Giới thiệu dự án

Ngành công nghiệp ép phun nhựa (Plastic Injection Molding) đóng vai trò nền tảng trong chuỗi cung ứng sản xuất toàn cầu, chiếm hơn 40% tổng sản lượng các chi tiết phi kim loại trong ngành hàng tiêu dùng, ô tô và điện tử. Tại Việt Nam, nhu cầu nội địa hóa khuôn mẫu chính xác cao ngày càng tăng mạnh nhằm thay thế việc nhập khẩu khuôn từ nước ngoài và giảm chi phí sản xuất linh kiện.

Tuy nhiên, quy trình phát triển khuôn truyền thống vẫn đối mặt với nhiều rào cản kỹ thuật nghiêm trọng. Việc thiết kế thiếu sự hỗ trợ của các công cụ mô phỏng động học dòng chảy (CAE) dẫn đến các khuyết tật phổ biến như cong vênh (warpage), bọt khí (air traps), đường hàn (weld lines), co ngót không đồng đều (volumetric shrinkage) và thời gian chu kỳ ép (cycle time) kéo dài do hệ thống làm mát kém hiệu quả.

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       QUY TRÌNH THIẾT KẾ & TÍNH TOÁN KHUÔN                   |
+-------------------------------------------------------------------------------+
| 1. Thiết kế 3D (CAD)  ==> 2. Tính toán thủy lực ==> 3. Mô phỏng điền đầy (CAE) |
|    (Khay đá PP R1-3°)     (Lực kẹp 90T/lòng)       (Áp suất 41.52MPa, 1.264s) |
+-------------------------------------------------------------------------------+
                                      ||
                                      \/
+-------------------------------------------------------------------------------+
| 4. Kết cấu bộ khuôn   ==> 5. Lập trình CAM       ==> 6. Quy trình CAPP & QC   |
|    (Futaba 350x240mm)     (Dao Flat/Ball-2)         (Tôi 52-56HRC, đo CMM)    |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Dự án "Nghiên cứu tính toán, thiết kế và lập quy trình công nghệ gia công khuôn ép nhựa cho sản phẩm khay đá" được xây dựng nhằm giải quyết triệt để các vấn đề trên.

Mục tiêu cụ thể của dự án:

  1. Xác định đặc tính cơ lý của vật liệu Polypropylene (PP) và tính toán thông số công nghệ tương thích với máy ép nhựa Sumitomo SE180EV – C450 (lực kẹp tối đa 180 tấn).
  2. Thiết kế hoàn chỉnh sản phẩm khay đá đảm bảo góc thoát khuôn (draft angle) từ $1^\circ - 3^\circ$ và kết cấu gân tăng cứng.
  3. Tính toán kết cấu khuôn 2 tấm, bố trí 2 lòng khuôn đối xứng trên bộ vỏ khuôn tiêu chuẩn FUTABA kích thước $350 \times 240\text{ mm}$.
  4. Tối ưu hóa vị trí cổng phun, hệ thống kênh dẫn nhựa, rãnh thoát khí và hệ thống làm mát thông qua phần mềm Siemens NX.
  5. Thiết lập quy trình công nghệ gia công chi tiết (CAPP) cho lòng khuôn (cavity), lõi khuôn (core) và bạc dẫn hướng (guide bush) với chế độ cắt gọt và nhiệt luyện chuẩn hóa.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào khuôn 2 tấm kênh dẫn nguội (cold runner) cho sản phẩm khay làm đá tủ lạnh, đảm bảo độ chính xác gia công đạt cấp 6 - 7 và độ nhám bề mặt $Ra \le 0.4,\mu\text{m}$.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Trong ngành chế tạo khuôn ép nhựa, việc lựa chọn kết cấu khuôn ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí đầu tư ban đầu và độ phức tạp khi vận hành. Dưới đây là bảng so sánh các giải pháp kết cấu khuôn phổ biến:

Tiêu chí Khuôn 2 tấm (Two-plate Mold) Khuôn 3 tấm (Three-plate Mold) Khuôn kênh dẫn nóng (Hot Runner)
Cấu tạo kết cấu Đơn giản, 1 mặt phân khuôn chính Phức tạp, 2 mặt phân khuôn Rất phức tạp, tích hợp điện trở nhiệt
Hệ thống cấp nhựa Kênh dẫn nguội gắn liền sản phẩm Tự động cắt cuống phun điểm (pin-point) Không tạo phôi thừa cuống phun
Thời gian chu kỳ Trung bình ($15 - 30\text{s}$) Dài hơn do hành trình mở khuôn lớn Rất ngắn ($8 - 15\text{s}$)
Chi phí chế tạo Thấp, dễ gia công, bảo dưỡng nhanh Trung bình, yêu cầu máy hành trình lớn Rất cao, chi phí bảo trì phức tạp
Mức độ phù hợp Tối ưu cho sản phẩm gia dụng (PP, PE) Phù hợp sản phẩm nhiều cổng ngầm Phù hợp sản xuất khối lượng cực lớn

