مقدمه

فرايند قالبگيري تزريقي از جمله فرايند هاي صنعتي مي باشد كه به دليل مزاياي گوناگون نظيرانعطاف پذيري بالا، قابليت ساخت قطعات پيچيده، سرعت توليد بالا، انرژي مصرفي كم، امكان خودكار شدن و استفاده از حداقل نيروي انساني، امكان ساخت قطعات بسيار دقيق و … به عنوان يكي از مهمترين و كارآمد ترين فرايند هاي صنعتي توليد قطعات پليمري شناخته شده است. اما به همان اندازه كه اين فرايند، فرايندي با قابليت است به همان اندازه پيچيدگي هاي مختلف باعث ايجاد اشكال و سردرگمي صنعتگراني مي شود كه با اين فرايند در حال كار هستند. تعدد فاكتورهاي كنترلي فرايند، زياد بودن مكانيزم هاي قالب تزريق پلاستيك و نتيجتاً حساسيت و پيچيدگي ساخت آن، تنوع بسيار زياد در مواد اوليه، پيچيدگي دستگاهها با توجه به امكاناتي كه همه روزه به اين دستگاهها افزوده مي شود و تنظيمات آنها و در نهايت اينكه مواد مورد استفاده در اين فرايند اغلب پلاستيك ها مي باشند كه خود رفتاري كاملاً پيچيده دارد، ازجمله عواملي مي باشند كه باعث پيچيدگي فرايند مي شوند. به همين دليل است كه اين فرايند با وجود كارآمدي بسيار اغلب بصورت بهينه كار نمي كند و برخي از قطعاتي كه مي تواند سود بسيار بالايي براي توليد كننده داشته باشد نتواند با حد اكثر سودآوري توليد شود.
اگر بخواهيم به منظور كاهش ميزان پيچيدگي هاي اين فرايند، عوامل مختلف موثر در توليد قطعات را دسته بندي نماييم، مي توان اين عوامل را به 3 دست مختلف تقسيم نمود:
1- قطعه: در حقيقت اينكه قطعه اي كه ما مي خواهيم به توليد آن اقدام نماييم چه ويژگي هايي بايد داشته باشد، يكي از موارد مهمي است كه بايد بدان پرداخته شود. مبحث طراحي قطعه يا محصول خود يك بحث كاملاً حرفه اي و تخصصي مي باشد. در طراحي يك قطعه بايست عوامل متعددي را بررسي نماييم. اين موارد شامل: طراحي ظاهري، طراحي به لحاظ فرايند پذيري، طراحي مكانيكي، انتخاب مواد و… مي شود. اگر بخواهيم به موارد مختلفي كه براي هريك از اين مراحل درگير آن هستند حتي اشاره اي اجمالي نماييم زمان بسياري را بايد تنها صرف معرفي اين نكات نمود. بعنوان مثال در قطعه اي كه تحت بار هاي مكانيكي مي باشد خصوصاً در مكانهايي كه تمركز تنش وجود دارد بايد ملاحظاتي را در نظر گرفت. از جمله اين ملاحظات مي توان به نحوه شكل گيري خطوط جوش سرد اشاره نمود. اين خطوط با عث ضعف در آن نقطه از قطعه مي شود. اگر اين نقطه، نقطه تمركز تنش نيز باشد، اين نقطه به يك نقطه بحراني قطعه تبديل خواهد شد. اين مثال يكي از مواردي است كه پارامتر هاي فرايندي باعث تاثير در يكي از ويژگي هاي قطعه شده است. به همين ترتيب بايد براي طراحي يك قطعه با كيفيت كليه مواردي كه مي تواند باعث افت كيفيت قطعه شود، را مورد ملاحظه قرار داد. مقاومت هاي مكانيكي قطعه و عوامل موثر بر آن بايد كاملاً بررسي شود، شرايط آب و هوايي كاري قطعه از نظر تابش آفتاب، كار در محيط هاي شيميايي و…بايد به دقت بررسيي شود، طراحي ظاهري و طراحي به لحاظ فرايندي نيز دقت شود. بنابراين مشاهده مي شود كه فرايند طراحي قطعه خود فرايندي پيچيده است كه بايد بمنظور رسيدن به حداكثر سود آوري قطعه بدان بيشتر دقت نمود.
