Đồ án Tối ưu hoá thông số ép cho sản phẩm vỏ bảo vệ thiết bị dẫn hướng cho người khiếm thị bằng phần mềm moldflow và phương pháp taguchi (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Tối ưu hoá thông số ép cho sản phẩm vỏ bảo vệ thiết bị dẫn hướng cho người khiếm thị bằng phần mềm moldflow và phương pháp taguchi (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ TỐI ƯU HOÁ THÔNG SỐ ÉP CHO SẢN PHẨM VỎ BẢO VỆ THIẾT BỊ DẪN HƯỚNG CHO NGƯỜI KHIẾM THỊ BẰNG PHẦN MỀM MOLDFLOW VÀ PHƯƠNG PHÁP TAGUCHI GVHD: ThS. NGUYỄN VĂN MINH SVTH: PHAN HUY HOÀNG MSSV: 11144039 SVTH: NGUYỄN TƯ THI MSSV: 11144096 SVTH: NGUYỄN BÁ SƠN MSSV: 11144088 S K L 0 0 3 7 6 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
2. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY  BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TỐI ƢU HOÁ THÔNG SỐ ÉP CHO SẢN PHẨM VỎ BẢO VỆ THIẾT BỊ DẪN HƢỚNG CHO NGƢỜI KHIẾM THỊ BẰNG PHẦN MỀM MOLDFLOW VÀ PHƢƠNG PHÁP TAGUCHI Giáo viên hƣớng dẫn: ThS. NGUYỄN VĂN MINH Sinh viên thực hiện: PHAN HUY HOÀNG 11144039 NGUYỄN TƢ THI 11144096 NGUYỄN BÁ SƠN 11144088 Tp Hồ Chí Minh, Tháng 7 năm 2015
3. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP.HCM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY   Bộ môn Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ, tên sinh viên MSSV Email PHAN HUY HOÀNG 11144039 phanhuyhoang110993@gmail.com NGUYỄN TƢ THI 11144096 tuthi240993@gmail.com NGUYỄN BÁ SƠN 11144088 bason11144088@gmail.com Lớp: 111442B Niên khoá: 2011-2015 Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật cơ khí Hệ: Đại học chính quy 1. Tên đề tài: TỐI ƢU HOÁ THÔNG SỐ ÉP CHO SẢN PHẨM VỎ BẢO VỆ THIẾT BỊ DẪN HƢỚNG CHO NGƢỜI KHIẾM THỊ BẰNG PHẦN MỀM MOLDFLOW VÀ PHƢƠNG PHÁP TAGUCHI 2. Các số liệu ban đầu: - Phần mềm AutoDesk Simulation Moldflow Synergy 2013 - Thông số kỹ thuật của máy ép nhựa - Thông số các loại vật liệu nhựa - Hình ảnh sản phẩm vỏ bảo vệ thiết bị dẫn hƣớng cho ngƣời khiếm thị - Tài liệu về khuôn ép nhựa - Phƣơng pháp Taguchi - Các công thức tính toán tối ƣu 3. Nội dung chính của đồ án: - Tìm hiểu vật liệu và công nghệ ép phun. - Chạy phân tích mô phỏng dòng nhựa trên phần mềm AutoDesk Simulation Moldflow Synergy 2013. - Áp dụng phƣơng pháp Taguchi tính toán tối ƣu. - Ép thử sản phẩm kiểm tra. i
4. 4. Nội dung thuyết trình và tính toán: - Cơ sở lý thuyết - Quá trình thí nghiệm - Phƣơng pháp nghiên cứu tối ƣu Taguchi - Tính toán tối ƣu - Kết quả phân tích và đánh giá - Kết luận 5. Ngày giao nhiệm vụ:10/5/2015 6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 22/7/2015 7. Giáo viên hướng dẫn:ThS. Nguyễn Văn Minh TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên ) (Ký, ghi rõ họ tên ) ii
5. LỜI CAM KẾT - Tên đề tài:TỐI ƢU HOÁ THÔNG SỐ ÉP CHO SẢN PHẨM VỎ BẢO VỆ THIẾT BỊ DẪN HƢỚNG CHO NGƢỜI KHIẾM THỊ BẰNG PHẦN MỀM MOLDFLOW VÀ PHƢƠNG PHÁP TAGUCHI - GVHD:ThS. NGUYỄN VĂN MINH - Nhóm sinh viên: Họ và tên sinh viên MSSV Email PHAN HUY HOÀNG 11144039 phanhuyhoang110993@gmail.com NGUYỄN TƢ THI 11144096 tuthi240993@gmail.com NGUYỄN BÁ SƠN 11144088 bason11144088@gmail.com - Lớp: 111442B - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “Chúng tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiêp̣ (ĐATN) này là công trình do chính chúng tôi nghiên cứu và thực hiêṇ . Chúng tôi không sao ché p từ bất kỳ một bà i viết nà o đã đươc̣ công bố mà không trích dâñ nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nà o, chúng tôi xin chiụ hoà n toà n trá ch nhiêṃ ”. TP.Hồ Chí Minh, ngày .tháng .năm 2015 Ký tên iii
6. LỜI CẢ M ƠN Nhóm chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp “TỐI ƢU HOÁ THÔNG SỐ ÉP CHO SẢN PHẨM VỎ BẢO VỆ THIẾT BỊ DẪN HƢỚNG CHO NGƢỜI KHIẾM THỊ BẰNG PHẦN MỀM MOLDFLOW VÀ PHƢƠNG PHÁP TAGUCHI”. Trong quá trình thực hiện đồ án, nhóm đã trải qua quá trình tìm hiểu, nghiên cứu trong thời gian ngắn nên đòi hỏi sự quyết tâm và nỗ lực rất lớn của tất cả các thành viên, cùng với sự hỗ trợ rất lớn từ nhiều phía để giúp chúng em hoàn thành đồ án lần này. Qua quá trình thực hiện đồ án, nhóm đã hoc̣ đƣợc rất nhiều kiến thức chuyên môn bổ ích, nhìn nhận ra những thiếu sót và kinh nghiệm thực tế mà chúng em chƣa có, góp phần không nhỏ tạo nên sự tự tin trong công việc trong tƣơng lai. Trƣớc tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Nhà trƣờng, Khoa Cơ khí – Chế tạo máy, bộ môn Công Nghệ Tự Động đã tạo điều kiện cho nhóm hoàn thành đồ án trong thời gian vừa qua. Xin kính gửi lời cảm ơn đến thầy ThS. Nguyễn Văn Minh – giáo viên trực tiếp hƣớng dẫn đồ án đã hƣớng dẫn tận tình cũng nhƣ tạo điều kiện tốt nhất để chúng em có thể hoàn thành đồ án. Xin kính gửi lời cảm ơn đến cac thầy ThS. Trần Minh Thế Uyên, ThS. Nguyễn Văn Sơn, TS. Phạm Sơn Minh cũng nhƣ các thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ chúng em trong quá trình hoàn thiện đồ án. Cuối cùng, chúng em xin gởi lời tri ân đến quý thầy cô trƣờng ĐH Sƣ phạm Kỹ thuật TP.HCM đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo chúng em, để chúng em có đƣợc ngày hôm nay. Mỗi bài học của các thầy cô là thêm một chút chúng em đƣợc trƣởng thành. Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, ngày . tháng . năm 2015 Nhóm sinh viên thực hiện Phan Huy Hoàng Nguyễn Tƣ Thi Nguyễn Bá Sơn iv
7. TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐI ƢU HÓA THÔNG SỐ ÉP VỎ BẢO VỆ THIẾT BỊ DẪN HƢỚNG CHO NGƢỜI KHIẾM THỊ TRÊN PHẦN MỀM MOLD FLOW BẰNG PHƢƠNG PHÁP TAGUCHI Bài báo cáo đồ án bao gồm các phần sau: - Tìm hiểu vật liệu và công nghệ ép phun. - Nghiên cứu tổng quan về phần mềm Moldflow 2013 và phƣơng pháp Taguchi. - Mô phỏng dòng chảy nhựa trên phần mềm. - Tính toán tối ƣu. - Ép thử và kiểm tra. Sau khi nghiên cứu và thực hiện, nhóm đã làm thành sản phẩm vỏ bảo vệ thiết bị dẫn hƣớng cho ngƣời khiếm thị, tuy nhiên sản phẩm còn nhiều hạn chế nhƣ tính thẩm mỹ chƣa đạt đƣợc tốt nhất, trên sản phẩm còn để lại vết lằn do dòng chảy nhựa Vì thế, để nâng cao tính hoàn thiện, tạo ra sản phẩm đạt chất lƣợng tốt hơn cần nghiên cứu và phát triển đồ án hơn nữa. Nhóm sinh viên thực hiện Phan Huy Hoàng Nguyễn Tƣ Thi Nguyễn Bá Sơn ABSTRACT OPTIMIZE THE INJECTION PARAMETERS OF PROTECTIVE COVER OF GUIDE DEVICE FOR THE BLIND USE TAGUCHI METHOD BY THE MOLDFLOW SOFTWARE The report projects include the following: - Research material and injection molding technology - Research Moldflow 2013 software and Taguchi method. - Simulate the plastic flow on the software . - Calculate optimal. - Injection test and inspection. After researching and performing, the group has made protective cover of guide device for the blind. However, the product still has some problems such as hasn't reach the best aesthetics, scratch on the surface of product because of plastic flow Therefore, to improve the completeness, create better quality product research, we need research and develop projects more specific. v
8. MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT iii LỜI CẢ M ƠN iv TÓM TẮT ĐỒ ÁN v MỤC LỤC vi LIỆT KÊ HÌNH xi LIỆT KÊ BẢNG VÀ SƠ ĐỒ xiv LỜI MỞ ĐẦU xvi CHƢƠNG 1 : GIỚI THIỆU 1 I. Giới thiệu. 1 II. Mục đích nghiên cứu. 2 III. Đối tƣợng nghiên cứu 3 IV. Mục tiêu cần đạt đƣợc 3 V. Các bƣớc thực hiện 4 CHƢƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 I. Giới thiệu tổng quan về công nghệ ép phun. 5 1.1. Giới thiệu về máy ép phun. 6 1.2. Các công nghệ ép phun đặc biệt. 8 1.3. Tổng quan về khuôn ép nhựa. 8 1.3.1. Khái niệm chung về khuôn. 8 1.3.2. Kết cấu chung 1 bộ khuôn 9 1.3.3. Phân loại khuôn ép phun. 10 1.4. Tổng quan về vật liệu nhựa sử dụng trong công nghệ ép phun. 12 1.4.1. Polymer. 12 1.4.2. Phân loại. 12 1.4.3. Các tính chất của Polymer. 13 II. Các lỗi thƣờng gặp trong quá trình ép phun. 16 2.1. Cong vênh (Warp). 16 vi
9. 2.2. Co ngót. 17 2.3. Tập trung bọt khí. 18 2.4. Sản phẩm có các vết lõm bề mặt (Sink mark ). 19 2.5. Hiện tƣợng phun thiếu. 20 2.6. Hiện tƣợng bavia. 21 III. Giới thiệu về Taguchi Method. 22 3.1. Bối cảnh và tổng quan của phƣơng pháp Taguchi. 22 3.1.1. Bối cảnh ra đời của phƣơng pháp Taguchi. 22 3.1.2. Tổng quan về phƣơng pháp taguchi. 22 3.2. Xác định các thông số thiết kế cho bảng Orthogonal Array. 24 3.3. Phân tích các kết quả thí nghiệm. 25 3.4. Thuận lợi và hạn chế của phƣơng pháp Taguchi. 28 IV. Tổng quan về Moldflow. 28 4.1. Giới thiệu. 28 4.2. Một số thao tác chuột trên MOLDFLOW. 29 4.3. Các sản phẩm của Moldflow dùng trong phân tích khuôn mẫu. 29 4.3.1. Moldflow Plastics Adviser. 29 4.3.2. Moldflow Plastic Insight (MPI). 30 4.3.3. Moldflow Cad Doctor (MCD). 30 4.3.4. Moldflow Magic STL Expert. 31 4.3.5. Moldflow Design Link. 31 4.4. Các bƣớc thực hiện một bài phân tích trên phần mềm MOLDFLOW. 32 4.4.1. Phân tích quá trình điền đầy nhựa vào khuôn 33 4.4.2. Cân bằng dòng chảy, định kích thƣớc kênh dẫn nhựa 35 4.4.3. Tối ƣu hoá thời gian làm nguội 37 4.4.4. Tối ƣu hoá thời gian định hình (bão áp) 39 4.4.5. Phân tích, dự đoán những khuyết tật có thể có trên sản phẩm 40 4.5. Sản phẩm cần tối ƣu các thông số trên MoldFLow 42 V. Thông số ép 43 5.1. Vận tốc phun 43 vii
10. 5.2. Vận tốc quay trục vít 45 5.3. Vận tốc đóng – mở khuôn 46 5.4. Áp suất trên đƣờng ống 46 5.5. Áp suất ép phun 46 5.6. Áp lực phun 46 5.7. Áp suất duy trì 47 5.8. Áp suất kẹp khuôn 48 5.9. Áp suất ngƣợc 48 5.10. Nhiệt độ thành khuôn 49 5.11. Nhiệt độ nhựa nóng chảy 49 5.12. Nhiệt độ nhựa nóng chảy tăng sẽ gây ra 49 5.13. Nhiệt độ nòng xy lanh 50 5.14. Thời gian làm nguội 50 5.15. Lực kẹp khuôn 51 5.16. Thời gian áp suất giữ 51 5.17. Thƣớc nhập liệu 52 5.18. Chuyển đổi 52 VI. Các nghiên cứu liên quan 53 CHƢƠNG 3 : QUÁ TRÌNH THÍ NGHIỆM 56 I. Chuẩn bị thí nghiệm. 56 1.1. Thiết kế quy trình thí nghiệm. 56 1.2. Lựa chọn vật liệu. 57 1.3. Lựa chọn các thông số đầu vào thí nghiệm. 59 II. Thiết bị hoặc phƣơng tiện dùng làm thí nghiệm. 59 2.1. Máy ép 59 2.2. Phần mềm Mold flow Plastics Insight 2013. 61 III. Phƣơng pháp thí nghiệm. 62 3.1. Chạy mô phỏng trên Moldflow: 62 3.1.1. Cool + Fill + Pack +Warp 62 3.1.2 Tiến hành chạy phân tích trên MoldFlow. 68 viii
