طراحی قالب تزریق پلاستیک لولا و شبیه سازی فرایند تزریق و تحلیل به وسیله نرم افزار MoldFlow

طراحی قالب تزریق پلاستیک لولا و شبیه سازی فرایند تزریق و تحلیل به وسیله نرم افزار MoldFlow

تعداد صفحات ۱۱۵

چکیده

بحث اصلی این پروژه طراحی قالب تزریق پلاستیک و شبیه سازی فرایند تزریق و تحلیل به کمک نرم افزار مولد فلو می باشدكه با استفاده از ماژولهای قدرتمند این نرم افزار می توانیم مراحل پر شدن, بسته شدن, سرد شدن و تغییر شکل قطعه را تحلیل نمود. به منظور کاهش هزینه های سنگین و تاخیر های زمانی غیر قابل قبول در حین ساخت قالب، بایستی اثرات مربوط به ماده پلاستیک، هندسه قطعه، طراحی قالب و شرایط قالب گیری در کیفیت نهایی قطعه و در زمانی قبل از ساخت قالب در نظر گرفته شود. به کمک نرم افزارهای طراحی و شبیه سازی و در فضای مجازی می‌توان با صرف وقت و هزینه اندک، اثرات پارامترهای مختلف در قالب را تحلیل و ارزیابی نمود .

در فصول پيش رو به دلیل آشنایی و داشتن پیش زمینه ای از قالبها در مورد دستگاه ها و طراحی قالب های تزریق پلاستیک نخست مطالبی به صورت مختصر ارائه گردیده است.سپس با محيط هاي گوناگون نرم افزار كتيا آشنا مي شويم و قطعه را در محيط پارت و كمك از محيط شيپ ديزاين مدل مي كنيم.پس از آن مرور مختصري بر نرم افزار مولدفلو داشته و مدل مربوطه را در اين نرم افزار تحليل مي كنيم و با توجه به ابعاد قطعه و نتايج حاصل از تحليل،قالب تزريق محصول را طراحي مي كنيم، در انتها نيز به جمع بندي نتايج حاصل شده مي پردازيم.

طراحی قالب تزریق پلاستیک لولا و شبیه سازی فرایند تزریق و تحلیل به وسیله نرم افزار MoldFlow

فصل اول

مقدمه

فصل اول - مقدمه

مهندسی معکوس یکی از شیوه های مهندسی است که برای دستیابی سریع تر به هدف به کار می رود.به همین دلیل مهندسی معکوس در حال حاضر یکی از مهمترین و پر کاربرد ترین روش های مهندسی در صنعت است که موجب می شود با صرف هزینه و وقت کمتر محصول نهایی تولید گردد. نرم افزار کتیا به عنوان یکی از قوی ترین نرم افزارهای طراحی به کمک کامپیوتر شناخته شده است. توانایی های ویژه این نرم افزار این امکان را به کاربر می دهد که در روند طراحی یک قطعه به روش مهندسی معکوس عملیات گوناگون از قبیل طراحی قطعه˛آنالیز˛قالب سازی و ماشین کاری بدون نیاز به نرم افزاری دیگر به طور کامل در این نرم افزار انجام دهد.آنچه در ابتدا برای طراحی محصول نهایی به آن نیازمندیم اطلاعاتی از ابعاد و اندازه های قطعه و محصول اولیه می باشد.برای این منظور می توان با استفاده از روش های دستی با اندازه گیری به کمک ابزاری مانند کولیس ˛ضخامت سنج و... ابعاد قطعه اولیه را به دست آورد.ولی این روش برای قطعات پیچیده که اندازه گیری دستی آنها درصد خطای بالایی دارد نا مناسب است ; بنابراین از ماشین های اندازه گذاری CMM و Optical استفاده می شود . اطلاعات خروجی این ماشین ها به کمک نرم افزار کتیا قابل بررسی و طراحی است . ‌در فصل دوم به طور مختصر به شرح اجزاء قالب پلاستيك و پروسه ي تزريق و نقش هر يك از اجزاء مي پردازيم و در ادامه به دستورالعمل هاي نگهداري و تعمير قالب هاي تزريق مي پردازيم . در فصل سوم قطعه را با داشتن اندازه هاي محاسبه شده ي آن به وسيله نرم افزار كتيا در محيطهاي Part و محيط Genarative Shape Design مدل سازي مي كنيم . در فصل چهارم مدل به دست آمده را در نرم افزار MoldFlow وارد كرده و شرايط بهينه راه گاهي و سيستم خنك كاري و ... را به دست آورده و در فصل پنجم با توجه به نتايج حاصل شده در ساخت قالب نتايج را مد نظر قرار داده و مكان قطعه را در قالب با توجه به اثر نيروي بسته شدن به دست آورده و همچنين سيستم خنك كاري و راهگاهي را در آن لحاظ مي كنيم در پايان به جمع بندي مطالب ذكر شده مي پردازيم.

فصل دوم

آشنایی با پروسه تزریق پلاستیک و قسمتهای تشکیل دهنده قالب های تزریق پلاستیک

2 - 1 مقدمه

پروسه تزریق پلاستیک[1] یکی از مهمترین و پرکاربرد ترین روشهای شکل دهی پلاستیـک و تـــولید محصـــولات پلاستیکی در صنایــع محســوب می شود. در این روش مــاده اولیــه کــه یکی از انـــواع تــرموپلاست ها می باشد، طی عملیات خاصی به داخل حفره[2] قالب رانده شده و پس از خنک کاری از قالب بیـرون می آیند. این روش بیشتر در پروسه های تولید انبوه و مدل سازی مورد استفاده قرار می گیرد . تزریق پلاستیک نسبتا شیوه جدیدی در تولید محصولات به حساب می آید. اولین دستگاه تزریق پلاستیک در سال 1930 میلادی ساخته شد و کم کم در اختیار صنایع قرار گرفت . [1]

2 – 2 مراحل پروسه تزریق پلاستیک

پروسه تزریق پلاستیک شامل شش مرحله است که در ادامه به معرفی و بررسی آن ها می پردازیم .

بسته شدن قالب[3] : قسمتی از دستگاه را شامل می شود که که در حین پروسه تزریق قالب را بسته نگه می دارد و پس از آن باز می شود. اساسا قالبها از دو نیمه تشکیل می شوند که در هنگام تزریق باید توسط این بخش در کنار هم ثابت شوند . [1]
تزریق : در فاز تزریق مواد پلاستیک که معمولا به فرم گرانول ( دانه دانه ) می باشند ، وارد قیفی در قسمت بالایی دستگاه می شوند و از آنجا وارد سیلندری می شوند که توسط هیترهایی احاطه شده است . گرانولها پس از حرارت دیدن به حالت مذاب یا رزین در می آیند . در داخل سیلندر مواد به وسیله مارپیچی زیر و رو می شوند . با چرخش مارپیچ مواد نیز به سمت جلو رانده می شوند . و هنگامی که ماده کافی در قسمت جلویی مارپیچ ذخیره شد ، عملیات تزریق توسط نازل صورت می گیرد . و مواد مذاب به داخل راهگاه قالب رانده می شوند . سرعت و میزان فشار وارده به میزان چرخش مارپیچ و نیز قطر نازل بستگی دارد . در برخی از ماشینهای تزریق پلاستیک به جای مارپیچ از یک پیستون منگنه ای استفاده می شود . [1]

مستقر شدن1: فاز دولینگ شامل یک مکث در پروسه تزریق می شود تا هم مذاب در داخل حفره های قالب به صورت کامل پر شود و هم گازهای ایجاد شده از محفظه های تعبیه شده خارج شوند . [1]

خنک کاری : در این مرحله مذاب خنک می شود تا به حالت جامد در آمده و قابلیت خروج از قالب را پیدا کند . در غیر این صورت احتمال تغییر شکل محصول زیاد می باشد . [1]
بازشدن قالب : در این قسمت بخش دو نیمه قالبها نیز از هم باز شوند و آماده بیرون اندازی شوند . [1]
بیرون اندازی : چند میله به همراه یک صفحه عملیات خروج قطعه از قالب را انجام می دهند . راهگاه های قطعه کار که به صورت غیر استفاده و زاید می باشند از قطعه جدا و تمیزسازی می شوند تا مجددا برای ذوب شدن آماده شوند. [1]

در شکل (1-2) مکانیزم دستگاه تزریق پلاستیک را نشان میدهد .

نتیجه گیری

بعد از اتمام طراحي ، مزاياي شيبه سازي فرآيند تزريق و همچنين اثر آن در طراحي قالب را جمع بندي و مرور ميكنيم.

1. بهترين مكان تزريق با توجه به مينيمم نمودن اعوجاج تعيين ميگردد كه

الف : موجب كاهش مواد مصرفي

ب: موجب كاهش زمان سيكل كاري مي شود.

2. به كمك تحليل ها بهترين مكان تزريق تعيين و الگوي جريان حاصل از آن بررسي و اثرات خطوط جوش و نقاط حبس هوا را شناسايي كرد با توجه به اینکه در اصلاح قالب ساخته شده پنج مرحله سعی و خطا وجود دارد با رفع خطوط جوش و نقاط حبس هوا و بهینه سازی سیستم راه گاهی سه مرحله سعی و خطا حذف و در نتیجه موجب کاهش زمان تحویل محصول میشود.

3. پس از تعيين محل تزريق ميتوان شرايط بهينه براي قالب گيري را تحليل و مجموعه پارامترهاي بهينه ، نظير دماي ذوب ،زمان تزريق ،فشار تزريق و ... را تعيين مي شود.

4. بعد از بهينه سازي ، ميتوان سيستم خنك كاري را با طيف وسيعي از اجزاء مدل سازي كرد و در نهايت تحليل اعوجاج بر روي مدل را انجام داد تا به بهترين حالت ممكن دست پيدا كنيم .

5. در نرم افزار کتیا و در محیط طراحی قالب با توجه به نقطه اثر نیروی بسته شدن قالب[4] مکان مدل را در قالب مشخص کرده و با توجه نتایج به دست آمده در مورد مکان دریچه تزریق و راهگاه ها و کانالهای خنک کاری آنها را در قالب لحاظ کرد در واقع تفسیر ما از خروجی نرم افزار است که منجر به طراحی قالب می شود.

با توجه به مطالب ارئه شده و درصد بالاي تطابق با واقعيت نرم افزار مولد فلو ، تولید قالب های قطعات خودروها در شرکت های بزرگ خودروسازی دنیا و لوازم خانگی و ... با همین نرم افزار صورت ميگيرد . اميد است كه اين نرم افزار جايگاه خودش را در كشور ما بزودي به دست آورد تا از زمان تصمیم گيري تولید یک قطعه هر چه سریعتر قطعه به تولید برسد و زمان برگشت سرمایه را هم کوتاه گردد.