2- قالب: قالب توليد قطعات تزريقي به دليل مكانيزم ها مختلفي كه در آن وجود دارد، دارايهزينه ساخت بالايي مي باشد. به همين دليل اگر اشتباهي در آن روي دهد هزينه بسيار بالايي رابراي اصلاح آن بايد صرف نمود. افزون بر اين طراحي سيستم انتقال مواد، سيستم خنك كننده، سيستم هاي مكانيكي قالب، محاسبات شرينكيج و پيچ خوردگي قطعه و… جزو مهمترين و سخت ترين بخش هاي يك قالب تزريق پلاستيك مي باشد. در اينجا نيز بايد به اين دسته از كار ها بعنوان يك كار تخصصي به اين موارد نگاه نمود.
3- فرايند و دستگاه: فرايند قالب گيري تزريقي به دليل تعدد پارامتر هاي موثر در كيفيت قطعه توليدي فرايند پيچيده اي مي باشد و اشراف بر آن نياز مند تجربه بسيار بالايي مي باشد. بايد تاثير هر فاكتور را در كيفيت قطعه به درستي درك كرد تا بتوان به توليد قطعه اي سود آور اقدام نمود. از طرف ديگر شناخت كافي از قابليت هاي يك دستگاه قالب گيري تزريقي و امكانات آنها نيز نياز به يك متخصص حرفه اي در زمينه دستگاه هاي قالب گيري تزريقي را ضروري مي نمايد.
طراحي يك سيستم قالب گيري تزريق پلاستيك متشكل شده است از تمامي مواردي كه در بالا آورده شده است و بايد براي دست يابي به يك هدف مشخص كه همانا دست يابي به كيفيت بالاتر در مقابل هزينه كمتر مي باشد، بايد اين عوامل متعدد نسبت به يكديگر بهينه سازي شوند. در كليه مواردي كه با مبحثي بنام بهينه سازي درگير هستيم بايد اثر دو گروه عوامل كه تاثير متفاوتي روي يك عامل هدف مي گذارند در ابتدا بررسي شده و سپس هريك از اين عوامل بگونه اي تنظيم شوند كه عامل هدف ما در بهترين شرايطش باشد. بنابراين ملاحظه مي شود كه براي دست يابي به يك قطعه ايده آل بايد چه مقدار كار انجام شود. سه عامل بالا عواملي هستند كه در فرايند تزريق استاندارد ديده مي شوند در صورتي كه از تكنيك هاي تخصصي ديگر نظير تزريق به كمك گاز، تزريق فوم و… استفاده نماييم تعداد فاكتور ها اضافه شده و بر پيچيدگي كار ما افزوده مي شود.
بهينه سازي فرايند قالب گيري تزريقي به كمك روش هاي طراحي آزمون و نرم افزارهاي شبيه سازي
بطور كلي امكانات سخت افزاري و نرم افزاري در توليد يك قطعه صنعتي مانند دو بال مي مانند كه بدون هر يك از آنها امكان پرواز وجود ندارد. متاسفانه در ميان صنعت گران كشور با وجود نفوذ بسيار گسترده سخت افزار هاي توليد در زمينه گسترش نرم افزار هاي توليد كار گسترده اي به انجام نرسيده است. بنابراين، يكي از مهمترين كارهايي كه مي توان براي حل مسايل توليدي در داخل كشور انجام داد گسترش امكانات نرم افزاري توليد و تبديل آنها از حالت تئوريك به حالت صنعتي و قابل استفاده براي صنعت گران مي باشد.
در اين سمينار هدف معرفي روشي براي بهينه سازي فاكتور هاي متعدد موثر در فرايند تزريق بوسيله نرم افزار هاي شبيه ساز و روش هاي طراحي آزمون مي باشد. در حقيقت مي خواهيم با استفاده از تركيب اين دو ابزار كه هر يك از آنها به خودي خود ابزار بسيار قدرتمندي هستند، بتوانيم از حجم پيچيدگي هاي اين فرايند كاسته و آن را اجرايي نماييم. در ابتدا نياز است كه يك معرفي اجمالي از اين ابزار ها داشتهباشيم.
شبيه سازي فرايند قالب گيري تزريقي
همانگونه كه اشاره شد به دليل اينكه قالب گيري تزريقي يك فرايند قالب بسته بوده و داراي فاكتورهاي كنترلي بسيار زيادي مي باشد، نياز است كه براي ايجاد اشراف بهتر روي فرايند از شبيه سازي استفاده شود. اصولاً شبيه سازي يك فرايند به معني اجراي آن فرايند بصورت مجازي مي باشد و امروزه با استفاده از ابزار هاي رياضي و كامپيوتري در بسياري از كارهاي صنعتي رونق بسيار زيادي يافته است و كاربران اين فناوري ها نيز از اين ابزار هاي شبيه سازي بهره هاي بسيار زيادي برده اند. مبحث شبيه سازي در فرايند قالب گيري تزريقي حدوداً از اواسط دهه 1970 ميلادي مطرح شد و تا به امروز همچنان ادامه يافته است. امروزه مي بينيم كه نرم افزار هاي بسيار قدرتمندي وجود دارد كه شبيه سازي فرايند قالب گيري تزريقي را با دقت مناسبي براي ما انجام مي دهند. از جمله اين نرم افزار ها مي توان به نرم افزار هاي Moldex3D ،Moldflow وSigmasoft اشاره نمود. استفاده تجاري از شبيه سازي فرايند قالب گيري تزريقي حدوداً از سالهاي اوايل دهه1980 ميلادي شروع شد. در آن سالها شبيه سازي شكل كاملاً محدودي داشت و تنها در بخشهاي كوچكي از فرايند قابل استفاده بود و هر نوع قطعه اي قابليت شبيه سازي نداشت. با وجود محدوديت هاي بسيار زياد شبيه سازي در آن زمان ها، استفاده از اين تكنيك ادامه يافت. با پيشرفت در سخت افزار هاي كامپيوتري و همچنين در قابليت هاي برنامه نويسي به طور مرتب، ديده مي شود كه نرم افزارهاي كارآمدتري به دنياي صنعت معرفي مي شود و همين امر باعث نفوذ بيشتر شبيه سازي در ميان صنعت گران شده است. امروزه نرم افزار هاي جديد قابليت تحليل سه بعدي جريان، تعيين ضريب شكست نور عبوري از يك قطعه تزريقي شفاف و قابليت المان بندي با انواع المان ها و… را دارد. اين امر باعث افزايش دقت تحليل ها شده و به نوبه خود باعث بازتر شد دست طراحان در زمينه طراحي قطعات هرچه پيچيده تر شده است. در حال حاضر در كشور هاي صاحب نام تمامي قالب ها و قطعه ها و فرايند ها بوسيله شبيه سازي مورد تحليل قرار مي گيرد.
يكي از معروف ترين نرم افزار هاي تجاري شبيه سازي فرايند قالب گيري تزريقي نرم افزار MPI محصول شركت Moldflow مي باشد. اين نرم افزار در حال حاضر در كشور ما موجود مي باشد. قابليت بالاي اين نرم افزار باعث شده است كه براي شبيه سازي از اين نرم افزار استفاده نماييم. ازجمله قابليت هاي اين نرم افزار مي توان به قابليت شبيه سازي فرايند قالب گيري استاندارد و ساير تكنيك هاي قالب گيري تزريقي، بانك اطلاعاتي با اطلاعات حدود 7000 نوع مواد مختلف، انواع شبيه سازي ها شامل: Flow ،Fill، Process windows ،Runner balance ،Gate location ،Warpage ،Cool مي باشد. روش هاي طراحي آزمون يا DOE