11. 3.2. Áp dụng phƣơng pháp Taguchi để tính toán tối ƣu. 75 3.2.1. Cách lựa chọn cấp độ cho mỗi thông số. 75 3.2.2.Áp dụng taguchi để tính toán tối ƣu. 77 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ 85 I. Độ cong vênh (Warp). 85 1.1. Kết quả thí nghiệm. 85 1.2. Phân tích kết quả thí nghiệm. 90 1.3. Lựa chọn thông số tối ƣu. 96 1.3.1. Thông số tối ƣu. 96 1.3.2. Kết quả tối ƣu. 96 1.3.3. Nhận xét. 97 II. Vết lõm bề mặt (Sinkmarks). 97 2.1. Kết quả thí nghiệm. 97 2.2. Phân tích kết quả thí nghiệm. 103 2.3. Lựa chọn thông số tối ƣu. 107 2.3.1. Thông số tối ƣu. 107 2.3.2. Kết quả tối ƣu. 108 2.3.3. Nhận xét. 108 CHƢƠNG 5: ÉP THỬ SẢN PHẨM VÀSO SÁNH SẢN PHẨM TRƢỚC VÀ SAU SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP TAGUCHI 109 I. Ép thử sản phẩm. 109 1.1. Mục đích ép thử sản phẩm. 109 1.2. Ép thử sản phẩm. 109 1.2.1. Chuẩn bị trƣớc khi ép thử. 109 1.2.2. Thông số ép. 110 1.2.3. Ép thử. 110 II. Sản phẩm sau quá trình mô phỏng bằng phần mềm Moldflow 2013. 112 2.1. Mô phỏng sản phẩm trƣớc khi sử dụng phƣơng pháp Taguchi. 112 2.2. Mô phỏng sản phẩm sau khi sử dụng phƣơng pháp Taguchi. 113 2.3. Nhận xét 114 ix
12. III. Sản phẩm sau khi ép thử. 114 3.1. Sản phẩm ép thử không sử dụng phƣơng pháp Taguchi. 114 3.2. Sản phẩm ép thử sau khi sử dụng phƣơng pháp Taguchi. 115 3.3. Nhận xét 116 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117 I. Kết Luận. 117 II. Kiến nghị và hƣớng phát triển của đề tài. 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 x
13. LIỆT KÊ HÌNH Hình 1.1.Bộ khuôn sau khi thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh 2 Hình 1.2.Sản phẩm ép thử khi chƣa đƣợc tối ƣu hóa thông số ép 3 Hình 2.1. Máy ép phun 5 Hình 2.2.Máy ép phun và bộ khuôn 5 Hình 2.3.Nguyên lý hoạt động của máy ép phun 7 Hình 2.4.Ép phun nhiều màu thiết kế kẹp khuôn đứng 8 Hình 2.5.Khuôn âm và khuôn dƣơng ở trạng thái đóng 9 Hình 2.6. Kết cấu chung của 1 bộ khuôn 10 Hình 2.7. Cấu tạo khuôn 2 tấm 10 Hình 2.8.Khuôn 3 tấm 2 lòng khuôn 11 Hình 2.9.Hình thực tế bộ khuôn nhiều tầng (hình a)và hệ thống bơm nhựa + hê ̣thống gia nhiêṭ (hình b) 12 Hình 2.10. Một số cong vênh 17 Hình 2.11.Dòng chảy theo lối mòn 18 Hình 2.12. Dòng chảy không cân bằng 18 Hình 2.13.Cấu tạo vị trí vết lõm 19 Hình 2.14.Hiện tƣợng phun thiếu 20 Hình 2.15.Sản phẩm bị bavia 21 Hình 2.16. Bảng lựa chọn các mảng trực giao do Taguchi đề xuất phụ thuộc vào 25 Hình 2.17. Bảng L4 cho ví dụ trên 25 Hình 2.18. Tính năng của 2 modul chính trong MoldFlow Plastics Adviser 29 Hình 2. 19. Các định dạng đƣợc Moldflow Design Link hỗ trợ 32 Hình 2.20. Hình ảnh sản phẩm trên Moldflow 43 Hình 2.21. Hiện tƣợng bọt khí 44 Hình 2.22. Bị biến màu 44 Hình 2.23. Quá trình phun 45 Hình 2.24.Tốc độ phun khác nhau 45 Hình 2.25.Giản đồ khối lƣợng theo áp suất duy trì 48 Hình 3.1.Phân tử PP 57 Hình 3.2.Ký hiệu nhựa PP 58 Hình 3.3.Máy ép nhựa hai màu SW-BS 60 Hình 3.4.Máy phun ép nhựa Shine Well W-120B tạitrƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp HCM 61 xi
14. Hình 3.5. Giao diện của phần mềm 61 Hình 3.6. Filling và Packing Analysis 62 Hình 3.7. Nhiệt độ nóng chảy 64 Hình 3.8. Nhiệt độ khuôn 64 Hình 3.9. Áp suất giữ 65 Hình 3.10. Chiều dày sản phẩm 65 Hình 3.11. Thời gian chu trình 65 Hình 3.12. Mở file *.MPI 68 Hình 3.13. Mô hình để chuẩn bị phân tích 68 Hình 3.14. Thiết lập quá trình phân tích 69 Hình 3.15. Hộp thoại Customize Commonly Used Analysis Sequences 69 Hình 3.16. Tìm vật liệu 70 Hình 3.17. Các thông số của vật liệu đƣợc chọn 71 Hình 3.18. Đặt cổng phun nhựa 71 Hình 3.19. Hộp thoại Process Settings