Ứng dụng phần mềm moldexd3d trong thiết kế khuôn ép nhựa

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHẠM SƠN MINH ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MOLDEX3D TRONG THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA Chun ngành : CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Mã số ngành: 2.01.00 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2006 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG Cán chấm nhận xét : PGS TS ĐOÀN THỊ MINH TRINH Cán chấm nhận xét : PGS TS ĐẶNG VĂN NGHÌN Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng7 năm 2006 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHẠM SƠN MINH Ngày, tháng, năm sinh: 22 – 11 – 1982 Chuyên ngành: Cơ khí Chế Tạo Máy I- TÊN ĐỀ TÀI: Phái: Nam Nơi sinh: Kiên Giang MSHV: 00404081 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MOLDEX3D TRONG THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiểu trình phun ép: ý phân tích kỹ hệ thống cấp nhựa hệ thống làm nguội - Tìm hiểu sở lý thuyết việc phân tích mô phỏng, ý nghóa kết mô phần mềm MOLDEX3D - Tìm hiểu, khai thác phần mềm mô CAE : MOLDEX3D R7.1 nhằm ứng dụng cho việc phân tích - Ứng dụng phần mềm MOLDEX3D để phân tích sản phẩm III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: – – 2006 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: – – 2006 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chuyên ngành thông qua TRƯỞNG PHÒNG ĐT – SĐH Ngày tháng năm TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH iv LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài này, trước tiên em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – TP HCM, Phòng ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC tạo điều kiện cho em học tập, tìm hiểu vấn đề mô khuôn nhựa Sau em vô cảm ơn thầy NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG, người thầy trực tiếp hướng dẫn em vấn đề lónh vực mô khuôn nhựa , giúp em mở rộng tầm hiểu biết lónh vực phát triển với tốc độ nhanh vô hữu ích sống công việc sau em Cuối em xin chân thành cảm ơn đóng góp ý kiến cuả tất bạn học viên suốt trình thực tiểu luận TP HỒ CHÍ MINH, ngày tháng năm 2006 Học viên Phạm Sơn Minh v TÓM TẮT Gia công nhựa phương pháp phun ép trình công nghệ phức tạp Chất lượng giá thành sản phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, yếu tố khó dự đoán xác Thông thường, để có loạt sản phẩm đạt chất lượng, công ty cần thực giai đoạn ép thử sản phẩm để điều chỉnh thông số công nghệ gia công, chí điều chỉnh khuôn Chi phí cho giai đoạn ép thử chiếm phần đáng kể chi phí sản xuất Do đó, ta cần phải có giải pháp nhằm hạn chế tối đa việc ép thử chỉnh sửa, nhằm giảm chi phí sản xuất Hiện giới, để giải toán giảm chi phí sản xuất ngành nhựa, công ty ứng dụng công cụ CAE để dự đoán điều kiện kỹ thuật cần thiết trình sản xuất, nhằm điều chỉnh sản phẩm, thay đổi kết cấu khuôn trước chế tạo thực Ngoài ra, sử dụng công cụ CAE , nhà sản xuất có khả lựa chọn chế độ gia công hợp lý nhất, tránh tối đa khuyết tật xảy Trên sở tìm hiểu, phân tích trình phun ép, sở lý thuyết việc mô phỏng, qua luận văn tiến hành thiết kế, phân tích đánh giá hệ thống cấp nhựa hệ thống làm nguội sản phẩm cụ thể nhờ vào hỗ trợ phần mềm MOLDEX3D Nội dung luận văn gồm chương: - Chương 1: - Chương 2: - Chương 3: - Chương 4: Tổng quan Quá trình phun ép Cơ sở lý thuyết việc phân tích Phân tích đánh giá hệ thống cấp nhựa hệ thống làm nguội - Chương 5: Kết luận vi SUMMARY Processing plastic by pressing ejection method is an industrial period that is fairly complex The quality and the finished price of the product is dependent on a lot of factors, and these factors are