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 2.2: Cơ sở thiết kế khuôn trên hệ tích hợp CAD/CAE

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST
Báo xấu
2
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 2.2: Cơ sở thiết kế khuôn trên hệ tích hợp CAD/CAE. Chương này cung cấp cho sinh viên những nội dung gồm: cân bằng dòng; tổng quan hệ thống làm nguội; thiết kế hệ thống làm nguội;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thiết kế khuôn trên hệ tích hợp CAD/CAE - Chương 2.2: 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: 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 2.3. Cân bằng dòng 2.3.1. Quá trình ép phun nhựa vào lòng khuôn (1) FME FME  Nhựa lỏng được phun từ máy ép vào lòng khuôn phải đi qua hệ thống cấp nhựa. 2.3.1. Quá trình ép phun nhựa vào lòng khuôn  Trước tiên nguyên liệu nhựa được đổ đầy cuống phun và hệ 2.3.2. Khuôn nhiều sản phẩm - Quá trình điền đầy thống kênh dẫn nhựa dẫn đến lòng khuôn, sau đó nhựa lỏng từ kênh dẫn tràn qua miệng phun vào lòng khuôn để tạo hình sản 2.3.3. Khái niệm cân bằng dòng phẩm trong lòng khuôn. 2.3.4. Ảnh hưởng cân bằng dòng đến chất lượng sản phẩm 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng dòng 3 4 3 4
  2. 10/17/2020 2.3.1. Quá trình ép phun nhựa vào lòng khuôn (2) 2.3.2. Khuôn nhiều sản phẩm - Quá trình điền đầy (1) FME FME  Nhựa chảy qua lõi giữa để làm đầy hệ thống cấp nhựa và điền  Ở khuôn nhiều KTH khác nhau (Family molds), chiều dài và đầy lòng khuôn. đường kính kênh dẫn là như nhau tính từ cuống phun đến  Nếu tốc độ phun tăng thì lớp nhựa đông cứng sẽ mỏng đi do khoang tạo hình, thì khoang tạo hình có kích thước nhỏ sẽ điền nhiệt ma sát sinh ra cao hơn, tương tự nhiệt độ khuôn cao cũng đầy trước và khoang tạo hình có kích thước lớn sẽ điền đầy sau. làm giảm độ dày của lớp nhựa đông cứng.  Do vậy sau khi làm nguội, cơ tính và độ co rút của chúng khác  Tuy nhiên nếu lớp nhựa đông cứng này quá dày, chúng sẽ làm nhau. Ở loại khuôn này, các sản phẩm thường được yêu cầu phải cho nghẽn dòng chảy, lòng khuôn sẽ không điền đầy hoặc điền giống nhau về cơ tính, màu sắc, độ cong vênh… bởi vì chúng sẽ đầy không hoàn toàn. được lắp ghép với nhau thành sản phẩm duy nhất.  Cho nên nếu không cân bằng dòng thì các sản phẩm sẽ không đáp ứng được yêu cầu và chúng sẽ trở thành phế phẩm. 5 6 5 6 2.3.2. Khuôn nhiều sản phẩm - Quá trình điền đầy (2) 2.3.3. Khái niệm cân bằng dòng chảy (1) FME FME  Đối với khuôn nhiều KTH giống nhau (Multi-cavity molds),  Dòng được cân bằng khi các điểm cuối của dòng được điền các KTH và đường kính kênh dẫn giống nhau nhưng chiều dài đầy trong cùng một thời gian và có cùng giá trị áp suất (xem kênh dẫn tính từ cuống phun đến các KTH là khác nhau. hình bên dưới).  Vì vậy sự tổn thất áp suất ở các KTH là khác nhau. KTH nào ở  Cân bằng dòng có tác dụng làm đồng đều các thớ, làm cho sản xa cuống phun sẽ bị tổn thất áp suất lớn, KTH ở gần tổn thất áp phẩm ít co rút và co rút đồng đều, ít ứng suất nội và tăng cơ suất ít hơn, kết quả các KTH ở gần cuống phun sẽ điền đầy tính. Nó cũng có tác dụng tiết kiệm vật liệu sử dụng. trước, khoang tạo hình ở xa sẽ điền đầy sau. Do vậy cơ tính và độ co rút của chúng sẽ khác nhau nên sản phẩm này cũng trở  Như vậy cân bằng dòng rất cần thiết và quan trọng trong thiết thành phế phẩm. kế khuôn. 7 8 7 8
