** Thí Nghi m Thi t K Và Ch T o Khuôn Phun Ép Nh a **ệ ế ế ế ạ ựI/ Mô ph ng phân tích (CAE) dòng ch y c a nh a:ỏ ả ủ ự
1/ Gi i thi u v CAE:ớ ệ ề
CAE là tên g i t t c a k thu t phân tích có tr giúp máy vi tính (Computer Aidedọ ắ ủ ỹ ậ ợ
Engineering). L i d ng kh năng phân tích và tính toán chính xác, nhanh chóng c aợ ụ ả ủ
máy vi tính, đ hi u mô hình nguyên lý c a h th ng, đ ng th i k t h p ch c năng để ể ủ ệ ố ồ ờ ế ợ ứ ồ
h a vi tính, giúp ng i s d ng thu đ c k t qu phân tích nhanh chóng, và s d ngọ ườ ử ụ ượ ế ả ử ụ
k t qu đ s a đ i t i u hóa tham s thi t k và ép phun.ế ả ể ử ổ ố ư ố ế ế
CAE k t h p đ h a, thi t k có tr giúp máy vi tính và ch t o có s tr giúp c aế ợ ồ ọ ế ế ợ ế ạ ự ợ ủ
máy vi tính.
2/ L i ích c a ng d ng CAE:ợ ủ ứ ụ
Phân tích CAE d a vào đ c tính trình t c a h th ng, k t h p lý lu n mô hình đự ặ ự ủ ệ ố ế ợ ậ ể
ti n hành phân tích, k t qu có ý nghĩa v t lý không ph i là c a kinh nghi m truy nế ế ả ậ ả ủ ệ ề
th ng, do đó có th h th ng hóa và khoa h c hóa tham s ép phun và các lo i thi t kố ể ệ ố ọ ố ạ ế ế
đ i v i trình t tr ng thái và ch t l ng s n ph m, đ t t i m c tiêu ép phun m t cáchố ớ ự ạ ấ ượ ả ẩ ạ ớ ụ ộ
khoa h c.ọ
Có th ch ra v n đ ti m n trong quá trình ép phun và thi t k , đ ra s a đ i thi tể ỉ ấ ề ề ẩ ế ế ề ử ổ ế
k và h ng gi i quy t tr ng i và ph ng án kh thi, có th tránh đi m mù kinhế ướ ả ế ở ạ ươ ả ể ể
nghi m.ệ
CAE giai đo n thi t k có th th c hi n trên máy vi tính đ i v i các ph ng ánở ạ ế ế ể ự ệ ố ớ ươ
s a đ i thi t k ti n hành đánh giá, nh n đ nh và t i u hóa, gi m th i gian, giá thànhử ổ ế ế ế ậ ị ố ư ả ờ
th khuôn, s a khuôn th c t , rút ng n chu trình th sai th c t , rút ng n th i gianử ử ự ế ằ ử ự ế ắ ờ
phát tri n s n ph m và th i gian đ a ra th tr ng, gi m hao phí, th i gian và ti n b cể ả ẩ ờ ư ị ườ ả ờ ề ạ
trong các công đo n.ạ
CAE có th tr giúp ng i ép phun d đoán và n m b t thông s ép phun đ i v iể ợ ườ ự ắ ắ ố ố ớ
nh h ng ch t l ng s n ph m, tìm ra h ng x lý và t i u hóa thông s ép phun.ả ưở ấ ượ ả ẩ ướ ử ố ư ố
SVTH: Tr n Văn Tuyênầ Page 1
** Thí Nghi m Thi t K Và Ch T o Khuôn Phun Ép Nh a **ệ ế ế ế ạ ự CAE có th ch ra các nhân t ch y u nh h ng ch t l ng ép phun, t đó cungể ỉ ố ủ ế ả ưở ấ ượ ừ
c p tham s s a đ i thi t k , tham s ép phun và ch tiêu đ nh l ng.ấ ố ử ổ ế ế ố ỉ ị ượ
CAE có th m h p đen ép phun,v i ph ng pháp sinh đ ng và c th hi n thể ở ộ ớ ươ ộ ụ ể ễ ị
ph ng pháp gia công và thi t k đ i v i trình t tr ng thái và nh h ng ch t l ngươ ế ế ố ớ ự ạ ả ưở ấ ượ
s n ph m, có th giúp ng i s d ng nhanh chóng tích l y kinh nghi m thi t k và épả ẩ ể ườ ử ụ ủ ệ ế ế
phun, có giúp đ t ng đ i l n v b i d ng nhân viên.ỡ ươ ố ớ ề ồ ưỡ
CAE có thhh giúp ng i s d ng nhanh chóng n m b t v t li u m i, quy trình m i,ể ườ ử ụ ắ ắ ậ ệ ớ ớ
thi t k m i và ph ng án ép phun, có hi u qu và nhanh chóng tích lũy kinh nghi mế ế ớ ươ ệ ả ệ
thi t k chu n và hi u bi t v ép phun.ế ế ẩ ể ế ề
CAE giúp ng i thi t k và ch t o khuôn rút ng n đ c th i gian thi t k cũngườ ế ế ế ạ ắ ượ ờ ế ế
nh chi phí trong vi c s n xu t khuôn.ư ệ ả ấ
3/ T ng quan v CAE: ổ ề
a. Lý thuy t v ph n t h u h n khi chia l i s n ph m:ế ề ầ ử ữ ạ ướ ả ẩ
Ph ng pháp ph n t h u h n là ph ng pháp g n đúng đ gi i m t s bài toán biên.ươ ầ ử ữ ạ ươ ầ ể ả ộ ố
Theo ph ng pháp ph n t h u h n, trong c h c v t th đ c chia thành nh ngươ ầ ử ữ ạ ơ ọ ậ ể ượ ử
SVTH: Tr n Văn Tuyênầ Page 2
** Thí Nghi m Thi t K Và Ch T o Khuôn Phun Ép Nh a **ệ ế ế ế ạ ựph n t nh có kích th c h u h n, liên k t v i nhau t i m t s h u h n các đi mầ ử ỏ ướ ữ ạ ế ớ ạ ộ ố ữ ạ ể
trên biên (g i là các đi m nút). Các đ i l ng c n tìm nút s là n s c a bài toánọ ể ạ ượ ầ ở ẽ ẩ ố ủ
(g i là các n s nút). T i tr ng trên các ph n t cũng đ c đ a v các nút.ọ ẩ ố ả ọ ầ ử ượ ư ề
b. Đ nh t c a ch t l ng:ộ ớ ủ ấ ỏ
Đ nh t c a m t ch t l u là thông s đ i di n cho ma sát trong c a dòng ch y. Khiộ ớ ủ ộ ấ ư ố ạ ệ ủ ả
các dòng ch t l u li n k có t c đ chuy n đ ng khác nhau, ngoài s va đ p gi a cácấ ư ề ề ố ộ ể ộ ự ậ ữ
ph n t v t ch t còn có s trao đ i xung l ng gi a chúng. Nh ng ph n t trong dòngầ ử ậ ấ ự ổ ượ ữ ữ ầ ử
ch y có t c đ cao s làm tăng đ ng năng c a dòng có t c đ ch m và ng c l iả ố ộ ẻ ộ ủ ố ộ ậ ượ ạ
ph n t v t ch t t các dòng ch y ch m s làm kìm hãm chuy n đ ng c a dòng ch yầ ử ậ ấ ừ ả ậ ẽ ể ộ ủ ả
nhanh. K t qu là gi a các l p này xu t hi n 1 ng su t ti p tuy n ế ả ữ ớ ấ ệ ứ ấ ế ế gây nên ma sát.
Đ i v i n c đ nh t r t nh nên nh ng ph n t n c g n tr c quay s b văngố ớ ướ ộ ớ ấ ỏ ữ ầ ử ướ ầ ụ ẽ ị
theo l c ly tâm.ự
Đ i v i v t li u nh a đ nh t r t l n, nh a di chuy n đ n trung tâm c a tr c quayố ớ ậ ệ ự ộ ớ ấ ớ ự ể ế ủ ụ
và di chuy n lên trên tr c quay.ể ụ
Dòng ch y c a nh a trong kênh d n là phi Newton vì đ nh t c a nh a thay đ i tùyả ủ ự ẫ ộ ớ ủ ự ổ
theo nhi t đ .ệ ộ
Dòng ch y trong kênh d n có s chuy n pha vì khi nh a ch y vào kênh thì ph n ti pả ẫ ự ể ự ả ầ ế
