Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong quy trình sản xuất công nghiệp hiện đại, công nghệ ép phun nhựa đóng vai trò quan trọng nhằm tạo ra các dòng sản phẩm đồng nhất với số lượng lớn, độ chính xác cao và tối ưu hóa chi phí nhân công. Tuy nhiên, đối với các chi tiết có kích thước nhỏ, thành mỏng và cấu trúc hình học phức tạp như nắp tuýp kem, nắp chai lọ kỹ thuật có ren trong (under-cut), quá trình ép phun gặp nhiều trở ngại kỹ thuật liên quan đến khả năng điền đầy của dòng chảy polymer, hiện tượng đường hàn làm giảm độ bền cơ học và đặc biệt là cơ cấu tháo ren tự động mà không làm biến dạng sản phẩm.

Xuất phát từ yêu cầu thực tế của Công ty Cơ Điện Công Nghệ Hòa Phát về việc nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm nắp tuýp kem, đề tài "Thiết kế, chế tạo khuôn 3 tấm cho sản phẩm nút tuýp kem" (Mã số đề tài: 080301) được thực hiện với các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể:

  1. Mục tiêu nghiên cứu:

    • Mục tiêu chung: Tổng hợp, phân tích các công trình nghiên cứu về khuôn ép phun; lựa chọn phương án kết cấu tối ưu; tính toán, thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh bộ khuôn ép nhựa 3 tấm đạt độ bền cao, tỷ lệ phế phẩm thấp và năng suất cao.
    • Mục tiêu cụ thể: Thiết kế và chế tạo bộ khuôn 3 tấm 24 lòng khuôn; tính toán hệ thống truyền động bánh răng - nhông xích phục vụ cơ cấu tháo ren trong tự động; thử nghiệm ép phun, kiểm nghiệm độ chính xác hình học của mẫu thử và chuyển giao sản phẩm cho doanh nghiệp.

  2. Nhiệm vụ nghiên cứu:

    • Tính toán và thiết kế khuôn ép mẫu thử dựa trên nguyên lý khuôn 3 tấm tiêu chuẩn.
    • Thiết kế và chế tạo hệ thống truyền động bánh răng xoay 24 trục tháo ren độc lập.
    • Gia công các chi tiết khuôn trên máy phay CNC.
    • Lắp ráp, kiểm tra và hiệu chỉnh khuôn.
    • Thiết lập bảng thông số ép và bảng thông số thí nghiệm.
    • Kiểm nghiệm độ chính xác, chất lượng hình học của mẫu ép.
    • Đánh giá khả năng làm việc liên tục của bộ khuôn và đề xuất hướng phát triển.
    • Bàn giao kết quả và bộ khuôn cho đơn vị ứng dụng.

  3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

    • Đối tượng nghiên cứu: Kết cấu khuôn ép phun 3 tấm 24 lòng khuôn tích hợp hệ thống tháo ren tự động bằng cơ cấu truyền động bánh răng và nhông xích.
    • Phạm vi nghiên cứu:
      • Sản phẩm nút tuýp kem hình trụ côn, có gân ma sát bên ngoài và ren trong, gia công từ nhựa Polypropylene (PP).
      • Thiết kế tổng thể bộ khuôn đạt kích thước $325 \times 285 \times 242\text{ mm}$, năng suất 24 sản phẩm trong một chu kỳ ép.
      • Thiết bị chế tạo: Máy phay CNC Mazak VQC-20/50B.
      • Thiết bị thử nghiệm: Máy ép nhựa Toshiba FA 100 tại xưởng thực nghiệm liên kết với Công ty Cơ Điện Công Nghệ Hòa Phát trong học kỳ II năm học 2022–2023.
      • Yêu cầu kỹ thuật: Khuôn vận hành liên tục 12 giờ/ngày, tỷ lệ sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng trên 90%.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài kết hợp giữa lý thuyết gia công vật liệu polyme, nguyên lý kết cấu khuôn mẫu cơ khí và các phương pháp giải số CAE hỗ trợ thiết kế kỹ thuật:

Khung lý thuyết và tính chất vật liệu

  1. Vật liệu Polypropylene (PP): Sản phẩm nút sử dụng nhựa PP thuộc nhóm polymer nhiệt dẻo bán tinh thể với công thức hóa học $(C_3H_6)_n$. Nhựa PP có khả năng chống oxy hóa, kháng hóa chất, độ đàn hồi tương đối cao và giá thành hợp lý.

    Thông số đặc tính Giá trị
    Khối lượng riêng (dạng vô định hình) $0{,}85\text{ g/cm}^3$
    Khối lượng riêng (dạng tinh thể) $0{,}95\text{ g/cm}^3$
    Độ bền kéo $30 - 40\text{ N/mm}^2$
    Độ dãn dài khi đứt $250 - 700%$
    Điểm nóng chảy tinh thể $\sim 165^\circ\text{C}$
    Nhiệt độ nóng chảy khi ép phun $200 - 300^\circ\text{C}$
    Nhiệt độ khuôn ép $10 - 80^\circ\text{C}$
    Độ co ngót khuôn thực tế $1{,}2% - 2{,}0%$ (chọn tính toán: $2{,}0%$)

  2. Vật liệu vỏ thân tuýp (Nhôm): Vỏ tuýp chứa kem sử dụng vật liệu nhôm ($Al$, số hiệu nguyên tử 13, cấu trúc mạng lập phương tâm mặt với hằng số mạng $a = 4{,}04\text{ \AA}$), độ tinh khiết $99%$. Khối lượng riêng $2{,}7\text{ g/cm}^3$, nhiệt độ nóng chảy $660^\circ\text{C}$, độ co ngót khi đúc đạt $6%$, giới hạn bền của nhôm nguyên chất từ $7 - 11\text{ MPa}$ và hợp kim nhôm đạt từ $200 - 600\text{ MPa}$.

  3. Lý thuyết khuôn 3 tấm: Khuôn 3 tấm sử dụng hệ thống kênh dẫn nguội bố trí trên 2 mặt phẳng phân khuôn. Khi mở khuôn, hệ thống mở theo 2 khoảng: khoảng mở thứ nhất để bóc tách tự động cuống phun và kênh dẫn (runner) nhờ tấm tách runner và chốt giật đuôi keo; khoảng mở thứ hai để lấy sản phẩm ra ngoài.

  4. Kỹ thuật tính toán phân tích CAE (Computer-Aided Engineering): Ứng dụng các phương pháp số bao gồm Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM - Finite Element Method), Phương pháp sai phân hữu hạn (FDM - Finite Difference Method) và Phương pháp phần tử biên (BEM - Boundary Element Method) để mô phỏng trường nhiệt, áp suất và tốc độ dòng chảy nhựa trong lòng khuôn trước khi tiến hành gia công thực tế.

Phương pháp nghiên cứu thực tế

  • Thiết kế mô hình CAD 3D: Sử dụng phần mềm PTC Creo Parametric 8.0 để dựng hình học sản phẩm nút, kiểm tra bề dày, phân tích góc nghiêng thoát khuôn và thực hiện tách mặt phân khuôn (Parting Surface).
  • Thiết kế kết cấu vỏ khuôn tiêu chuẩn: Sử dụng module Mold & Cast, Expert Moldbase Extension 14 (EMX 14) trên Creo và phần mềm Autodesk Inventor 2020 để mô hình hóa toàn bộ các tấm khuôn, hệ thống dẫn hướng, làm nguội và hệ thống truyền động cơ khí.
  • Mô phỏng động học dòng chảy: Sử dụng phần mềm Moldex3D Studio 2021 / Moldex3D R14 để chia lưới thể tích (Mesh), khai báo thông số cổng vào nhựa, hệ thống kênh làm mát, tính toán áp suất điền đầy và co ngót PVT (Pressure - Volume - Temperature).
  • Phương pháp gia công cơ khí chính xác: Sử dụng máy phay CNC Mazak VQC-20/50B gia công 6 mặt các tấm khuôn, các hốc cavity, lõi core, insert âm/dương và tiện phay các trục truyền động.
  • Phương pháp thực nghiệm ép phun: Lắp ráp, căn chỉnh bộ khuôn lên máy ép nhựa Toshiba FA 100, ép thử nghiệm 6 chu kỳ liên tiếp (tổng số 144 mẫu sản phẩm) để đánh giá tỷ lệ khuyết tật và độ ổn định cơ cấu tháo ren.

Thiết kế và triển khai chế tạo hệ thống khuôn

1. Phân tích thông số sản phẩm và kiểm tra điều kiện ép phun

Sản phẩm nút tuýp kem được thiết kế trên Creo 8.0 qua 15 bước tạo hình (gồm tạo khối tròn xoay Revolve, tạo ren bằng lệnh Helical Sweep, quét biên dạng gân Sweep, nhân bản 50 gân quanh thân bằng lệnh Pattern và cắt vát định hình). Kết quả kiểm tra đặc tính hình học như sau:

  • Khối lượng sản phẩm ($Mass$): $4{,}56\text{ g}$.
  • Thể tích sản phẩm ($Volume$): $505\text{ mm}^3$.
  • Bề dày thành chi tiết: Đồng đều $2\text{ mm}$ (đạt yêu cầu đồng nhất bề dày, không gây cong vênh khi đông đặc).
  • Góc thoát khuôn (Draft analysis): Góc kiểm tra $3^\circ$, không có bề mặt góc âm ngoài phần ren định hình, đảm bảo khả năng thoát khuôn thuận lợi.

2. So sánh và lựa chọn phương án tháo ren (Under-cut)

Để tháo phần ren trong của 24 sản phẩm cùng lúc, ba phương án kết cấu đã được lập và đánh giá theo thang điểm 10:

Tiêu chí đánh giá Phương án 1: Cơ cấu tháo ren tịnh tiến Phương án 2: Cơ cấu lõi gập - trục thu Phương án 3: Hệ truyền động bánh xích - bánh răng (Chọn)
Mức độ hiệu quả 8/10 9/10 9/10
Độ khả thi chế tạo, thiết bị 7/10 8/10 9/10
Tổng điểm 15/20 17/20 18/20

Đặc điểm phương án 3: Sử dụng động cơ bánh xích từ máy ép nhựa liên kết với đĩa xích gắn trên trục trung gian của bộ khuôn, từ đó truyền chuyển động quay qua hệ thống bánh răng tới 24 trục xoay mang lõi ren. Lòng khuôn được phân bố thành 4 cụm hình lục giác (mỗi cụm 6 lòng khuôn quay quanh 1 bánh răng trung tâm), giúp lực truyền động phân bổ đều, triệt tiêu hiện tượng lệch tâm và đảm bảo tháo ren đồng thời cho toàn bộ 24 sản phẩm mà không cần dùng ty đẩy tiếp xúc trực tiếp lên ren.

3. Quy trình chế tạo, lắp ráp và thông số kết cấu

Bộ khuôn có kích thước tổng thể $325 \times 285 \times 242\text{ mm}$, bao gồm các cụm chi tiết chính:

  • Cụm tấm khuôn: Tấm kẹp trên, tấm tách runner, tấm cavity (khuôn âm), tấm core (khuôn dương), tấm cố định, tấm đẩy, tấm giữ, tấm đệm và tấm kẹp dưới.
  • Hệ thống dẫn hướng và định vị: Vòng định vị, bạc cuống phun, chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng, chốt giật đuôi keo hình côn ngược, khóa mặt phân khuôn (Parting Lock), bu-lông kéo và thanh giằng khống chế hành trình mở.
  • Cụm tháo ren: Trục truyền động chính (Trục I), các trục truyền động trung gian (Trục II), 24 trục xoay gắn insert ren, bánh răng trụ, ổ lăn côn, ổ lăn đỡ, đĩa sên và nhông xích.
  • Gia công và xử lý bề mặt: Các tấm khuôn được phay chuẩn 6 mặt trên máy Mazak VQC-20/50B; các hốc khuôn và insert dương, insert âm được gia công đạt dung sai lắp ghép và trải qua quy trình đánh bóng lòng khuôn chuyên dụng nhằm triệt tiêu vết dao gia công, giảm thiểu lực ma sát khi thoát khuôn.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu

Chương 1 làm rõ tính cấp thiết của việc nghiên cứu công nghệ khuôn mẫu chính xác cao phục vụ ngành bao bì nhựa y dược và hóa mỹ phẩm. Nội dung chương xác định rõ ý nghĩa khoa học (làm chủ quy trình thiết kế khuôn nhiều lòng có ren), ý nghĩa thực tiễn (tăng năng suất cho doanh nghiệp), công bố mục tiêu chung, mục tiêu cụ thể, đối tượng nghiên cứu (khuôn 3 tấm 24 lòng), phạm vi thời gian, không gian, phương pháp luận nghiên cứu và phân chia bố cục 6 chương của toàn văn đồ án.

Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài

Chương 2 tổng thuật các kiến thức chuyên ngành về vật liệu polymer (khái niệm, phân loại theo nguồn gốc, cấu trúc hình học, ứng dụng và tính chịu nhiệt). Chương phân tích chi tiết kết cấu chuẩn của khuôn 3 tấm gồm 27 bộ phận cấu thành, ưu nhược điểm của khuôn 3 tấm so với khuôn 2 tấm. Đồng thời, chương khảo sát 3 dạng kết cấu khuôn ép nút có ren trên thực tế:

  • Khuôn ép nắp chai dầu động cơ (sử dụng insert âm dương rời, tối đa 8 lòng khuôn).
  • Khuôn ép nắp can đựng dung dịch (sử dụng hệ bánh răng tháo ren, 24 lòng khuôn bố trí thẳng hàng).
  • Khuôn ép nắp chai nhựa (sử dụng cơ cấu thanh răng - bánh răng, 24 lòng khuôn).

Từ việc nhận diện nhược điểm bố trí lòng khuôn thẳng hàng làm phân bố lực không đều, nhóm nghiên cứu đề xuất giải pháp bố trí 24 lòng khuôn theo dạng 4 cụm lục giác xoay quanh bánh răng dẫn động.

Chương 3: Cơ sở lý thuyết

Chương 3 trình bày khảo sát thực tế thị trường đối với sản phẩm nắp tuýp kem đánh răng dạng hình trụ côn có gân bám. Phân tích cấu trúc bao bì tuýp nhôm chuyên dụng với các dải dung tích từ $5\text{ ml}$ đến $250\text{ ml}$. Chương cung cấp dữ liệu về cấu tạo mạng tinh thể, thông số hóa lý, khả năng chống ăn mòn và độ bền của thân tuýp nhôm $99%$ nguyên chất để làm cơ sở tính toán kích thước lắp ghép ren giữa nắp nhựa và cổ tuýp kim loại.

Chương 4: Phương hướng và các giải pháp về khuôn 3 tấm có under cut

Chương 4 cung cấp thông tin pháp lý của doanh nghiệp phối hợp (Công Ty Cơ Điện Công Nghệ Hòa Phát) và các yêu cầu kỹ thuật do doanh nghiệp đặt hàng. Chương đi sâu phân tích cấu tạo, ưu điểm và nhược điểm của 3 phương án tháo ren trong (cơ cấu tịnh tiến, cơ cấu lõi gập, cơ cấu động cơ nhông xích - bánh răng). Thông qua bảng chấm điểm kỹ thuật, phương án 3 được lựa chọn với điểm số cao nhất ($18/20$ điểm). Cuối chương là bảng tiến độ và bảng phân công 7 bước triển khai công việc từ nghiên cứu tài liệu đến thử nghiệm ép và nghiệm thu.

Chương 5: Tính toán thiết kế khuôn 3 tấm

Chương 5 trình bày toàn bộ quy trình tính toán kỹ thuật:

  • Khái quát lý thuyết CAE và quy trình thiết kế khuôn tối ưu hóa nhờ mô phỏng.
  • Các bước dựng hình 3D sản phẩm nút trên Creo Parametric 8.0, xác định khối lượng ($4{,}56\text{ g}$), thể tích ($505\text{ mm}^3$), độ co ngót nhựa PP ($2%$).
  • Thiết kế bề mặt phân khuôn và tách phôi kích thước $46 \times 54\text{ mm}$ trên Creo 8.0.
  • Tính toán kích thước hệ thống kênh dẫn nhựa nguội, cổng vào nhựa (Gate), hệ thống kênh làm nguội và tính toán chọn tiêu chuẩn chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng, chốt giật đuôi keo hình côn ngược.
  • Thiết lập sơ đồ đặt lực và tính toán động học bộ truyền bánh răng trụ, hệ thống nhông xích tháo ren.
  • Lắp ráp hoàn thiện vỏ khuôn trên phần mềm Autodesk Inventor 2020.
  • Mô phỏng quá trình ép phun trên Moldex3D R14 (khai báo vật liệu PP, chia lưới phần tử thể tích sản phẩm và runner, phân tích áp suất điền đầy, thời gian làm mát và biểu đồ nhiệt).

Chương 6: Chế tạo thử nghiệm và thực hiện đánh giá khuôn

Chương 6 mô tả chi tiết quá trình chế tạo cơ khí và thực nghiệm:

  • Chuẩn bị dụng cụ cắt, đầu kẹp Collet, gá đặt và xét gốc tọa độ phôi trên máy phay CNC Mazak VQC-20/50B.
  • Quy trình gia công 6 mặt các tấm khuôn và phay tinh các tấm cavity, tấm core, tấm kẹp, tấm runner, tấm cố định, tấm đẩy, insert âm, insert dương và hệ thống trục truyền động (Trục I, Trục II, trục xoay mang ren).
  • Quy trình xử lý và đánh bóng kỹ thuật lòng khuôn.
  • Quy trình lắp ráp chi tiết theo từng cụm (cụm tấm tĩnh, cụm tấm động, cụm bánh răng - ổ lăn côn - dĩa sên - lò xo hồi).
  • Lắp đặt khuôn lên máy ép nhựa Toshiba FA 100, thiết lập thông số công nghệ ép phun, tiến hành ép thử nghiệm 6 lần liên tiếp.
  • Đánh giá sản phẩm sau khi ép: Cuống keo tự tách rời khỏi sản phẩm, biên dạng ren trong đạt độ chính xác cao, vặn thử nghiệm ăn khớp kín khít vào cổ tuýp kem mẫu.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả thực nghiệm

Quá trình ép thử nghiệm 6 chu kỳ liên tiếp trên máy ép nhựa Toshiba FA 100 cho kết quả:

  • Năng suất đạt 24 sản phẩm/lần ép, sản phẩm tự động tháo ren hoàn toàn và rơi ra ngoài mà không cần dùng ty đẩy cưỡng bức lên biên dạng ren.
  • Hệ thống 3 tấm hoạt động chính xác: Tấm tách runner và chốt giật đuôi keo hình côn ngược tách rời cuống nhựa khỏi miệng phun hoàn toàn tự động.
  • Kiểm tra lắp ghép: Mẫu nút nhựa ép ra vặn khớp chính xác vào cổ tuýp kem mẫu, không có hiện tượng cháy nhựa, bọt khí hay biến dạng gãy chân ren.
  • Tỷ lệ phế phẩm thấp, hiệu suất sản phẩm đạt chuẩn kỹ thuật trên $90%$, đáp ứng yêu cầu vận hành liên tục 12 giờ/ngày của doanh nghiệp.

2. Giải pháp và đề xuất của tác giả

  • Tối ưu hóa bảng thông số công nghệ ép nhựa (áp suất phun, nhiệt độ nung chảy polyme, thời gian làm nguội) phù hợp với từng lô vật liệu hạt nhựa PP thương mại.
  • Tính toán và tối ưu hóa số lòng khuôn tương thích với công suất của từng dòng máy ép nhựa công nghiệp.
  • Tiếp tục nghiên cứu tích hợp cơ cấu gắp sản phẩm tự động đồng bộ cùng hệ thống truyền xích nhằm tự động hóa hoàn toàn dây chuyền sản xuất.

3. Đóng góp của đề tài

  • Về mặt kỹ thuật: Đưa ra giải pháp bố trí 24 lòng khuôn theo dạng 4 cụm lục giác độc lập kết hợp cơ cấu truyền động nhông xích và bánh răng xoay trục ren. Giải pháp này khắc phục được sự phân bố lực không đều của kiểu bố trí thẳng hàng truyền thống.
  • Về mặt ứng dụng: Đồ án hoàn thiện từ khâu tính toán lý thuyết, thiết kế 3D, mô phỏng CAE dòng chảy đến gia công chế tạo thực tế trên máy CNC Mazak và ép thử nghiệm thành công trên máy Toshiba FA 100; chuyển giao trực tiếp bộ khuôn hoạt động ổn định cho Công ty Cơ Điện Công Nghệ Hòa Phát.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:

    • Cơ cấu truyền động tháo ren bằng nhông xích yêu cầu nguồn động lực từ động cơ phụ trợ lắp ngoài của máy ép, làm tăng yêu cầu đồng bộ khi gá đặt khuôn.
    • Tốc độ tháo khuôn của hệ truyền động bánh xích thấp hơn so với cơ cấu lõi gập tự bung.
    • Kết cấu bộ khuôn 3 tấm tích hợp 24 cụm trục xoay và bánh răng có độ phức tạp cao, đòi hỏi quy trình bảo trì, bôi trơn định kỳ nghiêm ngặt đối với hệ thống ổ lăn và bánh răng trong khuôn.

  • Hướng nghiên cứu tiếp:

    • Tối ưu hóa sâu hơn các thông số điền đầy và nhiệt độ lòng khuôn trên phần mềm Moldex3D để rút ngắn chu kỳ ép (Cycle time).
    • Tích hợp thêm hệ thống cánh tay robot hoặc máng dẫn tự động hứng sản phẩm sau khi ren được tháo rơi tự do.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật chuyên khảo hữu ích cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành:

  • Ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy: Tham khảo quy trình thiết kế khuôn ép nhựa nhiều lòng (Multi-cavity mold), cách thiết lập bản vẽ kết cấu khuôn 3 tấm và quy trình công nghệ gia công các tấm khuôn trên máy CNC Mazak.
  • Ngành Công nghệ Vật liệu, Kỹ thuật Khuôn mẫu: Tham khảo các phân tích về tính chất nhiệt dẻo của hạt nhựa Polypropylene (PP), tính toán độ co ngót và phương pháp phân tích mô phỏng dòng chảy polyme trên Moldex3D.
  • Kỹ sư thiết kế sản phẩm nhựa: Tham khảo chi tiết giải pháp thiết kế cơ cấu tháo ren trong (under-cut) bằng hệ thống bánh răng - đĩa xích bố trí theo cụm lục giác cân bằng lực.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nhóm tác giả lại bố trí 24 lòng khuôn thành 4 cụm hình lục giác thay vì bố trí thẳng hàng?
Trả lời: Việc bố trí 24 lòng khuôn theo dạng hàng thẳng truyền thống khiến lực truyền động từ thanh răng hoặc bánh răng chính bị suy giảm dần về hai đầu, gây hiện tượng lệch lực và dễ làm kẹt hoặc mòn lệch trục xoay tháo ren. Bố trí thành 4 cụm lục giác (mỗi cụm gồm 6 lòng khuôn phân bố đều quanh 1 bánh răng trung tâm) giúp lực truyền động phân bổ đồng đều tuyệt đối khi bánh răng chủ động quay, đảm bảo 24 trục xoay đồng tốc và ổn định.

2. Vật liệu nhựa Polypropylene (PP) sử dụng trong đồ án có các thông số công nghệ ép phun cơ bản nào?
Trả lời: Theo tính toán trong đồ án, nhựa PP có khối lượng riêng từ $0{,}85 - 0{,}95\text{ g/cm}^3$, nhiệt độ nóng chảy tinh thể $\sim 165^\circ\text{C}$, nhiệt độ gia công nóng chảy khi ép phun từ $200 - 300^\circ\text{C}$, nhiệt độ khuôn duy trì từ $10 - 80^\circ\text{C}$ và độ co ngót thiết kế được chọn là $2{,}0%$.

3. Vì sao phương án truyền động tháo ren bằng nhông xích và bánh răng (Phương án 3) được chọn thay vì phương án lõi gập (Phương án 2)?
Trả lời: Mặc dù phương án lõi gập giúp chu kỳ ép nhanh hơn, nhưng chi phí gia công lõi gập rất đắt và kết cấu nhiều khe hở của lõi gập rất dễ bị nhựa nóng chảy lọt vào gây kẹt sau một thời gian vận hành liên tục. Phương án 3 sử dụng các chi tiết bánh răng, ổ lăn, nhông xích tiêu chuẩn dễ chế tạo, chi phí hợp lý, độ bền cơ học cao và sản phẩm sau khi tháo ren tự động rơi ra ngoài an toàn.

4. Kích thước và thông số hình học ban đầu của sản phẩm nút tuýp kem được xác định như thế nào trên phần mềm Creo 8.0?
Trả lời: Qua phân tích trên phần mềm Creo 8.0, sản phẩm nút có khối lượng $4{,}56\text{ g}$, thể tích $505\text{ mm}^3$, bề dày thành đạt mức đồng đều $2\text{ mm}$ và góc thoát khuôn kiểm tra đạt $3^\circ$, thỏa mãn đầy đủ các điều kiện hình học cho công nghệ ép phun nhựa.

5. Bộ khuôn được chế tạo và thử nghiệm thực tế trên các dòng máy công nghiệp nào?
Trả lời: Các chi tiết của bộ khuôn kích thước $325 \times 285 \times 242\text{ mm}$ được lập trình gia công phay CNC trên máy Mazak VQC-20/50B. Quá trình lắp ráp và thử nghiệm ép phun thực tế được tiến hành trên máy ép nhựa Toshiba FA 100 tại xưởng sản xuất liên kết với Công ty Cơ Điện Công Nghệ Hòa Phát.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, chế tạo khuôn 3 tấm cho sản phẩm nút tuýp kem" đã giải quyết trọn vẹn bài toán công nghệ từ tính toán lý thuyết, thiết kế 3D, mô phỏng số CAE đến gia công chế tạo cơ khí chính xác bộ khuôn ép phun 3 tấm 24 lòng khuôn. Việc ứng dụng cơ cấu truyền động nhông xích kết hợp bánh răng bố trí theo cụm lục giác đã xử lý thành công yêu cầu tháo ren trong tự động mà không làm biến dạng sản phẩm. Kết quả thử nghiệm thực tế trên máy ép Toshiba FA 100 đạt tỷ lệ sản phẩm chuẩn trên $90%$, đáp ứng yêu cầu vận hành liên tục 12 giờ/ngày và đã được nghiệm thu, chuyển giao thành công cho doanh nghiệp ứng dụng.