  3. 10/17/2020 2.3.3. Khái niệm cân bằng dòng chảy (2) 2.3.3. Khái niệm cân bằng dòng chảy (3) FME FME  Cân bằng dòng trong khuôn nhiều sản phẩm là sự tính toán kích thước kênh dẫn trong giới hạn xác  Mục đích của cân bằng dòng là đạt được kích thước kênh dẫn định nhằm đảm bảo cho các khoang tạo hình điền có các tính chất sau: đầy trong cùng một thời gian và thể tích kênh dẫn • Có sự tổn thất áp giống nhau ở tất cả các đường dẫn, để rồi là nhỏ nhất. Như vậy vật liệu được tiết kiệm đáng từ đó tất cả khoang tạo hình điền đầy trong cùng một thời kể nhờ sử dụng một hệ thống kênh dẫn tốt. gian.  Cân bằng dòng chủ yếu áp dụng cho khuôn nhiều sản phẩm, tuy nhiên nó vẫn có thể được sử dụng cho một khoang tạo hình (xem hình bên dưới). • Cực tiểu thể tích kênh dẫn theo thể tích lòng khuôn bằng cách làm cho tổn thất áp lớn nhất có thể trên hệ thống kênh  Trước khi thiết kế kích thước kênh dẫn đảm bảo cân bằng dòng phải xác dẫn. định trước: • Chế độ ép phun, • Sử dụng nhiệt ma sát để cực tiểu ứng suất mà không cần dùng nhiệt độ chảy dẻo cao. • Vị trí miệng phun và • Cấu hình lòng khuôn 9 10 9 10 2.3.4. Ảnh hưởng cân bằng dòng chảy đến chất lượng sản phẩm (1) 2.3.4. Ảnh hưởng cân bằng dòng chảy đến chất lượng sản phẩm (2) FME FME  Sự cân bằng dòng trong lòng khuôn là một trong những yếu tố quyết định cho chất lượng sản phẩm. Bởi vì cân bằng dòng làm  Bất cứ khi nào có thể, một hệ thống cân bằng tự nhiên đồng nhất về màu sắc, đồng đều các thớ, sản phẩm ít co rút và nên được dùng để cân bằng dòng nhựa chảy vào khoang co rút đồng đều, ít ứng suất nội và tăng cơ tính. tạo hình.  Đồng thời giúp tiết kiệm vật liệu bằng cách cực tiểu thể tích  Nếu một hệ thống kênh dẫn cân bằng tự nhiên là không kênh dẫn. Điều này có thể đạt được bằng cách thay đổi kích thực hiện được thì nên dùng hệ thống kênh dẫn được cân thước và chiều dài kênh dẫn. bằng nhân tạo.  Sự thay đổi kích thước miệng phun có thể cho được một sự cân  Sử dụng hệ thống kênh dẫn cân bằng không những tiết bằng dòng. Tuy nhiên nó tác động lớn đến lớp đông cứng ở kiệm thời gian tiền bạc mà còn cải thiện sự đồng đều thớ miệng phun, gây tác động xấu cho sự đồng đều thớ của sản phẩm. cho sản phẩm. 11 12 11 12
  4. 10/17/2020 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng FME FME a) Hình học sản phẩm (1): Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng dòng.  Các yếu tố thuộc về hình học sản phẩm ảnh hưởng đến sự cân Có thể phân loại thành ba nhóm : bằng dòng trong lòng khuôn, quyết định vị trí, số lượng đường a) Hình học sản phẩm. hàn và sự định thớ cho sản phẩm hoặc gây ra rỗ khí, vết cháy... b) Cấu hình lòng khuôn.  Các sản phẩm có hình dạng tròn xoay, đối xứng sẽ dễ dàng được điền đầy đồng đều từ miệng phun ở tâm hay trên trục đối c) Chế độ ép phun. xứng, từ đó chúng được cân bằng dòng.  Đối với các hình dạng khác, cân bằng dòng còn phụ thuộc vào vị trí, số lượng miệng phun và bề dày sản phẩm. 13 14 13 14 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng FME FME a) Hình học sản phẩm (2): a) Hình học sản phẩm (3):  Ở hình bên cho thấy từ miệng phun có 3 dòng  Trường hợp khác, sản phẩm có tiết diện khác chảy tiêu biểu đến thành khuôn được biểu diễn nhau sẽ bị nghẽn dòng nếu cho nhựa lỏng chảy bởi ba mũi tên màu đỏ. từ nơi có tiết diện nhỏ sang tiết diện lớn.  Các dòng chảy này có chiều dài khác nhau, nếu  Như vậy sản phẩm sẽ không được điền đầy và có chiều dài dòng chảy nào đó lớn gấp 3 - 4 lần không cân bằng dòng. Sự nghẽn dòng khi nhựa chiều dài dòng chảy khác thì sản phẩm này hầu chảy từ tiết diện nhỏ sang tiết diện lớn là do như không có khả năng cân bằng dòng. lớp nhựa đông đặc ở phần tiết diện nhỏ gây ra.  Để cho chiều dài các dòng chảy này tương  Lớp nhựa đông đặc này lớn, chiếm chỗ cả phần đương nhau thì phải dùng nhiều miệng phun lõi làm cho nhựa không thể chảy qua tiết diện phân bố lại các dòng chảy. nhỏ để đến tiết diện lớn (xem hình bên). 15 16 15 16