giáp b m t t m khuôn s g p nhi t đ th p và b hóa r n. N u t c đ phun l n thìề ặ ấ ẽ ặ ệ ộ ấ ị ắ ế ố ộ ớ
có th coi nh không có dòng chuy n pha.ể ư ể
Đ nh t c a nh a ph thu c vào nhi t đ , t c đ dòng ch y không gi ng nhau trongộ ớ ủ ự ụ ộ ệ ộ ố ộ ả ố
lòng khuôn và kênh d n, dòng ch y trong khuôn là ch y r i.ẫ ả ả ố
c. Lý thuy t v truy n nhi t:ế ề ề ệ
Các hi n t ng v truy n nhi t đã đ c bi t và s d ng hàng ngày t lâu. Tuy nhiên,ệ ượ ề ề ệ ượ ế ử ụ ừ
các hi n t ng đó ch đ c hi u bi t m t cách mu n màng. th k XIX, m t th iệ ượ ỉ ượ ể ế ộ ộ Ở ế ỷ ộ ờ
gian dài nhi t đ c coi là m t ch t l ng h i đ c bi t và l a đ c coi là 1 nguyên t .ệ ượ ộ ấ ỏ ơ ặ ệ ử ượ ố
Joseph Fouruer đã công b vào năm 1822 m t lý thuy t gi i thích v s d n nhi t.ố ộ ế ả ề ự ẫ ệ
SVTH: Tr n Văn Tuyênầ Page 3
** Thí Nghi m Thi t K Và Ch T o Khuôn Phun Ép Nh a **ệ ế ế ế ạ ựNghi m c a ph ng trình đ c tr ng b i s tiêu tán d n c a nhi t đ ban đ u do m tệ ủ ươ ặ ư ở ự ầ ủ ệ ộ ầ ộ
dòng nhi t truy n t vùng m h n sang vùng l nh h n c a m t v t th . M t cáchệ ề ừ ấ ơ ạ ơ ủ ộ ậ ể ộ
t ng quát, nhi u tr ng thái khác nhau và nhi u đi u ki n ban đ u khác nhau s đi đ nổ ề ạ ề ề ệ ầ ẽ ế
cùng 1 tr ng thái cân b ng.ạ ằ
4/ K t qu c a vi c phân tích mô ph ng dòng ch y:ế ả ủ ệ ỏ ả
Phân tích dòng ch y có th d đoán: v trí ti p giáp 2 dòng ch y, v trí có b t khí, ápả ể ự ị ế ả ị ọ
su t phun, l c khóa khuôn, phân b nhi t đ …ấ ự ố ệ ộ
Phân tích giai đo n nén có th bi t đ c đ co rút th tích, phân b đ dày,…ạ ể ế ượ ộ ể ố ộ
Phân tích quá trình làm l nh có th d đoán: th i gian làm l nh, s chênh l ch nhi tạ ể ự ờ ạ ự ệ ệ
đ b m t khuôn, phân b l ng truy n nhi t, hi u qu vi c làm mát.ộ ề ặ ố ượ ề ệ ệ ả ệ
Phân tích cong vênh có th d đoán bi n d ng cong vênh, tìm ra nguyên nhân congể ự ế ạ
vênh.
Có th tính đ c t c đ đóng r n c a nh a nhi t r n, tính toán đi n đ y nh a vàể ượ ố ộ ắ ủ ự ế ắ ề ầ ự
phân tích đóng r n trong khuôn, v trí ti p giáp, phân b đ chuy n hóa, phân b t c đắ ị ế ố ộ ể ố ố ộ
dòng ch y, áp su t chuy n d i.ả ấ ể ờ
Mô ph ng tình hình ép phun có tr khí c a th khí/nh a, t c đ th m th u c a khí,ỏ ợ ủ ể ự ố ộ ẩ ấ ủ
đ dày c a b m t, dòng ch y nh a, đ ng th i có th d đoán vi c làm l nh và bi nộ ủ ề ặ ả ự ồ ờ ể ự ệ ạ ế
d ng.ạ
K t qu phân tích và th c t ép không gi ng nhau hoàn toàn. Nguyên nhân c a vi cế ả ự ế ố ủ ệ
khác nhau này thông th ng n m quá trình phân tích CAE không đúng, ngoài ra cácườ ằ ở
sai s c a quá trình ch t o khuôn c a máy ép cũng là nguyên nhân gây ra s khácố ủ ế ạ ủ ự
nhau.
