Nghiên cứu, thiết kế và mô phỏng khuôn ép ghế nhựa

Nghiên cứu thiết kế và mô phỏng khuôn ép ghế nhựa với bốn cavity, kích thước ≈ 890x1000 mm. Các thông số cần thiết cũng được mô phỏng: thời gian điền đẩy khuôn (≈ 0.001- 6.179s), áp suất sau phun (≈ 0.2-23.777 MPa), nhiệt độ cuối phun (≈ 48.762 -231.953 °C), độ cong vênh cuối quá trình phun (≈ 0.015- 7271.68 1/sec), áp suất đầu vào (≈ 0-23.74 MPa), tốc độ dòng chảy (0-400.81 cc/s).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu, thiết kế và mô phỏng khuôn ép ghế nhựa NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG KHUÔN ÉP GHẾ NHỰA Lưu Vũ Đức, Phan Anh Tú, Hoàng Chí Thành Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh GVHD: ThS. Lê Hồng Hiệu TÓM TẮT Nghiên cứu thiết kế và mô phỏng khuôn ép ghế nhựa với bốn cavity, kích thước ≈ 890x1000 mm. Các thông số cần thiết cũng được mô phỏng: thời gian điền đẩy khuôn (≈ 0.001- 6.179s), áp suất sau phun (≈ 0.2-23.777 MPa), nhiệt độ cuối phun (≈ 48.762 -231.953 °C), độ cong vênh cuối quá trình phun (≈ 0.015- 7271.68 1/sec), áp suất đầu vào (≈ 0-23.74 MPa), tốc độ dòng chảy (0-400.81 cc/s). Từ khóa: khuôn nhựa, khuôn ép nhựa, ghế nhựa, thiết kế khuôn mẫu, mô phỏng khuôn ép nhựa. 1 GIỚI THIỆU Ngày nay, ngành công nghiệp sản xuất khuôn mẫu nói chung và khuôn nhựa nói riêng đang đươc các nước trên thế giới đẩu tư, phát triển mạnh mẽ nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, hạ giá thành, tăng sức cạnh tranh trên thị trường. Hiện nay, rất nhiều công nghệ sản xuất nhựa tiên tiến đang được áp dụng tại Việt Nam. Đề tài tập trung nghiên cứu, thiết kế khuôn nhiều cavity và mô phỏng quá trình điền đầy của khuôn, nhằm mục đích tối ưu hóa trong thiết kế khuôn nhựa đảm bảo tính kinh tế và chất lượng sản phẩm. Nhóm nghiên cứu lấy sản phẩm ghế nhựa Duy Tân (Hình 1) làm đại diện để nghiên cứu thiết kế ngược khuôn ép nhựa. Để đáp ứng với nhu cầu lớn số lượng, khuôn bốn cavity được nhóm thiết kế lựa chọn, cũng như để nghiên cứu dòng chảy nhựa với khuôn nhiều cavity như thế nào. Hình 1. Hình ảnh ghế nhựa Duy Tân 273 Ở đây nhóm thiết kế lấy sản phẩm mẫu và đo đạc, thiết kế ngược lại khuôn âm, khuôn dương cùng các thành phần khác của bộ khuôn hoàn chỉnh. Rồi từ đó mô phỏng thời gian điền đầy, thời gian làm nguội, áp suất phun, độ cong vênh và tốc độ dòng chảy. 2 THIẾT KẾ Nghiên cứu, thiết kế mô phỏng khuôn ép nhựa được thực hiện trên phần mềm SOLIDWORKS, đây là một trong những sản phẩm nổi tiếng, thông dụng cho thiết kế, mô phỏng kỹ thuật, trong đó có khuôn mẫu. Vật liệu được chọn là nhựa PP, độ co rút 1-2.5%, vùng nhiệt độ khuôn phù hợp là 200 - 300 °C [1]. Ở đây, nhóm nghiên cứu dựa vào bộ tiêu chuẩn FUTABA của Nhật [2,3] (Hình 2), để thiết kế các thành phần của khuôn, trong đó có khuôn âm, khuôn dương, hệ thống dẫn hướng, định vị, hệ thống đẩy cùng các bộ phận khác (Hình 3). Hình 2. Bộ tiêu chuẩn FUTABA Hình 3. Hệ thống khuôn ép nhựa 274 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết quả mô phỏng chỉ ra thời gian điền đầy 6.62s, thời gian làm nguội 58.61s và thời gian mở khuôn 5s (Bảng 1). Bảng 1. Thông số mô phỏng Lực kẹp theo phương X 7.4678 Tấn Lực kẹp theo phương Y 12.7560 Tấn Lực kẹp theo phương Z 20.0275 Tấn Áp suất phun cần thiết 7.3783 Mpa Nhiệt độ tối đa trong thực tế 250.3836 °C Max. bulk temperature 250.3837 °C Max. shear stress 0.0799 Mpa Max. shear rate 2962.0010 1/giây Thời gian CPU 31037.84 giây Chu kỳ 70.22 giây |- Thời gian điền đầy 6.61 giây |- Thời gian làm nguội 58.61 giây |- Thời gian mở khuôn 5.00 giây Thời gian điền đầy từ thấp đến cao nhất lần lượt là 0.001s và 6.175s (Hình 4) Tên Loại Thấp nhất Cao nhất Thời gian điền đầy Kết quả chảy 0.001 6.175 Hình 4. Thời gian điền đầy Bên cạnh đó, áp suất và nhiệt độ cuối phun cũng được mô phỏng, với kết quả từ thấp nhất đến cao nhất lần lượt là 0.1 MPa và 23.777 MPa (Hình 5), 48.762 °C và 231.953 °C (Hình 6). 275 Tên Loại Thấp nhất Cao nhất Áp suất cuối phun Kết quả chảy 0.1 23.777 Hình 5. Áp suất cuối phun Tên Loại Thấp nhất Cao nhất Nhiệt độ cuố i phun Kết quả chảy 48.762 231.953 Hình 6. Nhiệt độ cuối phun Một yếu tố quan trọng của thiết kế khuôn là độ cong vênh, đây là yếu tố quyết định chất lượng sản phẩm. Kết quả đạt được từ thấp đến cao lần lượt là: 0.155 và 7271.68 1/sec (Hình 7). 276 Tên Loại Thấp nhất Cao nhất Độ cong vênh cuối Kết quả chảy 0.016 7271.68 phun Hình 7. Độ cong vênh cuối quá trình phun Tên Loại Thấp nhất Cao nhất Áp suất đầu vào Trục X-Y 0.000 23.747 tối đa Hình 9. Áp suất đầu vào Áp suất đầu vào tối đa từ thấp nhất đến cao nhất là 0 và 23.747 MPa (Hình 9) và tốc độ vào của dòng chảy từ thấp nhất đến cao nhất là 0 và 400.81 cc/s (Hình 10). 277 Tên Loại Thấp nhất Cao nhất Tố c độ vào củ a dòng Trụ c X-Y 0.000 400.81 chảy Hình 10. Tốc độ vào của dòng 4 KẾT LUẬN Điều quan trọng mà người thiết kế khuôn cần lưu ý ...