  5. 10/17/2020 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng a) Hình học sản phẩm (4): FME FME a) Hình học sản phẩm (5): Ví dụ  Trong một số trường hợp sản phẩm có hình học phức tạp, không cân bằng dòng thì phải tiến hành thay đổi thiết kế hình học của sản phẩm.  Như tăng hoặc giảm tiết diện một số vị trí của sản phẩm, có thể thiết kế các gân để giảm sự cản dòng trên phần sản phẩm có gân.  Từ đó sản phẩm được điền đầy đồng đều, đạt được sự cân bằng dòng trong lòng khuôn. Phương án 1: theo thiết kế Sản Phương án 2: mở dòng chéo từ Phương án 3 : mở dòng thẳng phẩm ban đầu do khách hàng Miệng phun 1 tới vùng biên dày góc từ 2 miệng phun tới vùng 17 cung cấp của Sản phẩm biên Sản phẩm 18 17 18 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng b) Yếu tố cấu hình lòng khuôn (2): FME FME b) Yếu tố cấu hình lòng khuôn (1):  Yếu tố khuôn ảnh hưởng rất lớn đến sự cân bằng dòng chảy, bao  Bằng cách thay đổi kích thước kênh dẫn, có thể điều khiển quá gồm có các yếu tố như loại khuôn (khuôn nhiều khoang tạo hình trình điền đầy ở các lòng khuôn để đạt được sự cân bằng dòng. khác nhau hay khuôn nhiều khoang tạo hình giống nhau).  Có thể phân loại cấu hình lòng khuôn theo 3 dạng cơ bản:  Cấu hình lòng khuôn (dạng cân bằng tự nhiên hay không cân • Cấu hình xương cá (herring bone –xương cá), hay còn gọi là bằng tự nhiên), kích thước kênh dẫn... cấu hình tiêu chuẩn.  Trong đó kích thước kênh dẫn ảnh hưởng lớn nhất đến sự cân • Cấu hình chữ “H” (branding). bằng dòng chảy của lòng khuôn. Bởi vì kênh dẫn ảnh hưởng lớn • Cấu hình hình sao (star). nhất đến sự tổn thất áp suất trên hệ thống cấp nhựa và nó quyết định thời gian điền đầy khuôn. 19 20 19 20
  6. 10/17/2020 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng b) Yếu tố cấu hình lòng khuôn (4): FME FME b) Yếu tố cấu hình lòng khuôn (3):  Trong đó cấu hình chữ H và cấu hình  Trong khi đó cấu hình xương cá là không hình sao được xem là cân bằng tự nhiên. cân bằng tự nhiên nhưng nó có thể sắp  Hệ thống cân bằng tự nhiên có khoảng xếp được nhiều khoang tạo hình hơn so cách và kích thước kênh dẫn bằng nhau với hệ thống cân bằng tự nhiên và nó có tính từ cuống phun đến tất cả các thể tích kênh dẫn nhỏ nhất, giá thành gia khoang tạo hình. công khuôn ít nhất.  Vì vậy mỗi khoang tạo hình được điền  Tuy nhiên đối với dạng này chúng ta phải tiến hành cân bằng đầy trong cùng một điều kiện nhiệt độ, dòng chảy nhân tạo. áp suất. 21 22 21 22 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng b) Yếu tố cấu hình lòng khuôn (6): FME FME b) Yếu tố cấu hình lòng khuôn (5):  Một hệ thống kênh dẫn không cân bằng có thể được cân bằng  Đối với khuôn nhiều khoang tạo hình nhân tạo bằng cách thay đổi đường kính và chiều dài của kênh giống nhau được bố trí theo cấu hình dẫn. xương cá. Để cân bằng nhân tạo cho dòng  Trong đó chiều dài kênh dẫn thường là không được thay đổi vì bị chảy, người ta phải thiết kế đường kính ràng buộc bởi kích thước khuôn. kênh dẫn nhánh cho khoang tạo hình gần  Thay đổi đường kính kênh dẫn để đạt sự cân bằng dòng chảy một cuống phun phải nhỏ hơn khoang tạo hình cách nhân tạo được sử dụng nhiều hơn bởi vì quá trình tiến hành xa cuống phun. đơn giản và ít tốn kém.  Thiết kế này tạo nên sự cản dòng khác nhau ở các khoang tạo hình nhằm làm cho các khoang tạo hình có cùng giá trị áp suất và từ đó chúng được điền đầy trong cùng thời gian để đạt được sự cân bằng dòng. 23 24 23 24
  7. 10/17/2020 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng FME FME b) Yếu tố cấu hình lòng khuôn (7): b) Yếu tố cấu hình lòng khuôn (8): Một số ví dụ:  Ở khuôn nhiều khoang tạo hình khác nhau, cân bằng tự nhiên không thể thực hiện được vì các khoang tạo hình có kích thước khác nhau.  Để cân bằng dòng, phải thiết kế đường kính kênh dẫn lớn cho khoang tạo hình có kích thước lớn và đường kính nhỏ hơn cho khoang tạo hình có kích thước nhỏ.  Nhờ vậy, sự tổn thất áp suất ở hệ thống cấp nhựa đối với mỗi khoang tạo hình là như nhau. Kết quả là các khoang tạo hình được điền đầy trong cùng thời gian và chúng được cân bằng 25 26 25 26 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng FME FME b) Yếu tố cấu hình lòng khuôn (9): Một số ví dụ: b) Yếu tố cấu hình lòng khuôn (10): Một số ví dụ: 27 28 27 28