در شرايطي كه يك قطعه تزريقي دچار مسئله اي نظير پيچ خوردگي مي شود، براي رفع اين مشكل اغلب دست بكار شده ايم و شروع به تغيير دادن شرايط عملياتي نموده ايم. با تغيير هر عامل پيچ خوردگي قطعه شكل خاصي مي گيرد و مرتباً كم و زياد مي شود، ليكن در بسياري موارد ارتباطي منطقي ميان اين عوامل نمي توانيم بيابيم. در اغلب موارد به تجربه به نظام ها و سازماندهي هايي دست يافته ايم كه دراينگونه موارد به كمك ما آمده است.
تعريف آزمون در يك فرايند صنعتي اين است كه زماني كه ما براي كشف يك واقعيت با تغيير شرايط دست به تحقيق مي زنيم در واقع يك آزمون انجام داده ايم و هر يك از ما اينكار را در كارهاي فني بارها و بار ها انجام داده ايم. در بسياري از فرايند هاي صنعتي كه بطور همزمان نياز است كه چند عامل نسبت به يكديگر بهينه شوند بايد از روش يا استراتژي معيني براي انجام آزمون ها استفاده نمود. زيرا اولاً به دليل تعدد فاكتورها تعداد آزمونهاي مورد لزوم بسيار زياد است و ثانياً نظم و قاعده انجام اين آزمون ها با عث افزايش دقت و كمك به نتيجه گيري صحيح مي نمايد. اغلب عدم وجود اين استراتژي براي يافتن حالت بهينه در يك آزمون تزريق باعث مي شود كه در مواجهه با فاكتورها و برهمكنش هاي متعددي كه داراي سطوح مختلفي نيز هستند دچار مشكل شويم. اين مشكل به دليل افزايش تصاعدي تعداد آزمون ها با اضافه شدن يك فاكتور يا يك سطح به سطوح قبلي مي باشد. تصور كنيد در مثال بر طرف نمودن پيچ خوردگي مي دانيم كه پنج فاكتور دماي قالب، دماي مذاب، فشار تراكم، زمان تراكم و ابعاد گلويي موثر است.اگر بدانيم كه هريك از آنها داراي 3 سطح باشند آيا مي دانيد كه چند آزمون بايد انجام شود؟ جواب 35 آزمون يعني 243 آزمون مي باشد. و اگر هر آزمون نياز به 10 دقيقه زمان داشته باشد. براي اجراي كامل اين تعداد آزمون ها بايد 2430 دقيقه كه معادل است با 40.5 ساعت يعني 5 روز كاري زمان نياز است. در حاليكه در بسياري از آزمون ها مدت زمان آزمون چند ساعت مي باشد و تعداد عوامل و برهمكنش ها و سطوح بيش از اين تعداد است و براي انجام كليه آزمون ها بايد ماهها وقت صرف نمود. در اينجا راه حل چيست؟ علم آمار و احتمالات در اينگونه مسائل به خوبي توانسته است كه به كمك پژوهشگران بيايد. با استفاده از تحليل هاي آماري مي توان اولاً با تعداد كم آزمون نتيجه ديگر آزمون ها را استنتاج نمود و ثانياً از تعداد فاكتور ها و برهمكنش هاي كم اثر در فرايند كاست و تعداد سطوح را به سطح بهينه رساند به طور كلي به رويه ها، چهارچوب ها يا استراتژي هايي كه بواسطه آن مي توان يك آزمون با شرايط بالا (تعداد زياد فاكتورها و بر همكنش ها و سطوح)را سازماندهي نمود و نتايج صحيح را از آن استنتاج نمود، روش هاي طراحي آزمون يا DOE ناميده مي شود. يكي از معروف ترين روش هاي طراحي آزمون كه با استفاده از فنون آماري به كمك طراحان آمده است، روش طراحي آزمون تاگوچي مي باشد. اين روش با استفاده از ابزارهاي مختلف آماري مي تواند در مراحل مختلف يك پروژه به كمك ما بيايد.

