Nâng cao độ chính xác kích thước sản phẩm nhựa thành mỏng bằng phương pháp kết hợp mô phỏng và thực nghiệm

Nội dung text: Nâng cao độ chính xác kích thước sản phẩm nhựa thành mỏng bằng phương pháp kết hợp mô phỏng và thực nghiệm

1. NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC KÍCH THƯỚC SẢN PHẨM NHỰA THÀNH MỎNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT HỢP MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM ENHANCE DIMENSION ACCURACY OF A THIN-WALLED PLASTIC PART BY COMBINING SIMULATION AND DESIGN OF EXPERIMENTS Huỳnh Đỗ Song Toàn Trần Minh Thế Uyên Nguyễn Danh Kiên Lê Hiếu Giang Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM TÓM TẮT Một trong những mục tiêu chính của công nghệ ép phun là nâng cao chất lượng của sản phẩm nhựa đồng thời rút ngắn chu kỳ ra sản phẩm, giảm chi phí sản xuất. Việc xác định các thông số quá trình ép phun tối ưu có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất, chất lượng và chi phí sản xuất của ngành công nghiệp khuôn nhựa. Vì vậy, nhằm góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm nhựa bằng cách tối ưu hóa các thông số ép phun, bài báo “Nâng cao độ chính xác kích thước sản phẩm nhựa thành mỏng bằng phương pháp kết hợp mô phỏng và thực nghiệm” là cần thiết. Bài báo tiến hành việc phân tích mô phỏng và thực nghiệm ép phun sản phẩm nhựa thành mỏng với các thông số ép khác nhau. Thực nghiệm tìm ra được bộ thông số ép phun tối ưu để sản phẩm có sai lệch kích thước không theo hướng dòng chảy (non-flow) là thấp nhất. Bài báo đưa ra được bộ thông số ép tối ưu cho sản phẩm thành mỏng dạng mặt trên của bộ điều khiển trình chiếu. Từ đó tiến hành đánh giá kết quả mô phỏng tương ứng để tìm ra các thông số ứng với bộ thông số ép phun tối ưu thực tế. Trên cơ sở đó, bài báo đề xuất phương án mô phỏng với các thông số khác nhau, bộ thông số nào có kết quả tương ứng với bộ thông số ép tối ưu được đề xuất thực hiện. ABSTRACT One of the main objectives of the injection molding technology is to improve the quality of plastic products and shorten product cycles, reduce production costs. The determination of the optimal parameters of injection molding process has a great influence on productivity, quality and cost of production of plastic mold industry. Therefore, in order to improve the quality of plastic products by optimizing the parameters of injection molding applications experimental planning method, the paper
2. "Enhance dimension accuracy of a thin-wall plastic part by combining simulation and design of experiments" is neccessary. This paper have completed the analysis and experimental simulation of a thin-walled injection molding plastic product with different injection molding parameters. Experimenting to find out the optimal injection molding parameters (the optimal set) for the non-flow dimension error is lowest. Then evaluating simulation results corresponding to the parameters corresponding to the optimum parameters of the actual injection. As a result, this paper propose the simulation plans with different parameters, the parameters that correspond to the optimal set are recommend to implement. KEYWORDS : plastic injection molding, design of experiments, dimension accuracy, thin- wall plastic parts. 1. Giới thiệu phẩm, đặc iệt với sản phẩm mỏng, nh và ột trong những vấn đề quan tr ng nhỏ như sau trong p phun nhựa là độ chính xác kích Những yếu tố ảnh hưởng đến cong thước sản phẩm. ích thước sản phẩm phụ vênh của chi tiết ép phun thành mỏng thuộc vào a ếu tố ứng dụng phương pháp Taguchi. [1-2] oại nhựa và chất phụ gia Mô phỏng và thực nghiệm để xác định Hệ số co rút khi thiết kế khuôn các thông số ép phun cho sản phẩm Thông số p phun nhựa thành mỏng. [3] Khi bộ khuôn đã được hoàn thiện, chất Tối ưu hóa cong vênh trên sản phẩm lượng sản phẩm sẽ phụ thuộc vào thông số ép phun thành mỏng. [4-5] p phun. hi đó kích thước sản phẩm ch có Tu nhiên, độ chính xác kích thước của thể điều ch nh ằng cách tha đ i thông số sản phẩm thành mỏng hiện tại chưa thể mô p phun. phỏng trên má tính được. iệc nghiên cứu ới các loại khuôn p phun và các vật độ chính xác kích thước cần tiến hành đo liệu nhựa thông ụng, kích thước sản phẩm đạc kích thước trên các sản phẩm hoàn ị ảnh hưởng ởi độ co r t của nhựa. Trong thiện với các thông số p khác nhau. khi đó, độ co r t sẽ tha đ i theo các hướng và vị trí khác nhau khi thông số p phun tha đ i. hiều công trình nghiên cứu tập trung vào những ảnh hưởng quan tr ng của thông số quá trình p phun đến chất lượng sản
3. 2. Thiết kế chế tạo bộ khuôn ép phun 3. Thực nghiệm để tìm bộ thông số ép thành mỏng phun tối ưu Sản phẩm thiết kế 3.1 Áp suất 55 bar ích thước bề rộng sản phẩm (kích thước vuông góc với dòng chảy nhựa vào khuôn) theo thiết kế là 39.27 mm. Hình 1 Sản phẩm Mô phỏng Hình 4 Kích thước bề rộng sản phẩm Ở áp suất 55 bar thì nhiệt độ p được xác định để làm thí nghiệm ở các mức nhiệt độ: 190, 195, 200, 205, 215 0C. Nhiệt độ Hình 2 Mô phỏng ép phun được điều ch nh trên máy ép phun Shine Ép phun Well SW-120B. Tại áp suất này chi tiết được đo với ở 4 vị trí khác nhau là cách miệng phun: 40mm, 60 mm, 80 mm, 100 mm Biểu đồ kích thước bề rộng sản phẩm ở các vị trí khác nhau tha đ i theo nhiệt độ Hình 3 Sản phẩm thực tế Hình 5 Biểu đồ kích thước bề rộng sản phẩm ở áp suất 55 bar
4. Nhận xét: - Vậy nhận x t đầu tiên là với áp suất là 55 bar trong phạm vi nhiệt độ cho phép thì kích thước chi tiết bị nhỏ hơn so với thiết kế. - Với sai lệch nhỏ nhất tại vị trí cách miệng phun 40mm tại nhiệt độ 200 0C với giá trị Hình 7 Biểu đồ kích thước bề rộng sản phẩm ở trung ình là 0.328 mm. có điểm sai lệch rất áp suất 75 bar lớn là tại nhiệt độ 195 0C tại điểm cách Nhận xét biểu đồ: miệng phun 100mm là 0.874 mm - Có thể dễ dàng nhìn thấy rằng ở áp suất 3.2 Áp suất 75 bar 75 ar thì đã có một vài điểm nhiệt độ đạt Ở áp suất 75 Bar thì nhiệt độ p được xác được kích thước như êu cầu của thiết kế định để làm thí nghiệm ở các mức nhiệt độ: an đầu. 180, 190, 200, 205, 215 0C. - Tại hai vị trí cách miệng phun 40 và 60 Tại áp suất này chi tiết được đo với ở 4 vị mm thì đường cong trung ình kích thước trí khác nhau là cách miệng phun: 40mm, đã cắt đường kích thước thiết kế và nhiệt độ 60 mm, 80 mm, 100 mm. càng cao thì kích thước nà càng tăng - Tuy nhiên tại hai vị trí 80 và 100 mm cách miệng phun thì kích thước của chi tiết vẫn chưa đạt đến kích thước như êu cầu. - Tại áp suất 75 bar thì nhiệt độ 190 0C là nhiệt độ tối ưu nhất Phân tích từ bảng số liệu thực nghiệm cho thấy sai lệch kích thước tha đ i ở các vị trí khác nhau theo chiều ng chả nhựa, Hình 6 Số liệu kích thước càng xa c ng vào nhựa thì sai lệch càng lớn. Với những kết quả thu được trên, t ng hợp Từ đó cho thấ , để có được kích thước kết quả thì vẽ được biểu đồ như sau sản phẩm chính xác, ngoài việc mô phỏng tối ưu hóa cong vênh thì cần tiến hành thực nghiệm đo đạc sản phẩm thực tế. Nghiên cứu đưa ra một số vấn đề cần giải quyết:
5. - Có sự liên hệ giữa cong vênh và độ sai 4. Kết luận lệch kích thước sản phẩm nhựa. Giảm Bài báo đã thực hiện được việc phân thiểu cong vênh sẽ góp phần nâng cao tích mô phỏng và thực nghiệm ép phun sản độ chính xác kích thước. phẩm nhựa thành mỏng với các thông số ép - Cần có một phương pháp ự đoán sai khác nhau. Thực nghiệm tìm ra được bộ lệch kích thước trên máy tính. Có thể thông số ép phun tối ưu để sản phẩm có sai gián tiếp nhờ vào phân tích cong vênh lệch kích thước không theo hướng dòng của sản phẩm. chảy (non-flow) là thấp nhất. Từ đó đánh - Ứng dụng các phương pháp thực giá kết quả mô phỏng tương ứng để tìm ra nghiệm cùng với mô phỏng trên máy các thông số ứng với bộ thông số ép phun tính để nâng cao độ chính xác kích tối ưu thực tế. Trên cơ sở đó, bài báo đề thước. xuất phương án mô phỏng với các thông số khác nhau, bộ thông số nào có kết quả tương ứng với bộ thông số ép tối ưu được đề xuất thực hiện. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Huang MC, Tai CC, The effective factors in the warpage problem of an injection molded part with a thin shell feature, Journal of Material Processing Technology 110 (2001) 1-9. [2] N. A. Shuaib , M. F. Ghazali , Z. Shayfull , M. Z. M. Zain , S. M. Nasir, Warpage Factors Effectiveness of a Thin Shallow Injection-Molded Part using Taguchi method, International Journal of Engineering & Technology IJET-IJENS Vol: 11 No: 01 [3] C. Chen, M. Chuang, Y. Hsiao, Y. Yang, C. Tsai. Simulation and experimental study in determininginjection molding process parameters for thin-shell plastic parts via design of experiments analysis. Expert Systems with Applications 36 (2009) pp 10752-10759. [4] Chang and Faison, “Shrinkage Behavior and Optimization of Injection Molded Parts Studied by the Taguchi method ”, Society of Plastics Engineers Inc, 2001. [5] aatainen O, Pentti J. “Effect of processing parameters on qualit of injection mol e parts using Taguchi parameter esign metho ”, Plastic Ru er Compos, 1994; 21:2117 [6] Mohd. Muktar Alam, Deepak Kumar, Reducing Shrinkage in Plastic Injection Moulding using Taguchi Method in Tata Magic Head Light, International Journal of Science and Research, Volume 2 Issue 2, 2013 [7] air, . ., Taguchi’s parameter esign a panel iscussion, Technometrics, 34, (1992),127-161.
6. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.