Yêu cầu kỹ thuật theo mô hình MoSCoW:

  • Must-have: Dung tích ép phù hợp máy Sumitomo SE180EV (dưới $156\text{g/shot}$); độ co ngót đồng đều dưới $0.5%$; góc vát thoát khuôn $1^\circ - 3^\circ$; chịu nhiệt làm việc $30^\circ\text{C} - 60^\circ\text{C}$.
  • Should-have: Bố trí 2 lòng khuôn cân bằng áp suất; hệ thống giải nhiệt chênh lệch vào - ra không quá $2^\circ\text{C} - 3^\circ\text{C}$.
  • Could-have: Kết cấu thoát khí tích hợp tại mặt ghép insert và ti lói.
  • Won't-have: Ứng dụng hệ thống van kim thủy lực (valve gate) phức tạp trong giai đoạn này.

Thiết kế hệ thống

1. Thông số máy ép và vật liệu

  • Máy ép nhựa: Sumitomo SE180EV – C450 (Điện/Servo), lực kẹp kìm khuôn tối đa $180\text{ tấn}$ ($1800\text{ kN}$), khoảng cách 4 thanh tie bar $560 \times 560\text{ mm}$, hành trình đẩy $120\text{ mm}$, đường kính vòng định vị $\Phi 120\text{ mm}$.
  • Vật liệu gia công: Nhựa Polypropylene (PP) nhiệt dẻo, nhiệt độ nóng chảy $200^\circ\text{C} - 280^\circ\text{C}$, áp suất phun tiêu chuẩn $600 - 1800\text{ bar}$, độ co ngót thể tích lý thuyết $1.0 - 2.5%$.

2. Tính toán số lòng khuôn và lực kẹp

Số lòng khuôn được xác định dựa trên lực kẹp an toàn của máy ép:

$$n_{lk} = \frac{S \times P}{180000} = \frac{108000 \times 150}{180000} = 90\text{ tấn/lòng}$$

Trong đó:

  • $S = 108000\text{ mm}^2$: Diện tích hình chiếu bề mặt sản phẩm và kênh dẫn lên mặt phân khuôn.
  • $P = 150\text{ MPa}$: Áp suất trung bình trong lòng khuôn khi điền đầy.

Với công suất máy $180\text{ tấn}$, số lòng khuôn tối ưu là:

$$n = \frac{180}{90} = 2\text{ lòng khuôn (cavities)}$$

+-------------------------------------------------------------+
|             BỐ TRÍ MẶT BẰNG KHUÔN (FUTABA 350x240)          |
|                                                             |
|   +-----------------------------------------------------+   |
|   |  [Lòng khuôn 1]       (Cuống phun)    [Lòng khuôn 2]|   |
|   |  +------------+             O         +------------+|   |
|   |  |            |<====[Kênh dẫn D=6]====>|            ||   |
|   |  +------------+      (Miệng phun)     +------------+|   |
|   +-----------------------------------------------------+   |
|         | | Kênh làm mát Phi 8mm               | |          |
+-------------------------------------------------------------+

3. Hệ thống kênh dẫn và miệng phun (Runner & Gate)

  • Cuống phun (Sprue): Góc côn thoát khuôn $1^\circ - 2^\circ$, bề mặt đánh bóng $Ra = 0.2,\mu\text{m}$, sử dụng chốt giựt đuôi keo đầu côn ngược (reverse taper z-pin). Bạc cuống phun đường kính ngoài $\Phi 72\text{ mm}$.
  • Kênh dẫn chính (Runner): Tiết diện tròn đường kính $D = 6\text{ mm}$ được tính toán theo công thức kinh nghiệm:

$$D = \frac{W \times \sqrt{L}}{3.7}$$

  • Miệng phun (Gate): Áp dụng miệng phun cạnh (Side Edge Gate) bố trí tại điểm giữa thành bên sản phẩm, hạn chế vết cắt nhựa và ứng suất dư tại vị trí làm việc chính.

4. Hệ thống làm mát và thoát khí

  • Hệ thống làm mát (Cooling channels): Thiết kế các đường nước khoan đồng trục đường kính $\Phi 8\text{ mm}$, khoảng cách tới bề mặt lòng khuôn $15 - 20\text{ mm}$. Chênh lệch nhiệt độ nước vào - ra kiểm soát ở mức $\Delta T \le 2^\circ\text{C} - 3^\circ\text{C}$.
  • Hệ thống thoát khí (Air Venting): Rãnh thoát khí đặt tại mặt phân khuôn sâu $0.02 - 0.04\text{ mm}$, rộng $5\text{ mm}$, kết hợp thoát khí khe hở cục ghép insert và đường bao quanh chốt đẩy (độ hở $0.015\text{ mm}$).

Methodology

Quy trình nghiên cứu áp dụng phương pháp phát triển đồng thời (Concurrent Engineering) kết hợp mô phỏng số CAE:

+--------------------------------------------------------------------------+
| Giai đoạn 1: Khảo sát sản phẩm & Phân tích tính công nghệ (CAD)         |
| -> Tối ưu chiều dày thành (2mm), góc vát (1.5°), bán kính góc lượn (R1) |
+--------------------------------------------------------------------------+
                                    |
                                    v
+--------------------------------------------------------------------------+
| Giai đoạn 2: Tính toán thủy lực & Mô phỏng dòng chảy (CAE - NX)          |
| -> Tối ưu hóa vị trí cổng phun, cân bằng áp suất, giảm co ngót          |
+--------------------------------------------------------------------------+
                                    |
                                    v
+--------------------------------------------------------------------------+
| Giai đoạn 3: Thiết kế kết cấu khuôn chi tiết (3D/2D Assembly)            |
| -> Lựa chọn tiêu chuẩn vỏ khuôn FUTABA 350x240, hệ thống ti lói          |
+--------------------------------------------------------------------------+
                                    |
                                    v
+--------------------------------------------------------------------------+
| Giai đoạn 4: Lập quy trình công nghệ gia công & Lập trình CAM (CAPP/CAM) |
| -> Phân chia nguyên công Phay CNC, Nhiệt luyện tôi chân không, Mài phẳng |
+--------------------------------------------------------------------------+

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình gia công cơ khí chính xác tập trung vào hai chi tiết quan trọng nhất: Lòng khuôn (Cavity plate - Thép P20/2311) và Lõi khuôn (Core plate). Tiến trình công nghệ được chia thành 13 nguyên công chuẩn hóa:

+--------------------+      +--------------------+      +--------------------+
| NC 1-3: Chuẩn bị   |      | NC 4-9: Gia công   |      | NC 10: Xử lý nhiệt |
| - Cắt phôi         | ===> | cơ khí (CNC Mill)  | ===> | - Tôi chân không   |
| - Phay mặt đầu     |      | - Phay thô (Flat)  |      | - Ram đạt 52-56HRC |
| - Khoan lỗ chuẩn   |      | - Tinh (Ball-2)    |      |                    |
+--------------------+      +--------------------+      +--------------------+
                                                                  |
                                                                  v
+--------------------+      +--------------------+      +--------------------+
| NC 13: Đo CMM      |      | NC 12: Đánh bóng   |      | NC 11: Mài phẳng   |
| - Kiểm tra kích    | <=== | - Mài bóng gương   | <=== | - Mài tinh mặt     |
|   thước & hình học |      |   Ra = 0.2 um      |      |   phân khuôn       |
+--------------------+      +--------------------+      +--------------------+

Trích đoạn cấu trúc chương trình gia công CAM trên Siemens NX:

(PROGRAM: CAVITY_ROUGH_AND_FINISH.NC)
(TOOL 01: FLAT ENDMILL D20R0 - ROUGHING CAVITY)
G21 G90 G40 G80 G49
G54
M06 T01
S2200 M03
G00 X-45.0 Y-30.0 Z50.0
G43 H01 Z5.0 M08
(Roughing Cavity Pocket - Depth per cut ap = 1.0mm)
G01 Z0.0 F800
G01 Z-1.0 F350
G03 X-45.0 Y-30.0 I15.0 J0.0 F1200
...
(TOOL 02: BALL ENDMILL D6R3 - SEMI FINISH & 3D CONTOUR)
M05
M09
G28 G91 Z0.
M06 T02
S4500 M03
G54 G90 G00 X0.0 Y0.0
G43 H02 Z5.0 M08
(Semi-Finishing Profile with Stepover ae = 0.3mm)
G01 Z-18.5 F600
G01 X12.35 Y18.42 F1500
...
(TOOL 03: FLAT ENDMILL D4R0 - FINISH BOTTOM & CORNER)
M06 T03
S5000 M03
(Finishing Parting Surface Ra 0.4)
G01 Z-20.0 F500
G01 X50.0 Y25.0 F1800
M30

Testing và validation

Kết quả phân tích mô phỏng động học dòng chảy nhựa (CAE) trên phần mềm Siemens NX chuyên dụng đạt được các thông số kỹ thuật tối ưu:

Thông số kiểm nghiệm (CAE Metric) Giá trị đạt được Ngưỡng tiêu chuẩn cho phép Trạng thái
Thời gian điền đầy (Fill Time) $1.264\text{ s}$ $1.0 - 2.5\text{ s}$ Đạt tối ưu
Áp suất phun tại cổng (Max Injection Pressure) $41.521\text{ MPa}$ $< 80\text{ MPa}$ (Công suất máy $180\text{ MPa}$) An toàn cao
Độ co ngót thể tích (Volumetric Shrinkage) $0.278%$ $0.2 - 0.8%$ Rất đồng đều
Phân bố nhiệt độ nhựa (Melt Temp) $215^\circ\text{C} - 228^\circ\text{C}$ Chênh lệch toàn sản phẩm $< 15^\circ\text{C}$ Không tạo ứng suất
Bẫy khí (Air Traps) & Đường hàn (Weld Lines) Triệt tiêu tại lòng Nằm tại rãnh thoát khí mặt phân khuôn Đạt thẩm mỹ 
BIỂU ĐỒ ÁP SUẤT ĐIỀN ĐẦY THEO THỜI GIAN (NX SIMULATION)
Áp suất (MPa)
  50 |               [P_max = 41.521 MPa]
  40 |                     /\
  30 |                    /  \___________ (Áp suất giữ / Hold Pressure)
  20 |                   /
  10 |                  /
   0 +-----------------+-----------------+---------> Thời gian (s)
     0.0             1.264 s            2.5 s

Kết quả đạt được

  1. Chất lượng sản phẩm: Bề mặt khay đá sau khi ép thử nghiệm không xuất hiện ba-via (flash), không bị co rút lõm bề mặt (sink marks), góc thoát khuôn chuẩn giúp sản phẩm tự rơi dễ dàng khi dàn ti lói kích hoạt với hành trình đẩy $45\text{ mm}$.
  2. Độ chính xác khuôn mẫu: Kích thước hình học của lòng khuôn và lõi khuôn sau mài tinh và kiểm tra trên máy đo tọa độ CMM đạt dung sai $\pm 0.01\text{ mm}$, độ cứng bề mặt sau tôi đạt $54\text{ HRC}$.
  3. Tối ưu hóa chu kỳ sản xuất: Tổng thời gian một chu kỳ ép (Cycle time) ước tính chỉ mất $18.5\text{ giây}$ (bao gồm: đóng khuôn $1.5\text{s}$, phun $1.264\text{s}$, giữ áp $3.5\text{s}$, làm nguội $10.5\text{s}$, mở khuôn & đẩy $1.7\text{s}$).

Đổi mới và đóng góp

  • Tích hợp công nghệ CAD/CAM/CAE đồng bộ (Synchronous Technology): Sử dụng giải pháp NX tổng thể giúp loại bỏ hoàn toàn lỗi chuyển đổi định dạng trung gian (như STEP/IGES), cho phép cập nhật đường chạy dao CAM tức thời khi có thay đổi kích thước từ mô hình CAD.
  • Tối ưu hóa vị trí cổng phun gián tiếp (Side Sub-gate Optimization): Thay vì đặt cổng phun trực tiếp trên đáy cốc làm mất thẩm mỹ, thiết kế chuyển sang điểm giữa thành bên, giúp dòng nhựa phân nhánh đối xứng qua 2 lòng khuôn mà không làm tăng áp lực cản.
  • Giải pháp thoát khí đa tầng (Multi-level Venting): Kết hợp thoát khí vi mô trên rãnh mặt phân khuôn sâu $0.03\text{ mm}$ cùng hệ thống khe hở dẫn động chốt đẩy, khắc phục $100%$ hiện tượng cháy đen (burn marks) do nén khí adiabatic.
  • Rút ngắn thời gian thử khuôn (Mold Trial Reduction): Nhờ mô phỏng chính xác áp suất $41.521\text{ MPa}$ và độ co ngót $0.278%$, số lần sửa đổi khuôn thực tế giảm từ trung bình 4 - 5 lần xuống còn 1 lần thử nghiệm duy nhất.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Khả năng ứng dụng và thương mại hóa

Bộ khuôn được thiết kế hoàn chỉnh theo tiêu chuẩn công nghiệp, sẵn sàng lắp đặt trực tiếp trên các dòng máy ép nhựa từ 150 đến 200 tấn phổ biến tại các nhà máy ép nhựa gia dụng tại Việt Nam (như Nhựa Duy Tân, Nhựa Tiền Phong, Nhựa Rạng Đông).

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                    LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI SẢN XUẤT THƯƠNG MẠI                    |
+-------------------------------------------------------------------------------+
| Giai đoạn 1: Chuẩn bị & Đặt phôi thép tiêu chuẩn Futaba (Tuần 1 - 2)          |
| Giai đoạn 2: Gia công CNC Cavity, Core, Điện cực EDM & Khoan ngầm (Tuần 3 - 4) |
| Giai đoạn 3: Nhiệt luyện chân không đạt 52-56 HRC & Mài tinh (Tuần 5)         |
| Giai đoạn 4: Lắp ráp tổ hợp khuôn, đánh bóng lòng khuôn (Tuần 6)              |
| Giai đoạn 5: Thử khuôn (T0/T1) trên máy Sumitomo SE180EV & Đo CMM (Tuần 7)    |
| Giai đoạn 6: Bàn giao dây chuyền sản xuất hàng loạt (Tuần 8)                 |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Phân tích hiệu quả kinh tế (ROI)

  • Năng suất sản xuất: Với chu kỳ $18.5\text{s/shot}$ cho 2 sản phẩm, một ca làm việc (8 giờ, hiệu suất $85%$) đạt sản lượng:

$$\text{Sản lượng} = \frac{8 \times 3600 \times 0.85}{18.5} \times 2 \approx 2646\text{ sản phẩm/ca}$$

  • Thời gian hoàn vốn: Chi phí chế tạo bộ khuôn ước tính $85.000.000\text{ VNĐ}$. Với biên lợi nhuận gia công ép nhựa gia dụng trung bình $500\text{ VNĐ/sản phẩm}$, điểm hòa vốn đạt được sau khoảng 65 ca sản xuất (tương đương 22 ngày làm việc 3 ca liên tục).

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  1. Hệ thống kênh dẫn nguội (Cold Runner): Tạo ra phần phôi thừa cuống phun chiếm khoảng $8 - 12%$ khối lượng shot, đòi hỏi nguyên công cắt đuôi keo và tái chế hạt nhựa.
  2. Số lượng lòng khuôn: Hiện tại thiết kế 2 lòng khuôn nhằm tối ưu cho máy 180 tấn có sẵn tại xưởng thực nghiệm; chưa khai thác hết công suất nếu lắp trên các dòng máy siêu trường.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Chuyển đổi sang công nghệ Khuôn kênh dẫn nóng (Hot Runner System) với vòi phun kim đóng mở (valve gate) để loại bỏ hoàn toàn phế liệu cuống phun, tự động hóa $100%$ không cần công nhân đứng máy cắt tỉa.
  • Nghiên cứu ứng dụng Kênh làm mát biên dạng (Conformal Cooling Channels) chế tạo bằng công nghệ in 3D kim loại SLM (Selective Laser Melting), giúp giảm thời gian làm nguội thêm $30%$, rút ngắn chu kỳ ép xuống dưới $13\text{ giây}$.
  • Mở rộng mô hình khuôn lên 4 hoặc 8 lòng khuôn ứng dụng cơ cấu trượt mặt bên (slider core-pulling mechanism) tự động.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Học viên ngành Cơ khí/Chế tạo máy: Tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp tính toán lực kẹp, thiết kế hệ thống cấp nhựa và lập tiến trình công nghệ CAPP 13 nguyên công chi tiết.
  • Kỹ sư thiết kế khuôn mẫu (Tooling Engineers): Cung cấp bộ thông số mô phỏng CAE thực tế trên phần mềm NX với vật liệu nhựa PP, rút ngắn thời gian thiết lập bài toán biên trong công nghiệp.
  • Doanh nghiệp sản xuất nhựa gia dụng: Bản vẽ thiết kế và quy trình gia công có thể đưa vào sản xuất ngay lập tức, tiết kiệm hàng chục triệu đồng chi phí R&D khuôn mới.
  • Nhà nghiên cứu công nghệ vật liệu: Dữ liệu thực nghiệm về hành vi co ngót ($0.278%$) và phân bố nhiệt của hạt nhựa PP trong khuôn thép P20 nhiệt luyện.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để gá đặt bộ khuôn này lên máy ép nhựa là gì?

Bộ khuôn kích thước $350 \times 240\text{ mm}$ hoàn toàn tương thích với các máy ép có kích thước bàn máy tối thiểu $400 \times 400\text{ mm}$, khoảng cách giữa các thanh dẫn hướng tie bar $> 360\text{ mm}$ (máy Sumitomo SE180EV là $560 \times 560\text{ mm}$). Vòng định vị tiêu chuẩn $\Phi 120\text{ mm}$, bán kính đầu vòi phun $SR = 10\text{ mm}$, lực kẹp kìm yêu cầu tối thiểu $100\text{ tấn}$.

2. Làm thế nào để kiểm soát hiện tượng co ngót không đều gây cong vênh khay đá?

Kiểm soát thông qua 3 yếu tố:

  1. Duy trì độ dày thành sản phẩm đồng nhất $2.0\text{ mm} \pm 0.1\text{ mm}$ kết hợp góc lượn $R1\text{ mm}$;
  2. Thiết lập áp suất giữ (packing pressure) ở mức $41.52\text{ MPa}$ trong $3.5\text{s}$ để bù thể tích nhựa khi nguội;
  3. Chênh lệch nhiệt độ giữa 2 nửa khuôn cố định và di động không vượt quá $3^\circ\text{C}$.

3. Tại sao chọn phương pháp tôi thép đạt độ cứng 52 - 56 HRC cho Cavity và Core?

Độ cứng $52 - 56\text{ HRC}$ sau tôi chân không và ram 2 lần giúp lòng khuôn chịu được áp suất phun lặp lại lên tới $180\text{ bar}$, chống mài mòn cơ học do ma sát dòng chảy hạt nhựa chứa phụ gia và kéo dài tuổi thọ bộ khuôn lên trên $500.000\text{ shots}$.

4. Quy trình bảo dưỡng định kỳ cho bộ khuôn này như thế nào?

Sau mỗi $50.000\text{ chu kỳ}$, tiến hành vệ sinh cặn khí bám tại rãnh thoát khí bằng dung dịch chuyên dụng, tra mỡ chịu nhiệt cho 4 bạc dẫn hướng và chốt hồi, kiểm tra độ kín khít của gioăng cao su đường nước làm mát để tránh rò rỉ nước vào lòng khuôn.

5. Chi phí đầu tư chế tạo và thời gian thu hồi vốn thực tế là bao nhiêu?

Chi phí trọn gói gia công vật tư (thép Futaba, phụ kiện Misumi, gia công CNC/EDM, nhiệt luyện và đánh bóng gương) dao động khoảng $80 - 90\text{ triệu VNĐ}$. Thời gian hoàn vốn trung bình từ 1 đến 2 tháng tùy theo đơn đặt hàng sản lượng của nhà máy.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu tính toán, thiết kế khuôn ép nhựa cho sản phẩm khay đá" đã hoàn thành toàn diện các mục tiêu nghiên cứu đặt ra từ lý thuyết đến thực tiễn sản xuất:

  • Xây dựng thành công mô hình 3D sản phẩm khay đá tối ưu góc thoát khuôn $1.5^\circ$ và tính công nghệ đúc ép.
  • Tính toán chính xác kết cấu bộ khuôn 2 tấm - 2 lòng khuôn trên vỏ khuôn tiêu chuẩn FUTABA $350 \times 240\text{ mm}$, tương thích hoàn hảo với máy ép nhựa Sumitomo SE180EV.
  • Ứng dụng xuất sắc gói phần mềm Siemens NX CAD/CAM/CAE để mô phỏng dòng chảy, đạt thời gian điền đầy cực nhanh $1.264\text{s}$, áp suất $41.521\text{ MPa}$ và triệt tiêu khuyết tật co ngót thể tích xuống mức $0.278%$.
  • Thiết lập hoàn chỉnh tập bản vẽ kỹ thuật và quy trình công nghệ CAPP 13 nguyên công gia công cơ khí chính xác, sẵn sàng chuyển giao công nghệ cho các cơ sở sản xuất khuôn mẫu trong nước.

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao, đóng góp thiết thực vào việc nâng cao năng lực tự chủ thiết kế và chế tạo khuôn mẫu chính xác tại Việt Nam.