Page 1 72 Hình 3.20. Hộp thoại Process Settings Wizard Page 2 72 Hình 3.21. Chọn nhiệt độ nóng chảy và nhiệt dộ khuôn 73 Hình 3.22. Hộp thoại Process Settings Wizard Page 3 74 Hình 3.23. Nhấn để chạy phân tích 74 Hình 3.24. Nhiệt độ nóng chảy do nhà sản xuất đƣa ra 75 Hình 3.25. Nhiệt độ khuôn nhà sản xuất và phần mềm đƣa ra 75 Hình 3.26. Áp suất giữ phần mềm đề xuất. 76 Hình 3.27. Thời gian giữ phần mềm đề xuất 76 Hình 3.28. Thời gian làm nguội quá trình chạy phân tích các thông số phần mềm đề xuất là khoảng 8s 76 Hình 3.29. Bảng Array Selector 77 Hình 3.30. Bảng L’16 77 Hình 3.31. Mở file có sản phẩm 79 Hình 3.32. Mô hình để chuẩn bị phân tích 79 Hình 3.33. Chọn Cool + Fill + Pack + Warp 80 Hình 3.34. Chọn vật liệu là nhựa PP 80 Hình 3.35. Đặt cổng phun nhựa tại vị trí này 81 Hình 3.36. Hộp thoại Process Settings Page 1 81 Hình 3.37. Hộp thoại Process Settings Wizard Page 2 82 Hình 3.38. Hộp thoại Pack/Holding Control Profile Settings 82 Hình 3.39. Chọn nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ khuôn 83 Hình 3.40. Hộp thoại Process Settings Wizard Page 3 83 Hình 3.41. Nhấn để chạy phân tích 84 xii
15. Hình 4.1. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị S/N trung bình của thông số A tới độ cong vênh . 94 Hình 4.2. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị S/N trung bình của thông số B tới độ cong vênh 94 Hình 4.3. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị S/N trung bình của thông số C tới độ cong vênh 94 Hình 4.4. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị S/N trung bình của thông số D tới độ cong vênh . 95 Hình 4.5. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị S/N trung bình của thông số E tới độ cong vênh 95 Hình 4.6. Đồ thị thể hiện mức độ ảnh hƣởng của các thông số theo giá trị Δ 96 Hình 4.7. Độ cong vênh tối ƣu sau khi sử dụng Taguchi 97 Hình 4.8. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị S/N trung bình của thông số A tới vết lõm bề mặt 106 Hình 4.9.Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị S/N trung bình của thông số B tới vết lõm bề mặt 106 Hình 4.10.Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị S/N trung bình của thông sốC tới vết lõm bề mặt 106 Hình 4.11. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị S/N trung bình của thông số D tới vết lõm bề mặt 107 Hình 4.12. Đồ thị thể hiện sự thay đổi giá trị S/N trung bình của thông số E tới vết lõm bề mặt 107 Hình 4.13. Vết lõm bề mặt tối ƣu sau khi sử dụng Taguchi 108 Hình 5.1. Máy ép nhựa Shine Well W-120B. 109 Hình 5.2. Bộ khuôn sau khi lắp hoàn chỉnh 109 Hình 5.3. Sản phẩm và kênh dâñ nhựa sau ép thử. 110 Hình 5.4. Mặt trong của chi tiết sau ép thử. 111 Hình 5.5. Độ cong vênh của sản phẩm trƣớc khi tối ƣu. 112 Hình 5.6. Vết lõm bề mặt của sản phẩm trƣớc khi tối ƣu. 112 Hình 5.7. Độ cong vênh của sản phẩm sau khi tối ƣu bằng phƣơng pháp Taguchi 113 Hình 5.8. Vết lõm bề mặt của sản phẩm sau khi tối ƣu bằng phƣơng pháp Taguchi 113 Hình 5.9. Sản phẩm và kênh dẫn nhựa khi chƣa tối ƣu 114 Hình 5.10. Mặt trong của chi tiết khi chƣa tối ƣu 114 Hình 5.11. Sản phẩm và kênh dẫn nhựa khi đã tối ƣu 115 Hình 5.12. Mặt trong của chi tiết sau khi tối ƣu 115 xiii
