Luận văn: Phân tích lỗi ép phun vỏ điện thoại SHG bằng CAE - Phạm Anh Tuấn

Luận văn phân tích các lỗi thường gặp khi ép phun vỏ điện thoại. Ứng dụng phần mềm CAE để tìm nguyên nhân và đề xuất giải pháp khắc phục hiệu quả.

• Tác giả: Phạm Anh Tuấn
• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Minh
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Chế Tạo Máy
• Đề tài: Sử dụng phần mềm CAE để phân tích và khắc phục các lỗi khi ép phun sản phẩm vỏ điện thoại di động
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về công nghệ CAE trong phân tích ép phun vỏ điện thoại

Phân tích lỗi ép phun vỏ điện thoại bằng công nghệ CAE (Computer Aided Engineering) là một giải pháp hiện đại trong ngành công nghiệp chế tạo. Phần mềm CAE cho phép các kỹ sư mô phỏng quá trình ép phun trước khi sản xuất thực tế, từ đó phát hiện và khắc phục các lỗi tiềm ẩn. Sử dụng nhựa PCEH1050°, một vật liệu kỹ thuật phổ biến, đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ các thông số ép phun. Nghiên cứu này tập trung vào phân tích CAE để tối ưu hóa quy trình sản xuất, giảm chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm final.

1.1. Vai trò của CAE trong ngành ép phun

CAE cung cấp công cụ mô phỏng số để phân tích các lỗi ép phun như xoắn sản phẩm, co ngót không đều, và biến dạng. Công nghệ này giúp thiết kế khuôn mẫu hiệu quả hơn, giảm thời gian thử nghiệm và tối ưu hóa quy trình ép phun với vật liệu như nhựa PCEH1050°.

1.2. Ứng dụng Moldex3D trong phân tích

Moldex3D là phần mềm CAE chuyên dụng cho phân tích ép phun. Nó mô phỏng dòng chảy nhựa, phân bố nhiệt độ, và áp suất trong khuôn. Các modul của Moldex3D cho phép kỹ sư dự đoán lỗi ép phun và điều chỉnh các thông số như áp suất phun, nhiệt độ và áp suất giữ trước khi sản xuất.

II. Các loại lỗi phổ biến trong ép phun vỏ điện thoại

Trong quá trình ép phun sản phẩm vỏ điện thoại, nhiều lỗi ép phun có thể xảy ra ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Các lỗi này bao gồm thiếu nhựa, khuyết tật bề mặt, xoắn sản phẩm, và biến dạng hình dạng. Sử dụng nhựa PCEH1050° có tính chất đặc biệt yêu cầu kiểm soát chính xác thông số ép phun như áp suất phun (120-280 Mpa) và nhiệt độ nóng chảy (285-315°C). Phân tích CAE giúp xác định nguyên nhân gốc rễ của các lỗi này và đề xuất giải pháp khắc phục hiệu quả.

2.1. Lỗi thiếu nhựa và biến dạng

Lỗi thiếu nhựa xảy ra khi nhựa không lấp đầy hoàn toàn lòng khuôn, thường do áp suất phun không đủ hoặc nhiệt độ quá thấp. Phân tích CAE mô phỏng dòng chảy nhựa để tối ưu hóa kênh dẫn và cuống phun, đảm bảo áp suất phun và áp suất giữ phù hợp với từng vị trí trên sản phẩm.

2.2. Xoắn sản phẩm và co ngót không đều

Xoắn sản phẩm và co ngót không đều là hậu quả của phân bố nhiệt độ bất đối xứng trong khuôn. Phân tích PVT (Pressure Volume Temperature) trong CAE cho phép dự đoán hệ số co ngót ở các điểm khác nhau. Điều chỉnh kênh dẫn nóng và kênh dẫn nguội giúp cân bằng phân bố nhiệt.

III. Quy trình phân tích và mô phỏng bằng CAE

Quy trình phân tích lỗi ép phun bằng CAE bao gồm các bước: thiết kế mô hình 3D sản phẩm và khuôn, xây dựng lưới phần tử hữu hạn, định nghĩa thông số vật liệu của nhựa PCEH1050°, thiết lập các điều kiện biên về áp suất phun, nhiệt độ và thời gian. Phần mềm CAE sau đó mô phỏng quá trình ép phun theo các miền khảo sát khác nhau. Kết quả mô phỏng bao gồm phân bố áp suất, nhiệt độ, dòng chảy nhựa, và dự đoán lỗi ép phun. Dựa trên kết quả này, kỹ sư điều chỉnh thiết kế khuôn và thông số ép phun để tối ưu hóa chất lượng sản phẩm.