very difficult for exact estimation Frequently, in order to have a series of the products to get the quality, the companies need to implement the period for pressing in test of the products to amend the technological processing parameters, even amendment of mould The charge for the period of pressing in test occupies a part noticeably in the charge for production Thus, we need to have the solution for restriction maximally the pressing in test and amendment of mould, for decrease of the charge for production At present in the world, In order to solve the problem for decrease of the charge for production in plastic service, The companies are applying the tool CAE in order to estimate the necessary technical conditions during the production, for amendment of product, for change the structure of mould before real manufacture Besides that, when using CAE , the manufacturer has the ability for collection the most reasonable processing policy, to avoid maximally the defections that can occur On the foundation for searching, analysis of the period for pressing ejection, the theoretic base of the reproduction, through that this thesis will carry out for design, analysis and assessment of the plastic filling system and cooling system of the products concretely due to the support of software MOLDEX3D The contents of the thesis includes chapter: - Chapter 1: - Chapter 2: - Chapter 3: - Chapter 4: Overview Period for pressing ejection Theoretic base of analysis Analysis and assessment of the plaster filling system and cooling system - Chapter 5: Conclusion vii MỤC LỤC Lời cảm ơn iv Tóm tắt luận văn v Muïc luïc vii Chương 1: Toång quan 1.1/ Đặt vấn đề 1.2/ Bản chất vấn đề 1.3/ Những giải pháp có giới 1.4/ Tình hình nghiên cứu nước 1.5/ Những vấn đề chưa giải 1.6/ Tên đề tài 1.7/ Mục đích đề tài 1.8/ Những nội dung cần giải nét 1.9/ Giới hạn phạm vi thực luận văn 10 Chương 2: Quá trình phun ép 12 2.1/ Giai đoạn đóng khuôn 14 2.2/ Giai đoạn phun 15 2.3/ Giai đoạn trì áp suất 16 2.4/ Giai đoạn làm nguội 16 2.5/ Giai đoạn mở khuôn 18 Chương 3: Cơ sở lý thuyết việc phân tích 19 3.1/ Các mô hình vật liệu 20 3.2/ Nghieân cứu dòng chảy nhựa chi tiết dạng / hộp 35 viii 3.3/ Nghiên cứu trình định hình chi tiết dạng / hộp 51 3.4/ Nghiên cứu trình làm nguội chi tiết dạng / hộp 52 3.5/ Nghiên cứu tượng cong vênh chi tiết dạng / hộp 62 3.6/ Nghiên cứu dòng chảy nhựa chi tiết dạng khối 73 Chương 4: Phân tích đánh giá hệ thống cấp nhựa làm nguội 80 4.1/ Qui trình thiết kế hệ thống cấp nhựa làm nguội với hỗ trợ phần mềm MOLDEX3D 81 4.2/ Phân tích đánh giá hệ thống cấp nhựa làm nguội sản phẩm dạng / hộp 85 4.3/ Phân tích đánh giá hệ thống cấp nhựa làm nguội sản phẩm dạng khối 107 Chương 5: Kết luận 124 Phụ lục I : Đặc tính nhựa 127 Phụ lục II : Qui trình xác định kích thước bố trí kênh làm nguội 132 Phụ lục III : Các bước tạo mô hình lưới cho hệ thống 136 Phụ lục IV : Các bước mô 143 Tài liệu tham khảo 148 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1/ Đặt vấn đề 1.2/ Bản chất vấn đề 1.3/ Những giải pháp có giới 1.4/ Tình hình nghiên cứu nước 1.5/ Những vấn đề chưa giải 1.6/ Tên đề tài 1.7/ Mục đích đề tài 1.8/ Những nội dung cần giải nét 1.9/ Giới hạn phạm vi thực luận văn 1.1/ ĐẶT VẤN ĐỀ: Trong kinh tế thị trường, chất lượng sản phẩm mối quan tâm hàng đầu doanh nghiệp sản xuất Có thể thấy rằng, nay, kinh tế nước ta nói riêng kinh tế giới nói chung giai đoạn cạnh tranh khốc liệt trước xu hướng toàn cầu hóa nước phát triển, sản xuất polymer trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn Với đà phát triển đó, ngành hóa học tổng hợp nhiều loại nguyên liệu với đặc tính khác Có thể nói: kỷ 