Đồ án tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm mô phỏng CAE trong dạy học

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế tài liệu học tập, giảng dạy môn CAE CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1. Giới thiệu Autodesk ® Moldflow ® phần mềm mô phỏng ép nhựa, một phần mềm của hãng Autodesk cung cấp các công cụ giúp các nhà sản xuất tối ưu hóa việc thiết kế các bộ phận nhựa trong khuôn ép nhựa và dòng chảy nhựa trong quá trình đúc ép nhựa. Nhiều công ty trên thế giới sử dụng phần mềm mô phỏng Autodesk ® Moldflow ® Insight để mô phỏng các quá trình đúc, ép nhưa làm giảm nhu cầu cho việc thử nghiệm các mẫu thực tế tốn kém, cũng như dự đoán và giải quyết được các khuyết tật sản xuất và đưa ra thị trường một cách nhanh chóng. 2. Tầm quan trọng Để thấy được tầm quan trọng của việc ứng dụng phần mềm CAE vào quá trình tối ưu trong thiết kế khuôn ta sẽ so sánh phương pháp thiết kế truyền thống và phương pháp thiết kế với sự trợ giúp của phần mềm CAE. 2.1Phương pháp thiết kế truyền thống Là kiểu thiết kế mà người sản xuất chỉ dựa vào kinh nghiệm và tri thức trước đây tiến hành thiết kế và sản xuất đồng thời dựa vào kết quả thử khuôn thực tế (molding trial) để sửa đổi thiết kế hoặc phán đoán một cách một cách khó khăn. Đặc điểm của phương pháp này là tất cả các tham số thiết kế hoặc ép phun hoàn toàn dựa vào kinh nghiệm và hiểu biết của người sản xuất và người thiết kê, sử dụng sổ tay hoặc tiêu chuẩn thiết kế và tiến hành thiết kế điều chỉnh. Những tham số thiết kế có phù hợp hay không phải đến lúc thử khuôn thực tế mới có thể nghiệm chứng, khi xuất hiện vấn đề, thường phải tiến hành sửa chữa khuôn, sửa đổi thiết kế khuôn hoặc cả sản phẩm. Nhược điểm của phương pháp này là công việc kiểm chứng dựa vào thử khuôn, sửa đổi thiết kế tiến hành ở công đoạn sau, do đó việc sửa chữa khó khăn và hao phí tiền bạc lớn, thời gian thử và sửa dài, giá thành sản phẩm cao, thời gian giao hàng và GVHD:Trần Văn Trọn Trang 1 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế tài liệu học tập, giảng dạy môn CAE đưa ra thị trường dài không có lợi cho tình hình hiện nay chu kì sử dụng sản phẩm ngắn và thời gian giao hàng nghiêm ngặt. 2.2 Phương pháp thiết kế ứng dụng CAE Thiết kế CEA là sự kết hợp kinh nghiệm và tri thức, sử dụng phương pháp phân tích bằng máy vi tính để hiểu dưới tổ hợp điều kiện ép phun thiết kế không giống nhau, đặc tính ép phun và biến đổi chất lượng sản phẩm. kết quả cung cấp có thể giúp người thiết kế sử lý giả quyết vấn về dựa vào kết quả và tham số thiết kế và ép phun có thể biết được các vấn đề tiềm ẩn. Do máy vi tính tính toán nhanh chóng hiệu quả , đồng thời có thể đem kết quả phân tích với các thông số phân bố nhiệt độ rất khó thu được trên thực tế với đồ họa máy tính biểu diễn ra. Do đó nhà thiết kế sản phẩm và nhà thiết kế khuôn có thể dựa vào kết quả phân tích để cải thiện thiết kế, nâng cao chất lượng sản phẩm và tránh các vấn đề về ép phun, và có thể thử trên máy tính các phương án khả thi để tối ưu hóa thiết kê. Phương pháp thiết kê ứng dụng CAE giúp giảm giá thành và thời gian hao phí trong quá trình thử khuôn thực tế, rút ngắn thời gian đưa ra sản phẩm. đồng thời kết quả phân tích cung cấp đặc tính trạng thái của từng quá trình cụ thể, giúp người thiết kế nhanh chóng tích lũy kinh nghiệm và thiết lập tiêu chuẩn thiết kế. GVHD:Trần Văn Trọn Trang 2 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế tài liệu học tập, giảng dạy môn CAE 2.2.3 2.2.3 Lợi ích của việc sử dụng phương pháp CAE Do tính tin cậy của phương pháp CAE, có thể chỉ ra vấn đề tiềm ẩn trong ép phun và thiết kế, đề ra phương hướng sửa đổi thiết kế, hướng giải quyết trở ngại và phương án khả thi, có thể tránh điểm mù kinh nghiệm. CAE được thực hiện ở giai đoạn thiết kế trên máy tính trước khi khuôn được ép thử do đó giảm thời gian giá thành thử khuôn, sửa khuôn thực tế, rút ngắn chu trình thử sai thực tế, rút ngắn thời gian ép thử sản phẩm và thời gian ra thị trường, hao phí tiền bạc trong các công đoạn. Do đó giảm giá thành sản phẩm, tăng tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường, đem lại hiệu quả trong kinh doanh. CAE có thể trợ giúp người ép phun dự đoán và nắm bắt thông số ép phun đối với ảnh hưởng chất lượng sản phẩm, tìm ra thông số gia công và tối ưu hóa điều kiện gia công. CAE có thể chỉ ra các nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến chất lượng ép phun, từ đó cung cấp tham số sửa ổi thiết kế, tham số ép phun và chỉ tiêu định lượng. CAE có thể mô phỏng quá trình ép phun, với phương pháp sinh động và cụ thể hiện thị tham số gia công và thiết kế với trình tự trạng thái và ảnh hưởng chất lượng sản phẩm, có thể giúp người sử dụng nhanh chóng tích lũy kinh nghiệm và ép phun… GVHD:Trần Văn Trọn Trang 3 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế tài liệu học tập, giảng dạy môn CAE 3. Lý do chọn đề tài Hiện nay ngành công nghệ khuôn mẫu đang rất phát triển ở nước ta và nhu cầu học tập và tìm hiểu kiến thức liên quan đến lĩnh vực này là rất lớn . Hơn nữa đây là một trong những môn học chuyên ngành quan trọng trong ngành chế tạo khuôn mẫu tuy nhiên vẫn chưa có một tài liệu cụ thể nào giới thiệu về phần mềm CAE trong môn học này . Nay chúng em chọn đề tài : “ Ứng dụng phần mềm mô phỏng CAE trong dạy học” nhằm giúp hướng dẫn người học có thể tiếp cận và sử dụng phần mềm trong quá trình thiết kế và chế tạo khuôn mẫu. Với đề tài này chúng em hi vọng rằng sẽ giúp người học có thể dễ dàng tiếp cận , sử dụng phần mềm và tiết kiệm thời gian nghiên cứu , cung cấp cho kĩ sư thiết kế một phương pháp hữu hiệu trong việc thiết kế khuôn và nâng cao chất lượng sản phẩm. 4. Mục tiêu của đề tài ­ Giới thiệu và hướng dẫn sử dụng phần mềm mô phỏng dòng chảy trong khuôn ép nhựa : Moldflow 2010 ­ Ứng dụng một số sản phẩm cụ thể từ đó phân tích : + Tối ưu hóa hệ thống kênh dẫn và hệ thống làm mát + Nhận biết các khuyết tật: đường hàn, rỗ khí, cong vênh , không điền đầy, vật liệu biến chất…. + Đưa ra nguyên nhân và cách khắc phục. 5. Giơi han cua đêtai. Do còn nhiều hạn chế về thời gian cũng như kiên thưc chuyên môn nên đôan chỉ tập trung thưc hiên các vấn đề như sau: ­ Tim hiêu tông quan vêphương pháp phần tử hữu hạn. ­ Nghiên cứu sử dụng phần mềm mô phỏng dòng chảy trong khuôn ép nhựa trên phần mềm Moldflow. ­ Áp dụng phần mềm để mô phỏng một số sản phẩm . 6. Phương phap nghiên cưu. GVHD:Trần Văn Trọn Trang 4 Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế tài liệu học tập, giảng dạy môn CAE Đề tài nay đươc tiến hành dưa trên các phương pháp sau: ­ Phương pháp quan sát: Phương pháp thực tế các mô hình có sẵn, những đoạn video, những bộ khuôn thât. ­ Phương pháp tham khảo tài liệu: tâp hơp vanghiên cưu cac thông tin liên quan đên đêtai. 7. Đôi tương nghiên cưu. ­ Phần mềm mô phỏng dòng chảy trong khuôn ép nhựa Moldflow . 8. Dan y nghiên cưu. Chương 1: Tổng quan. Chương 2: Cơ sơ ly thuyêt. Chương 3: Hướng dẫn sử dụng phần mềm Moldflow. Chương 4: Áp dụng phần mềm phân tích một số chi tiết cụ thể. Chương 5: Kêt luân vakhuyên nghi. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Lý thuyết về phần tử hữu hạn Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method ­ FEM) là một phương pháp gần đúng để giải một số lớp bài toán biên. Theo phương pháp phần tử hữu hạn, trong cơ học, vật thể được chia thành những phần tử nhỏ có kích thước hữu hạn, liên kết với nhau tại một số hữu hạn các điểm trên biên (gọi là các điểm nút). Các đại lượng cần tìm ở nút sẽ là ẩn số của bài toán (gọi là các ẩn số nút).Tải trọng trên các phần tử cũng được đưa về các nút. Trong mỗi phần tử, đại lượng cần tìm được xấp xỉ bằng những biểu thức đơn giản và có thể biểu diễn hoàn toàn qua các ẩn số nút. Dựa trên nguyên lí năng lượng, có thể thiết lập được các phương trình đại số diễn tả quan hệ giữa các ẩn GVHD:Trần Văn Trọn Trang 5 ... - tailieumienphi.vn