16. LIỆT KÊ BẢNG VÀ SƠ ĐỒ Bảng 2.1.Tỷ trọng một số nguyên liêụ nhựa thông dụng 14 Bảng 2.2.Bảng tra hê ̣số co rút (tham khảo) của một số loại nhựa. 15 Bảng 2.3. Bảng tính giá trị SN trung bình cho từng yếu tố 27 Bảng 2.4.Bảng tính giá trị SN cho mỗi thông số ở mỗi cấp độ 27 Bảng 2.5. Bảng nhiệt độ và áp lực phun. 47 Bảng 2.6.Bảng lực kẹp khuôn chuẩn của một số loại nhựa. 51 Bảng 3.1. Các thông số đầu vào thí nghiệm 59 Bảng 3.2. Các cấp độ của từng thông số 77 Bảng 3.3. Các thí nghiệm thể hiện mối quan hệ giữa các thông số và cấp độ 78 Bảng 4.1. Kết quả độ cong vênh sản phẩm của 16 thí nghiệm : 85 Bảng 4.2. Bảng tổng hợp Warp và tỷ lệ S/N 91 Bảng 4.3. Bảng giá trị S/N trung bình cho từng cấp độ của mỗi thông số 93 Bảng 4.4. Bảng thông số tối ƣu cho độ cong vênh 96 Bảng 4.5. Kết quả vết lõm bề mặt sản phẩm của 16 thí nghiệm 97 Bảng 4.6. Bảng tổng hợp giá trị Sinkmark và tỷ lệ S/N 103 Bảng 4.7. Bảng giá trị S/N trung bình cho từng cấp độ của mỗi thông số 105 Bảng 4.8. Bảng thông số tối ƣu cho vết lõm bề mặt 108 Bảng 5.1. Thông số ép 110 Bảng 5.2. Một số lỗi gặp phải khi ép thử. 111 Sơ đồ 1.1. Các bƣớc thực hiện 4 Sơ đồ 2.1. Moldflow Cad Doctor 31 Sơ đồ 2.2. Qui trình phân tích tổng quát trong Moldflow Plastic Insight 33 Sơ đồ 2.3. Định chế độ công nghệ cho quá trình ép phun 34 Sơ đồ 2.4. Phân tích quá trình điền đầy nhựa vào khuôn 35 Sơ đồ 2.5. Cân bằng dòng chảy, định kích thƣớc kênh nhựa. 36 Sơ đồ 2.6. Qui trình tối ƣu hóa thời gian làm nguội 38 Sơ đồ 2.7. Qui trình tối ƣu hóa thời gian bão áp 40 Sơ đồ 2.8. Sơ đồ các phƣơng pháp khắc phục biến dạng, cong vênh 41 Sơ đồ 2.9. Khảo sát và khắc phục biến dạng, cong vênh 42 xiv
17. Sơ đồ 3.1.Sơ đồ thiết kế quy trình thí nghiệm 56 Sơ đồ 3.2. Sơ đồ khảo sát và khắc phục biến dạng, cong vênh 66 Sơ đồ 3.3. Sơ đồ các phƣơng pháp khắc phục biến dạng, cong vênh 67 xv
18. LỜI MỞ ĐẦU Xã hội ngày càng phát triển, kéo theo đó là những bƣớc nhảy voṭ trong moị lĩnh v ực khoa hoc̣ – công nghệ có liên quan mật thiết đến cuộc sống của con ngƣời. Thế kỷ XX đã chứng kiến những sự phát triển thần kỳ của khoa hoc̣ – công nghệ mà trong đó có sự góp mặt của ngành nhựa và công nghệ CAD/CAM – sự kết hợp tuyệt vời giữa khoa hoc̣ máy tính , công nghệ thông tin và khoa hoc̣ kỹ thuật cơ khí. Ngành nhựa là một ngành công nghiệp có tốc độ tăng trƣởng cao trong nh ững năm gần đây với tốc độ trung bình 10 năm trở lại đây ở mức từ 15-20%, bất chấp những biến động kinh tế thế giới. Các sản phẩm nhựa ngày nay đang chiếm tỷ trọng ngày càng l ớn trong kỹ thuật cũng nhƣ đời sống (thiết bị công nghiệp, chi tiết kỹ thuật, thiết bị điện, đồ dùng gia dụng ). Với đặc tính của sản phẩm nhựa là goṇ , nhẹ, thẩm mỹ cao, sự hiện diện của các sản phẩm nhựa trong đời sống với vô số những ƣu điểm nổi trội hơn so với các sản phẩm cùng loại, nhƣng đƣợc làm từ các vật liệu khác đã nói lên tiềm năng to lớn của ngành nhựa trong tƣơng lai. Công nghệ phun ép nhựa là ngành công nghệ phổ biến nhất để tạo ra một sản phẩm nhựa hoàn chỉnh.Công nghệ này mang lại hiệu quả kinh tế rất cao, tốn ít th ời gian hình thành sản phẩm, thích hợp cho sản xuất hàng loạt. Vấn đề đặt ra là nâng cao chất lƣợng, độ chính xác, tính thẩm mỹ và giảm thiểu sai sót đến mức thấp nhất khi sản xuất ngoài thực tế.Chính nhu cầu này đã tạo tiền đề cho sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ CAD/CAM/CAE vào việc thiết kế và lập quy trình sản xuất sản phẩm nhựa và công nghệ này đang dần khẳng định đƣợc vị trí của mình trong nền công nghiệp toàn cầu. Để tìm hiểu rõ hơn quy trình tối ƣu hoá sản xuất sản phẩm nhựa nhƣ thế nào? Nhóm đã