21 kỷ ngành nhựa Ở Hoa Kỳ, chất dẻo thay gỗ, bêtông thép,… Theo thống kê, chất dẻo vượt qua thép gỗ vào năm đầu thập niên 70 Khối lượng hàng hóa bán tăng từ tỷ pound vào năm 1960 tới 10 tỷ pound vào năm 1965, tăng 20 tỷ pound vào năm 1972 45 tỷ pound vào năm 1980 [9] Trong lónh vực công nghiệp điện điện tử sử dụng nhiều chất dẻo, ra, ngành ô tô tăng gần 50% so với năm 1973 [9] Ngoài ra, chất dẻo dùng nhiều lónh vực khác sản xuất đồ chơi trẻ em, … ( khoảng 90% vật liệu làm đồ chơi trẻ em làm chất dẻo) Việt Nam, đặc biệt năm gần đây, hàng tiêu dùng số mặt hàng công nghiệp thay sản phẩm nhựa vừa bền, nhẹ đẹp, đáp ứng nhu cầu thị hiếu người tiêu dùng… Do đó, nhu cầu sản phẩm nhựa nước ta cao Hiện nay, địa bàn thành phố Hồ Chí Minh, số công ty nhựa Đô Thành, Bình Minh, Rạng Đông, Tân 135 - Đối với nhựa vô định hình, chọn j : 5% → 10% Bi = αd h kW : Hệ số Biot ⎛b⎞ k = ln⎜ ⎟ ⎝l⎠ Từ phương trình (6) ta xác định tỉ số b l , kết hợp với giá trị l tính bước 2, ta xác định giá trị b 136 PHỤ PHỤC III CÁC BƯỚC TẠO MÔ HÌNH LƯỚI CHO HỆ THỐNG - Nhập mô hình CAD: Trong phần mềm Rinoceros, ta nhập mô hình CAD chức năng: , ta kết sau: Hình 1: Nhập mô hình CAD - Sử dụng công cụ để liên kết mặt chi tiết với - Kiểm tra Naked Edges: Trong chi tiết Naked Edge - Chia lưới cho chi tiết: Dùng chức để chia lưới cho toàn chi tiết, ta kết sau: Hình 2: Mật độ lưới cho sản phẩm 137 Hình 3: Kết sau chia lưới sản phẩm - Kiểm tra Free Edges Overlapping: Dùng chức để kiểm tra Free Edges Overlapping Nếu bị lỗi sử dụng chức hiệu chỉnh nút lưới cách chọn nút lưới lên ta chỉnh nút lưới - Kiểm tra chất lượng lưới: Để đánh giá chất lượng lưới vừa tạo, ta chọn chức , bảng sau cho ta thấy chất lượng lưới sau chia hiệu chỉnh: 138 Hình 4: Chất lượng lưới sản phẩm Theo kết này, ta thông tin sau: - Hệ số tương quan tung bình nút lưới 0,98 - Hệ số tương quan nhỏ 0,62 - Tổng số phần tử 18304 - Tổng số nút 9592 Qua kết này, hầu hết phần tử có hệ số tương quan lớn 0,6 Do đó, kết chia lưới chấp nhận - Xác định chiều dày sản phẩm: Dùng chức để định nghóa chiều dày sản phẩm 139 Hình : Định nghóa chiều dày thành sản phẩm - Tạo hệ thống rót: Từ mô hình CAD, ta có đường tâm hệ thống rót, ta cần dùng chức để định nghóa đặc điểm hệ thống rót Hình 6: Hệ thống rót sau định nghóa 140 Các đặc điểm hệ thống rót: Tên Kích thước (mm) Kênh dẫn 3.5 3.5 Kênh dẫn phụ 3.5 - Liên kết hệ thống rót với lưới chi tiết: Sau xác định đặc tính hệ thống rót, ta liên kết hệ thống rót với lưới cách hiệu chỉnh nút lưới nút hệ thống rót Hình 7: Hệ thống rót trước liên kết với lưới 141 Hình 8: Hệ thống rót sau liên kết với lưới - Tạo đường tâm hệ thống giải nhiệt - Chọn đường tâm hệ thống giải nhiệt, sau định nghĩa tiết diện bảng sau: Hình 9: Định nghóa tiết diện hệ thống giải nhiệt (*) Trong phần mềm Rhinoceros, ta định nghĩa tiết diện hình trịn, hình chữ nhật, hình thang, hình bán nguyệt Sau vẽ đường tâm định nghóa đặc điểm hệ thống giải nhiệt, ta kết hình sau: 142 Hình 10 : Hệ thống làm nguội - Xác định điểm: nhựa vào, nước vào nước Sau vẽ điểm này, ta dùng chức để xác định chức điểm - Tạo lưới Moldbase: Tạo khối vuông có kích thước 125 x 75 x 40 Sau dùng chức để tạo lưới cho Moldbase Để định nghóa Moldbase, ta dùng chức - Xuất mô hình lưới: Sau tạo xong mô hình lưới ta dùng chức xuất mô hình lưới dạng file *.msh để chuẩn bị mô 143 PHỤ LỤC IV CÁC BƯỚC MÔ PHỎNG - Tạo project mới: Click chọn NewProject, sau điền thông số như: Tên Project, phương pháp phân tích toán, thông tin người sử dụng,… cuối cùng, ta có kết sau: Hình 1: Tạo Project Hình 2: Bảng tổng kết bước tạo Project - Nhập mô hình lưới: Sau khai báo project mới, hình phần mềm Moldex3D sau: 144 Hình 3: Màn hình hiển thị sau tạo Project Muốn nhập mô hình lưới, ta chọn chức năng: , sau chọn file *.msh Kết sau: Hình 4: Kết bước nhập mô hình - Chọn vật liệu nhựa: Dùng chức năng: để nhập tên thuộc tính vật liệu nhựa Màn hình xuất hộp thoại sau: 145 Hình 5: Hộp thoại xác định vật liệu nhựa Trong hộp thoại này, ta chọn vật liệu nhựa có sẵn thư viện nhập thuộc tính loại vật liệu nhựa vào Trong luận văn này, nhựa PBT_UltradurB4300G10_1 sử dụng để mô - Chọn điều kiện trình: Chọn chức để kích hoạt hộp thoại “Moldex Process Wizard” Hình 6: Hộp thoại Moldex Process Wizard Trong hộp thoại ta cài đặt thông số sau: - Các thông số khuôn như: Tổng thể tích chi tiết (phần mềm tự xác định), thời gian làm nguội, thời gian mở khuôn, nhiệt độ không khí, vật liệu khuôn, thông số hệ thống làm nguội 146 - Các thông số vật liệu nhựa: tên vật liệu, nhiệt độ nhựa nóng chảy, nhiệt độ khuôn, nhiệt độ mở khuôn - Các thông số máy ép: tốc độ dòng chảy, áp suất phun, áp suất định hình, đường kính trục vít,… - Các thông số trục vít Sau cài đặt thông số trình phun ép, ta có kết sau: Hình 7: Kết trình cài đặt thông số phun ép - Chọn thông số tính: Chọn chức để xác định thông số trình mô Trong luận văn này, thông số mặc định sử dụng để mô 147 Hình 8: Lựa chọn thông số cho trình phân tích - Tiến hành mô phỏng: Chọn chức mô phỏng: - Fill / Pack - Cool - Warp Sau chọn Run, phần mềm bắt đầu tính toán, mô trình phun ép 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Hoài n, Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa, Viện máy dụng cụ công nghiệp, 1994 [2] Đoàn Thị Minh Trinh, Công nghệ CAD/CAM, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, 1998 [3] Hoàng Đình Tín, Cơ Sở Truyền Nhiệt, NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM, 2002 [4] Moldflow Plastic Insight Help [5] Nguyễn Văn Thành, Nghiên cứu xây dựng qui trình thiết kế hệ thống làm nguội cho khuôn ép phun nhưâ theo công nghệ CAD/CAE, 2005 [6] www.moldex3D.com [7] Georg Menges, Walter Michaeli, Paul Mohren: How to Make Injecton Molds, Hanser Publishers, Munich, 2001 [8] Stoeckhert/Mennig: Mold-Making Handbook, Hanser Publishers, Munich, 2001 [9] Bùi Mạnh Tuân, Yêu cầu kỹ thuật công nghệ phun ép nhựa – Biện pháp điều chỉnh hư hỏng [10] Dương Thị Ngọc Liên, Nâng cao khả cạnh tranh doanh nghiệp nhựa Việt Nam địa bàn TP.HCM 149 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên : PHẠM SƠN MINH Năm sinh : 22 – 11 – 1982 Nôi sinh : Kiên Giang Địa liên lạc : 19/1 tổ KP , phường Phước Long B, Q9, TP HCM E-mail: phamsonminh04@gmail.com Điện thoại: 0989.575.782 Quá trình đào tạo: 1999 – 2003 : Học đại học ngành Cơ Khí Chế Tạo Máy trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM 2004 – 2006 : Học cao học ngành Chế tạo máy trường Đại học Bách Khoa TP HCM Quá trình công tác: Từ tháng 10 năm 2003 đến nay: Công tác môn Kỹ Nghệ Sắt – Mộc Đúc, Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng ... đề tài: ? ?ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MOLDEX3D TRONG THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA” 1.7/ MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI: Trên sở tìm hiểu, phân tích trình phun ép, sở lý thuyết việc mô phỏng, qua em tiến hành thiết kế, phân... sinh: Kiên Giang MSHV: 00404081 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MOLDEX3D TRONG THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiểu trình phun ép: ý phân tích kỹ hệ thống cấp nhựa hệ thống làm nguội - Tìm... nhiều phần mềm hỗ trợ như: Pro/Engineer, CMold, MoldFlow, Moldex,… Với hỗ trợ phần mềm này, việc thiết kế khuôn mẫu tránh nhiều sai sót Tuy nhiên, công ty nhựa Việt Nam, khả ứng dụng phần mềm mô