  8. 10/17/2020 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng c) Yếu tố chế độ ép phun (2): FME FME c) Yếu tố chế độ ép phun (1):  Ở tốc độ phun chậm thì sẽ điền đầy khoang tạo hình  Một hệ thống kênh dẫn cân bằng nhân tạo được thiết kế cho một ở xa cuống phun trước. Vì đối với dòng chậm, sự cản loại vật liệu nào đó có thể sẽ không hữu hiệu đối với vật liệu khác. dòng khi vào các miệng phun lớn hơn sự cản dòng của kênh dẫn chính, nên  Hơn thế nữa, một hệ thống kênh dẫn cân bằng nhân tạo yêu cầu dòng nhựa di chuyển qua các miệng phun ở gần và điền đầy hệ thống kênh dẫn các thông số ép phun cụ thể và không thay đổi. Vì một sự thay đổi ở xa, khi đó các miệng phun ở gần bị nghẽn dần tại vùng hẹp của miệng phun nhỏ các thông số này sẽ làm thay đổi cách điền đầy khuôn, gây ra do bị đông đặc. Kết quả là khoang tạo hình ở xa được điền đầy trước.  Trong khi đó, ở tốc độ cao thì sẽ điền đầy khoang tạo hình gần cuống phun sự không cân bằng dòng. nhất. Vì khi đó dòng nhựa thắng sự cản dòng khi vào các miệng phun ở gần  Nếu sử dụng một hệ thống kênh dẫn tiêu chuẩn cho khuôn nhiều cũng như kênh dẫn chính, tuy nhiên, do các khoang tạo hình ở gần có chiều dài khoang tạo hình giống nhau với tốc độ phun khác nhau, chúng ta dòng chảy ngắn hơn nên điền đầy trước các khoang sẽ có được nhiều kết quả điền đầy khác nhau. tạo hình ở xa. Kết quả là khoang tạo hình ở gần được điền đầy trước. 29 30 29 30 2.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng cân bằng dòng KẾT LUẬN FME FME c) Yếu tố chế độ ép phun (3):  Như vậy, chúng ta có thể điều chỉnh tốc độ  Bất cứ khi nào có thể, một hệ thống cân bằng tự nhiên nên phun cũng có khả năng đạt được sự cân được dùng để cân bằng dòng. bằng một cách tương đối cho các khoang  Không nên cân bằng dòng bằng cách thay đổi kích thước tạo hình ở gần và ở xa. miệng phun mà chỉ nên thay đổi kích thước kênh dẫn.  Tuy nhiên các khoang tạo hình ở vùng giữa có thể sẽ không điền  Cân bằng dòng có tác dụng làm đồng đều các thớ, làm sản đầy đồng thời. phẩm ít co rút và co rút đồng đều, ít ứng suất nội và tăng  Do vậy, muốn thực hiện việc cân bằng kênh dẫn tốt hơn thì cần cơ tính, đồng thời còn tiết kiệm vật liệu sử dụng. phải thay đổi kích thước các kênh dẫn theo kết quả tính toán sơ bộ rồi dựa vào kết quả phân tích của phần mềm CAE để có được các  Như vậy cân bằng dòng rất cần thiết và quan trọng trong giá trị kênh dẫn hợp lý nhất nhằm đạt được sự cân bằng hoàn toàn. việc thiết kế khuôn. 31 32 31 32
  9. 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 2.4. Tổng quan hệ thống làm nguội 2.4.1 Tầm quan trọng của hệ thống làm nguội FME FME Thiết kế khuôn nói chung và thiết kế hệ thống làm nguội nói riêng, là nhằm đạt được hai chỉ tiêu cơ bản: - Thời gian chu kỳ ngắn nhất. 2.4.1. Tầm quan trọng của hệ thống làm nguội - Chất lượng sản phẩm. 2.4.2. Cấu trúc hệ thống làm nguội Quá trình ép phun gồm nhiều 2.4.3. Yêu cầu và nguyên tắc chung giai đoạn. Trong đó, khoảng thời gian dành cho giai đoạn làm nguội chiếm khoảng 2/3 tổng thời gian. 3 4 3 4
  10. 10/17/2020 2.4.1 Tầm quan trọng của hệ thống làm nguội 2.4.1 Tầm quan trọng của hệ thống làm nguội Ví dụ về hệ thống làm nguội (1): FME FME Thông thường, sau khi nhựa điền đầy lòng khuôn, sự phân bố nhiệt độ trên sản phẩm là không đều, nếu làm nguội không hợp lý thì sẽ ảnh hưởng đến thời gian chu kỳ ép phun và chất lượng sản phẩm. Làm nguội hợp lý – sản phẩm không bị biến dạng – rút ngắn quá trình sản xuất. Làm nguội không hợp lý – sản phẩm bị biến dạng – quá trình sản xuất dài hơn. 5 6 5 6 2.4.1 Tầm quan trọng của hệ thống làm nguội 2.4.2 Cấu trúc chung của hệ thống làm nguội (1) Hệ thống kênh dẫn chất làm nguội – (A). FME FME Ví dụ về hệ thống làm nguội (2): (2) Cơ cấu chia dòng (vách ngăn, ống ngăn, thanh, hoặc chốt dẫn nhiệt) – (B). (3) Ống nối – (C), nối các kênh dẫn chất làm nguội. (4) Bộ góp – (D), có nhiệm vụ tập trung chất làm nguội lưu thông trong các kênh làm nguội, sau đó đưa đến bộ giải nhiệt, chuẩn bị cho chu kỳ tiếp theo. (5) Bộ phân phối – (E), có nhiệm vụ phân phối chất lỏng làm nguội từ bơm cho Yêu cầu chung của hệ thống làm nguội: các kênh làm nguội. - Sự phân bố nhiệt độ trên sản phẩm sau khi làm nguội là đồng đều, không (6) Khoang tạo hình – (F), có nhiệm vụ tạo hình sản phẩm. còn vùng tụ nhiệt. (7) Bơm – (G), tạo vận tốc và áp suất cho chất lỏng làm nguội. - Sai lệch hình dáng hình học và kích thước nằm trong phạm vi yêu cầu. (8) Bộ giải nhiệt cho chất lỏng làm nguội – (H), có nhiệm vụ đưa chất lỏng sau - Làm giảm tối đa thời gian chu kỳ ép phun. khi hấp thụ nhiệt trở về nhiệt độ yêu cầu ban đầu. 7 8 7 8
  11. 10/17/2020 2.4.3. Yêu cầu và nguyên tắc chung 2.4.3.1. Nguyên tắc chung khi thiết kế hệ thống làm nguội FME FME Hệ thống làm nguội bao gồm nhiều yếu tố hợp thành, mỗi yếu tố Bản thiết kế hệ thống làm nguội chịu sự chi phối của nhiều sẽ có yêu cầu và nguyên tắc thiết kế riêng. Tuy nhiên, hai yếu tố vấn đề như: cơ bản quyết định hiệu quả làm nguội là: (1) Hình học sản phẩm; - Hệ thống kênh dẫn chất lỏng làm nguội. (2) Kết cấu khuôn; - Chế độ làm nguội. (3) Sự trao đổi nhiệt trong khuôn; Vì thế, khi xem xét yêu cầu và nguyên tắc thiết kế hệ thống làm nguội, chúng ta cần chú trọng xem xét các vấn đề cơ bản sau: (4) Các yêu cầu về điều kiện ép phun như chế độ gia - Nguyên tắc chung khi thiết kế hệ thống làm nguội. công, chế độ làm nguội, năng suất, chất lượng sản phẩm,… - Yêu cầu đối với hệ thống kênh dẫn chất lỏng làm nguội. - Yêu cầu đối với chế độ làm nguội. Do đó, khi thiết kế hệ thống làm nguội, chúng ta cần phải xem xét một cách tổng quát các vấn đề liên quan này. 9 10 9 10 2.4.3.1. Nguyên tắc chung khi thiết kế hệ thống làm nguội 2.4.3.1. Nguyên tắc chung khi thiết kế hệ thống làm nguội FME FME Hình học sản phẩm: Sản phẩm phức tạp thường tạo ra những khu vực rất khó làm nguội. Để chuyển chất lỏng làm nguội vào vùng tụ nhiệt cao, điều cần  Sự trao đổi nhiệt trong khuôn diễn ra rất phức tạp. Bản thân thiết là thiết kế một hệ khuôn cũng được xem như một thiết bị trao đổi nhiệt, với thống làm nguội phức tạp. nhiệt từ nhựa nóng chảy truyền vào khuôn và được lấy đi bởi không khí bên ngoài và chất lỏng làm nguội chảy rối trong Kết cấu khuôn (cách bố trí của sản phẩm trong khuôn, vị trí mặt khuôn. phân khuôn, vị trí lõi động, vị trí chốt đẩy, chốt dẫn hướng, …) thường tạo ra những khu vực không thể bố trí hệ thống làm nguội,  Sự trao đổi nhiệt diễn ra suốt thời gian làm nguội. Do đó, không thể thiết kế chính xác hệ thống làm nguội mà chỉ dừng bởi vì hệ thống làm nguội thường phải tránh các hệ thống này. ở mức là thiết kế tối ưu. 11 12 11 12
  12. 10/17/2020 2.4.3.1. Nguyên tắc chung khi thiết kế hệ thống làm nguội 2.4.3.1. Nguyên tắc chung khi thiết kế hệ thống làm nguội FME FME Các yêu cầu về điều kiện ép phun như: Vì những đặc điểm này cho nên trong khuôn sẽ - Thời gian làm nguội, có: - Nhiệt độ nhựa chảy, - Những khu vực có thể và không thể đặt được kênh - Nhiệt độ khuôn, dẫn chất lỏng làm nguội. - Nhiệt độ lấy sản phẩm, - Những vị trí cần ưu tiên làm nguội nhiều; những - Yêu cầu về hình dáng, vị trí cần làm nguội vừa phải; và những vị trí - Kích thước sản phẩm, v.v... không cần làm nguội. cũng ảnh hưởng đáng kể đến hệ thống làm nguội. 13 14 13 14 2.4.3.1. Nguyên tắc chung khi thiết kế hệ thống làm nguội 2.4.3.2. Yêu cầu đối với hệ thống kênh dẫn chất làm nguội Do đó, chúng ta thiết kế hệ thống làm nguội theo nguyên FME FME Hệ thống kênh dẫn chất lỏng làm nguội phải đảm bảo: (1) yêu cầu tắc cơ bản sau: về kích thước; (2) yêu cầu về vị trí; (3) yêu cầu về an toàn. - Ưu tiên làm nguội bằng hệ thống kênh dẫn chất lỏng làm (1) Yêu cầu về kích thước: nguội. Những khu vực không thể bố trí được hệ thống kênh  Đường kính kênh dẫn chất lỏng làm nguội: phù hợp với độ dày dẫn thì dùng các cơ cấu làm nguội đặc biệt. thành sản phẩm, tốc độ làm nguội, nhiệt độ cần điều khiển. - Làm nguội nhiều hơn ở những vùng thành sản phẩm dày, Nên có kích thước tiêu chuẩn để sử dụng dụng cụ gia công, vùng tụ nhiệt. máy gia công, để lắp ghép với các bộ phận khác được nhanh chóng. - Làm nguội tốt ở những vị trí yêu cầu độ chính xác kích  Chiều dài một đường dẫn chất lỏng làm nguội: không quá dài thước của sản phẩm. để tránh sự sụt áp trong kênh quá lớn (cao hơn công suất bơm - Chế độ làm nguội nên phù hợp với vật liệu sản phẩm và sử dụng) và đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ vào/ra của chất chỉ tiêu của khách hàng. lỏng làm nguội trong khoảng 3 ÷ 50C. 15 16 15 16
  13. 10/17/2020 2.4.3.2. Yêu cầu đối với hệ thống kênh dẫn chất làm nguội 2.4.3.2. Yêu cầu đối với hệ thống kênh dẫn chất làm nguội FME FME (2) Yêu cầu về vị trí: (3) Yêu cầu về an toàn:  Vị trí đặt hệ thống kênh dẫn chất lỏng làm nguội trong  Không nên có tình trạng tắt nghẽn trong kênh dẫn chất khuôn phải phù hợp với kết cấu khuôn. lỏng làm nguội. Điều này có thể dẫn đến việc làm  Khoảng cách giữa các kênh dẫn chất lỏng làm nguội: nguội không thỏa đáng và gây các khuyết tật cho sản phẩm. phù hợp với đường kính kênh dẫn, không quá lớn để đảm bảo làm nguội đồng đều, không quá nhỏ để đảm bảo độ  Không nên có sự rò rỉ chất lỏng làm nguội vào khuôn. bền cơ học của khuôn.  Lối vào và lối ra lý tưởng của chất lỏng làm nguội nên  Khoảng cách từ kênh dẫn chất lỏng làm nguội tới bề mặt đặt ở phần dưới của khuôn. Điều này sẽ loại trừ ảnh hưởng của sự rò rỉ chất lỏng làm nguội lên bề mặt sản phẩm: phù hợp với đường kính của kênh dẫn, không khuôn. quá gần để đảm bảo làm nguội đồng đều và đảm bảo độ bền cơ học của khuôn. 17 18 17 18 2.4.3.2. Yêu cầu đối với hệ thống kênh dẫn chất làm nguội 2.4.3.3. Yêu cầu đối với chế độ làm nguội FME FME Công thức thực nghiệm thông số kênh làm nguội: Chế độ làm nguội bao gồm các thông số sau: Kích thước kênh làm nguội:  Nhiệt độ ép phun của nhựa. D = 10 – 14mm  Nhiệt độ khuôn. Mật độ bố trí kênh làm nguội:  Nhiệt độ lấy sản phẩm. B  2,5 – 3,5D  Nhiệt độ chất lỏng làm nguội. A  0,8 – 1,5B  Loại chất lỏng làm nguội.  Vận tốc chất lỏng làm nguội. Khi xác lập chế độ làm nguội, mỗi thông số này phải đảm bảo những yêu cầu nhất định. Sau đây, chúng ta xem xét chi tiết yêu cầu đối với từng thông số. 19 20 19 20
  14. 10/17/2020 2.4.3.3. Yêu cầu đối với chế độ làm nguội KẾT LUẬN FME FME a) Nhiệt độ ép phun nhựa, nhiệt độ khuôn, nhiệt độ tháo  Hệ thống làm nguội có hai chức năng cơ bản: sản phẩm: phải phù hợp với vật liệu nhựa và yêu cầu của làm giảm thời gian chu kỳ ép phun và đảm bảo khách hàng. chất lượng sản phẩm. b) Nhiệt độ chất lỏng làm nguội: phải thấp hơn nhiệt độ khuôn và phù hợp với yêu cầu về tốc độ làm nguội.  Vì thế, trong khuôn ép phun nhựa, hệ thống làm nguội giữ một vai trò quan trọng. Tuy nó bao c) Loại chất lỏng làm nguội: phù hợp với nhiệt độ chất lỏng làm nguội. gồm nhiều yếu tố tạo nên, nhưng yếu tố cơ bản quyết định hiệu quả làm nguội là: d) Vận tốc chất lỏng làm nguội: phải đủ lớn để có dòng chảy rối. - Kích thước và bố trí hệ thống làm nguội. - Chế độ làm nguội. 21 22 21 22
  15. 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 2.5. Thiết kế hệ thống làm nguội 2.5.1. Nguyên tắc thiết kế HTKD chất làm nguội FME FME Trong khuôn, có những vị trí có thể bố trí được hệ thống kênh dẫn chất lỏng làm nguội và cũng có những vị trí không thể bố trí được hệ thống kênh dẫn chất lỏng làm 2.5.1. Nguyên tắc thiết kế hệ thống kênh dẫn nguội. chất làm nguội Ở những vị trí có thể bố trí được hệ thống kênh dẫn, căn cứ 2.5.2. Nguyên tắc xác lập chế độ làm nguội vào độ dày thành sản phẩm và hình học sản phẩm, kết cấu khuôn, khi thiết kế hệ thống làm nguội, người thiết kế cần 2.5.3. Các cơ cấu làm nguội đặc biệt thực hiện những công đoạn sau đây: - Xác định không gian bố trí hệ thống kênh dẫn. - Xác định kích thước kênh dẫn. 3 - Bố trí hệ thống kênh dẫn vào trong khuôn. 4 3 4
  16. 10/17/2020 2.5.1.1. Xác định không gian bố trí HTKD chất LN 2.5.1.1. Xác định không gian bố trí HTKD chất LN FME FME Không gian phân bố tốt nhất cho kênh dẫn chất lỏng làm nguội là nằm trong khối chứa đựng lòng khuôn và lõi - Việc bố trí kênh dẫn chất lỏng làm nguội bên ngoài khối khuôn: lòng khuôn hoặc khối lõi sẽ dẫn đến việc làm nguội cho khuôn không thoả đáng. - Vị trí này phụ thuộc vào kích thước sản phẩm và sự chênh lệch độ dày thành sản phẩm. - Nói chung, kênh làm nguội được bố trí ở những vị trí đặc biệt của hình học sản phẩm (như vùng thành dày hơn, vùng có gân, góc cạnh), ở những vị trí mà nhiệt khó truyền từ nhựa nóng qua thân khuôn ra ngoài. 5 6 5 6 2.5.1.2. Xác định kích thước kênh dẫn 2.5.1.2. Xác định kích thước kênh dẫn FME FME - Kênh dẫn chất lỏng làm nguội thường có tiết diện Cụ thể như sau: tròn. - Đối với độ dày thành sản phẩm tới 2mm, đường - Đường kính kênh dẫn phải ≥ 8mm và phải giữ kính kênh dẫn chất lỏng làm nguội D = 8 ÷ 10 mm. nguyên tiết diện trong một chu trình kênh dẫn chất - Đối với độ dày thành sản phẩm tới 4mm, đường lỏng làm nguội để tránh vùng nước đọng và vận tốc kính kênh dẫn chất lỏng làm nguội D = 10 ÷ 12 mm. dòng chảy chất lỏng làm nguội thay đổi do tiết diện kênh dẫn thay đổi. - Đối với độ dày thành sản phẩm tới 6mm, đường kính kênh dẫn chất lỏng làm nguội D = 12 ÷ 16 mm. - Theo kinh nghiệm sản xuất khuôn, chúng ta xác định kích thước kênh dẫn dựa vào độ dày thành sản Đường kính kênh dẫn chất lỏng làm nguội phải lấy phẩm. theo kích thước tiêu chuẩn của dụng cụ gia công. 7 8 7 8
  17. 10/17/2020 2.5.1.3. Bố trí hệ thống kênh dẫn trong khuôn 2.5.1.3. Bố trí hệ thống kênh dẫn trong khuôn FME FME - Việc bố trí hệ thống kênh dẫn vào trong khuôn ảnh Do đó, khi bố trí hệ thống kênh dẫn vào trong khuôn, hưởng rất lớn đến hiệu quả giải nhiệt cho khuôn. chúng ta cần thực hiện các bước sau đây: - Khoảng cách giữa các kênh dẫn và khoảng cách từ kênh dẫn tới bề mặt sản phẩm nên phù hợp với sức bền của vật - Xác định loại cấu hình kênh dẫn. liệu khuôn. Khuôn có thể bị hỏng dưới tác dụng của lực - Xác định khoảng cách giữa những kênh dẫn. kẹp, lực ép phun. - Xác định khoảng cách từ kênh dẫn đến bề mặt sản Kích thước kênh làm nguội: phẩm. D = 10 – 14mm Mật độ bố trí kênh làm nguội: - Xác định chiều dài đường dẫn chất lỏng làm nguội. B  2,5 – 3,5D A  0,8 – 1,5B 9 10 9 10 2.5.1.3.1. Xác định loại cấu hình kênh dẫn 2.5.1.3.1. Xác định loại cấu hình kênh dẫn FME FME Chúng ta có thể chọn cấu hình kênh dẫn sau đây: - Trong cả hai loại cấu hình này, sự gia tăng nhiệt độ (a) Cấu hình kênh dẫn nối tiếp hoặc sau cùng của chất lỏng làm nguội được xác định rõ (b) Cấu hình kênh dẫn song song bằng lượng nhiệt được truyền từ nhựa nóng chảy và tốc độ dòng chảy khối của chất lỏng làm nguội trong kênh dẫn. - Điều này có nghĩa là nhân tố quan trọng nhất trong việc duy trì hiệu quả truyền nhiệt là “tốc độ dòng chảy” và “cách bố trí kênh dẫn chất lỏng làm nguội”. 11 12 11 12
  18. 10/17/2020 2.5.1.3.2. Xác định phân bố khoảng cách kênh LN 2.5.1.3.2. Xác định phân bố khoảng cách kênh LN FME FME Thông thường, để việc làm nguội có hiệu quả, làm nguội đồng đều, nên bố trí như sau: - Hệ thống làm nguội nên có số lượng kênh dẫn tương thích và khoảng cách phù hợp để đạt được việc làm nguội đồng đều. - Khoảng cách này phụ thuộc vào vật liệu khuôn, đường kính kênh dẫn và độ dày thành sản phẩm. d: đường kính kênh làm nguội, = 10 ÷ 14 mm. D: khoảng cách kênh làm nguội đến lòng khuôn, = 2d ÷ 2.5d. P: khoảng cách giữa các kênh làm nguội, = 3d ÷ 5d. 13 14 13 14 2.5.1.3.3. Xác định chiều dài kênh làm nguội 2.5.1.3.3. Xác định chiều dài kênh làm nguội - Việc tăng chiều dài đường dẫn chất lỏng làm nguội sẽ FME FME - Chiều dài đường dẫn được dùng để tính toán sự sụt làm tăng giá trị diện tích bề mặt cho sự trao đổi nhiệt. áp và khả năng trao đổi nhiệt của kênh dẫn. - Theo hình bên, đường dẫn chất lỏng - Xác định chiều dài đường dẫn chất lỏng làm nguội làm nguội trong hình (b) tốt hơn trong chính là: hình (a). + Xác định vị trí đặt các bộ phận ống nối, bộ phận uốn - Tuy nhiên, đường dẫn chất lỏng làm cong, bộ phận rẽ nhánh và những thiết bị phụ. nguội quá dài có thể nảy sinh những + Xác định vị trí vào/ra của chất lỏng làm nguội. Số vị khó khăn, bao gồm: trí vào/ra phụ thuộc vào cách bố trí kênh làm nguội, + Sự sụt áp gia tăng. bằng với số đường dẫn chất lỏng làm nguội trong + Cường độ nhiệt độ tại bề mặt khoang khuôn. 15 tạo hình tăng quá mức. 16 15 16
  19. 10/17/2020 2.5.1.3.3. Xác định chiều dài kênh làm nguội 2.5.2. Nguyên tắc xác lập chế độ làm nguội FME FME Những nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả giải nhiệt - Sự chênh lệch giữa nhiệt độ vào và nhiệt độ ra của của hệ thống làm nguội cần được xem xét ở giai chất lỏng làm nguội lớn hơn 3oC. Điều này ảnh đoạn thiết kế là: hưởng xấu đến hiệu quả làm nguội khuôn của chất lỏng làm nguội. - Vật liệu khuôn và sự bố trí của kênh dẫn chất lỏng làm nguội trong khuôn. - Để ngăn chặn những khó khăn này, những đường dẫn quá dài được chia ra thành hai hay nhiều đường - Các thông số chất lỏng làm nguội như: loại chất dẫn ngắn hơn, như hình (c). lỏng làm nguội, nhiệt độ chất lỏng làm nguội, tốc độ dòng chảy và sự sụt áp của chất lỏng làm nguội trong kênh dẫn. 17 18 17 18 2.5.2. Nguyên tắc xác lập chế độ làm nguội 2.5.2.1. Xác định nhiệt độ chất lỏng làm nguội Chính vì điều này, cho nên việc xác định hợp lý chế độ làm FME FME nguội sẽ góp phần đáng kể vào việc tăng hiệu quả giải nhiệt Việc xác định nhiệt độ chất lỏng làm nguội phụ của hệ thống làm nguội. thuộc vào: Và khi xác lập chế độ làm nguội, chúng ta thực hiện các công việc sau: (1) Nhiệt độ bề mặt khuôn yêu cầu; - Xác định nhiệt độ chất lỏng làm nguội. (2) Tính khả thi của việc đạt được nhiệt độ đó. - Xác định loại chất lỏng làm nguội. Nhiệt độ vào của chất lỏng làm nguội thấp hơn nhiệt - Xác định vận tốc dòng chảy chất lỏng làm nguội trong độ khuôn mong muốn từ 10 ÷ 20oC. kênh dẫn. - Chú ý đến sự sụt áp của chất lỏng làm nguội trong kênh dẫn. 19 20 19 20
  20. 10/17/2020 2.5.2.1. Xác định nhiệt độ chất lỏng làm nguội 2.5.2.2. Xác định loại chất lỏng làm nguội FME FME - Một vài loại nhựa nhiệt dẻo yêu cầu nhiệt độ bề mặt khuôn cao để sản phẩm hoàn thành tốt hơn. Trong - Việc chọn loại chất lỏng làm nguội phụ thuộc vào: những trường hợp như vậy, nước hoặc dầu được làm (1) Nhiệt độ chất lỏng làm nguội đã được xác định; nóng có thể được sử dụng để làm nguội khuôn. (2) Khả năng hiện có của nhà sản xuất. - Thông thường, nhiệt độ của chất lỏng làm nguội - Thông thường, ta dùng nước làm môi chất giải được hạ thấp để đạt được sự truyền nhiệt tốt hơn và nhiệt vì tính dễ kiếm của nó. giảm thời gian chu kỳ. Tuy nhiên, cố gắng chọn nhiệt độ của chất lỏng làm nguội thích hợp để giữ cho nhiệt độ bề mặt lòng khuôn nằm trong giá trị được đề nghị. 21 22 21 22 2.5.2.2. Xác định loại chất lỏng làm nguội 2.5.2.3. Xác định vận tốc dòng chảy chất lỏng làm nguội FME FME - Đối với những khuôn yêu cầu nhiệt độ chất lỏng làm Dòng chảy chất lỏng làm nguội thường là chảy tầng, nguội trên 80oC, chúng ta thường dùng dầu làm môi chảy rối, hay trạng thái chuyển tiếp giữa chảy tầng trường trao đổi nhiệt. Hệ số dẫn nhiệt của dầu thấp và chảy rối: hơn của nước. - Trong một vài trường hợp khác, khi nhiệt độ của chất lỏng làm nguội được yêu cầu rất thấp (≤ 5oC), ta thường dùng Etylen Glycol hoặc pha trộn thêm Etylen Glycol vào nước, bởi vì nó là hợp chất chống đông, không sinh ra rỉ sét và chất cặn trong kênh dẫn chất lỏng làm nguội. 23 24 23 24
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2412 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2