Thiết kế hệ thống làm nguội cho khuôn ép phun nhựa

1
ÁÁ
Ä
ÁØ
Ä
THIET KE HE
Ä
THONG LAM NGUO
Ä
I
CHO KHUÔN ÉP PHUN NHỰA
1. TO
Å
NG QUAN
nh hưởng rất lớn đến chất
lượng sản phẩm sau khi làm
nguội
nguội
Thời gian chu kỳ ép phun
ảnh hưởng rất lớn đến năng
suất
Chu kỳ ép phun
50 ~ 70%
Làm nguội tốt co rút đều
Thời gian chu kỳ ngắn
Làm nguội không tốt co rút
không đều gây cong vênh
Thời gian chu kỳ dài
2
1.1. CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG LÀM NGUỘI
A: Hệ thống kênh dẫn

B: Cơ cấu chia dòng
C: Ống nối
D: Bộ góp
E: Bộ phân phối
F: Khoang tạo hình
G: Bơm
H: Bộ giải nhiệt hoặc gia nhiêt
1.2. CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG
LÀM NGUỘI
Hệ thống làm nguội phải đảm bảo:
å
-S
ư
ï phân bo
á
nhiệt độ trên sản pha
å
m đồng đều,
không còn vùng tụ nhiệt.
- Sản phẩm co rút phải đồng đều.
- Sai lệch hình học nằm trong phạm vi yêu cầu
đối với sản
p
hẩm.
p
- Giảm tối đa thời gian chu trình ép phun có thể
nhằm tăng năng suất và tiết kiệm chi phí sản
xuất.
3
1.3. THÔNG SỐ HỆ THỐNG LÀM NGUỘI

 Vò trí đặt đường làm nguội

Ca
á
u hình hệ tho
á
ng la
ø
m nguội
Cau

hình

hệ

thong

lam

nguội
 Kích thước đường làm nguội
 Số lượng đường làm nguội
NĂNG SUẤT
ÉP PHUN
CHẤT LƯNG
SẢN PHẨM
KẾT CẤU
KHUÔN
2. NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI

Yêu cầu chung
Sự phân bố nhiệt độ trên sản phẩm sau khi làm nguội
là đồng đều, không còn vùng tụ nhiệt.
Sai lệch hình dáng hình học và kích thước nằm trong
h
i
â
à
p
h
ạm v
i
ye
â
uca
à
u.
Làm giảm tối đa thời gian chu trình ép phun.
4
2: NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
Nguye
â
nta
é
cchung
Nguyen

tac

chung
Ưu tiên làm nguội bằng hệ thống kênh dẫn chất lỏng làm
nguội. Những khu vực không thể bố trí được hệ thống kênh
dẫn thì sử dụng các cơ cấu làm nguội đặc biệt.
Làm nguội nhiều hơn ở những vùng thành sản phẩm dày,
vu
ø
ng tu nhiệt.
vung

tu
ï
nhiệt.
Làm nguội tốt ở những vò trí yêu cầu độ chính xác kích
thước của sản phẩm.
Chế độ làm nguội nên phù hợp với vật liệu sản phẩm và
chỉ tiêu của khách hàng.
2: NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
Thiết kế hệ thống kênh dẫn chất lỏng làm nguội
1. Xác đònh không gian bố trí hệ thống kênh dẫn chất
lỏng làm nguội.
2. Xác đ
ò
nh kích thước kênh dẫn.
ò
3. Bố trí hệ thống kênh dẫn vào trong khuôn.
5
2: NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI

Xác lập chế độ làm nguội
1. Nhiệt độ chất lỏng làm nguội.
2. Loại chất lỏng làm nguội.
3. Vận tốc dòng chảy chất lỏng trong kênh dẫn.
4. Chú ý đến sự sụt áp trong kênh dẫn.
2: NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
ùáø
Ca
ù
c cơ ca
á
u la
ø
m nguội đặc biệt
Được dùng để làm nguội tại những vò trí không thể
bố trí được đường làm nguội.
6
3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÊNH DẪN
CHẤT LỎNG LÀM NGUỘI
Xác đònh không gian bố trí hệ thống làm nguội
3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÊNH DẪN
CHẤT LỎNG LÀM NGUỘI
Xác đònh kích thước kênh dẫn
Kênh dẫn chất lỏng làm nguội có tiết diện tròn, giá
trò đường kính nên lấy theo tiêu chuẩn dụng cụ.
7
3.THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÊNH DẪN
CHẤT LỎNG LÀM NGUỘI
Bố trí hệ thống kênh dẫn vào trong khuôn

Xác đònh loại cấu hình kênh dẫn.
Xác đònh khoảng cách giữa những kênh dẫn.
Xác đònh khoảng cách từ kênh dẫn tới bề mặt sản phẩm.
Xác đònh chiều dài đường dẫn chất lỏng làm nguội.
3. BỐ TRÍ HỆ THỐNG KÊNH DẪN VÀO
TRONG KHUÔN
Xác đònh loại cấu hình kênh dẫn
8
3. BỐ TRÍ HỆ THỐNG KÊNH DẪN VÀO
TRONG KHUÔN
X
ù
đò h kh
ûù
hiư
õù
k
â
hd
ã
X
ac
đò
n
h

kh
oang cac
h
g

iư
a cac
k
en
h

d
an
3. BỐ TRÍ HỆ THỐNG KÊNH DẪN VÀO
TRONG KHUÔN
Xa
ù
cđònhkhoa
û
ng ca
ù
ch tư
ø
ke
â
nh da
ã
n
Xac

đònh

khoang

cach

tư

kenh

dan

đến bề mặt sản phẩm
9
3. BỐ TRÍ HỆ THỐNG KÊNH DẪN VÀO
TRONG KHUÔN
Xa
ù
cđònhchie
à
uda
ø
iđươ
ø
ng da
ã
n
Xac

đònh

chieu

dai

đương

dan

chất lỏng làm nguội
4. XÁC LẬP CHẾ ĐỘ LÀM NGUỘI
Xác đònh nhiệt độ chất lỏng làm nguội
Phụ thuộc vào nhiệt độ khuôn yêu cầu.
Th á hơ hi ätđ äkh â tư
ø
10
20
0
C
Th
a
á
p
hơ
n n
hi
e
ät

đ
o
ä

kh
uo

â
n
tư

10

–
20
0
C
.
10
4.XÁC LẬP CHẾ ĐỘ LÀM NGUỘI
Xác đònh loại chất lỏng làm nguội
Phụ thuộc vào nhiệt độ của chất lỏng làm nguội và khả
năng của nhà sản xuất.
Thông thường, ta dùng nước.
Nếu nhiệt độ yêu cầu trên 80
0
C, ta dùng dầu.
Nếu nhiệt độ yêu cầu dưới 5
0
C, ta dùng Etylen Glycol
hoặc pha trộn thêm Etylen Glycol vào nước.
4.XÁC LẬP CHẾ ĐỘ LÀM NGUỘI
Xa
ù
cđònhvậnto
á
cdo

ø
ng cha
û
ycha
á
tlo
û
ng la
ø
mnguội
Xac

đònh

vận

toc

dong

chay

chat

long

lam

nguội
Đảm bảo để có dòng chảy rối.

Qui ra: 4000 < Re < 10000
11
5. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG
LÀM NGUỘI
Phương pháp thiết kế truyền thống
Theo nguyên tắc thử – tìm lỗi – sửa sai,
chủ yếu dựa vào kinh nghiệm thực tế.
Thời gian thiết kế dài.
Chi phí sản xuất cao.
Khó đảm bảo chất lượng sản phẩm.
5. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG
LÀM NGUỘI
Chức năng thiết kế và phân tích hệ thống làm
nguội của phần mềm CAE – Moldflow
Thiết kế và bố trí được hệ thống làm nguội theo
yêu cầu.
Pha
â
n
tích
-
mo
â
pho
û
ng
qua
ù
trình
la

ø
m
nguội
va
ø
đưa
Phan
tích
mo
phong
qua
trình
lam
nguội
va
đưa
ra kết quả.
Dự đoán được hiệu quả làm nguội với hệ thống làm
nguội đã thiết kế.
12
5.THIẾT HỆ THỐNG LÀM NGUỘI THEO
CÔNG NGHỆ CAD/CAE
Phương
pha
ù
p
thie
á
t
ke

á
hệ
tho
á
ng
la
ø
m
nguội
theo
Phương
phap
thiet
ke
hệ
thong
lam
nguội
theo
công nghệ CAD/CAE
Sử dụng kinh nghiệm sản xuất khuôn, cơ sở lý thuyết
tính toán nhiệt và lưu chất, và các chức năng của phần
mềm Moldflow.
Dưa
tre
â
n
sư
pha
â

n
tích
va
ø
mo
â
pho
û
ng
ba
è
ng
phương
Dư
ï
a
tren
sư
ï
phan
tích
va
mo
phong
bang
phương
pháp số và đồ hoạ màu.
Qui trình thiết kế hệ thống làm nguội theo
công nghệ CAD/CAE
5. XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP THIẾT

HỆ THỐNG LÀM NGUỘI THEO CÔNG
NGHỆ CAD/CAE
ù
ù
á
û
û
á
ø
Xa
ù
cđònhca
ù
cthôngso
á
c
ơ
ba
û
ncu
û
ahệtho
á
ng la
ø
m
nguội
Thông số chế độ ép phun.
Thông số làm nguội: thông số chất lỏng làm nguội,
tho

â
ng
số
vật
liệu
nhưa,
tho
â
ng
số
vật
liệu
khuo
â
n,
…
thong
so
vật
liệu
như
ï
a,
thong
so
vật
liệu
khuon,
…
Xác đònh đường kính và số đường kênh dẫn chất

lỏng làm nguội, kích thước các cơ cấu làm nguội khác.
…
13
5. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHO HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
Xác đònh thời gian làm nguội
⎥
⎤
⎢
⎡
−
e
m
T
T
s
8
l
2
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−
=
ve
e
m

C
TTa
s
t
.
8
l
n
.
22
ππ
t
c
: Thời gian làm nguội (giây)
s: bề dày của sản phẩm
T
m
: Nhiệt độ chảy dẽo của nhựa (
o
C)
T
e
:Nhiệt độ lói sản phẩm (
o
C)
k
e
T
v
: Nhiệt độ của nước giải nhiệt (

o
C)
a: Hệ số khuếch tán nhiệt
k: Hệ số dẫn nhiệt (W/m
0
C)
C
p
Nhiệt dung riêng (J/kg
0
C)
: Khối lượng riêng (kg/m
3
)
Cp
a
.
ρ
=
5. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHO HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
Xác đònh đường kính kênh làm nguội
14
5. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHO HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
X
ù
đò h ä t
á
h

á
tl
û
l
ø
äi
X
ac
đò
n
h
va
ä
n
t
oc c
h
a
t

l
ong
l
am nguo
äi
5. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHO HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
Xa
ù
c đònh nhiệt lương truye

à
n trong khuo
â
n
-H
D
: Nhiệt lượng sinh ra do
đối lưu.
-H
B
: Nhiệt lượng sinh ra do
bức xạ nhiệt.
-
H
:
Nhiệt lương sinh ra do
Xac

đònh

nhiệt

lươ
ï
ng

truyen

trong

khuon
-
H
T
:
Nhiệt

lươ
ï
ng

sinh

ra

do

truyền nhiệt.
-H
P
: Nhiệt lượng do vật toả
ra.
-C:Chất lỏng làm nguội.
15
5. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHO HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
Xác đ
ò
nh nhiệt lươ
ï

n
g
tru
y
ền tron
g
khuôn
òïgyg
Nhiệt lượng do vật liệu nhựa toả ra:
16
5. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHO HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
Xa
ù
cđònhso
á
đươ
ø
ng ke
â
nh da
ã
ncha
á
tlo
û
ng la
ø
m nguội
Xac

đònh

so

đương

kenh

dan

chat

long

lam

nguội
6: BỐ TRÍ HỆ THỐNG LÀM NGUỘI
Xác đònh các vò trí cần làm nguội ưu tiên
Khảo sát hình học sản phẩm và các yêu cầu.
Khảo sát s
ư
ï
p
hân bo
á
nhiệt độ trên sản
p
hẩm

p
p
trước khi làm nguội.
Khảo sát kết cấu khuôn.
17
6: BỐ TRÍ HỆ THỐNG LÀM NGUỘI
Bố trí hệ thống làm nguội cho khuôn
Xác đònh không gian bố trí hiệu quả nhất.
Xác đònh vò trí đặt các kênh dẫn chất lỏng
l
ø
äi
l
am nguo
äi
.
Chọn cấu hình kênh dẫn và vò trí đặt đường
chất lỏng làm nguội vào/ra.
Một so
á
ví du
6: BỐ TRÍ HỆ THỐNG LÀM NGUỘI
Một

so

ví

du
ï

Bố trí các kênh nguội xung quanh lòng khuôn hình hộp.
18
Bo
á
trí ca
ù
cke
â
nh nguội xung quanh lo
ø
ng khuo
â
n hình tru
6: BỐ TRÍ HỆ THỐNG LÀM NGUỘI
Bo

trí

cac

kenh

nguội

xung

quanh

long

khuon

hình

tru
ï.
Sự làm nguội quanh một lòng khuôn trụ
Bá ílø äilõi hûbè á ùh
6: BỐ TRÍ HỆ THỐNG LÀM NGUỘI
B
o
á
tr
í

l
a
ø
m nguo
äi

l
o
õi
n
h
o
û

b

a
è
ng cơ ca
á
u va
ù
c
h
ngăn.
19
Bo
ỏ
trớ la
ứ
m nguoọi lo
ừ
ihỡnhhoọp
6: BO TR HE THONG LAỉM NGUOI
Bo

trớ

lam

nguoọi

loi

hỡnh

hoọp
.
Bo
ỏ
trớ la
ứ
m nguoọi lo
ừ
ihỡnhco
õ
ntru du
ứ
ng cụ ca
ỏ
uo
ỏ
ng nga
ờ
n
6: BO TR HE THONG LAỉM NGUOI
Bo