Tuy nhiên, vi c ng d ng CAE vào thi t k và ch t o cũng giúp ph n nào d đoánệ ứ ụ ế ế ế ạ ầ ự
đ c k t qu , t đó gi m thi u t i đa hao phí trong s n xu t s n ph m, đ ng th i cóượ ế ả ừ ả ể ố ả ấ ả ẩ ồ ờ
th nâng cao ch t l ng s n ph m.ể ấ ượ ả ẩ
5/ Thi t k hình h c s n ph m nh a:ế ế ọ ả ẩ ự
SVTH: Tr n Văn Tuyênầ Page 4
** Thí Nghi m Thi t K Và Ch T o Khuôn Phun Ép Nh a **ệ ế ế ế ạ ựChu trình thi t k s n ph m nh a.ế ế ả ẩ ự
Trong quá trình phân tích s n ph m, n u áp su t c n cho quá trình đi n đ y cao hay ả ẩ ế ấ ầ ề ầ
xu t hi n các khuy t t t nh : s n ph m không đ c đi n đ y, b bavia, xu t hi n ấ ệ ế ậ ư ả ẩ ượ ề ầ ị ấ ệ
đ ng hàn,… thì không nên s a đ i ngay hình h c s n ph m mà nên u tiên thay đ i ườ ử ổ ọ ả ẩ ư ổ
các thông sô gia công hay ch n l i v t li u nh a.ọ ạ ậ ệ ự
N u vi c thay đ i các thông s gia công v n không c i thi n đ c các v n đ trên thì ế ệ ổ ố ẫ ả ệ ượ ấ ề
m i nghĩ đ n vi c thay đ i hình h c c a chi ti c. vì khi thay đ i hình h c, s n ph m ớ ế ệ ổ ọ ủ ế ổ ọ ả ẩ
có th s nh h ng đ n nhi u chi ti t l p khác có liên quan, đ ng th i ph i xem xét ể ẽ ả ưở ế ề ế ắ ồ ờ ả
đ n tính th m m và đ b n c a chi ti t.ế ẩ ỹ ộ ề ủ ế
II/ Yêu c u hình h c đ i v i s n ph m nh a trong khuôn c a chi ti t.ầ ọ ố ớ ả ẩ ự ủ ế
1/ B dày:ề
a. M t s đi u c n chú ý:ộ ố ề ầ
Tùy vào t ng lo i s n ph m mà b dày s khác nhau t ( 0.5 ÷ 4) , trong 1 s tr ng ừ ạ ả ẩ ề ẽ ừ ố ườ
h p đ c bi t s n ph m c n đ t các tính ch t nh cách đi n, ch u nhi t… thì b dày ợ ặ ệ ả ẩ ầ ạ ấ ư ệ ị ệ ề
s dày h n. Trong th c t b dày c a s n ph m làm m ng đ n m c có th , càng đ ngẽ ơ ự ế ề ủ ả ẩ ỏ ế ứ ể ồ
đi u càng t t, vi c này giúp cho đi n đ y lòng khuôn , s co rút c a nh a đ t đ c t tề ố ệ ề ầ ự ủ ự ạ ượ ố
nh t, ng su t bên trong gi m đi.ấ ứ ấ ả
M t khi nh n th y s n ph m không đ b n thì ta có th :ộ ậ ấ ả ẩ ủ ề ể
• Tăng b dày.ề
• Dùng v t li u khác có tính b n cao h n.ậ ệ ề ơ
• T o các gân tăng c ng ho c các góc l n đ tăng b n.ạ ứ ặ ượ ể ề
Vi c đ m b o s n ph m có b dày đ ng đi u là r t quan tr ng do th i gian đông ệ ả ả ả ẩ ề ồ ề ấ ọ ờ
c ng c a các s n ph m có b dày khác nhau là không gi ng nhau, n u b dày không ứ ủ ả ẩ ề ố ế ề
đ ng đi u thì các h ng hóc trên b m t có kh năng x y ra. Ta có th h n ch các ồ ề ỏ ề ặ ả ả ể ạ ế
h ng hóc b ng cách thi t k các đo n chuy n ti p:ỏ ằ ế ế ạ ể ế
SVTH: Tr n Văn Tuyênầ Page 5
** Thí Nghi m Thi t K Và Ch T o Khuôn Phun Ép Nh a **ệ ế ế ế ạ ự
Hình 1.1 Các cách thi t k ph n chuy n ti pế ế ầ ể ế
a) V t lõm ế b) l tr ng.ỗ ố
Hình 1.2 Các khuy t t t th ng g p khi thi t k b dày không phù h p.ế ậ ườ ặ ế ế ề ơ
Hình 1.3 S u tiên dòng ch y khi b dày khác nhau gây đ ng hàn và l khí.ự ư ả ề ườ ỗ
Hình 1.4 s cong vênh khi b dày không đi u.ự ề ề
SVTH: Tr n Văn Tuyênầ Page 6
** Thí Nghi m Thi t K Và Ch T o Khuôn Phun Ép Nh a **ệ ế ế ế ạ ựĐ kh c ph c hi n t ng cong vênh thì c n ph i thi t k b dày đ ng nh t, sau đây ể ắ ụ ệ ượ ầ ả ế ế ề ồ ấ
là m t s cách thi t k làm cho b dày đ ng nh t:ộ ố ế ế ề ồ ấ
Hình 1.5 B ng so sánh.ả
b. Hi u qu thi t k :ệ ả ế ế
Rút ng n th i gian chu kì ép phun và ch t o khuôn.ắ ờ ế ạ
Gi m giá thành s n ph m và khuôn.ả ả ẩ
Ti t ki m v t li u mà v n mang l i hi u qu s d ng cho s n ph mế ệ ậ ệ ẩ ạ ệ ả ử ụ ả ẩ
Tránh đ c các khuy t t t nh : cong vênh, l khí, v t lõm, đ ng hàn…ượ ế ậ ư ỗ ế ườ
2/ Góc bo:
a. M t s đi u c n chú ý:ộ ố ề ầ
Bán kính bo nên n m trong ph m vi t 25% đ n 60% b dày s n ph m, nh ng t t ằ ạ ừ ế ề ả ẩ ư ố
nh t là 50%. Bán kính ngoài nên b ng bán kính trong c ng them b dày s n ph m: R=rấ ằ ộ ề ả ẩ
+ T.