 

فهرست مطالب

1 چكيده 1
2 مقدمه  2

فصل اول : كليات

براي انجام اين كارتحقيقاتي نياز بود كه به بررسي كارهايي كه در گذشته انجام شده بود، پرداخته شود. بنابراين به عنوان يكي از مهمترين منابعي كه در اختيار بود به اينترنت مراجعه شد و نكته جالب توجه حجم مطالبي بود كه در اينترنت قابل دسترسي بود. كارهاي تحقيقاتي بسياري در سالهاي اخير در زمينه استفادهتوام روش شبيه سازي و بهينه سازي انجام شده است. در حقيقت مي توان ادعا نمود كه استفاده از ايندوابزار قدرتمند به عنوان يكي از روش هاي مهم در فرايند هاي پيچيده اي نظير قالب گيري تزريقي جاافتاده است. در اين بخش از اين كار تحقيقاتي مي خواهيم به مرور برخي از اين كار ها بپردازيم:
در سال 2005 كار تحقيقاتي تحت عنوان بررسي تاثير پارامترهاي مختلف فرايندي بر انقباض قطعات قالب گيري تزريقي ارايه شد. اين كار تحقيقاتي بوسيله محققين “A.R.Jafarian” و “M.Shakeri” از دانشكده فني دانشگاه مازندران به انجام رسيد. در اين كار تحقيقاتي مدلهاي مسطح مورد استفاده قرار گرفت و كد هاي نرم افزاري به منظور شبيه سازي بكار رفته شد. سپس، از طريق اين كد ها تاثير پارامترهاي فرايندي مختلف مورد بررسي قرار گرفت. اين كد ها براي مواد گرمانرم معمولي بكار رفت و در آخر روش طراحي آزمون براي مطالعه تاثير اين متغير ها بطور همزمان بر ميزان انقباض مورد بررسي قرار گرفت. [5] نتايج مطالعات در اين تحقيق حاكي از آن بود كه فشار تراكم در انقباضات ضخامتي و سطحي تاثير بسيار زيادي دارد. در حاليكه تاثير دماي مذاب بسيار اندك است. تاثير دماي قالب بر انقباض سطحي بسيار كوچك مي باشد ليكن تاثير همين پارامتر بر انقباض در راستاي ضخامت قطعه قابل ملاحظه مي باشد. بعلاوه اين انجماد گلويي قبل از انجامد كامل قطعه انقباض را چه سطحي و چه ضخامتي تحت فشار ثابت تراكم افزايش مي دهد. نتايج شبيه سازي كه در بالا بدان اشاره شد، بوسيله روش one factor at time بدست آمد. به منظور اينكه بصورت همزمان تاثير پارامترهاي مختلف بدست آيد از روش طراحي آزمون تاگوچي استفاده شد. با توجه به اين روش، آزمونهاي متفاوتي بر مبناي آرايه متعامد 18L به انجام رسيد. جدول ANOVA به منظور نشان دادن درجه اهميت هر پارامتر بكار گرفته شد. با استفاده از اين روش نيز نتايج بدست آمده از شبيه سازي به روش one factor at time موردتاييد قرار گرفت.
در سال 2006 نيز كارتحقيقاتي تحت عنوان بهينه سازي فرايند قالب گيري تزريقي براي طرح توزيع كامپوزيتهاي پلي پروپيلن از طريق روش طراحي آزمون ارايه شد. محققين اين كار تحقيقاتي “Hua-An Chang” ،“Rong-Tai Yang” ،“Jie-Ren Shie” ،“Yung-Kuang Yang” بودند. در اين كار تحقيقاتي تابيدگي قطعات ساخته شده از كامپوزيتهاي PP مورد تحليل قرار گرفت و نتايج آن براي يكي از قطعات داخلي خودرو مورد استفاده قرار گرفت. نمونه تحت شرايط مختلف عملياتي تزريق يعني تغيير دماي مذاب، سرعت تزريق، و فشار تزريق بوسيله دستگاهي كه كورس پيچ آن بوسيله كامپيوتر قابل كنترل بود، موردآزمايش قرار گرفت. نمايش كانتوري تابيدگي بعنوان هدف كيفي در نظر گرفته شد. 16 آزمون بر مبناي جدول بدست آمده از آرايه متعامد انجام شد و روش طراحي آزمون براي تخمين تنظيم بهينه پارامترها مورد استفاده قرار گرفت. [6] نتيجه بدست آمده در اين تحقيق بدين قرار بود:
روش طراحي آزمون بر مبناي آرايه هاي متعامد تاگوچي، بعنوان روشي براي مطالعه بهينه سازي تابيدگي قطعه تحت فرايند قالب گيري تزريقي پيشنهاد مي شود و نتايج بدست آمده بصورت زير خلاصه مي شود:
تنظيمات بهينه بدين صورت است كه در كورس اول دماي تزريق 202 درجه سانتي گراد، نسبت سرعت تزريق به سرعت ماكزيمم 25% و سبت فشار تزريق به فشار ماكزيمم 28% مي باشد. در كورس دوم دماي مذاب 205 درجه سانتي گراد مي باشد و به ترتيب نسبت سرعت تزريق و فشار تزريق 40% و 39% سرعت وفشار دستگاه مي باشد و در كورس سوم دماي مذاب 201 درجه سانتي گراد و به ترتيب نسبت سرعتتزريق و فشار تزريق 22% و 26% سرعت و فشار دستگاه مي باشد. در حقيقت در اين پروژه به بهينه سازيمذاب پليمري در سيلندر تزريق پرداخته شد.
در كار تحقيقاتي ديگري شرايط بهينه در فرايند قالب گيري تزريقي يك قطعه ديواره نازك مورد بررسي قرار گرفت. اين كار تحقيقاتي نيز بوسيله تني چند از محققين دانشگاه National Chung Cheng و موسسه فناوري Pou Yuen به انجام رسيد. در اين تحقيق شرايط بهينه براي قالب گيري تزريقي قطعه ديواره نازك بدنه تلفن همراه از طريق استفاده از شبيه سازي CAE و اندازه گيري هاي تجربي مورد بررسي قرار گرفت. نرم افزار CAE مورد استفاده نرم افزار C-Mold بود و به منظور برنامه ريزي روي آزمون ها از آرايه متعامد استفاده شد و شرايط بهينه كه همان كاهش ميزان انقباض قطعه و تابيدگي آن بود، با استفاده از تحليل هاي تاگوچي بدست آمد. در اين كار تحقيقاتي تاثيرپارامترهاي مختلف دستگاه قالب گيري تزريقي روي ميزان انقباض و تابيدگي قطعه قالب گيري شده بررسي شد. [4]

1-1) هدف  7
1-2)پيشينه تحقيق   7
1-3)روش كار و تحقيق   10

فصل دوم آشنايي با شبيه سازي فرايند قالب گيري تزريقي

فرايند قالب گيري تزريقي، فرايندي بود كه سالها قبل از اينكه صنعت گران توانايي شبيه سازي آن را پيدا كنند ابداع شد. در حاليكه تاثير عوامل فرايندي روي كيفيت قطعات كاملاً شناخته شده بود، ليكن اين فرايند به دليل پيچيدگي ميان تاثيرات عوامل مختلف، نزد بسياري از صنعت گران به عنوان يك هنر مي مانست و تجربه تنها وسيله براي مقابله با مشكلات و مسايلي بود كه با آن مواجه مي شدند. در سالهاي نچندان دور صدها تحقيق به منظور بررسي تاثير عوامل مختلف فرايندي و كيفي قطعه انجام شد. در نهايت با افزايش نياز براي افزايش كيفيت قطعات قالب گيري شده در سالهاي 1970 از مدلسازي رياضي اين فرايند جهت پيش بيني و تخمين پارامتر هاي فرايند براي اولين بار انجام استفاده شد. و به دنبال آن تحقيقات مهندسي فراواني در اين ارتباط انجام شد. تمركز اين تحقيقات بيشتر روي شكل هاي هندسي بسيار ساده بود. با وجوديكه اين شكل هاي هندسي به لحاظ تحقيقاتي كمك فراواني را مي نمود، ليكن به مهندساني كه در زمينه قالب گيري تزريقي مشغول به فعاليت بودند، كمك زيادي نمي نمود. با وجود اين تحقيقات باعث بوجود آمدن يك زيربناي علمي قوي براي شبيه سازي شد.
در سال 1978 شركت Moldflow اولين نرم افزار تجاري را در اين زمينه ارايه نمود. اين نرم افزار قادر بود كه شرايط فرايند ( شامل دماي تزريق، دماي قالب، و زمان تزريق) و ميزان توازن جريان مذاب را در حفره ها و سيستم راهگاهها تخمين بزند. البته كار با اين نرم افزار بسيار دشوار بود و به تخصص بالايي نياز داشت. بدين منظور نياز بود از الگوي ساخت مدلي بنام “Layflat” استفاده شود. “Layflat” نوعي از نمايش قطعه است كه مي توان مدلسازي جريان سه بعدي، تبديل به مدلسازي جريان بصورت دو بعدي نمود. براي مثال، مكعب بازي را در نظر بگيريد كه لبه هاي آن در وجه باز كمي كلفت شده باشد. اگر جعبه از سطح تحتاني اش تزريق شود، بصورت بالقوه اين امكان وجود دارد كه از جريان يافتن پليمر دور لبه ها، نقاط حبس هوا بوجود آيد. شكل زير الگوي ساخت مدل “Layflat” و نحوه تبديل جعبه به اين مدل را نشان مي دهد.
تحليل مي توانست براي اشكال مختلفي از جريان مواد در مدل انجام شود. البته اين در حاليكه اين تحليل ها بصورت قابل اعتمادي قابل استفاده نبودند، استفاده از آنها مهارت بسيار زيادي را مي طلبيد.
Hieber و Shen با معرفي تحليل اجزاي محدود (Finite Element Analysis) توانستند موانع بسيار بزرگي را از سر راه استفاده از شبيه سازي در قالب گيري تزريقي بردارند. علي رغم اين حقيقت كه فناوري كامپيوتر متقاضي استفاده از تحليل اجزاي محدود براي فرايند قالب گيري تزريقي نبود، استفاده فناوري كامپيوتر از اين تكنيك نشان از مزاياي اين روش داشت. از جمله اين موارد اين بود كه مدلي كه براي تحليل از آن استفاده مي شد، شباهت بسيار زيادي به قطعه اصلي داشت و كليه نتايج را مي شد كه روي شكل قطعه نمايش داد. در سال 1983 شركت Moldflow برنامه تحليل اجزاي محدود فاز پرشدن قالب را ارايه نمود.
2-1)تاريخچه شبيه سازي فرايند قالب گيري تزريقي  13
2-2)چگونه شبيه سازي را انجام دهيم؟  15
2-3)نتايج قابل استحصال از شبيه سازي   16