chọn đ ề tài “TỐI ƢU HOÁ SẢN PHẨM VỎ BẢO VỆ THIẾT BỊ DẪN HƢỚNG CHO NGƢỜI KHIẾM THỊ TRÊN PHẦN MỀM MOLD FLOW BẰNG TAGUCHI METHOD” để tối ƣu các thông số của quá trình ép phun nhằm mang đến sản phẩm có chất lƣợng tốt nhất và giảm thiểu ít nhất khuyết tật có thể xảy ra trên sản phẩm, đồng thời làm giảm giá thành khi không phải ép phun nhiều lần để tìm ra thông số ép tối ƣunhƣ các phƣơng pháp truyền thống. Các chƣơng tiếp theo của Đồ án sẽ cụ thể hóa về quá trình làm việc này. Tuy nhiên, do kinh nghiệm còn thiếu nên sai sót là vấn đề không thể tránh khỏi.Vì vậy rất mong đƣợc sự chỉ dẫn và đóng góp ý kiến từ quý thầy cô và các bạn. TP.HCM, ngày . tháng . năm 2015 Nhóm sinh viên thực hiện Phan Huy Hoàng Nguyễn Tƣ Thi Nguyễn Bá Sơn xvi
19. CHƢƠNG 1 : GIỚI THIỆU I. Giới thiệu. Trong tiến trình phát triển, hội nhập kinh tế khu vực và thế giới của Việt Nam, cùng với sự nỗ lực tạo điều kiện của chính phủ, con đƣờng duy nhất cho các doanh nghiệp Việt Nam là phải nâng cao đƣợc khả năng cạnh tranh và đạt hiệu quả trong sản xuất kinh doanh, có chiến lƣợc phát triển trong dài hạn, và đây cũng là bài toán lớn cho nền kinh tế Việt Nam hiện nay. Ngành nhựa Việt Nam là một bộ phận của nền kinh tế Việt Nam. Do vậy, việc khai thác các cơ hội, tận dụng thế mạnh, hạn chế điểm yếu và né tránh rủi ro đƣợc phân tích và tính toán trong phạm vi ngành nhựa là rất cần thiết, nhằm đƣa ra các giải pháp định hƣớng chiến lƣợc phát triển cho ngành, tạo ra sự phát triển cho ngành, cùng với các chiến lƣợc phát triển của các ngành công nghiệp hỗ trợ và liên quan nhƣ xây dựng, điện tử, ô tô, viễn thông sẽ định hƣớng cho chiến lƣợc phát triển đa ngành. Từ đó, tạo cơ sở để nâng cao đƣợc sức cạnh tranh và hiệu quả trong phát triển của mỗi doanh nghiệp trong ngành, đáp ứng yêu cầu phát triển ngành, đạt tốc độ tăng trƣởng bền vững theo mục tiêu đặt ra. Trong công nghệ nghiệp ép nhựa, để phát triển một quá trình công nghệ mới cần tìm điều kiện tối ƣu các thông số vận hành của quá trình theo định hƣớng mong muốn về hiệu quả kinh tế kỹ thuật của sản phẩm. Điều này có thể nhanh chóng đƣợc điều khiển bằng cách sử dụng áp dụng phƣơng pháp tối ƣu hoá theo Taguchi method. Việc áp dụng phƣơng pháp tối ƣu hoá này cho phép làm hạn chế số lƣợng thí nghiệm tối ƣu hoá hay nói cách khác là làm giảm sự tiêu tốn năng lƣợng, lƣợng nhựa sử dụng và thời gian thí nghiệm nhƣng vẫn đạt đƣợc kết quả đáng tin cậy. Ngày nay, khi các phần mềm CAE ra đời, nó giúp chúng ta có thể thực hiện mô phỏng các quá trình và thí nghiệm ép nhựa khi mà chúng ta chỉ cần tính toán các thông số đầu vào rồi đƣa vào phần mềm mô phỏng để nó chạy thử nghiệm nhƣ một chiếc máy phun ép nhựa thật sự. Một trong các phần mềm có thể làm đƣợc điều đó là Autodesk ® Moldflow ®. Autodesk ® Moldflow ® là phần mềm mô phỏng ép nhựa, một phần mềm của hãng Autodesk cung cấp các công cụ giúp các nhà sản xuất tối ƣu hóa việc thiết kế các bộ phận nhựa trong khuôn ép nhựa và dòng chảy nhựa trong quá trình đúc ép nhựa. Nhiều công ty trên thế giới sử dụng phần mềm mô phỏng Autodesk ® Moldflow ® Insight để mô phỏng các quá trình đúc, ép nhƣa làm giảm nhu cầu cho việc thử nghiệm các mẫu thực tế tốn kém, cũng nhƣ dự đoán và giải quyết đƣợc các khuyết tật sản xuất và đƣa ra thị trƣờng một cách nhanh chóng. Và trong Moldflow có phƣơng pháp tối ƣu hoá các thông số của sản phẩm nhựa theo Taguchi (Design of Experiment) do chính ông đề xuất và phát triển. Các phƣơng pháp Taguchi là một kỹ thuật nổi tiếng cung cấp một cách có hệ thống và hiệu quả để tối ƣu hóa một quá trình cụ thể.Nó đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong thiết kế sản 1
20. phẩm và các quá trình tối ƣu hóa trên toàn thế giới. Điều này dựa trên những ƣu điểm của việc thiết kế các thí nghiệm sử dụng kỹ thuật Taguchi, mà bao gồm đơn giản hóa các kế hoạch thử nghiệm và tính khả thi của nghiên cứu về sự tƣơng tác giữa các thông số khác nhau. Nhƣ một hệ quả, thời gian cũng nhƣ chi phí đƣợc giảm đáng kể. Chúng ta sẽ đƣợc tìm hiểu rõ ràng hơn ở nội dung chính của đồ án này. II. Mục đích nghiên cứu. - Hiện nay ngành công nghệ phun ép đang rất phát triển ở nƣớc ta nên nhu cầu học tập và tìm hiểu kiến thức liên quan đến lĩnh vực này là rất lớn. Hơn nữa đây là một trong những môn học chuyên ngành quan trọng trong ngành chế tạo khuôn mẫu vì thế rất có ích cho chúng ta sau này khi đã đƣợc nghiên cứu về nó. - Khi công nghệ phát triển kèm theo đó là sự yêu cầu của nhà sản xuất, khách hàng về chất lƣợng cũng nhƣ thẩm mỹ của sản phẩm cũng tăng lên. Mà một vài những yếu tố ảnh hƣởng lớn nhất, quyết định tính thẩm mỹ của sản phẩm đó là độ cong vênh, bavia, vết lõm bề mặt Bên cạnh việc sử dụng phần mềm MoldFlow trong việc dự đoán khuyết tật xảy ra sau quá trình ép phun thì việc lựa chọn giá trị nào cho các thông số ép trong các khoảng giá trị mà nhà sản xuất đƣa ra hay do phần mềm đề xuất tạo ra chất lƣợng sản phẩm nhƣ mong muốn là việc làm khá khó khăn. Vì vậy việc áp dụng các lý thuyết tối ƣu hóa chất lƣợng do Taguchi đề xuất hay còn đƣợc gọi là phƣơng pháp Taguchi trong việc giảm thiểu số lƣợng thí nghiệm tiết kiệm thời gian nghiên cứu nhƣng vẫn đảm bảo tìm ra các giá trị thông số ép giúp tối ƣu hóa chất lƣợng hay giảm thiểu khuyết tật không mong muốn. Chính vì vậy, chúng em chọn đềtài : “ Tối ƣu hóa thông số ép sản phẩm vỏ bảo vệ thiết bị dẫn hƣớng cho ngƣời khiếm thị trên phần mềm Moldflow bằng phƣơng pháp TAGUCHI METHOD”. - Với sản phẩm vỏ thiết bị dẫn hƣớng này thì bộ khuôn đã đƣợc thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh, và đã đƣợc ép thử. Tuy nhiên sản phẩm ép ra còn nhiều ba via, cong vênh lớn và vết lõm bề mặt ảnh hƣởng rất lớn đến tính thẩm mỹ của sản phẩm. Hình 1.1.Bộ khuôn sau khi thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh 2
21. Hình 1.2.Sản phẩm ép thử khi chưa được tối ưu hóa thông số ép - Chính vì thế chúng em sẽ đi tối ƣu hóa thông số ép và ép thử lại sản phẩm này trên bộ khuôn đã có sẵn, để sản phẩm đạt chất lƣợng tốt hơn. Với đề tài này, chúng em hi vọng rằng sẽ giúp nhà sản xuất có thể dễ dàng tiếp cận, sử dụng phần mềm và áp dụng phƣơng pháp Taguchi để tiết kiệm thời gian nghiên cứu và ép thử, nâng cao chất lƣợng sản phẩm. III. Đối tƣợng nghiên cứu - Phần mềm mô phỏng dòng chảy trong khuôn ép nhựa Moldflow 2013. - Phƣơng pháp Taguchi và việc tối ƣu hoá các thông số ép. - Bộ khuôn thiết bị dẫn hƣớng cho ngƣời khiếm thị đã đƣợc chế tạo. IV. Mục tiêu cần đạt đƣợc - Giới thiệu tổng quan phƣơng pháp Taguchi và tìm hiểu lý thuyết tối ƣu hóa mà Taguchi đƣa ra. - Giới thiệu và hƣớng dẫn cài đặt các thông số phục vụ quá trình mô phỏng bằng phần mềm mô phỏng dòng chảy trong khuôn ép nhựa : Moldflow 2013. - Mục tiêu cuối cùng là giảm thiểu thấp nhất mức độ cong vênh, vết lõm bề mặt xuất hiện trên sản phẩm từ bộ khuôn đã có sẵn. 3