SVTH: Tr n Văn Tuyênầ Page 7
** Thí Nghi m Thi t K Và Ch T o Khuôn Phun Ép Nh a **ệ ế ế ế ạ ự
Hình 2.1 góc bo
Hình 2.2 Kích th c thi t k góc bo.ướ ế ế
Sàn ph m d b cong vênh b i s ngu i không đi u gi a ph n nh a bên trong và b ẩ ễ ị ở ự ộ ề ữ ầ ự ề
m t ngoài s n ph m khi n s co rút không đi u do kích th c thi t k góc bo không ặ ả ẩ ế ự ề ướ ế ế
đúng. Đ gi cho s n ph m đ ng nh t ta ph i thi t k bán kính cong c hai bên góc.ể ữ ả ẩ ồ ấ ả ế ế ở ả
Hình 2.3 các khuy t t t th ng g p..ế ậ ườ ặ
b. Hi u qu thi t k :ệ ả ế ế
S n ph m đ c làm ngu i đ ng đ u.ả ẩ ượ ộ ồ ề
Gi m kh năng s n ph m b cong vênh.ả ả ả ẩ ị
SVTH: Tr n Văn Tuyênầ Page 8
** Thí Nghi m Thi t K Và Ch T o Khuôn Phun Ép Nh a **ệ ế ế ế ạ ự Gi m s c n dòng.ả ự ả
Gi m s t p trung ng su t.ả ự ậ ứ ấ
Nh a l ng d đi n đ y lòng khuôn.ự ỏ ể ề ầ
3/ Gân
a. Hi u qu kinh t :ệ ả ế
Tăng gân Tăng kh năng ch ng u n c a s n ph m.ả ố ố ủ ả ẩ
Hình 3.1 gân tăng b n.ề
b. M t s đi uộ ố ề c n chú ý:ầ
B dày c aề ủ gân không v t ượ
quá ½ b dày đ tề ặ gân, nh ng ch ữ ỗ
v t li u ít co rút và không nh h ng đ n tính th m mĩ có th đ t dày m t chút.ậ ệ ả ưở ế ẩ ể ặ ộ
B dày gân còn tác đ ng đ n s u tiên dòng ch y trong quá trình ép phun, ề ộ ế ự ư ả
nguyên nhân đ a đ n các khuy t t t đ ng hàn, r khí.ư ế ế ậ ườ ỗ
SVTH: Tr n Văn Tuyênầ Page 9
** Thí Nghi m Thi t K Và Ch T o Khuôn Phun Ép Nh a **ệ ế ế ế ạ ự
Các gân thi t k song song kho ng cách gi a các gân ít nh t b ng 2 l n b dày, giúp ế ế ả ữ ấ ằ ầ ề
gi m b t h th ng làm ngu i và các rãnh thoát khí trong khuôn.ả ớ ệ ố ộ
Các gân nên đăt d c theo m t h ng đ đ t đ c ng v ng t t.ọ ộ ướ ể ạ ộ ứ ữ ố
Hình 3.2 Các ki u đ t gân.ể ặ
Đ tăng b n ta có th thay th gân b ng các n p g p đ tăng đ c ng v ng và ể ề ể ế ằ ế ấ ể ộ ứ ữ
tính th m mĩ.ẩ
SVTH: Tr n Văn Tuyênầ Page 10