3.1. Xây dựng mô hình và định nghĩa thông số

Giai đoạn đầu tiên là tạo mô hình 3D chi tiết của sản phẩm vỏ điện thoại và khuôn mẫu từ tệp CAD. Nhập thông số vật liệu của nhựa PCEH1050° vào phần mềm CAE: áp suất phun 120-280 Mpa, áp suất giữ 110-230 Mpa, nhiệt độ nóng chảy 285-315°C. Xác định các bộ thông số thực nghiệm để chạy mô phỏng.

3.2. Chạy mô phỏng và phân tích kết quả

Chạy mô phỏng CAE để phân tích dòng chảy nhựa trong kênh dẫn và sản phẩm. Quan sát mối quan hệ giữa kích thước chi tiết, áp suất phun và áp suất giữ. Xác định vị trí lỗi ép phun dự tính. So sánh hệ số co ngót giữa các vùng khác nhau trên sản phẩm để điều chỉnh thiết kế khuôn.

IV. Các giải pháp khắc phục lỗi ép phun vỏ điện thoại

Dựa trên kết quả phân tích CAE, có thể áp dụng nhiều giải pháp khắc phục lỗi ép phun hiệu quả. Tối ưu hóa thiết kế cuống phun và kênh dẫn để đảm bảo dòng chảy nhựa đều đặn. Điều chỉnh áp suất phun và áp suất giữ theo các miền khảo sát khác nhau với nhựa PCEH1050°. Cải thiện hệ thống kênh dẫn nóng và kênh dẫn nguội để kiểm soát nhiệt độ trong khuôn. Sử dụng các nút điều chỉnh dòng để cân bằng phân bố nhựa. Những giải pháp này giúp giảm hệ số co ngót, loại bỏ xoắn sản phẩm, và nâng cao chất lượng sản phẩm final.

4.1. Tối ưu hóa thiết kế khuôn và kênh dẫn

Sử dụng kết quả phân tích CAE để tối ưu kênh dẫn và cuống phun. Áp dụng các kiểu bố trí kênh dẫn dạng vòng nhiều cấp để đảm bảo cân bằng dòng chảy. Điều chỉnh kích thước cuống phun và miệng phun phù hợp với vật liệu PCEH1050°. Lắp đặt các nút vả que làm chệch hướng để hướng dòng chảy nhựa.

4.2. Điều chỉnh thông số ép phun và kiểm soát nhiệt độ

Điều chỉnh áp suất phun trong khoảng 260-280 Mpa cho các vị trí có khuyết tật. Giữ áp suất giữ ở mức 210-230 Mpa để kiểm soát co ngót. Duy trì nhiệt độ nóng chảy từ 305-315°C để đạt tính chất cơ học tối ưu. Cải thiện kênh dẫn gia nhiệt và kênh dẫn nguội theo từng vùng để kiểm soát phân bố nhiệt độ trong khuôn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Luận văn thạc sỹ khoa học Chế Tạo Máy 2011 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan nội dung trong quyén luận văn này với đề tài: “Sử dụng phần mém CAE dé phan tich và khắc phục các lỗi khi ép phun sản phẩm vỏ điện thoại di động SHG sử dụng nhựa PCEH1I050° là công trình nghiên cứu và sáng tạo của chính tác giả Phạm Anh Tuấn với sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Minh — Viện Cơ khí - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Ngay / / Pham Anh Tuan pS Hoc vién: Pham Anh Tuấn— 1IBCTM 1 Luận văn thạc sỹ khoa học Chế Tao Máy 2011 Danh mục các chữ viết tắt CAD | Computer Aided Design Thiệt kê với trợ giúp của máy tính CAM | Computer Aided Manufacturing San xuat có trợ giúp của máy tính CAE | Computer Aided Engineering Công nghệ trợ giúp của máy tinh ISO | International Standards Organization | Tổ chức tiêu chuân quốc tê STL | Standard Template Library Thư viện mã chuân 3D |3 Dimensions 3 chiêu PVT | Pressure Volume Temperature Ấp suất- thể tích- nhiệt độ Học viên: Pham Anh Tuần— IIBCTM Luận văn thạc sỹ khoa học Chế Tao Máy 2011 Danh mục các hình vẽ Hình Miêu tả Trang Hinh 1.1 San phẩm nhựa gia dụng 9 Hình 1.2 Sản phâm nhựa kỹ thuật 3 Hình 1.3 Kết cầu khuôn ép nhựa 13 Hình 14 Kết câu khuôn 2 tâm sử dụng kênh dẫn nguội 15 Hình 15 [Khuôn 2 tấm có kênh dẫn nóng 16 Hình l6 _ | Các bộ phận trong khuôn 3 tắm 17 Hình 17 | Khuôn nhiều tầng 18 Hình 1.8 | lõi bằng chốt xiên 18 Hinh 1.9 | Áo lõi mặt bên băng xylanh thủy lực 18 Hình 1.10 | Tháo ren trong băng chôt gap nha 19 Hình 1.11 | Tháo ren ngoài bằng chôt gập nhả 19 Hình 1.12 | Sản phẩm cho khuôn nhiều màu 19 Hình 1.13 | Các kiểu bô trí lòng khuôn dạng hình chữ nhật 21 Hinh 1.14 | Kiểu bễ trí lòng khuôn dạng tròn và dạng thăng 21 Hình 1.15 | Hệ thống kênh dẫn 22 Hình 1.16 | Vị trí cuỗng phun 22 Hình 1.17 | Kích thước cuỗng phun cho thiết kế 22 Học viên: Pham Anh Tuần— IIBCTM Luận văn thạc sỹ khoa học Chế Tao Máy 2011 Bảng Hệ số biên thiên kích thước của chỉ tiết trong miền | 61 2.13 khảo sát Tnóng chảy= 305-315 (°C) áp suất phun Pphun = 120-160 (Mpa), ap suat gitt Pgit= 110 Mpa Bang Hệ số biên thiên kích thước của chi tiệt trong miền | 62 2.14 khảo sát T nóng chảy =305-315°C, Pphun = 160-240 Mpa, Pgitt= 150 Mpa Bang Hệ số co ngót của kích thước trong mién khao sat T | 64 2.15 nóng chảy = 285-295 °C, Pphun = 260-280Mpa, Pgiữ= 210-230 Mpa Bang 3.1 | Các thông sô của nhựa PC_EH-1050 68 Bang 3.2 | Các thông số của máy ép phun 69 Bảng 3.3 | Các bộ thông sô thực nghiệm 70 Bang 3.4 | Số liệu đo của bô thông số thực nghiệm 1 70 Bảng 3.5 | Số liệu đo của bộ thông số thực nghiệm 2 Zl Bảng 36 | Số liệu đo