặt cắt nào khác. Điều này cần thiết để cho phép truyền đầy đủ áp suất giữ (holding pressure)  Vị trí cuống phun nên ở giao điểm của các kênh dẫn và nên ở Trong đó Dco là đường kính chân cuống phun, Ds là đường kính tâm của thớt khuôn. đầu cuống phun, Dn là đường kính lỗ của đầu phun keo, α là góc mở của cuống phun, tmax là bề dày lớn nhất của sản phẩm hoặc đường kính kênh dẫn lớn nhất tại vị trí nối tiếp với cuống phun. 27 28 27 28
  13. 10/17/2020 2.2.5. Lựa chọn kích thước bạc cuống phun 2.2.6. Thiết kế phần nguội chậm (1) FME FME Tất cả giao điểm của kênh dẫn có một phần nguội chậm (Slug well) để giúp ổn định dòng nhựa và giúp phần vật liệu ở chỗ rẽ nhánh không bị đông đặc sớm gây nghẽn dòng. Minh họa dưới đây cho thấy chiều dài của phần nguội chậm ở kênh dẫn thường bằng 1 - 2 lần đường kính kênh dẫn. Bán kính bo r2 ở chân cuống phun được sử dụng để tránh góc nhọn giữa cuống phun và lòng khuôn, đồng thời tạo sự dễ dàng cho dòng chảy xuyên qua. 29 30 29 30 2.2.6. Thiết kế phần nguội chậm (1) 2.2.7. Chọn chế độ ép phun FME FME Tương tự như vậy, ở cuối cuống phun cũng có phần  Sau khi phân tích miệng phun, chúng ta được một chế độ nguôi chậm, nó thường có chiều dài bằng với đường ép phun đảm bảo sự điền đầy lòng khuôn (nhiệt độ nhựa, kính cuống phun tại đó. nhiệt độ khuôn, áp suất phun).  Như vậy, khi phân tích cân bằng dòng chúng ta nên sử dụng chế độ ép phun này để tham khảo. Tuy nhiên chúng ta vẫn có thể chọn một vài chế độ công nghệ khác để phân tích.  Chọn chế độ ép phun là chọn 3 thông số sau:  Áp suất phun  Nhiệt độ nhựa  Nhiệt độ khuôn 31 32 31 32
  14. 10/17/2020 2.2.7. Chọn chế độ ép phun 2.2.7. Chọn chế độ ép phun 2.2.7.1. Chọn áp suất phun: FME FME Loại nhựa Sản phẩm Sản phẩm Sản phẩm cần  Áp suất phun quyết định chất lượng bề mặt và độ thông dụng cần bề mặt tốt kích thước chính xác chính xác kích thước của sản phẩm. PS 250 350 450  Những sản phẩm gia dụng thì yêu cầu áp suất phun HIPS 250 350 450 không cao. SAN 300 400 500  Tuy nhiên những sản phẩm kỹ thuật, sản phẩm yêu ABS 300 400 500 cầu chất lương bề mặt thì lại yêu cầu áp suất phun khá Rigid PVC 300 400 500 cao. Soft PVC 250 350 450  Sau đây là bảng cho giá trị áp suất trung bình của các PP 250 350 450 loại chất dẽo trong khuôn ép phun theo loại nhựa và PE 250 350 450 yêu cầu chất lượng sản phẩm (đơn vị kg/cm2). 33 34 33 34 2.2.7. Chọn chế độ ép phun 2.2.7. Chọn chế độ ép phun FME FME 2.2.7.2. Chọn nhiệt độ nhựa chảy dẻo: Chất dẻo Viết tắt Nhiệt độ(0C) LD+HD Polyethylene PE 220-350  Nhiệt độ nhựa ảnh hưởng rất lớn đến quá trình Polypropylene PP 240-300 điền đầy khuôn. Mỗi loại nhựa chỉ thích hợp Polystyrene &ABS PS&ABS 220-280 với một khoảng nhiệt độ nhất định để đạt chất co Polymer SAN 220-280 lượng sản phẩm nhựa tốt nhất. Polyvinyllchloride PVC Rigid 180-210  Bảng sau cho chúng ta lựa chọn khoảng nhiệt Polyvinyllchloride PVC Plas 150-200 độ gia công đối với mỗi loại nhựa. Polychlorolrifluorethylene PCTFE 340-370 Polymethylmethacrylate PMMA 200-250 Polyexynethylene POM 190-215 35 36 35 36
  15. 10/17/2020 2.2.7. Chọn chế độ ép phun 2.2.7. Chọn chế độ ép phun FME FME Loại nhựa Nhiệt độ khuôn (0C) 2.2.7.3. Chọn nhiệt độ khuôn: PS, SB, SAN, ABS 10-80 PE 20-60  Nhiệt độ khuôn ảnh hưởng lớn đến lớp nhựa PP 20-80 đông cứng trong khuôn từ đó ảnh hưởng đến PVC 20-60 quá trình điền đầy khuôn. PA6 60-100  Mỗi loại nhựa chỉ có một khoảng nhiệt độ PA6.6, 6.10 PA12 40-90 40-80 khuôn thích hợp. Bảng sau cho giá trị nhiệt độ PC 80-120 khuôn đề nghị theo loại nhựa. CA, CP, CAB 40-80 PMMA 40-80 POM 40-120 37 38 37 38 KẾT LUẬN FME  Hệ thống cấp nhựa gồm nhiều phần: miệng phun, kênh dẫn, phần nguội chậm...mỗi phần đều có tác động nhất định đến tính chất dòng chảy của nhựa.  Hệ thống kênh dẫn có tác động lớn nhất đến dòng chảy vì nó có chiều dài lớn nhất và sự tổn thất áp suất qua nó cũng lớn nhất.  Chính vì sự ảnh hưởng lớn của kênh dẫn đối với dòng chảy nên người ta sử dụng kích thước của kênh dẫn để điều khiển tính chất của dòng chảy. Sự điều khiển này thể hiện cụ thể ở quá trình cân bằng dòng cho khuôn ép phun. 39 39
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2