trớ

lam

nguoọi

loi

hỡnh

con

tru
ù,
dung

cụ

cau

ong

ngan
.
20
Bo
á
trí la
ø
m nguội cho ta
á
m khuo
â
n 4 khoang tao hình
6: BỐ TRÍ HỆ THỐNG LÀM NGUỘI
Bo

trí

lam

nguội

cho

tam

khuon

4

khoang

ta
ï
o

hình
.
7. NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
Xác đònh phân bố nhiệt độ và
àà
M
Xác đònh kích thước
và số đường làm
nguội
Xác đònh cách bố trí

hệ thống làm nguội
trên khuôn
vùng tụ nhiệt sau khi đie
à
n đa
à
y
Thiết kế hệ thống làm nguội
trên mô hình phân tích
CAD/CAE/CA
M
Phân tích quá trình làm nguội
Đánh giá kết quả phân tích
Ra quyết đònh
21
Xác đònh phân bố nhiệt độ và
àà
M
7. NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
Xác đònh kích thước
và số đường làm
nguội
Xác đònh cách bố trí
hệ thống làm nguội
trên khuôn
vùng tụ nhiệt sau khi đie
à
n đa
à

y
Thiết kế hệ thống làm nguội
trên mô hình phân tích
CAD/CAE/CA
M
Phân tích quá trình làm nguội
Đánh giá kết quả phân tích
Ra quyết đònh
7. NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
Xác đònh phân bố nhiệt độ và
àà
M
Xác đònh kích thước
và số đường làm
nguội
Xác đònh cách bố trí
hệ thống làm nguội
trên khuôn
vùng tụ nhiệt sau khi đie
à
n đa
à
y
Thiết kế hệ thống làm nguội
trên mô hình phân tích
CAD/CAE/CA
M
Phân tích quá trình làm nguội
Đánh giá kết quả phân tích

Ra quyết đònh
22
7. NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
Xác đònh phân bố nhiệt độ và
àà
M
Xác đònh kích thước
và số đường làm
nguội
Xác đònh cách bố trí
hệ thống làm nguội
trên khuôn
vùng tụ nhiệt sau khi đie
à
n đa
à
y
Thiết kế hệ thống làm nguội
trên mô hình phân tích
CAD/CAE/CA
M
Phân tích quá trình làm nguội
Đánh giá kết quả phân tích
Ra quyết đònh
7. NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
Xác đònh phân bố nhiệt độ và
Xác đònh kích thước
và số đường làm

nguội
Xác đònh cách bố trí
hệ thống làm nguội
tre
â
n
khuo
â
n
vùng tụ nhiệt sau khi điền đầy
Thiết kế hệ thống làm nguội
trên mô hình phân tích
CAD/CAE/CAM
tren
khuon
Phân tích quá trình làm nguội
Đánh giá kết quả phân tích
Ra quyết đònh
23
7. NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LÀM NGUỘI
Xác đònh phân bố nhiệt độ và
M
Xác đònh kích thước
và số đường làm
nguội
Xác đònh cách bố trí
hệ thống làm nguội
tre
â

n
khuo
â
n
vùng tụ nhiệt sau khi điền đầy
Thiết kế hệ thống làm nguội
trên mô hình phân tích
A
D/CAE/CA
M
tren
khuon
Phân tích quá trình làm nguội
Đánh giá kết quả phân tích
Ra quyết đònh
C
A
Xác đònh phân bố nhiệt độ và vùng
tụ nhiệt sau khi điền đầy
Đánh giá hình học sản phẩm
Phân tích quá trình điền đầy lòng khuôn
24
Xác đònh phân bố nhiệt độ và vùng
tụ nhiệt sau khi điền đầy
Làm nguội bằng hệ thống
kênh dẫn chất lỏng làm nguội
Làm nguội bằng các cơ
cấu đặc biệt
Vách ngăn Ống ngăn Thanh giải
nhiệt

Kênh dẫn
- Phân bố nhiệt độ trên sản phẩm
- Kích thước và số đường làm nguội
- Không gian bố trí hệ thống kênh dẫn chất lỏng
làm nguội theo kết cấu khuôn thực tế
Bá
tí
ù
ơ
á
iûi
hi ät
đë
bi ät
-
B
o
á
t
r
í
cac c
ơ
ca
á
ug
i
a
ûi
n

hi
e
ät
đ
a
ë
c
bi
e
ät
- Khả năng gia công chế tạo
Thiết kế hệ thống làm nguội trên mô hình
phân tích
+ Đảm bảo sản phẩm được làm nguội đồng đều
+ Đảm bảo co ngót kích thước đều cho sản phẩm
+ Sản phẩm không bò cong vênh sau khi làm nguội
25
Thiết kế HTLN trên mô hình phân tích
Phân tích quá trình làm nguội và đánh giá kết quả