فصل سوم آشنايي با روش طراحي آزمون يا DOE ا

طراحي آزمون ها فرايند هايي هستند كه بوسيله يك محقق يا مهندس انجام مي دهد تا اثرات شرايط مختلف در يك فرايند مقايسه شده يا يا در اين راستا عامل موثر ديگري كشف شود. اين فرايند ها در تمامي زمينه هاي مطالعاتي قابل انجام مي باشد. به منظور اينكه يك آزمون با راندمان بالاتري انجام شود، بايد از روش هاي علمي براي طراحي و برنامه ريزي روي آن استفاده نمود. روشهاي طراحي آماري آزمون در واقع فرايند برنامه ريزي آزمون ها مي باشند به طوريكه اطلاعات مقتضي انتخاب شده و حداقل تعداد آزمون ها انجام شود تا اطلاعات لازم و كافي فراهم شود و پس از آن از روش ها مناسب آماري استفاده خواهد شد تا اطلاعات انتخاب شده، تحليل گردد.
اگر بخواهيم نتيجه گيري پر مفهومي را از اطلاعات بدست آوريم، استفاده از روش هاي آماري براي طراحي آزمون لازم به نظر مي رسد. بنابراين، در هر فرايند طراحي آزمون دو ديدگاه وجود دارد: طراحي آزمون و تحليل آماري اطلاعات انتخاب شده. با توجه به اينكه روش تحليل آماري وابستگي بسيار زيادي به طراحي آزمون بكار گرفته شده دارد، بنابراين اين دو ديدگاه به شدت با همديگر ارتباط دارند.
شكل 3- 1 طرحي از رويه پيشنهادي براي طراحي آزمون را نمايش مي دهد مراحل مختلف الگوريتم نمايش داده شده به شرح زير مي باشد.
1- بيان و شرح مسئله اي كه آزمون براي آن تعريف مي شود: در اين مرحله لازم است كه مسئله بصورت واضح طرح شده و هدف از آن مشخص شود. بيان واضح مسئله به درك بهتر رويداد تحت مطالعه و شكل گيري حل نهايي آن كمك شايان توجهي مي نمĤيد.
2- درك شرايط كنوني: يكي از نكات مهم اين است كه تا جايي كه امكان دارد، اطلاعات قديمي كه بيشترين ارتباط را با آزمون دارد جمع آوري شود تا به درك صحيح مسئله كمك شود. جمع آوري اطلاعات از مراجع و كليه بخش هاي مرتبط با مسئله در يك شركت(شامل بخش هاي مهندسي، تضمين كيفيت، توليد، بازاريابي، پرسنل عملياتي، و غيره.) مي تواند بسيار مفيد و سودمند باشد.
3- انتخاب متغير هاي پاسخ: با توجه به توصيفي كه از مسئله در مرحله اول بدست آمد، مي توان متغير هاي پاسخ را انتخاب نمود. اگر لازم باشد مي توان متغير هاي پاسخ چندگانه اي را مورد انتخاب قرار داد. فرض كنيد كه بازده سيستم متغير پاسخ شما باشد، اغلب هنگاميكه بازده بالا مي رود، هزينه هاي مربوط به واحد هاي جانبي ( مانند واحد هاي تامين هواي فشرده، تامين آب سرد و گرم لازم براي فرايند و…) افزايش مي يابد كه اين ميزان افزايش را بايست كاهش داد. براي چنين حالتي مناسب نيست كه ما راندمان را بعنوان متغير پاسخ انتخاب نماييم بلكه انتخاب هزينه هاي واحد هاي جانبي خيلي مناسب تر است.
4- انتخاب عوامل دخيل در فرايند و سطح آنها: فرد آزمايش كننده بايد متغير هاي مستقلي را كه در متغير پاسخ تاثير مستقيم دارد را بيابد. مقادير اين متغير ها در آزمون نيز بايد به دقت انتخاب شود. معمولاً لازم است كه براي اين متغيرهاي مستقل 2 تا 5 سطح انتخاب شود و گستره اين سطوح نيز بايد تا جايي كه امكان دارد، در ناحيه اي كه مد نظر آزمايش كننده است، بزرگ و پراكنده در نظر گرفته شود.
5- انتخاب روش طراحي آزمون: اين بخش در حقيقت بخش اصلي و به بيان ديگر سازنده اسكلت رويه طراحي آزمون مي باشد. در اين بخش فرد آزمايش كننده بايد با توجه به تعداد عوامل، تعداد سطوحشان، تعداد سطوح تركيبي ممكن، هزينه آزمون ها و زمان، روش طراحي آزمون مناسب را انتخاب نمĤيد. اگر تعداد عوامل زياد باشد، توصيه مي شود كه از روش هاي Fractiional factorial كه از آرايه هاي متعامد استفاده مي نمايند، استفاده شود. همچنين فرد آزمايش كننده مي بايستي كه در مورد تعداد دفعاتي كه بايد هر آزمون تحت يك شرايط ثابت تكرار شود تا صحت نتيجه بدست آمده تضمين شود، و روش و ترتيبي كه بوسيله آن آزمون ها هدايت مي شود( روش انتخاب تصادفي)، تصميم گيري نمĤيد.
براي اينكه آناليز آماري اطلاعات آزمون ها قابل انجام باشد، بايد يك مدل رياضي در نظر گرفته شود.
6- انجام آزمايشات: اين مرحله، فرايند واقعي جمع آوري اطلاعات مي باشد. فرد آزمايش كننده بايد به پيشرفت واقعي آزمايشات توجه داشته باشد تا مطمئن شود كه اين آزمون ها طبق برنامه پيش مي رود و همچنين بايد توجه نمĤيد كه تا آنجا كه امكان پذير است محيط انجام آزمايش در طول مدت انجام آزمايشات از شرايط يكساني برخوردار باشد.
7- تحليل اطلاعات: روش هاي آماري مانند تحليل واريانس و تخمين هاي آماري بايد براي تحليل اطلاعات بدست آمده از آزمون ها مورد استفاده قرار گيرد. براي ما حالتي دلخواه است كه در آن كليه اطلاعات ممكن از تحليل اين اطلاعات براي مسئله بدست آيد.

