Аналіз основних факторів, що впливають на масове виробництво в процесі лиття пластмас з використанням методу кінцевих елементів

Autor: Hani Mizhir Magid, Badr Kamoon Dabis, Mohammad Abed alabas Siba
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol 6, Iss 1 (114), Pp 65-71 (2021)
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Vol. 6 No. 1 (114) (2021): Engineering technological systems; 65-71
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 6 № 1 (114) (2021): Производственно-технологические системы; 65-71
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 6 № 1 (114) (2021): Виробничо-технологічні системи; 65-71
ISSN: 1729-4061
1729-3774
Popis: Plastic injection molding is widely used in many industrial applications. Plastic products are mostly used as disposable parts or as portable parts for fast replacements in many devices and machines. However, mass production is always adopted as an ideal method to cover the huge demands and customers’ needs. The problems of warpage due to thermal stresses, non-uniform pressure distribution around cavities, shrinkage, sticking and overall products quality are some of the important challenges. The main objective of this work is to analyze the stress distribution around the cavities during the molding and demolding to avoid their effects on the product quality. Moreover, diagnosing the critical pressure points around and overall the cavity projection area, which is subjected to high pressure will help to determine the optimum pressure distribution and ensure filling all cavities at the same time, which is another significant objective. Computer-aided design (CAD) and CATIA V5R20 are adopted for design and modeling procedures. The computer-aided engineering (CAE) commercial software ABAQUS 6141 has been dedicated as finite element simulation packages for the analysis of this process. Simulation results show that stress distribution over the cavities depends on both pressure and temperature gradient over the contact surfaces and can be considered as the main affecting factor. The acceptable ranges of the cavity stresses were determined according to the following values: the cavity and core region temperature of 55–65 °C, filling time of 10–20 s, ejection pressure 0.85 % of injection pressure, and holding time of 10–15 s. Also, theoretical results reveal that the uniform pressure and temperature distribution can be controlled by adjusting the cavities layout, runner, and gate size. Moreover, the simulation process shows that it is possible to facilitate and identify many difficulties during the process and modify the prototype to evaluate the overall manufacturability before further investing in tooling. Furthermore, it is also concluded that tooling iterations will be minimized according to the design of the selected process
Литье пластмасс под давлением широко используется во многих отраслях промышленности. Изделия из пластика в основном используются в качестве одноразовых или портативных деталей для быстрой замены во многих устройствах и машинах. Однако массовое производство всегда рассматривается как идеальный метод удовлетворения огромных требований и потребностей клиентов. Одними из основных проблем являются деформации из-за термических напряжений, неравномерное распределение давления по полостям, усадка, прилипание и общее качество изделий. Основной целью данной работы является анализ распределения напряжений вокруг полостей во время формования и извлечения из формы для устранения их влияния на качество продукции. Кроме того, диагностика критических точек давления вокруг и в целом области выступа полости, которая подвергается воздействию высокого давления, позволяет определить оптимальное распределение давления и одновременно обеспечить заполнение всех полостей, что является еще одной важной задачей. Для проектирования и моделирования используются системы автоматизированного проектирования (САПР) и CATIA V5R20. Для анализа этого процесса, было разработано коммерческое программное обеспечение автоматизированного проектирования (CAE) ABAQUS 6141 в качестве пакетов моделирования методом конечных элементов. Результаты моделирования показывают, что распределение напряжений по полостям зависит как от давления, так и от градиента температуры по контактным поверхностям и может рассматриваться как основной влияющий фактор. Допустимые диапазоны напряжений в полости определялись по следующим значениям: температура полости и области сердцевины 55 –65 °C, время заполнения 10–20 с, давление выталкивания 0,85% от давления литья и время выдержки 10–15 с. Кроме того, теоретические результаты показывают возможность управления равномерностью распределения давления и температуры путем регулирования расположения полостей, размера литника и затвора. Более того, процесс моделирования показывает, что для оценки общей технологичности перед дальнейшими инвестициями в оснастку возможно выявить и облегчить многие трудности в процессе и модифицировать прототип. Кроме того, можно сделать вывод, что количество итераций оснастки будет сведено к минимуму в соответствии со схемой выбранного процесса
Лиття пластмас під тиском широко використовується в багатьох галузях промисловості. Вироби з пластику в основному використовуються в якості одноразових або портативних деталей для швидкої заміни в багатьох пристроях і машинах. Однак масове виробництво завжди розглядається як ідеальний метод задоволення величезних вимог і потреб клієнтів. Одними з основних проблем є деформації через термічні напруження, нерівномірний розподіл тиску по порожнинах, усадка, прилипання та загальна якість виробів. Основною метою даної роботи є аналіз розподілу напруг навколо порожнин під час формування та вилучення з форми для усунення їхнього впливу на якість продукції. Крім того, діагностика критичних точок тиску навколо і в цілому області виступу порожнини, яка піддається впливу високого тиску, дозволяє визначити оптимальний розподіл тиску і одночасно забезпечити заповнення всіх порожнин, що є ще одним важливим завданням. Для проектування та моделювання використовуються системи автоматизованого проектування (САПР) та CATIA V5R20. Для аналізу цього процесу, було розроблено комерційне програмне забезпечення автоматизованого проектування (CAE) ABAQUS 6141 в якості пакетів моделювання методом кінцевих елементів. Результати моделювання показують, що розподіл напруг по порожнинах залежить як від тиску, так і від градієнта температури по контактних поверхнях і може розглядатися як основний фактор впливу. Допустимі діапазони напруг в порожнині визначалися за такими значеннями: температура порожнини та області серцевини 55–65 °C, час заповнення 10–20 с, тиск виштовхування 0,85% від тиску лиття і час витримки 10–15 с. Крім того, теоретичні результати показують можливість управління рівномірністю розподілу тиску і температури шляхом регулювання розташування порожнин, розміру литника та затвора. Більш того, процес моделювання показує, що для оцінки загальної технологічності перед подальшими інвестиціями в оснащення можливо виявити і полегшити багато труднощів в процесі та модифікувати прототип. Крім того, можна зробити висновок, що кількість ітерацій оснащення буде зведено до мінімуму відповідно до схеми обраного процесу
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: