مقدمه

فرایند قالبگیری تزریقی از جمله فرایند های صنعتی می باشد که به دلیل مزایای گوناگون نظیرانعطاف پذیری بالا، قابلیت ساخت قطعات پیچیده، سرعت تولید بالا، انرژی مصرفی کم، امکان خودکار شدن و استفاده از حداقل نیروی انسانی، امکان ساخت قطعات بسیار دقیق و … به عنوان یکی از مهمترین و کارآمد ترین فرایند های صنعتی تولید قطعات پلیمری شناخته شده است. اما به همان اندازه که این فرایند، فرایندی با قابلیت است به همان اندازه پیچیدگی های مختلف باعث ایجاد اشکال و سردرگمی صنعتگرانی می شود که با این فرایند در حال کار هستند. تعدد فاکتورهای کنترلی فرایند، زیاد بودن مکانیزم های قالب تزریق پلاستیک و نتیجتاً حساسیت و پیچیدگی ساخت آن، تنوع بسیار زیاد در مواد اولیه، پیچیدگی دستگاهها با توجه به امکاناتی که همه روزه به این دستگاهها افزوده می شود و تنظیمات آنها و در نهایت اینکه مواد مورد استفاده در این فرایند اغلب پلاستیک ها می باشند که خود رفتاری کاملاً پیچیده دارد، ازجمله عواملی می باشند که باعث پیچیدگی فرایند می شوند. به همین دلیل است که این فرایند با وجود کارآمدی بسیار اغلب بصورت بهینه کار نمی کند و برخی از قطعاتی که می تواند سود بسیار بالایی برای تولید کننده داشته باشد نتواند با حد اکثر سودآوری تولید شود.
اگر بخواهیم به منظور کاهش میزان پیچیدگی های این فرایند، عوامل مختلف موثر در تولید قطعات را دسته بندی نماییم، می توان این عوامل را به 3 دست مختلف تقسیم نمود:
1- قطعه: در حقیقت اینکه قطعه ای که ما می خواهیم به تولید آن اقدام نماییم چه ویژگی هایی باید داشته باشد، یکی از موارد مهمی است که باید بدان پرداخته شود. مبحث طراحی قطعه یا محصول خود یک بحث کاملاً حرفه ای و تخصصی می باشد. در طراحی یک قطعه بایست عوامل متعددی را بررسی نماییم. این موارد شامل: طراحی ظاهری، طراحی به لحاظ فرایند پذیری، طراحی مکانیکی، انتخاب مواد و… می شود. اگر بخواهیم به موارد مختلفی که برای هریک از این مراحل درگیر آن هستند حتی اشاره ای اجمالی نماییم زمان بسیاری را باید تنها صرف معرفی این نکات نمود. بعنوان مثال در قطعه ای که تحت بار های مکانیکی می باشد خصوصاً در مکانهایی که تمرکز تنش وجود دارد باید ملاحظاتی را در نظر گرفت. از جمله این ملاحظات می توان به نحوه شکل گیری خطوط جوش سرد اشاره نمود. این خطوط با عث ضعف در آن نقطه از قطعه می شود. اگر این نقطه، نقطه تمرکز تنش نیز باشد، این نقطه به یک نقطه بحرانی قطعه تبدیل خواهد شد. این مثال یکی از مواردی است که پارامتر های فرایندی باعث تاثیر در یکی از ویژگی های قطعه شده است. به همین ترتیب باید برای طراحی یک قطعه با کیفیت کلیه مواردی که می تواند باعث افت کیفیت قطعه شود، را مورد ملاحظه قرار داد. مقاومت های مکانیکی قطعه و عوامل موثر بر آن باید کاملاً بررسی شود، شرایط آب و هوایی کاری قطعه از نظر تابش آفتاب، کار در محیط های شیمیایی و…باید به دقت بررسیی شود، طراحی ظاهری و طراحی به لحاظ فرایندی نیز دقت شود. بنابراین مشاهده می شود که فرایند طراحی قطعه خود فرایندی پیچیده است که باید بمنظور رسیدن به حداکثر سود آوری قطعه بدان بیشتر دقت نمود.
2- قالب: قالب تولید قطعات تزریقی به دلیل مکانیزم ها مختلفی که در آن وجود دارد، دارایهزینه ساخت بالایی می باشد. به همین دلیل اگر اشتباهی در آن روی دهد هزینه بسیار بالایی رابرای اصلاح آن باید صرف نمود. افزون بر این طراحی سیستم انتقال مواد، سیستم خنک کننده، سیستم های مکانیکی قالب، محاسبات شرینکیج و پیچ خوردگی قطعه و… جزو مهمترین و سخت ترین بخش های یک قالب تزریق پلاستیک می باشد. در اینجا نیز باید به این دسته از کار ها بعنوان یک کار تخصصی به این موارد نگاه نمود.
3- فرایند و دستگاه: فرایند قالب گیری تزریقی به دلیل تعدد پارامتر های موثر در کیفیت قطعه تولیدی فرایند پیچیده ای می باشد و اشراف بر آن نیاز مند تجربه بسیار بالایی می باشد. باید تاثیر هر فاکتور را در کیفیت قطعه به درستی درک کرد تا بتوان به تولید قطعه ای سود آور اقدام نمود. از طرف دیگر شناخت کافی از قابلیت های یک دستگاه قالب گیری تزریقی و امکانات آنها نیز نیاز به یک متخصص حرفه ای در زمینه دستگاه های قالب گیری تزریقی را ضروری می نماید.
طراحی یک سیستم قالب گیری تزریق پلاستیک متشکل شده است از تمامی مواردی که در بالا آورده شده است و باید برای دست یابی به یک هدف مشخص که همانا دست یابی به کیفیت بالاتر در مقابل هزینه کمتر می باشد، باید این عوامل متعدد نسبت به یکدیگر بهینه سازی شوند. در کلیه مواردی که با مبحثی بنام بهینه سازی درگیر هستیم باید اثر دو گروه عوامل که تاثیر متفاوتی روی یک عامل هدف می گذارند در ابتدا بررسی شده و سپس هریک از این عوامل بگونه ای تنظیم شوند که عامل هدف ما در بهترین شرایطش باشد. بنابراین ملاحظه می شود که برای دست یابی به یک قطعه ایده آل باید چه مقدار کار انجام شود. سه عامل بالا عواملی هستند که در فرایند تزریق استاندارد دیده می شوند در صورتی که از تکنیک های تخصصی دیگر نظیر تزریق به کمک گاز، تزریق فوم و… استفاده نماییم تعداد فاکتور ها اضافه شده و بر پیچیدگی کار ما افزوده می شود.
بهینه سازی فرایند قالب گیری تزریقی به کمک روش های طراحی آزمون و نرم افزارهای شبیه سازی
بطور کلی امکانات سخت افزاری و نرم افزاری در تولید یک قطعه صنعتی مانند دو بال می مانند که بدون هر یک از آنها امکان پرواز وجود ندارد. متاسفانه در میان صنعت گران کشور با وجود نفوذ بسیار گسترده سخت افزار های تولید در زمینه گسترش نرم افزار های تولید کار گسترده ای به انجام نرسیده است. بنابراین، یکی از مهمترین کارهایی که می توان برای حل مسایل تولیدی در داخل کشور انجام داد گسترش امکانات نرم افزاری تولید و تبدیل آنها از حالت تئوریک به حالت صنعتی و قابل استفاده برای صنعت گران می باشد.
در این سمینار هدف معرفی روشی برای بهینه سازی فاکتور های متعدد موثر در فرایند تزریق بوسیله نرم افزار های شبیه ساز و روش های طراحی آزمون می باشد. در حقیقت می خواهیم با استفاده از ترکیب این دو ابزار که هر یک از آنها به خودی خود ابزار بسیار قدرتمندی هستند، بتوانیم از حجم پیچیدگی های این فرایند کاسته و آن را اجرایی نماییم. در ابتدا نیاز است که یک معرفی اجمالی از این ابزار ها داشتهباشیم.
شبیه سازی فرایند قالب گیری تزریقی
همانگونه که اشاره شد به دلیل اینکه قالب گیری تزریقی یک فرایند قالب بسته بوده و دارای فاکتورهای کنترلی بسیار زیادی می باشد، نیاز است که برای ایجاد اشراف بهتر روی فرایند از شبیه سازی استفاده شود. اصولاً شبیه سازی یک فرایند به معنی اجرای آن فرایند بصورت مجازی می باشد و امروزه با استفاده از ابزار های ریاضی و کامپیوتری در بسیاری از کارهای صنعتی رونق بسیار زیادی یافته است و کاربران این فناوری ها نیز از این ابزار های شبیه سازی بهره های بسیار زیادی برده اند. مبحث شبیه سازی در فرایند قالب گیری تزریقی حدوداً از اواسط دهه 1970 میلادی مطرح شد و تا به امروز همچنان ادامه یافته است. امروزه می بینیم که نرم افزار های بسیار قدرتمندی وجود دارد که شبیه سازی فرایند قالب گیری تزریقی را با دقت مناسبی برای ما انجام می دهند. از جمله این نرم افزار ها می توان به نرم افزار های Moldex3D ،Moldflow وSigmasoft اشاره نمود. استفاده تجاری از شبیه سازی فرایند قالب گیری تزریقی حدوداً از سالهای اوایل دهه1980 میلادی شروع شد. در آن سالها شبیه سازی شکل کاملاً محدودی داشت و تنها در بخشهای کوچکی از فرایند قابل استفاده بود و هر نوع قطعه ای قابلیت شبیه سازی نداشت. با وجود محدودیت های بسیار زیاد شبیه سازی در آن زمان ها، استفاده از این تکنیک ادامه یافت. با پیشرفت در سخت افزار های کامپیوتری و همچنین در قابلیت های برنامه نویسی به طور مرتب، دیده می شود که نرم افزارهای کارآمدتری به دنیای صنعت معرفی می شود و همین امر باعث نفوذ بیشتر شبیه سازی در میان صنعت گران شده است. امروزه نرم افزار های جدید قابلیت تحلیل سه بعدی جریان، تعیین ضریب شکست نور عبوری از یک قطعه تزریقی شفاف و قابلیت المان بندی با انواع المان ها و… را دارد. این امر باعث افزایش دقت تحلیل ها شده و به نوبه خود باعث بازتر شد دست طراحان در زمینه طراحی قطعات هرچه پیچیده تر شده است. در حال حاضر در کشور های صاحب نام تمامی قالب ها و قطعه ها و فرایند ها بوسیله شبیه سازی مورد تحلیل قرار می گیرد.
یکی از معروف ترین نرم افزار های تجاری شبیه سازی فرایند قالب گیری تزریقی نرم افزار MPI محصول شرکت Moldflow می باشد. این نرم افزار در حال حاضر در کشور ما موجود می باشد. قابلیت بالای این نرم افزار باعث شده است که برای شبیه سازی از این نرم افزار استفاده نماییم. ازجمله قابلیت های این نرم افزار می توان به قابلیت شبیه سازی فرایند قالب گیری استاندارد و سایر تکنیک های قالب گیری تزریقی، بانک اطلاعاتی با اطلاعات حدود 7000 نوع مواد مختلف، انواع شبیه سازی ها شامل: Flow ،Fill، Process windows ،Runner balance ،Gate location ،Warpage ،Cool می باشد. روش های طراحی آزمون یا DOE
در شرایطی که یک قطعه تزریقی دچار مسئله ای نظیر پیچ خوردگی می شود، برای رفع این مشکل اغلب دست بکار شده ایم و شروع به تغییر دادن شرایط عملیاتی نموده ایم. با تغییر هر عامل پیچ خوردگی قطعه شکل خاصی می گیرد و مرتباً کم و زیاد می شود، لیکن در بسیاری موارد ارتباطی منطقی میان این عوامل نمی توانیم بیابیم. در اغلب موارد به تجربه به نظام ها و سازماندهی هایی دست یافته ایم که دراینگونه موارد به کمک ما آمده است.
تعریف آزمون در یک فرایند صنعتی این است که زمانی که ما برای کشف یک واقعیت با تغییر شرایط دست به تحقیق می زنیم در واقع یک آزمون انجام داده ایم و هر یک از ما اینکار را در کارهای فنی بارها و بار ها انجام داده ایم. در بسیاری از فرایند های صنعتی که بطور همزمان نیاز است که چند عامل نسبت به یکدیگر بهینه شوند باید از روش یا استراتژی معینی برای انجام آزمون ها استفاده نمود. زیرا اولاً به دلیل تعدد فاکتورها تعداد آزمونهای مورد لزوم بسیار زیاد است و ثانیاً نظم و قاعده انجام این آزمون ها با عث افزایش دقت و کمک به نتیجه گیری صحیح می نماید. اغلب عدم وجود این استراتژی برای یافتن حالت بهینه در یک آزمون تزریق باعث می شود که در مواجهه با فاکتورها و برهمکنش های متعددی که دارای سطوح مختلفی نیز هستند دچار مشکل شویم. این مشکل به دلیل افزایش تصاعدی تعداد آزمون ها با اضافه شدن یک فاکتور یا یک سطح به سطوح قبلی می باشد. تصور کنید در مثال بر طرف نمودن پیچ خوردگی می دانیم که پنج فاکتور دمای قالب، دمای مذاب، فشار تراکم، زمان تراکم و ابعاد گلویی موثر است.اگر بدانیم که هریک از آنها دارای 3 سطح باشند آیا می دانید که چند آزمون باید انجام شود؟ جواب 35 آزمون یعنی 243 آزمون می باشد. و اگر هر آزمون نیاز به 10 دقیقه زمان داشته باشد. برای اجرای کامل این تعداد آزمون ها باید 2430 دقیقه که معادل است با 40.5 ساعت یعنی 5 روز کاری زمان نیاز است. در حالیکه در بسیاری از آزمون ها مدت زمان آزمون چند ساعت می باشد و تعداد عوامل و برهمکنش ها و سطوح بیش از این تعداد است و برای انجام کلیه آزمون ها باید ماهها وقت صرف نمود. در اینجا راه حل چیست؟ علم آمار و احتمالات در اینگونه مسائل به خوبی توانسته است که به کمک پژوهشگران بیاید. با استفاده از تحلیل های آماری می توان اولاً با تعداد کم آزمون نتیجه دیگر آزمون ها را استنتاج نمود و ثانیاً از تعداد فاکتور ها و برهمکنش های کم اثر در فرایند کاست و تعداد سطوح را به سطح بهینه رساند به طور کلی به رویه ها، چهارچوب ها یا استراتژی هایی که بواسطه آن می توان یک آزمون با شرایط بالا (تعداد زیاد فاکتورها و بر همکنش ها و سطوح)را سازماندهی نمود و نتایج صحیح را از آن استنتاج نمود، روش های طراحی آزمون یا DOE نامیده می شود. یکی از معروف ترین روش های طراحی آزمون که با استفاده از فنون آماری به کمک طراحان آمده است، روش طراحی آزمون تاگوچی می باشد. این روش با استفاده از ابزارهای مختلف آماری می تواند در مراحل مختلف یک پروژه به کمک ما بیاید.

 

فهرست مطالب

1 چکیده 1
2 مقدمه  2

فصل اول : کلیات

برای انجام این کارتحقیقاتی نیاز بود که به بررسی کارهایی که در گذشته انجام شده بود، پرداخته شود. بنابراین به عنوان یکی از مهمترین منابعی که در اختیار بود به اینترنت مراجعه شد و نکته جالب توجه حجم مطالبی بود که در اینترنت قابل دسترسی بود. کارهای تحقیقاتی بسیاری در سالهای اخیر در زمینه استفادهتوام روش شبیه سازی و بهینه سازی انجام شده است. در حقیقت می توان ادعا نمود که استفاده از ایندوابزار قدرتمند به عنوان یکی از روش های مهم در فرایند های پیچیده ای نظیر قالب گیری تزریقی جاافتاده است. در این بخش از این کار تحقیقاتی می خواهیم به مرور برخی از این کار ها بپردازیم:
در سال 2005 کار تحقیقاتی تحت عنوان بررسی تاثیر پارامترهای مختلف فرایندی بر انقباض قطعات قالب گیری تزریقی ارایه شد. این کار تحقیقاتی بوسیله محققین “A.R.Jafarian” و “M.Shakeri” از دانشکده فنی دانشگاه مازندران به انجام رسید. در این کار تحقیقاتی مدلهای مسطح مورد استفاده قرار گرفت و کد های نرم افزاری به منظور شبیه سازی بکار رفته شد. سپس، از طریق این کد ها تاثیر پارامترهای فرایندی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. این کد ها برای مواد گرمانرم معمولی بکار رفت و در آخر روش طراحی آزمون برای مطالعه تاثیر این متغیر ها بطور همزمان بر میزان انقباض مورد بررسی قرار گرفت. [5] نتایج مطالعات در این تحقیق حاکی از آن بود که فشار تراکم در انقباضات ضخامتی و سطحی تاثیر بسیار زیادی دارد. در حالیکه تاثیر دمای مذاب بسیار اندک است. تاثیر دمای قالب بر انقباض سطحی بسیار کوچک می باشد لیکن تاثیر همین پارامتر بر انقباض در راستای ضخامت قطعه قابل ملاحظه می باشد. بعلاوه این انجماد گلویی قبل از انجامد کامل قطعه انقباض را چه سطحی و چه ضخامتی تحت فشار ثابت تراکم افزایش می دهد. نتایج شبیه سازی که در بالا بدان اشاره شد، بوسیله روش one factor at time بدست آمد. به منظور اینکه بصورت همزمان تاثیر پارامترهای مختلف بدست آید از روش طراحی آزمون تاگوچی استفاده شد. با توجه به این روش، آزمونهای متفاوتی بر مبنای آرایه متعامد 18L به انجام رسید. جدول ANOVA به منظور نشان دادن درجه اهمیت هر پارامتر بکار گرفته شد. با استفاده از این روش نیز نتایج بدست آمده از شبیه سازی به روش one factor at time موردتایید قرار گرفت.
در سال 2006 نیز کارتحقیقاتی تحت عنوان بهینه سازی فرایند قالب گیری تزریقی برای طرح توزیع کامپوزیتهای پلی پروپیلن از طریق روش طراحی آزمون ارایه شد. محققین این کار تحقیقاتی “Hua-An Chang” ،“Rong-Tai Yang” ،“Jie-Ren Shie” ،“Yung-Kuang Yang” بودند. در این کار تحقیقاتی تابیدگی قطعات ساخته شده از کامپوزیتهای PP مورد تحلیل قرار گرفت و نتایج آن برای یکی از قطعات داخلی خودرو مورد استفاده قرار گرفت. نمونه تحت شرایط مختلف عملیاتی تزریق یعنی تغییر دمای مذاب، سرعت تزریق، و فشار تزریق بوسیله دستگاهی که کورس پیچ آن بوسیله کامپیوتر قابل کنترل بود، موردآزمایش قرار گرفت. نمایش کانتوری تابیدگی بعنوان هدف کیفی در نظر گرفته شد. 16 آزمون بر مبنای جدول بدست آمده از آرایه متعامد انجام شد و روش طراحی آزمون برای تخمین تنظیم بهینه پارامترها مورد استفاده قرار گرفت. [6] نتیجه بدست آمده در این تحقیق بدین قرار بود:
روش طراحی آزمون بر مبنای آرایه های متعامد تاگوچی، بعنوان روشی برای مطالعه بهینه سازی تابیدگی قطعه تحت فرایند قالب گیری تزریقی پیشنهاد می شود و نتایج بدست آمده بصورت زیر خلاصه می شود:
تنظیمات بهینه بدین صورت است که در کورس اول دمای تزریق 202 درجه سانتی گراد، نسبت سرعت تزریق به سرعت ماکزیمم 25% و سبت فشار تزریق به فشار ماکزیمم 28% می باشد. در کورس دوم دمای مذاب 205 درجه سانتی گراد می باشد و به ترتیب نسبت سرعت تزریق و فشار تزریق 40% و 39% سرعت وفشار دستگاه می باشد و در کورس سوم دمای مذاب 201 درجه سانتی گراد و به ترتیب نسبت سرعتتزریق و فشار تزریق 22% و 26% سرعت و فشار دستگاه می باشد. در حقیقت در این پروژه به بهینه سازیمذاب پلیمری در سیلندر تزریق پرداخته شد.
در کار تحقیقاتی دیگری شرایط بهینه در فرایند قالب گیری تزریقی یک قطعه دیواره نازک مورد بررسی قرار گرفت. این کار تحقیقاتی نیز بوسیله تنی چند از محققین دانشگاه National Chung Cheng و موسسه فناوری Pou Yuen به انجام رسید. در این تحقیق شرایط بهینه برای قالب گیری تزریقی قطعه دیواره نازک بدنه تلفن همراه از طریق استفاده از شبیه سازی CAE و اندازه گیری های تجربی مورد بررسی قرار گرفت. نرم افزار CAE مورد استفاده نرم افزار C-Mold بود و به منظور برنامه ریزی روی آزمون ها از آرایه متعامد استفاده شد و شرایط بهینه که همان کاهش میزان انقباض قطعه و تابیدگی آن بود، با استفاده از تحلیل های تاگوچی بدست آمد. در این کار تحقیقاتی تاثیرپارامترهای مختلف دستگاه قالب گیری تزریقی روی میزان انقباض و تابیدگی قطعه قالب گیری شده بررسی شد. [4]

1-1) هدف  7
1-2)پیشینه تحقیق   7
1-3)روش کار و تحقیق   10

فصل دوم آشنایی با شبیه سازی فرایند قالب گیری تزریقی

فرایند قالب گیری تزریقی، فرایندی بود که سالها قبل از اینکه صنعت گران توانایی شبیه سازی آن را پیدا کنند ابداع شد. در حالیکه تاثیر عوامل فرایندی روی کیفیت قطعات کاملاً شناخته شده بود، لیکن این فرایند به دلیل پیچیدگی میان تاثیرات عوامل مختلف، نزد بسیاری از صنعت گران به عنوان یک هنر می مانست و تجربه تنها وسیله برای مقابله با مشکلات و مسایلی بود که با آن مواجه می شدند. در سالهای نچندان دور صدها تحقیق به منظور بررسی تاثیر عوامل مختلف فرایندی و کیفی قطعه انجام شد. در نهایت با افزایش نیاز برای افزایش کیفیت قطعات قالب گیری شده در سالهای 1970 از مدلسازی ریاضی این فرایند جهت پیش بینی و تخمین پارامتر های فرایند برای اولین بار انجام استفاده شد. و به دنبال آن تحقیقات مهندسی فراوانی در این ارتباط انجام شد. تمرکز این تحقیقات بیشتر روی شکل های هندسی بسیار ساده بود. با وجودیکه این شکل های هندسی به لحاظ تحقیقاتی کمک فراوانی را می نمود، لیکن به مهندسانی که در زمینه قالب گیری تزریقی مشغول به فعالیت بودند، کمک زیادی نمی نمود. با وجود این تحقیقات باعث بوجود آمدن یک زیربنای علمی قوی برای شبیه سازی شد.
در سال 1978 شرکت Moldflow اولین نرم افزار تجاری را در این زمینه ارایه نمود. این نرم افزار قادر بود که شرایط فرایند ( شامل دمای تزریق، دمای قالب، و زمان تزریق) و میزان توازن جریان مذاب را در حفره ها و سیستم راهگاهها تخمین بزند. البته کار با این نرم افزار بسیار دشوار بود و به تخصص بالایی نیاز داشت. بدین منظور نیاز بود از الگوی ساخت مدلی بنام “Layflat” استفاده شود. “Layflat” نوعی از نمایش قطعه است که می توان مدلسازی جریان سه بعدی، تبدیل به مدلسازی جریان بصورت دو بعدی نمود. برای مثال، مکعب بازی را در نظر بگیرید که لبه های آن در وجه باز کمی کلفت شده باشد. اگر جعبه از سطح تحتانی اش تزریق شود، بصورت بالقوه این امکان وجود دارد که از جریان یافتن پلیمر دور لبه ها، نقاط حبس هوا بوجود آید. شکل زیر الگوی ساخت مدل “Layflat” و نحوه تبدیل جعبه به این مدل را نشان می دهد.
تحلیل می توانست برای اشکال مختلفی از جریان مواد در مدل انجام شود. البته این در حالیکه این تحلیل ها بصورت قابل اعتمادی قابل استفاده نبودند، استفاده از آنها مهارت بسیار زیادی را می طلبید.
Hieber و Shen با معرفی تحلیل اجزای محدود (Finite Element Analysis) توانستند موانع بسیار بزرگی را از سر راه استفاده از شبیه سازی در قالب گیری تزریقی بردارند. علی رغم این حقیقت که فناوری کامپیوتر متقاضی استفاده از تحلیل اجزای محدود برای فرایند قالب گیری تزریقی نبود، استفاده فناوری کامپیوتر از این تکنیک نشان از مزایای این روش داشت. از جمله این موارد این بود که مدلی که برای تحلیل از آن استفاده می شد، شباهت بسیار زیادی به قطعه اصلی داشت و کلیه نتایج را می شد که روی شکل قطعه نمایش داد. در سال 1983 شرکت Moldflow برنامه تحلیل اجزای محدود فاز پرشدن قالب را ارایه نمود.
2-1)تاریخچه شبیه سازی فرایند قالب گیری تزریقی  13
2-2)چگونه شبیه سازی را انجام دهیم؟  15
2-3)نتایج قابل استحصال از شبیه سازی   16

فصل سوم آشنایی با روش طراحی آزمون یا DOE ا

طراحی آزمون ها فرایند هایی هستند که بوسیله یک محقق یا مهندس انجام می دهد تا اثرات شرایط مختلف در یک فرایند مقایسه شده یا یا در این راستا عامل موثر دیگری کشف شود. این فرایند ها در تمامی زمینه های مطالعاتی قابل انجام می باشد. به منظور اینکه یک آزمون با راندمان بالاتری انجام شود، باید از روش های علمی برای طراحی و برنامه ریزی روی آن استفاده نمود. روشهای طراحی آماری آزمون در واقع فرایند برنامه ریزی آزمون ها می باشند به طوریکه اطلاعات مقتضی انتخاب شده و حداقل تعداد آزمون ها انجام شود تا اطلاعات لازم و کافی فراهم شود و پس از آن از روش ها مناسب آماری استفاده خواهد شد تا اطلاعات انتخاب شده، تحلیل گردد.
اگر بخواهیم نتیجه گیری پر مفهومی را از اطلاعات بدست آوریم، استفاده از روش های آماری برای طراحی آزمون لازم به نظر می رسد. بنابراین، در هر فرایند طراحی آزمون دو دیدگاه وجود دارد: طراحی آزمون و تحلیل آماری اطلاعات انتخاب شده. با توجه به اینکه روش تحلیل آماری وابستگی بسیار زیادی به طراحی آزمون بکار گرفته شده دارد، بنابراین این دو دیدگاه به شدت با همدیگر ارتباط دارند.
شکل 3- 1 طرحی از رویه پیشنهادی برای طراحی آزمون را نمایش می دهد مراحل مختلف الگوریتم نمایش داده شده به شرح زیر می باشد.
1- بیان و شرح مسئله ای که آزمون برای آن تعریف می شود: در این مرحله لازم است که مسئله بصورت واضح طرح شده و هدف از آن مشخص شود. بیان واضح مسئله به درک بهتر رویداد تحت مطالعه و شکل گیری حل نهایی آن کمک شایان توجهی می نمĤید.
2- درک شرایط کنونی: یکی از نکات مهم این است که تا جایی که امکان دارد، اطلاعات قدیمی که بیشترین ارتباط را با آزمون دارد جمع آوری شود تا به درک صحیح مسئله کمک شود. جمع آوری اطلاعات از مراجع و کلیه بخش های مرتبط با مسئله در یک شرکت(شامل بخش های مهندسی، تضمین کیفیت، تولید، بازاریابی، پرسنل عملیاتی، و غیره.) می تواند بسیار مفید و سودمند باشد.
3- انتخاب متغیر های پاسخ: با توجه به توصیفی که از مسئله در مرحله اول بدست آمد، می توان متغیر های پاسخ را انتخاب نمود. اگر لازم باشد می توان متغیر های پاسخ چندگانه ای را مورد انتخاب قرار داد. فرض کنید که بازده سیستم متغیر پاسخ شما باشد، اغلب هنگامیکه بازده بالا می رود، هزینه های مربوط به واحد های جانبی ( مانند واحد های تامین هوای فشرده، تامین آب سرد و گرم لازم برای فرایند و…) افزایش می یابد که این میزان افزایش را بایست کاهش داد. برای چنین حالتی مناسب نیست که ما راندمان را بعنوان متغیر پاسخ انتخاب نماییم بلکه انتخاب هزینه های واحد های جانبی خیلی مناسب تر است.
4- انتخاب عوامل دخیل در فرایند و سطح آنها: فرد آزمایش کننده باید متغیر های مستقلی را که در متغیر پاسخ تاثیر مستقیم دارد را بیابد. مقادیر این متغیر ها در آزمون نیز باید به دقت انتخاب شود. معمولاً لازم است که برای این متغیرهای مستقل 2 تا 5 سطح انتخاب شود و گستره این سطوح نیز باید تا جایی که امکان دارد، در ناحیه ای که مد نظر آزمایش کننده است، بزرگ و پراکنده در نظر گرفته شود.
5- انتخاب روش طراحی آزمون: این بخش در حقیقت بخش اصلی و به بیان دیگر سازنده اسکلت رویه طراحی آزمون می باشد. در این بخش فرد آزمایش کننده باید با توجه به تعداد عوامل، تعداد سطوحشان، تعداد سطوح ترکیبی ممکن، هزینه آزمون ها و زمان، روش طراحی آزمون مناسب را انتخاب نمĤید. اگر تعداد عوامل زیاد باشد، توصیه می شود که از روش های Fractiional factorial که از آرایه های متعامد استفاده می نمایند، استفاده شود. همچنین فرد آزمایش کننده می بایستی که در مورد تعداد دفعاتی که باید هر آزمون تحت یک شرایط ثابت تکرار شود تا صحت نتیجه بدست آمده تضمین شود، و روش و ترتیبی که بوسیله آن آزمون ها هدایت می شود( روش انتخاب تصادفی)، تصمیم گیری نمĤید.
برای اینکه آنالیز آماری اطلاعات آزمون ها قابل انجام باشد، باید یک مدل ریاضی در نظر گرفته شود.
6- انجام آزمایشات: این مرحله، فرایند واقعی جمع آوری اطلاعات می باشد. فرد آزمایش کننده باید به پیشرفت واقعی آزمایشات توجه داشته باشد تا مطمئن شود که این آزمون ها طبق برنامه پیش می رود و همچنین باید توجه نمĤید که تا آنجا که امکان پذیر است محیط انجام آزمایش در طول مدت انجام آزمایشات از شرایط یکسانی برخوردار باشد.
7- تحلیل اطلاعات: روش های آماری مانند تحلیل واریانس و تخمین های آماری باید برای تحلیل اطلاعات بدست آمده از آزمون ها مورد استفاده قرار گیرد. برای ما حالتی دلخواه است که در آن کلیه اطلاعات ممکن از تحلیل این اطلاعات برای مسئله بدست آید.

3-1)مقدمه ای بر روش های طراحی آزمون  19
3-2)تعاریف در طراحی آزمایشات   21
3-3)انواع روش های طراحی آزمایش   22
3-3-4-1)روش تحلیل تاگوچی   24
3-3-4-1-1)روش تاگوچی و کیفیت   24
3-3-4-1-2)فرایند طراحی آزمایشات  25
3-3-4-1-3)آرایه های متعامد   26
3-3-4-1-4) تجزیه و تحلیل اطلاعات   32
3-3-4-1-5)نسبت SN ا  34
3-3-4-1-6)چگونه دو عامل را همزمان با هم بهینه سازی نماییم؟  36

فصل چهارم حل مسئله نمونه

4-1) نمونه مسئله حل شده بوسیله شبیه سازی و طراحی آزمون  42

فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهادات

مراجع لاتین  50
مراجع فارسی   52
چکیده انگلیسی   53

فهرست جدول ها

جدول3-1- یک نمونه از جدول تحلیل واریانس ANOVA ا  32
جدول 3-2- جدول راهنما برای آزمون F ا  33
جدول 3-3- جدول مربوط به تعیین سهم هر عامل در فرایند  34
جدول 3-4- آرایه متعامد 18L برای مثال بهنیه سازی همزمان دو فرایند  37
جدول 3-5- نتایج بدست آمده و مقادیر نسبت SN در پاسخ های مختلف   37
جدول 3-6- مجموع نسبت های SN در هر سطح از فاکتورها در ساییدگی قطعه   38
جدول 3-7- تحلیل ANOVA برای عامل سایش   38
جدول 3-8-مجموع نسبت های SN در عامل شکل ظاهری   38
جدول 3-9- تحلیل ANOVA برای عامل شکل ظاهری   38
جدول 3-10- مجموع نسبت های SN در عامل معیوب بودن قطعه   39
جدول 3-11- تحلیل ANOVA برای عامل معیوب بودن قطعه   39
جدول 3-12- جدول بهینه سازی 4 عامل با یکدیگر   40
جدول 4-1- جدول مربوط به پارامترها و سطوح آنها   42
جدول 4-2-آرایه متعامد استفاده شده در این تحقیق  43
جدول 4-3- جدول مربوط به نحوه چینش برهم کنش ها در آرایه متعامد  44
جدول 4-4-نتایج به دست آمده از آزمون ها   45
جدول 4-5- تحلیل واریانس مساله  45

فهرست شکل ها

شکل 3-1- طرح شماتیک فرایند طراحی آزمون   19
شکل 3-2- شکل یک آرایه متعامد 8L ا  28
شکل 3-3- شکل یک ارایه متعامد 27L ا   30
شکل 3-4- چند نمونه از گرافهای خطی   31
شکل 3-5- جدول مکان یابی ستون برهمکنش ها   31
شکل3-6- طرح شماتیک نحوه ورود اغتشاشات در یک فرایند   34
شکل 4-1 تغییر پارامتر هدف با تغییر پارامترهای 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