Archives for February 2014

Finite Element ในงานแม่พิมพ์

การใช้ไฟไนต์เอลิเมนต์ช่วยวิเคราะห์การฉีดพลาสติก



ช่างแม่พิมพ์ในอดีตเมื่อต้องทำการออกแบบแม่พิมพ์ที่เป็นลักษณะ Family Mold หากชิ้นงานที่อยู่ภายในแม่พิมพ์ตัวเดียวกันมีความหนาบางของชิ้นงานไม่เท่ากัน เมื่อทำการฉีดพลาสติก มักจะเกิดปัญหาตามมา เช่น ความหนาแน่นของชิ้นงานแต่ละตัวไม่เท่ากัน,ชิ้นงานที่ไหลสะดวกกว่าจะเต็มก่อน  ทำให้ผู้ออกแบบแม่พิมพ์ มักจะกำหนดให้ทางเข้าน้ำพลาสติก มีขนาดเล็กไว้ก่อน จากนั้นเมื่อทำการปรับฉีด จึงค่อยๆขยายทางเข้าให้ใหญ่ขึ้น วิธีนี้สามารถใช้ได้ดี แต่ติดขัดเรื่องของเวลาที่ใช้ในการทดลอง และต้องทำการ ถอด-ติดตั้ง แม่พิมพ์บนเครื่องฉีดหลายครั้ง สูญเสียทั้งค่าแรงงานและเวลาที่ใช้ในการฉีด ในอดีตการแข่งขันทางการค้ายังไม่สูงเท่าปัจจุบันทำให้ยังพอที่จะใช้วิธีดังกล่าวได้ แต่ในปัจจุบันนี้ค่าแรงงานช่างฝีมือสูงขึ้นมาก หากใช้วิธีข้างต้นอาจต้องใช้เวลาหลายวันจึงจะเสร็จสิ้นกระบวนการ

ในเทคโนโลยีการผลิตรูปแบบใหม่ เราสามารถ simulation เพื่อดูแนวโน้มในการออกแบบของเรา ก่อนที่จะทำงานจริงได้ เพื่อลดค่าใช้จ่ายในการแก้ไขแม่พิมพ์ และยังช่วยร่นระยะเวลาในการผลิตแม่พิมพ์อีกด้วย

จากบทความตอนที่แล้ว ทาง Admin ได้ทำการจำลองการฉีดพลาสติกในแม่พิมพ์แบบ Family Mold จำนวน 2 คาวิตี้ ซึ่งชิ้นงานแต่ละชิ้นมีน้ำหนักไม่เท่ากัน จากการวิเคราะห์ทำให้ทราบได้ว่า หากออกแบบให้ทางเข้าน้ำพลาสติกมีขนาดเท่ากัน ด้านที่มีความหนาของเนื้อพลาสติกมากกว่าจะถูกเติมเต็มก่อน จึงได้ทำการปรับลดพื้นที่หน้าตัดของทางเข้าน้ำพลาสติกในส่วนที่ชิ้นงานมีความหนา และได้ขยายพื้นที่หน้าตัดของทางเข้าน้ำพลาติกในชิ้นงานด้านบาง

วิเคราะห์การฉีดพลาสติก

วิเคราะห์การฉีดพลาสติก

หลังจากปรับลด-ขยาย ช่องทางเข้าน้ำพลาสติกแล้ว ทำให้เวลาที่ใช้ในการฉีดพลาสติกเข้าสูุ่แม่พิมพ์ทั้ง2 คาวิตี้ สามารถเติมเต็มได้พร้อมกัน ประโยชน์ที่ได้รับคือ ผู้ออกแบบลดเวลาในการ Try-Out แม่พิมพ์ ส่วนเจ้าของผลิตภัณท์ก็ได้ชิ้นงานที่สมบูรณ์มากขึ้น และลดค่าใช้จ่ายในการทดสอบแม่พิมพ์ลงได้

การใช้ FEA เพื่อช่วย Balance runner

การสมดุลทางวิ่งแม่พิมพ์พลาสติก



ในการทำแม่พิมพ์พลาสติกที่ดี ควรจะต้องออกแบบให้สามารถฉีดชิ้นงานได้ง่ายและชิ้นงานที่ได้ออกมามีความสมบูรณ์ การออกแบบให้คาวิตี้เป็นรูปร่างสมมาตรเป็นสิ่งสำคัญ จะส่งผลให้แม่พิมพ์ฉีดได้ง่ายและไม่เกิดการบิดตัวของโครงสร้างแม่พิมพ์ ซึ่งจะเป็นสาเหตุที่ทำให้เครื่องฉีดมีปัญหาได้ เนื่องจากการไหลเพื่อเติมเต็มของน้ำพลาสติกต่างกัน ในแม่พิมพ์แบบ Family Mold บางครั้งมีความจำเป็นที่จำต้องออกแบบให้ชิ้นงานที่มีความแตกต่างเรื่องความหนามาอยู่ด้วยกัน พลาสติกหลอมเหลวถือเป็นของไหลชนิดหนึ่ง ตามธรรมชาติของของไหลจะเข้าเติมเต็มส่วนที่ไหลได้ง่ายก่อน ในกรณีที่ทางวิ่งและรูเข้าน้ำพลาสติกมีขนาดเท่ากัน ในคาวิตี้ที่ชิ้นงานหนากว่าพลาสติกจะเข้าเติมเต็มได้เร็วกว่า ส่งผลให้ด้านคาวิตี้ที่บางกว่าชิ้นงานยังไม่เต็ม ผู้ปรับฉีดก็มักจะเพิ่มแรงดันฉีดมากขึ้นเพื่อหวังจะให้พลาสติกเข้าไปเติมเต็ม หากแรงดันฉีดที่ใช้ในการฉีดยังมีไม่มากพอที่จะเอาชนะแรงปิดแม่พิมพ์ชิ้นงานก็จะสามารถฉีดออกมาได้ แต่ความหนาแน่นของชิ้นงานทั้งสองจะไม่เท่ากัน ในทางกลับกันหากเพิ่มแรงดันฉีดมากขึ้น จนแรงดันฉีดเอาชนะแรงปิดแม่พิมพ์ได้ เนื้อพลาสติกก็จะแลบออกมาทางด้านข้างของชิ้นงาน

ในอดีตปัญหาดังกล่าวต้องอาศัยช่างที่ชำนาญงานในการปรับแก้ไขทางน้ำพลาสติกเพื่อให้ น้ำพลาสติกสามารถเติมเต็มเข้าสู่คาวิตี้ได้พร้อมกัน ซึ่งบางครั้งก็อาศัยประสบการณ์เพียงอย่างเดียว ทำให้เสียเวลาและค่าใช้จ่ายในการทดลองแม่พิมพ์เป็นจำนวนมาก

Filling-Animation

การใช้คอมพิวเตอร์ช่วยวิเคราะห์การไหลของพลาสติก

ในปัจจุบันได้มีการใช้คอมพิวเตอร์มาช่วยในการผลิตมากขึ้นส่งผลให้ ผู้ออกแบบแม่พิมพ์สามารถทราบได้ล่วงหน้า และทำการออกแบบเพื่อลดปัญหาดังกล่าวลงได้ อย่างไรก็ดีการใช้ FEAเพื่อช่วยในการผลิต ยังต้องอาศัยปัจจัยอื่นๆเข้ามาทำการวิเคราะห์ด้วย เพื่อให้เกิดการทำนายที่แม่นยำที่สุด

การวิเคราะห์และประเมินค่าของแรงและการเสียรูปในแม่พิมพ์พลาสติก

การเสียรูปของแม่พิมพ์พลาสติกและการเสียรูปของเครื่องฉีดพลาสติก



การประเมินการเสียรูปที่ยอมให้มีได้ สามารถใช้หลักการพืนฐานของแม่พิมพ์แบบง่ายๆ แม่พิมพ์แบบนี้ประกอบด้วยคาวีตี้ ผิวของแม่พิมพ์ทั้งสองส่วน และฐานของแม่พิมพ์ ก่อนอื่นคาวิตี้ต้องมีพิกัดความเผื่อตามที่ชิ้นงานต้องการ ซึ่งจะรวมการเสียรูปจากการหดตัวของพลาสติกด้วย อย่างไรก็ตาม การเสียรูปที่ยังคงอยู่ เมื่อชิ้นงานมีรูปร่างในขั้นสุดท้ายเท่านั้น ที่จะมีผลต่อชิ้นงานและแม่พิมพ์ แรงกดจะน้อยกว่าแรงดันตามตำแหน่งเดียวกันในคาวิตี้ ถ้าคาวิตี้ประกอบด้วยหลายชิ้นส่วน เพราะต้องการให้ขึ้นรูปง่าย หรือระบายอากาศ ควรหาการเสียรูปจากแรงดันภายในสูงสุด เพื่อให้ชิ้นส่วนต่างๆของแม่พิมพ์เข้ากันได้สนิท ที่บริเวณ gateก็เช่นกัน ผู้ออกแบบยังควรแยกให้ชัด ระหว่างทิศทางการปลดชิ้นงานและทิศทางขวางการปลดชิ้นงาน

การเสียรูปในแนวขวางทิศทางการปลดชิ้นงาน ไม่เพียงแต่มีผลกับขนาดชิ้นงานเท่านั้น แต่ในขณะเดียวกัน จะมีผลต่อการทำงานของแม่พิมพ์ด้วย เมื่อแรงดันฉีดหรือแรงดันตามทำให้ผนังของคาวิตี้เสียรูปมากเกินไป ในทิศทางตั้งฉากกับการปลดชิ้นงาน จนไม่สามารถคืนรูปเดิมได้ เนื่องจากชิ้นงานหดตัวน้อยเกินไป ชิ้นงานที่ถูกอัดอยู่ระหว่างผนังคอร์กับคาวิตี้ และการเปิดแม่พิมพ์ต้องใช้แรงมากขึ้น นี่เป็นข้อกำหนดที่สำคัญ คือการเสียรูปในแนวขวางการปลดชิ้นงานจะต้องน้อยกว่าขนาดการหดตัวของชิ้นงาน โดยเฉพาะส่วนที่เป็นโครงยาวและบางมากๆ เช่น ในกรณีของถาดเครื่องฉายสไลด์ การเสียรูปในทิศทางการปลดแม่พิมพ์ จะไม่มีผลทันทีต่อการทำงานของแม่พิมพ์แต่จะมีผลต่อขนาดชิ้นงาน การเสียรูปของ slide core และชิ้นส่วนที่ Read More