của bộ thông số thực nghiệm 3 71 Bảng 3.7 | Số liệu đo của bộ thông số thực nghiệm 4 72 Bang 3.8 | Số liêu đo của bộ thông số thực nghiệm 5 72 Bảng 3.9 | Số liệu đo của bộ thông số thực nghiệm 6 73 Bang Số liệu đo của bộ thông sô thực nghiệm 7 74 3.10 Đảng Số liệu đo của bộ thông số thực nghiệm 8 74 3.11 Học viên: Pham Anh Tuần— IIBCTM Luận văn thạc sỹ khoa học Chế Tao Máy 2011 Hinh 1.37 | Các nút điêu chỉnh dòng được lắp trên khuôn 32 Hình 1.38 | Các nút chỉnh dòng được lắp trên khuôn 32 Hình 1.39 | Nút vả que làm chênh lệch hướng trên khuôn 33 Hình 1.40 | Một sô loại nút và que làm chệch hướng trên khuôn 33 Hình 141 | Chu kỳ ép phun 33 Hình 142 | Các lĩnh vực ứng dụng CAE 37 Hình 143 | Các modul của Moldex3D 38 Hình 2.1 Quy trình sản xuât một sản phẩm mới 41 Hinh 2.2 | Các cách thiết kê phân chuyên tiếp 42 Hình 23 | Góc bo của chỉ tiệt 4 Hình 24 | Thông số hình học của gân 43 Hình 25 | Các kiêu đặt gân 4 Hình 26 | Quá tình chạy mô phỏng 51 Hinh 2.7 | Môi trường edesigner 51 Hinh 2.8 Môi trường Edesign 52 Hinh 2.9 | Mỗi quan hệ giữa kích thước chỉ tiết- áp suất phun- áp | S6 suất giữ áp Hình 2.10 | Mỗi quan hệ giữa co ngót và kích thước chỉ tiết $6 Hình211 [Mỗi quan hệ PVT của vật liệu Polymer Hình 2.12 | Mỗi quan hệ giữa kích thước — áp suất phun- nhiệt độ | 60 Học viên: Pham Anh Tuần— IIBCTM Luận văn thạc sỹ khoa học Chế Tao Máy 2011 Hình 1.18 [ Tiết diện ngang của một số loại kênh dẫn. | Kích thước cho thiết kế kênh dẫn 23 Hình 120 | Kích thươc thiết kê đuôi nguội chậm 24 Hình 1.21 [Một số hệ thông kênh dẫn nóng 24 Hình 1.22 | Cấu tạo kênh dẫn gia nhiệt ngoài 25 Hình 123 | Cấu tạo kênh dẫn gia nhiệt trong 25 Hình 1.24 | Miệng phun trên khuôn 25 Hình 1.25 | Kích thước cho thiết kê miệng phun điểm 26 Hình 1.26 | Mệng phun ngâm dạng thăng 27 Hình 1.27 | Miệng phun ngầm dang cong 27 Hình 1.28 | Miêng phun không có van 27 Hình 1.29 | Miệng phun kiêu có van 28 Hình 1.30 | Kích thước làm nguội cho thiệt kê 29 Hình 1.31 | Dòng chảy của chât làm lạnh 29 Hình 1.32 | Bé tri kênh dẫn nguội làm nguội đều sản phẩm 30 Tình 1.33 | Kênh dẫn nguội không nên quá dai 31 Hình 134 | Kiéu bo trí kênh nguội theo từng kênh riêng biệt 31 Hình 135 | Kiểu bễ trí kênh nguội dang vòng 1 cấp 31 Hình 136 | Kiểu bố trí kênh nguội dạng vòng nhiều cấp 32 Học viên: Pham Anh Tuần— IIBCTM Luận văn thạc sỹ khoa học Chế Tao Máy 2011 Hình 1.18 [ Tiết diện ngang của một số loại kênh dẫn. | Kích thước cho thiết kế kênh dẫn 23 Hình 120 | Kích thươc thiết kê đuôi nguội chậm 24 Hình 1.21 [Một số hệ thông kênh dẫn nóng 24 Hình 1.22 | Cấu tạo kênh dẫn gia nhiệt ngoài 25 Hình 123 | Cấu tạo kênh dẫn gia nhiệt trong 25 Hình 1.24 | Miệng phun trên khuôn 25 Hình 1.25 | Kích thước cho thiết kê miệng phun điểm 26 Hình 1.26 | Mệng phun ngâm dạng thăng 27 Hình 1.27 | Miệng phun ngầm dang cong 27 Hình 1.28 | Miêng phun không có van 27 Hình 1.29 | Miệng phun kiêu có van 28 Hình 1.30 | Kích thước làm nguội cho thiệt kê 29 Hình 1.31 | Dòng chảy của chât làm lạnh 29 Hình 1.32 | Bé tri kênh dẫn nguội làm nguội đều sản phẩm 30 Tình 1.33 | Kênh dẫn nguội không nên quá dai 31 Hình 134 | Kiéu bo trí kênh nguội theo từng kênh riêng biệt 31 Hình 135 | Kiểu bễ trí kênh nguội dang vòng 1 cấp 31 Hình 136 | Kiểu bố trí kênh nguội dạng vòng nhiều cấp 32 Học viên: Pham Anh Tuần— IIBCTM Luận văn thạc sỹ khoa học Chế Tao Máy 2011 Hinh 1.37 | Các nút điêu chỉnh dòng được lắp trên khuôn 32 Hình 1.38 | Các nút chỉnh dòng được lắp trên khuôn 32 Hình 1.39 | Nút vả que làm chênh lệch hướng trên khuôn 33 Hình 1.40 | Một sô loại nút và que làm chệch hướng trên khuôn 33 Hình 141 | Chu kỳ ép phun 33 Hình 142 | Các lĩnh vực ứng dụng CAE 37 Hình 143 | Các modul của Moldex3D 38 Hình 2.1 Quy trình sản xuât một sản phẩm mới 41 Hinh 2.2 | Các cách thiết kê phân chuyên tiếp 42 Hình 23 | Góc bo của chỉ tiệt 4 Hình 24 | Thông số hình học của gân 43 Hình 25 | Các kiêu đặt gân 4 Hình 26 | Quá tình chạy mô phỏng 51 Hinh 2.7 | Môi trường edesigner 51 Hinh 2.8 Môi trường Edesign 52 Hinh 2.9 | Mỗi quan hệ giữa kích thước chỉ tiết- áp suất phun- áp | S6 suất giữ áp Hình 2.10 | Mỗi quan hệ giữa co ngót và kích thước chỉ tiết $6 Hình211 [Mỗi quan hệ PVT của vật liệu Polymer Hình 2.12 | Mỗi quan hệ giữa kích thước — áp suất phun- nhiệt độ | 60 Học viên: Pham Anh Tuần— IIBCTM Luận văn thạc sỹ khoa học Chế Tao Máy 2011 Danh mục các bảng Bảng Miêu tả Trang Bang 2.1 | Thông số công nghệ của chỉ tiết ép phun 47 Bảng 2.2 | Thông sô ép phun của vật liệu nhựa Polypropylene 48 Đảng23 |Bảng thông sô ép phun của nhựa INEOS |49 Polypropelene Bảng 24 | Các thông số ép phun cho mô phỏng 50 Bang 2.5 | 18 bộ thông số thí nghiêm mô phỏng 50 Bảng 26 | Số liệu chiều đài và chiều rộng của chỉ tiết sau quá | 52 trình mô phỏng Bảng 2.7 | Độ sai lệch của chỉ tiết chạy mô phỏng so với kích | 53 thước chuẩn của chỉ tiết Bang 2.8 | Dung sai cho phép của nhả sản xuất đưa ra đối với | 54 chỉ tiết thiết kế Bảng 2.9 | 2 bộ thông sô ép phun tôi ưu 54 Bang Hệ số ảnh hưởng của cac mién ap suat phun dén kích | 57 2.10 thước chỉ tiết Bảng Hệ số biển thiên kích thước của chỉ tiết khi thay đổi | 57 2.11 áp suất phun Pphun Bảng Hệ số biến thiên kích thước của chỉ tiết khi tăng áp | 58 2.12 suất giữ áp Pgiữ áp Học viên: Pham Anh Tuần— IIBCTM Luận văn thạc sỹ khoa học Chế Tao Máy 2011 Hinh 1.37 | Các nút điêu chỉnh dòng được lắp trên khuôn 32 Hình 1.38 | Các nút chỉnh dòng được lắp trên khuôn 32 Hình 1.39 | Nút vả que làm chênh lệch hướng trên khuôn 33 Hình 1.40 | Một sô loại nút và que làm chệch hướng trên khuôn 33 Hình 141 | Chu kỳ ép phun 33 Hình 142 | Các lĩnh vực ứng dụng CAE 37 Hình 143 | Các modul của Moldex3D 38 Hình 2.1 Quy trình sản xuât một sản phẩm mới 41 Hinh 2.2 | Các cách thiết kê phân chuyên tiếp 42 Hình 23 | Góc bo của chỉ tiệt 4 Hình 24 | Thông số hình học của gân 43 Hình 25 | Các kiêu đặt gân 4 Hình 26 | Quá tình chạy mô phỏng 51 Hinh 2.7 | Môi trường edesigner 51 Hinh 2.8 Môi trường Edesign 52 Hinh 2.9 | Mỗi quan hệ giữa kích thước chỉ tiết- áp suất phun- áp | S6 suất giữ áp Hình 2.10 | Mỗi quan hệ giữa co ngót và kích thước chỉ tiết $6 Hình211 [Mỗi quan hệ PVT của vật liệu Polymer Hình 2.