Thiết kế hệ thống làm nguội cho khuôn ép phun nhựa

Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật diễn ra nhanh chóng trên toàn thế giới. Những thành tựu khoa học kỹ thuật đã được vận dụng trong thực tế để tạo ra hàng loạt những sản phẩm mới 1.Tổng quan 1.1 . Cấu trúc của hệ thống làm nguội 1.2. Các yêu cầu đối với hệ thống làm nguội

Trang 1

Á Á Ä Á Ø Ä

THIET KE HỆ THONG LAM NGUỘI

CHO KHUÔN ÉP PHUN NHỰA

1 TỔNG QUAN

Aûnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm sau khi làm nguội

Thời gian chu kỳ ép phun ảnh hưởng rất lớn đến năng suất

Chu kỳ ép phun

50 ~ 70%

Làm nguội tốt co rút đều Làm nguội không tốt co rút

Trang 2

1.1 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG LÀM NGUỘI

A: Hệ thống kênh dẫn

B: Cơ cấu chia dòng

C: Ống nối

D: Bộ góp

E: Bộ phân phối F: Khoang tạo hình G: Bơm

H: Bộ giải nhiệt hoặc gia nhiêt

1.2 CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG

LÀM NGUỘI

Hệ thống làm nguội phải đảm bảo:

å

- Sự phân bố nhiệt độ trên sản phẩm đồng đều,

không còn vùng tụ nhiệt.

- Sản phẩm co rút phải đồng đều.

- Sai lệch hình học nằm trong phạm vi yêu cầu

đối với sản phẩm p

- Giảm tối đa thời gian chu trình ép phun có thể

nhằm tăng năng suất và tiết kiệm chi phí sản

xuất.

Trang 3

1.3 THÔNG SỐ HỆ THỐNG LÀM NGUỘI

Vị trí đặt đường làm nguội

Cấu hình hệ thống làm nguội

Kích thước đường làm nguội

Số lượng đường làm nguội

NĂNG SUẤT ÉP PHUN

CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM

KẾT CẤU

KHUÔN

2. NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ

THỐNG LÀM NGUỘI

Yêu cầu chung

Sự phân bố nhiệt độ trên sản phẩm sau khi làm nguội

là đồng đều, không còn vùng tụ nhiệt.

Sai lệch hình dáng hình học và kích thước nằm trong

phạm vi yêu cầu.

Làm giảm tối đa thời gian chu trình ép phun.

Trang 4

2: NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ

Nguyên tắc chung

Ưu tiên làm nguội bằng hệ thống kênh dẫn chất lỏng làm

nguội Những khu vực không thể bố trí được hệ thống kênh

dẫn thì sử dụng các cơ cấu làm nguội đặc biệt.

Làm nguội nhiều hơn ở những vùng thành sản phẩm dày,

vùng tu nhiệt.

Làm nguội tốt ở những vị trí yêu cầu độ chính xác kích

thước của sản phẩm.

Chế độ làm nguội nên phù hợp với vật liệu sản phẩm và

chỉ tiêu của khách hàng.

Thiết kế hệ thống kênh dẫn chất lỏng làm nguội

1 Xác định không gian bố trí hệ thống kênh dẫn chất

lỏng làm nguội.

2 Xác định kích thước kênh dẫn ị

3 Bố trí hệ thống kênh dẫn vào trong khuôn.

Trang 5

Xác lập chế độ làm nguội

1 Nhiệt độ chất lỏng làm nguội.

2 Loại chất lỏng làm nguội.

3 Vận tốc dòng chảy chất lỏng trong kênh dẫn.

4 Chú ý đến sự sụt áp trong kênh dẫn.

Các cơ cấu làm nguội đặc biệt

Được dùng để làm nguội tại những vị trí không thể

bố trí được đường làm nguội.

Trang 6

3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÊNH DẪN

CHẤT LỎNG LÀM NGUỘI

Xác định không gian bố trí hệ thống làm nguội

3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÊNH DẪN

Xác định kích thước kênh dẫn

Kênh dẫn chất lỏng làm nguội có tiết diện tròn, giá

trị đường kính nên lấy theo tiêu chuẩn dụng cụ.

Trang 7

3.THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÊNH DẪN

Bố trí hệ thống kênh dẫn vào trong khuôn

Xác định loại cấu hình kênh dẫn.

Xác định khoảng cách giữa những kênh dẫn.

Xác định khoảng cách từ kênh dẫn tới bề mặt sản phẩm.

Xác định chiều dài đường dẫn chất lỏng làm nguội.

3 BỐ TRÍ HỆ THỐNG KÊNH DẪN VÀO

TRONG KHUÔN

Xác định loại cấu hình kênh dẫn

Trang 8

TRONG KHUÔN

Xac định khoang cach giưa cac kenh dan

TRONG KHUÔN

Xác định khoảng cách từ kênh dẫn

Xac định khoang cach tư kenh dan

đến bề mặt sản phẩm

Trang 9

TRONG KHUÔN

Xác định chiều dài đường dẫn

Xac định chieu dai đương dan

chất lỏng làm nguội

4 XÁC LẬP CHẾ ĐỘ LÀM NGUỘI

Xác định nhiệt độ chất lỏng làm nguội

Phụ thuộc vào nhiệt độ khuôn yêu cầu.

Th á hơ hi ät đ ä kh â từ 10 20 0 C

Thấp hơn nhiệt độ khuôn tư 10 – 20 0 C.

Trang 10

4.XÁC LẬP CHẾ ĐỘ LÀM NGUỘI

Xác định loại chất lỏng làm nguội

Phụ thuộc vào nhiệt độ của chất lỏng làm nguội và khả

năng của nhà sản xuất.

Thông thường, ta dùng nước.

Nếu nhiệt độ yêu cầu trên 80 0 C, ta dùng dầu.

Nếu nhiệt độ yêu cầu dưới 5 0 C, ta dùng Etylen Glycol

hoặc pha trộn thêm Etylen Glycol vào nước.

4.XÁC LẬP CHẾ ĐỘ LÀM NGUỘI

Xác định vận tốc dòng chảy chất lỏng làm nguội

Đảm bảo để có dòng chảy rối.

Qui ra: 4000 < Re < 10000

Trang 11

5. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG

LÀM NGUỘI

Phương pháp thiết kế truyền thống

Theo nguyên tắc thử – tìm lỗi – sửa sai,

chủ yếu dựa vào kinh nghiệm thực tế.

Thời gian thiết kế dài.

Chi phí sản xuất cao.

Khó đảm bảo chất lượng sản phẩm.

5. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG

LÀM NGUỘI

Chức năng thiết kế và phân tích hệ thống làm

nguội của phần mềm CAE – Moldflow

Thiết kế và bố trí được hệ thống làm nguội theo

yêu cầu.

Phân tích - mô phỏng quá trình làm nguội và đưa

Phan tích mo phong qua trình lam nguội va đưa

ra kết quả.

Dự đoán được hiệu quả làm nguội với hệ thống làm

nguội đã thiết kế.

Trang 12

5. THIẾT HỆ THỐNG LÀM NGUỘI THEO

CÔNG NGHỆ CAD/CAE

Phương pháp thiết kế hệ thống làm nguội theo

công nghệ CAD/CAE

Sử dụng kinh nghiệm sản xuất khuôn, cơ sở lý thuyết

tính toán nhiệt và lưu chất, và các chức năng của phần

mềm Moldflow.

Dưa trên sư phân tích và mô phỏng bằng phương

pháp số và đồ hoạ màu.

Qui trình thiết kế hệ thống làm nguội theo

công nghệ CAD/CAE

HỆ THỐNG LÀM NGUỘI THEO CÔNG

NGHỆ CAD/CAE

Xác định các thông số cơ bản của hệ thống làm

nguội

Thông số chế độ ép phun.

Thông số làm nguội: thông số chất lỏng làm nguội,

thông số vật liệu nhưa, thông số vật liệu khuôn, …

Xác định đường kính và số đường kênh dẫn chất

lỏng làm nguội, kích thước các cơ cấu làm nguội khác.

…

Trang 13

5. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHO HỆ

Xác định thời gian làm nguội

e m C

T T a

t c : Thời gian làm nguội (giây)

s: bề dày của sản phẩm

T m : Nhiệt độ chảy dẽo của nhựa ( o C)

T e e :Nhiệt độ lói sản phẩm ( o C) k

T v : Nhiệt độ của nước giải nhiệt ( o C)

a: Hệ số khuếch tán nhiệt

k: Hệ số dẫn nhiệt (W/m0C)

C p Nhiệt dung riêng (J/kg0C)

: Khối lượng riêng (kg/m3)

Cp

a

ρ

=

Xác định đường kính kênh làm nguội

Trang 14

Xac định vận toc chat long lam nguội

Xác định nhiệt lương truyền trong khuôn

- H D : Nhiệt lượng sinh ra do

đối lưu.

- H B : Nhiệt lượng sinh ra do

bức xạ nhiệt.

- H : Nhiệt lương sinh ra do

Xac định nhiệt lượng truyen trong khuon

- H T : Nhiệt lượng sinh ra do

Trang 15

Xác định nhiệt lượng truyền trong khuôn ị ï g y g

Nhiệt lượng do vật liệu nhựa toả ra:

Trang 16

Xác định số đường kênh dẫn chất lỏng làm nguội

6: BỐ TRÍ HỆ THỐNG LÀM NGUỘI

Xác định các vị trí cần làm nguội ưu tiên

Khảo sát hình học sản phẩm và các yêu cầu.

Khảo sát sự phân bố nhiệt độ trên sản phẩm p p

trước khi làm nguội.

Khảo sát kết cấu khuôn.

Trang 17

Bố trí hệ thống làm nguội cho khuôn

Xác định không gian bố trí hiệu quả nhất.

Xác định vị trí đặt các kênh dẫn chất lỏng

lam nguội.

Chọn cấu hình kênh dẫn và vị trí đặt đường

chất lỏng làm nguội vào/ra.

Trang 18

Bố trí các kênh nguội xung quanh lòng khuôn hình tru

Bo trí cac kenh nguội xung quanh long khuon hình trụ.

Sự làm nguội quanh một lòng khuôn trụ

B á í l ø äi l õi h û b è á ù h

Bố trí làm nguội lõi nhỏ bằng cơ cấu vách ngăn.

Trang 19

Bố trí làm nguội lõi hình hộp

Bo trí lam nguội loi hình hộp.

Bố trí làm nguội lõi hình côn tru dùng cơ cấu ống ngăn

Bo trí lam nguội loi hình con trụ, dung cơ cau ong ngan.

Trang 20

Bố trí làm nguội cho tấm khuôn 4 khoang tao hình

Bo trí lam nguội cho tam khuon 4 khoang tạo hình.

7 NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ

Xác định phân bố nhiệt độ và

à à M

Xác định kích thước

và số đường làm

nguội

Xác định cách bố trí

hệ thống làm nguội

trên khuôn

vùng tụ nhiệt sau khi điền đầy

Thiết kế hệ thống làm nguội trên mô hình phân tích

Trang 21

Xác định kích thước

và số đường làm

nguội

Xác định cách bố trí

hệ thống làm nguội

trên khuôn

Phân tích quá trình làm nguội

Đánh giá kết quả phân tích

Ra quyết định

Xác định phân bố nhiệt độ và

Xác định kích thước

và số đường làm

nguội

Xác định cách bố trí

hệ thống làm nguội

trên khuôn

vùng tụ nhiệt sau khi điền đầy

Thiết kế hệ thống làm nguội trên mô hình phân tích

Phân tích quá trình làm nguộiĐánh giá kết quả phân tích

Trang 22

à à M

nguội

trên khuôn

Phân tích quá trình làm nguội

Ra quyết định

Xác định phân bố nhiệt độ và

nguội

trên khuôn

tren khuon

Đánh giá kết quả phân tích

Ra quyết định

Trang 23

Xác định phân bố nhiệt độ và M

nguội

trên khuôn

tren khuon

Ra quyết định

Xác định phân bố nhiệt độ và vùng

tụ nhiệt sau khi điền đầy

Đánh giá hình học sản phẩm Phân tích quá trình điền đầy lòng khuôn

Trang 24

Xác định phân bố nhiệt độ và vùng

tụ nhiệt sau khi điền đầy

Làm nguội bằng hệ thống

kênh dẫn chất lỏng làm nguội Làm nguội bằng các cơ cấu đặc biệt

nhiệtKênh dẫn

- Phân bố nhiệt độ trên sản phẩm

- Kích thước và số đường làm nguội

- Không gian bố trí hệ thống kênh dẫn chất lỏng

làm nguội theo kết cấu khuôn thực tế

B á t í ù ơ á i ûi hi ät đ ë bi ät

- Bố trí cac cơ cấu giải nhiệt đặc biệt

- Khả năng gia công chế tạo

Thiết kế hệ thống làm nguội trên mô hình

phân tích

+ Đảm bảo sản phẩm được làm nguội đồng đều

+ Đảm bảo co ngót kích thước đều cho sản phẩm

+ Sản phẩm không bị cong vênh sau khi làm nguội

Trang 25

Thiết kế HTLN trên mô hình phân tích

Phân tích quá trình làm nguội và đánh giá kết quả

Trang 26

Phân tích quá trình làm nguội và đánh giá kết quả

Trang 27

8 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ HTLN

THEO CÔNG NGHỆ CAD/CAE/CAM

Các chức năng hỗ trợ đánh giá khi thiết kế g ï g

HTLN theo công nghệ CAD/CAE/CAM

aa Phân Phân tích tích quá quá trình trình điền điền đầy đầy –– Fill Fill

Fill ++ Cool Cool ++ Flow Flow ++ Warp Warp

Trang 28

Fill ++ Cool Cool ++ Flow Flow ++ Warp Warp

Trang 29

NGUYÊN LÝ PHÂN TÍCH QUÁ TRÌNH LN

Fill (Filling)

Phân tích quá trình điền đầy lòng khuôn

-Phân bố nhiệt độ trên sản phẩm sau khi điền đầy.

-Các vùng tụ nhiệt

Tạo lưới mô hình SP

Thiết kế hệ thống kênh dẫn

Chọn vật liệu

Nhiệt độ Khuôn

Nhiệt độ nóng chảy ä ä g y

Thiết kế hệ thống làm nguội

Loại chất lỏng làm nguội

Thông số nhiệt độ và tốc độ

Ấn định thời gian làm nguội

hoặc tính thời gian tự động

Cool (Cooling)

Phân tích quá trình làm nguội với hệ thống làm nguội đã thiết kế

-Thời gian làm nguội sp

-Phân bố nhiệt độ sau khi làm nguội -Thông số hệ thống làm nguội

Thiết kế hệ thống kênh dẫn

á á á Fill + Cool + Flow +

Warp

Phân tích quá trình điền đầy làm nguội và

co rút của sản phẩm

do quá trình làm nguội gây ra

Thiết kế hệ thống làm nguội

Chọn vật liệu

Nhiệt độ Khuôn

Nhiệt độ nóng chảy

Thông số nhiệt độ và tốc độ

Ấn định thời gian làm nguội

hoặc tính thời gian tự động

-Kết quả phân tích quá trình làm nguội

-Co rút và cong vênh của sp

PHÂN TÍCH QTLN THEO CN CAD/CAE/CAM

Bắt đầu

Thiết kế hệ thống làm nguội Phân tích quá trình điền đầy (Fill)

Kết quả phân tích làm nguội ?

Phân tích quá trình làm nguội (Cool) Thay đổi thông

số, kích thước hệ

thống kênh dẫn

Thay đổi thiết kế hệ thống

Yes No

Phân tích Fill + Cool + Flow + Warp

Kết quả

co rút cong vênh ?

ä g kênh dẫn

No

Trang 30

Phân tích quá trình làm nguội (Cool)

Thay đổi thông

số, kích thườc hệ

Phân tích quá trình làm nguội (Cool)

Thay đổi thông

Trang 31

PHÂN TÍCH QTLN THEO CN CAD/CAE/CAM

Bắt đầu

Thiết kế hệ thống làm nguội Phân tích quá trình điền đầy (Fill)

Kết quả phân tích làm nguội ?

Phân tích quá trình làm nguội (Cool) Thay đổi thông

Yes No

Phân tích Fill + Cool + Flow + Warp

Kết quả

co rút cong vênh ?

Kết thúc

ä g kênh dẫn

Yes

No

9 XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP THIẾT

NGHỆ CAD/CAE

Bố trí hệ thống làm nguội

Xác định các vị trí cần làm nguội ưu tiên.

Bố trí hệ thống làm nguội.

Trang 32

NGHỆ CAD/CAE

Thiết kế và phân tích hệ thống làm nguội trên

phần mềm Moldflow

Chuẩn bị dữ liệu thiết kế.

Thiết kế các hệ thống: cấp nhưa làm nguội

Thiet ke cac hệ thong: cap nhựa, lam nguội, …

Cài đặt thông số phân tích.

Phân tích và ghi nhận kết quả.

NGHỆ CAD/CAE

Đánh giá kết quả thiết kế

So sánh kết quả phân tích với các chỉ tiêu và yêu cầu

thiết kế sản phẩm.

Hiệu quả làm nguội q g

Giá trị các khuyết tật ảûnh hưởng đến chất lượng sản

phẩm.

Thời gian chu kỳ.

Trang 33

NGHỆ CAD/CAE

Hiệu chỉnh thiết kế

Phụ thuộc vào loại sai sót và khuyết tật.

Giải pháp thay đổi thông số công nghệ.

Giải pháp thay đổi thiết kế hệ thống làm nguội.

Giải pháp thay đổi thiết kế sản phẩm.

NGHỆ CAD/CAE

Ghi nhận các kết quả thiết kế

Thông số chế độ ép phun.

Thông số chế độ làm nguội.

Kí h thướ ø ù h b á t í h ä th á á hư

Kích thước và cách bố trí hệ thống cấp nhựa.

Kích thước và cách bố trí hệ thống làm nguội.

Trang 34

10 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHO HỆ

Xác định các thông số làm nguội

Thông số vật liệu nhựa.

Thông số vật liệu khuôn.

Thông số chất lỏng làm nguội.

Định dạng
Số trang	34
Dung lượng	1,79 MB