3-1)مقدمه اي بر روش هاي طراحي آزمون  19
3-2)تعاريف در طراحي آزمايشات   21
3-3)انواع روش هاي طراحي آزمايش   22
3-3-4-1)روش تحليل تاگوچي   24
3-3-4-1-1)روش تاگوچي و كيفيت   24
3-3-4-1-2)فرايند طراحي آزمايشات  25
3-3-4-1-3)آرايه هاي متعامد   26
3-3-4-1-4) تجزيه و تحليل اطلاعات   32
3-3-4-1-5)نسبت SN ا  34
3-3-4-1-6)چگونه دو عامل را همزمان با هم بهينه سازي نماييم؟  36

فصل چهارم حل مسئله نمونه

4-1) نمونه مسئله حل شده بوسيله شبيه سازي و طراحي آزمون  42

فصل پنجم نتيجه گيري و پيشنهادات

مراجع لاتين  50
مراجع فارسي   52
چكيده انگليسي   53

فهرست جدول ها

جدول3-1- يك نمونه از جدول تحليل واريانس ANOVA ا  32
جدول 3-2- جدول راهنما براي آزمون F ا  33
جدول 3-3- جدول مربوط به تعيين سهم هر عامل در فرايند  34
جدول 3-4- آرايه متعامد 18L براي مثال بهنيه سازي همزمان دو فرايند  37
جدول 3-5- نتايج بدست آمده و مقادير نسبت SN در پاسخ هاي مختلف   37
جدول 3-6- مجموع نسبت هاي SN در هر سطح از فاكتورها در ساييدگي قطعه   38
جدول 3-7- تحليل ANOVA براي عامل سايش   38
جدول 3-8-مجموع نسبت هاي SN در عامل شكل ظاهري   38
جدول 3-9- تحليل ANOVA براي عامل شكل ظاهري   38
جدول 3-10- مجموع نسبت هاي SN در عامل معيوب بودن قطعه   39
جدول 3-11- تحليل ANOVA براي عامل معيوب بودن قطعه   39
جدول 3-12- جدول بهينه سازي 4 عامل با يكديگر   40
جدول 4-1- جدول مربوط به پارامترها و سطوح آنها   42
جدول 4-2-آرايه متعامد استفاده شده در اين تحقيق  43
جدول 4-3- جدول مربوط به نحوه چينش برهم كنش ها در آرايه متعامد  44
جدول 4-4-نتايج به دست آمده از آزمون ها   45
جدول 4-5- تحليل واريانس مساله  45

فهرست شكل ها

شكل 3-1- طرح شماتيك فرايند طراحي آزمون   19
شكل 3-2- شكل يك آرايه متعامد 8L ا  28
شكل 3-3- شكل يك ارايه متعامد 27L ا   30
شكل 3-4- چند نمونه از گرافهاي خطي   31
شكل 3-5- جدول مكان يابي ستون برهمكنش ها   31
شكل3-6- طرح شماتيك نحوه ورود اغتشاشات در يك فرايند   34
شكل 4-1 تغيير پارامتر هدف با تغيير پارامترهاي مختلف   45
 

Abstract
Injection molding is one of the important method of producing polymeric part. Because of the numerous paramether that influence the quality of the part, injection molding process is one of the most complicated industrial process. Researcher try to develop some method to evaluate the quantity and qualtity of the part the produce with this process. Process simulation and design of experience is the method the develop this days to help processors and molder to predict the part quality and organize the effort to optimization the part quality with respect to economic paramether. In this research we propose to integrat these to method with each other to optimize a part. To optimize this part , we measure the main effect of the paramether on the cycle time and volumetric shirinkge. At last optimize the cycle time and volumetric shirinkage with this paramether. At the end of the research we accept the resulte of our research with a empirical test.
Key word: simulation, design of experint, injection molding, shirinkage, cycle
time



 

  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان