Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong ngành sản xuất đồ gia dụng và thiết bị phục vụ đời sống, sản phẩm đế/nắp hộp quạt gió bếp cồn điện tử là một chi tiết mới được doanh nghiệp phát triển nhằm hỗ trợ quá trình thổi khí vào buồng đốt, giúp nhiên liệu cháy nhanh hơn và hạn chế tối đa lượng khói sinh ra trong quá trình sử dụng. Trước đây, sản phẩm này được chế tạo thử nghiệm bằng phương pháp đúc thủ công với vật liệu composite. Tuy nhiên, phương pháp đúc thủ công bộc lộ nhiều nhược điểm nghiêm trọng: năng suất thấp, độ chính xác kích thước không đồng đều làm ảnh hưởng đến khả năng lắp ráp đồng bộ với các chi tiết khác, bề mặt hoàn thiện kém thẩm mỹ và không đáp ứng được yêu cầu sản xuất quy mô công nghiệp. Nhằm khắc phục các hạn chế này, việc chuyển đổi sang công nghệ ép phun nhựa là giải pháp kỹ thuật cần thiết để tối ưu hóa năng suất và chất lượng.
Khóa luận tốt nghiệp tập trung giải quyết các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể sau:
- Nhiệm vụ 1: Tối ưu hóa thiết kế hình học 3D của sản phẩm đế hộp quạt gió trên phần mềm PTC Creo Parametric 3.0, bổ sung các góc thoát khuôn, độ bo góc và kiểm tra độ dày thành để phù hợp với công nghệ ép phun.
- Nhiệm vụ 2: Tính toán các thông số công nghệ, xác định số lòng khuôn tối ưu và lựa chọn dòng máy ép phun nhựa công nghiệp phù hợp với quy mô sản xuất yêu cầu (3.000 sản phẩm/tuần).
- Nhiệm vụ 3: Ứng dụng kỹ thuật CAD/CAE để thiết kế toàn bộ kết cấu bộ khuôn 2 tấm theo tiêu chuẩn LKM, bao gồm hệ thống cấp nhựa, hệ thống làm nguội, hệ thống đẩy và hệ thống thoát khí; mô phỏng dòng chảy nhựa bằng phần mềm Moldex 3D.
- Nhiệm vụ 4: Lập quy trình công nghệ gia công CNC, gia công nguội, đánh bóng bề mặt và lắp ráp hoàn chỉnh bộ khuôn thực tế.
- Nhiệm vụ 5: Tiến hành ép thử nghiệm trên máy ép SHINE WELL SW-120B tại xưởng sản xuất, đánh giá chất lượng sản phẩm thực tế và đề xuất các thông số ép tối ưu.
- Đối tượng nghiên cứu: Bộ khuôn ép phun nhựa 2 tấm (4 lòng khuôn) dành cho chi tiết nắp/đế hộp quạt gió bếp cồn điện tử và vật liệu nhựa Polypropylene (PP).
- Phạm vi nghiên cứu:
- Không gian: Nghiên cứu, thiết kế và gia công thực nghiệm tại Xưởng Cơ khí Chế tạo máy, Khu Công nghệ cao - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM phối hợp cùng Công ty Dương Tấn Tài.
- Thời gian: Niên khóa 2013 – 2017 (bảo vệ tháng 07/2017).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận xây dựng nội dung dựa trên các nền tảng lý thuyết chuyên ngành công nghệ chế tạo máy và kỹ thuật khuôn mẫu ép phun nhựa:
- Khung lý thuyết và mô hình tính toán:
- Lý thuyết thiết kế sản phẩm nhựa định hình: độ dốc thoát khuôn (Draft Angle), góc bo lượn (Fillet Radius), độ dày thành đồng nhất nhằm tránh biến dạng nhiệt và tập trung ứng suất.
- Phương pháp tính toán số lòng khuôn ($n$) dựa trên ba tiêu chí: sản lượng đơn hàng yêu cầu ($n_{order}$), dung tích/năng suất phun tối đa của máy ($n_{shot}$), và năng suất hóa dẻo của trục vít ($n_{plasticizing}$).
- Lý thuyết truyền nhiệt và dòng chảy polyme trong khuôn kín: tính toán hệ số co rút thể tích ($\alpha$), tổn thất áp suất dòng chảy, thời gian điền đầy, thời gian đông đặc và cân bằng nhiệt hệ thống làm nguội.
- Tiêu chuẩn hóa kết cấu khuôn mẫu: Sử dụng hệ thống linh kiện tiêu chuẩn vỏ khuôn của hãng Lung Kee Mould (LKM) kết hợp thư viện linh kiện EMX (Expert Moldbase Extension) và phụ tùng Misumi.
- Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp CAD/CAE: Thiết kế mô hình 3D trên Creo Parametric 3.0, phân tích mô phỏng phần tử hữu hạn quá trình ép phun (dòng chảy, nhiệt độ, áp suất, độ co rút, biến dạng và đường hàn) trên phần mềm chuyên dụng Moldex 3D.
- Phương pháp gia công chế tạo cơ khí (CAM/CNC): Lập trình phay CNC, tiện, phay cơ dao quẹt, gia công nguội và đánh bóng cơ học bề mặt lòng khuôn.
- Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng: Gá đặt khuôn lên máy ép thực tế, điều chỉnh dải thông số công nghệ (nhiệt độ xylanh nung, áp suất phun, áp suất bảo áp, thời gian làm nguội) để đánh giá lỗi khuyết tật sản phẩm.
- Nguồn dữ liệu: Dữ liệu kỹ thuật kích thước chi tiết thực tế, bảng thông số vật liệu nhựa PP từ nhà sản xuất, Catalog khuôn tiêu chuẩn Misumi, LKM và thông số kỹ thuật máy ép SHINE WELL SW-120B.
Thiết kế và triển khai hệ thống khuôn mẫu
Hệ thống khuôn được thiết kế theo kết cấu khuôn 2 tấm, bố trí 4 lòng khuôn đối xứng nhằm cân bằng dòng chảy nhựa và tối ưu hóa năng suất vận hành.
1. Đặc tính vật liệu nhựa và thông số hình học chi tiết
Sản phẩm sử dụng vật liệu Polypropylene (PP) với các thông số vật lý và gia công:
| Thông số kỹ thuật của nhựa PP |
Giá trị thực tế |
| Trọng lượng riêng (dạng tinh thể / vô định hình) |
$0,946 \text{ g/cm}^3$ / $0,85 \text{ g/cm}^3$ |
| Độ bền kéo đứt |
$30 - 40 \text{ MPa}$ |
| Độ dai va đập |
$3,28 - 5,9 \text{ kJ/m}^2$ |
| Nhiệt độ nóng chảy |
$\approx 165^\circ\text{C}$ |
| Nhiệt độ buồng nung (Barrel Temperature) |
$200 - 270^\circ\text{C}$ |
| Áp suất phun khuyến nghị |
$400 - 1000 \text{ kg/cm}^2$ |
| Hệ số co rút thiết kế ($\alpha$) |
$0,5%$ (Scale: $1 + S = 1,005$) |
| Khối lượng chi tiết ($W$) / Thể tích ($V$) |
$29 \text{ gam}$ / $31,5 \text{ cm}^3$ |
| Góc thoát khuôn / Bán kính bo góc trong ($r$) - ngoài ($R$) |
$2^\circ - 3^\circ$ / $r = 1 \text{ mm}$, $R = 3 \text{ mm}$ (với chiều dày $t = 2 \text{ mm}$) |
2. Tính toán số lòng khuôn và lựa chọn máy ép phun
- Dựa theo đơn hàng quy định: Với lô sản xuất $L = 3000$ sản phẩm, tỷ lệ phế phẩm $k = 1%$ (hệ số $K = 1,01$), chu kỳ ép $t_c = 70 \text{ s}$, thời gian hoàn thành $t_m = 2 \text{ ngày}$ $\rightarrow$ Số lòng khuôn tối thiểu $n_{min} = 2$.
- Dựa theo năng suất phun của máy: Khối lượng phun tối đa $S = 267 \text{ g}$, khối lượng sản phẩm $W = 29 \text{ g}$ $\rightarrow$ Số lòng khuôn tối đa $n_{max1} = 0,8 \times (267 / 29) \approx 8$ lòng khuôn.
- Dựa theo năng suất hóa dẻo: Năng suất hóa dẻo $P = 1233 \text{ g/phút}$, tần số phun $X = 1 \text{ lần/phút}$ $\rightarrow$ Số lòng khuôn tối đa $n_{max2} = 1233 / (1 \times 29) \approx 44$ lòng khuôn.
- Kết luận lựa chọn: Chọn kết cấu 4 lòng khuôn kết hợp khuôn 2 tấm, tương thích vận hành trên máy ép phun trục vít SHINE WELL SW-120B (trọng lượng máy 4,65 tấn, lưu lượng nước làm mát 20 lít/phút, dầu thủy lực American ESSO-68 dung tích 350L, 4 bộ điều khiển nhiệt độ $0 - 399^\circ\text{C}$).
3. Kết cấu bộ khuôn và các hệ thống chức năng
- Kích thước tấm khuôn: Chiều dày tấm khuôn cái (tấm A) chọn $H_A = 60 \text{ mm}$ dựa trên chiều cao hốc $H_{CI} = 38 \text{ mm}$ cộng thêm phần gia công an toàn ($a \ge 14-15 \text{ mm}$). Chiều dày tấm khuôn đực (tấm B) chọn $H_B = 30 \text{ mm}$ kết hợp phương pháp lắp ghép Insert (lõi ghép) nhằm tiết kiệm phôi thép, giảm thời gian phay cắt và chi phí dao cụ.
- Hệ thống cấp nhựa nguội (Cold Runner):
- Bạc cuống phun tiêu chuẩn: Đường kính cổng vào $d_N = 4,5 \text{ mm}$, đường kính đáy lớn $d_F = 9 \text{ mm}$, góc côn $\ge 1^\circ$.
- Chốt giật đuôi keo: Kiểu chốt giật rãnh chữ Z (Z-type puller pin) đảm bảo giữ và kéo đuôi keo ra khỏi tấm cái khi mở khuôn.
- Cổng vào nhựa: Sử dụng miệng phun cạnh (Side Gate) đảm bảo điền đầy đồng đều và thuận tiện cho việc cắt tỉa bavia sau khi ép.
- Bố trí đuôi nguội chậm (Cold Slug Well) tại các điểm chuyển hướng của dòng dẫn để bẫy phần nhựa nguội đầu tiên.
- Mô phỏng CAE trên Moldex 3D: Kiểm tra trường phân bố thời gian điền đầy, áp suất điền đầy, vị trí bẫy khí, vị trí đường hàn (weld lines), thời gian làm nguội và trường biến dạng co ngót theo các trục tọa độ không gian ($X, Y, Z$) để tối ưu hóa vị trí đặt kênh dẫn và đường nước giải nhiệt trước khi gia công.
- Hệ thống làm mát, đẩy và thoát khí: Bố trí các kênh dẫn nước làm nguội tuần hoàn xung quanh lòng khuôn; hệ thống đẩy sử dụng dàn chốt đẩy (Ejector Pins) liên kết qua tấm đẩy và tấm giữ kèm lò xo hồi vị; rãnh thoát khí được gia công trực tiếp trên mặt phân khuôn với chiều sâu khống chế từ $0,01 - 0,02 \text{ mm}$ để thoát khí mà không gây xì bavia (flash).
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Thiết kế sản phẩm ép
Nội dung chương trình bày tổng quan về sản phẩm nắp/đế hộp quạt gió bếp cồn điện tử, phân tích nhu cầu thay thế vật liệu composite bằng phương pháp ép phun nhựa. Tác giả giới thiệu các công cụ CAD trên nền tảng PTC Creo Parametric 3.0 và ứng dụng các lệnh phân tích chuyên dụng:
- Lệnh Draft: Kiểm tra góc thoát khuôn trên toàn bộ bề mặt chi tiết, hiệu chỉnh góc nghiêng đạt $2^\circ - 3^\circ$ tại các thành đứng có chiều sâu dưới 40 mm.
- Lệnh Thickness: Kiểm tra và phân bố lại bề dày thân sản phẩm trong khoảng $2 - 9 \text{ mm}$ nhằm chống rỗ khí và co ngót cục bộ.
- Thiết kế bán kính bo lượn: Cố định bán kính bo trong $r = 1 \text{ mm}$ và bán kính ngoài $R = 3 \text{ mm}$ ($R = r + t$) tương ứng với chiều dày cơ sở $t = 2 \text{ mm}$.
- Tính toán khối lượng và thể tích: Gán tỷ trọng nhựa PP ($\rho = 0,9 \text{ g/cm}^3$) xác định thể tích chi tiết là $31,5 \text{ cm}^3$ và khối lượng $29 \text{ gam}$.
Chương 2: Tổng quan cấu tạo của máy ép phun trục vít
Trình bày nguyên lý làm việc và 15 cụm chi tiết cơ bản của máy ép phun trục vít (đầu lắp khuôn, thùng đùn, trục vít, phễu cấp liệu, xylanh thủy lực, băng gia nhiệt nung dẻo, buồng phun...). Tiến hành khảo sát và lựa chọn dòng máy ép phun thủy lực SHINE WELL SW-120B với đầy đủ các thông số tải trọng, lực kẹp khuôn, hành trình mở và hệ thống giải nhiệt dầu để làm cơ sở tính toán kích thước bao của bộ khuôn.
Chương 3: Cơ sở chọn loại khuôn ép phun cho sản phẩm
Thiết lập phương pháp luận chọn kết cấu khuôn dựa trên yêu cầu kỹ thuật chi tiết và năng lực sản xuất:
- Tổng hợp kết quả tính toán số lòng khuôn: Tính toán theo đơn hàng đạt tối thiểu 2 lòng khuôn; tính toán theo năng suất phun của máy đạt tối đa 8 lòng khuôn; tính toán theo năng suất hóa dẻo đạt tối đa 44 lòng khuôn.
- Đưa ra quyết định tối ưu: Chọn khuôn 4 lòng khuôn nhằm đảm bảo cân bằng áp suất bơm keo, kích thước vỏ khuôn nhỏ gọn và giá thành gia công hợp lý.
- Lựa chọn kiểu khuôn 2 tấm thay vì khuôn 3 tấm hay khuôn nhiều tầng để đơn giản hóa cơ cấu cơ khí do sản phẩm không đòi hỏi cổng bơm điểm phức tạp.
Chương 4: Thiết kế khuôn cho đế bếp cồn
Đây là chương trọng tâm mô tả chi tiết toàn bộ các bước thiết kế bộ khuôn:
- Tính toán kích thước các tấm khuôn theo tiêu chuẩn LKM; áp dụng giải pháp cấy ghép Insert cho tấm B ($H_B = 30 \text{ mm}$) và gia công hốc nguyên khối trên tấm A ($H_A = 60 \text{ mm}$).
- Quy trình tách khuôn trên module Manufacturing - Mold Cavity của Creo 3.0: Thiết lập hệ số co rút $0,5%$, xác định mặt phân khuôn chính và phân chia khối khuôn âm (Cavity) - khuôn dương (Core).
- Tính toán kích thước hình học kênh dẫn nguội, bạc cuống phun ($d_N = 4,5 \text{ mm}, d_F = 9 \text{ mm}$), chốt giật đuôi keo chữ Z và miệng phun cạnh.
- Ứng dụng Moldex 3D mô phỏng phân tích quá trình ép phun: Đánh giá thời gian điền đầy, áp suất điền đầy, dự đoán vị trí rỗ khí và đường hàn, biểu đồ nhiệt độ sau làm nguội và độ biến dạng theo các trục $X, Y, Z$.
- Thiết kế hệ thống làm nguội cân bằng nhiệt, tính toán lực đẩy và bố trí hệ thống chốt đẩy, thiết kế rãnh thoát khí trên mặt phân khuôn.
- Sử dụng phần mềm EMX lắp ráp các chi tiết phụ trợ tiêu chuẩn: Vòng định vị, bạc dẫn hướng, chốt dẫn hướng, bu-lông gá kẹp M12/M14 và bu-lông vòng nâng khuôn M12.
Chương 5: Gia công các tấm khuôn và chi tiết trong khuôn
Trình bày quy trình công nghệ chế tạo phôi thô và gia công tinh các chi tiết cơ khí:
- Gia công cắt gọt trên máy phay cơ (dùng dao quẹt mặt phẳng chuẩn) và máy phay CNC đối với tấm kẹp trên, tấm kẹp dưới, tấm khuôn âm, tấm khuôn dương và các chi tiết Insert tạo hình.
- Các bước gia công nguội: Khoan lỗ, vát mép, taro ren lỗ lắp ghép bu-lông kẹp chặt và doa lỗ định vị chốt dẫn hướng.
Chương 6: Đánh bóng và lắp ráp khuôn
Mô tả quy trình xử lý bề mặt lòng khuôn và lắp ráp cụm khuôn hoàn chỉnh:
- Phương pháp đánh bóng: Sử dụng máy đánh bóng cầm tay, dũa, đá mài từ độ hạt thô đến mịn, giấy nhám nước và nỉ kết hợp hợp chất đánh bóng chuyên dụng để làm sạch bề mặt lòng khuôn âm và lõi Insert.
- Trình tự lắp ráp cơ khí: Lắp chốt dẫn hướng vào tấm khuôn cái; lắp tấm giữ, tấm đẩy, cần đẩy và lò xo hồi vị; ghép tấm kẹp đáy và các khối đệm (Space Blocks); lắp vòng định vị và bạc cuống phun vào tấm kẹp trên; tiến hành ghép cụm khuôn động và cụm khuôn tĩnh.
Chương 7: Ép sản phẩm
Ghi nhận quá trình chạy thử nghiệm bộ khuôn trên máy ép SHINE WELL SW-120B tại xưởng:
- Bảng thông số ép thực tế: Khảo sát và tinh chỉnh nhiệt độ các vùng gia nhiệt nung keo, áp suất phun, tốc độ trục vít và thời gian làm nguội nhằm tìm ra bộ thông số tối ưu nhất.
- Bảng tổng kết lỗi và hướng xử lý: Phân tích nguyên nhân các hiện tượng khuyết tật trên sản phẩm mẫu (bavia, vết lõm co ngót, thiếu nhựa do điền đầy không hết) và đưa ra biện pháp khắc phục thông qua việc căn chỉnh áp suất bảo áp, thời gian làm nguội và vệ sinh rãnh thoát khí.
Chương 8: Kết luận và hướng phát triển đề tài
Tổng kết toàn bộ khối lượng công việc đã hoàn thành so với mục tiêu ban đầu và đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm cải tiến, mở rộng đề tài trong tương lai.
Kết quả và đóng góp
1. Kết quả kỹ thuật đạt được
- Hoàn thiện mô hình 3D sản phẩm nắp/đế quạt gió bếp cồn với góc thoát khuôn $2^\circ - 3^\circ$, phân bố chiều dày $2 - 9 \text{ mm}$, bo góc lượn $r = 1 \text{ mm}, R = 3 \text{ mm}$, triệt tiêu hoàn toàn các lỗi biến dạng hình học khi tách khuôn.
- Thiết kế hoàn chỉnh bộ khuôn ép 2 tấm gồm 4 lòng khuôn theo tiêu chuẩn LKM trên phần mềm Creo Parametric 3.0 và EMX.
- Mô phỏng và kiểm chứng thành công các thông số lưu biến dòng chảy trên Moldex 3D, xác định chính xác thời gian điền đầy, áp suất và hệ thống thoát khí không gây xì bavia.
- Chế tạo thành công bộ khuôn thực tế qua các công đoạn phay CNC, gia công nguội, đánh bóng bề mặt và lắp ráp chính xác.
- Tiến hành ép thử nghiệm trên máy ép SHINE WELL SW-120B, sản phẩm ép ra đạt độ bóng bề mặt tốt, kích thước đảm bảo dung sai lắp ghép với cụm quạt gió và đáp ứng độ bền cơ học của vật liệu nhựa PP.
2. Đóng góp của đề tài
- Ứng dụng chu trình khép kín CAD/CAE/CAM trong ngành khuôn mẫu nhựa: Kết nối liền mạch từ khâu thiết kế chi tiết (Creo 3.0), mô phỏng tối ưu hóa dòng chảy nhựa (Moldex 3D), tiêu chuẩn hóa kết cấu khuôn (EMX/LKM) đến gia công CNC thực tế.
- Giải pháp sử dụng tấm khuôn B dạng cấy Insert lõi ghép giúp giảm thiểu khối lượng phôi thép cần bóc tách, rút ngắn thời gian phay CNC và giảm chi phí dụng cụ cắt so với phương pháp gia công nguyên khối.
- Chuyển giao trực tiếp kết quả sản phẩm khuôn mẫu cho doanh nghiệp (Công ty Dương Tấn Tài), giải quyết bài toán thay thế phương pháp đúc composite thủ công sang sản xuất hàng loạt bằng công nghệ ép phun với năng suất 3.000 sản phẩm/tuần.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Khuôn sử dụng hệ thống kênh dẫn nguội (Cold Runner) nên vẫn phát sinh phế liệu cuống phun và kênh dẫn (xương keo), đòi hỏi công đoạn cắt gọt và tái chế bavia thủ công sau khi lấy sản phẩm.
- Quá trình lấy sản phẩm và cuống phun ra khỏi khuôn khi mở máy vẫn thực hiện bán tự động, chưa tích hợp cánh tay robot gắp sản phẩm tự động hoàn toàn.
- Phân tích CAE trên Moldex 3D mới dừng lại ở việc kiểm tra dòng chảy và nhiệt độ cơ bản, chưa khảo sát sâu về hiện tượng ứng suất dư tích tụ sau chu kỳ làm việc liên tục.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Nghiên cứu chuyển đổi hoặc nâng cấp sang hệ thống kênh dẫn nóng (Hot Runner) để triệt tiêu hoàn toàn phế liệu cuống phun, tiết kiệm nhựa nguyên liệu và rút ngắn chu kỳ ép phun.
- Thiết kế và lắp đặt hệ thống cánh tay robot tự động lấy sản phẩm và cắt tỉa cuống phun trực tiếp sau khi mở khuôn để nâng cao mức độ tự động hóa.
- Tích hợp các cảm biến áp suất và nhiệt độ không dây bên trong lòng khuôn để giám sát dữ liệu thời gian thực trong quá trình ép hàng loạt.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo thực tiễn cao cho:
- Sinh viên chuyên ngành Cơ khí Chế tạo máy, Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Cơ điện tử và Kỹ thuật Vật liệu tham khảo phương pháp tính toán, thiết kế khuôn ép nhựa và quy trình ứng dụng phần mềm PTC Creo Parametric kết hợp EMX.
- Kỹ sư thiết kế khuôn mẫu tại các doanh nghiệp sản xuất nhựa muốn tìm hiểu quy trình mô phỏng dòng chảy trên Moldex 3D để tối ưu hóa vị trí cổng phun (gate), kênh làm nguội và hệ thống thoát khí.
- Cán bộ kỹ thuật vận hành xưởng ép nhựa tham khảo quy trình căn chỉnh dải thông số công nghệ (áp suất, nhiệt độ, thời gian) và cẩm nang xử lý các lỗi khuyết tật thường gặp trên máy ép phun SHINE WELL SW-120B.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao nhóm tác giả lựa chọn kết cấu khuôn 2 tấm có 4 lòng khuôn thay vì các kết cấu khác?
Dựa trên kết quả tính toán ba yếu tố: sản lượng đơn hàng yêu cầu ($n_{min} = 2$), năng suất phun tối đa của máy SHINE WELL SW-120B ($n_{max1} = 8$) và năng suất hóa dẻo ($n_{max2} = 44$). Lựa chọn 4 lòng khuôn là phương án cân bằng tối ưu giữa năng suất yêu cầu (3.000 sản phẩm/tuần), kích thước bộ khuôn vừa vặn với khoảng cách giữa 4 thanh dẫn hướng của máy ép, đồng thời kết cấu khuôn 2 tấm dùng miệng phun cạnh giúp bộ khuôn đơn giản, dễ chế tạo và chi phí thấp hơn khuôn 3 tấm.
2. Giải pháp cấy ghép Insert cho tấm khuôn dương (tấm B) mang lại lợi ích gì?
Nếu gia công nguyên khối tấm khuôn dương với chiều dày tính toán $H_B = 60 \text{ mm}$, lượng phôi thép cần bóc tách bỏ đi là rất lớn, dẫn đến hao phí vật liệu, tốn thời gian gia công cắt gọt và mòn dao cụ. Nhóm tác giả chọn giải pháp làm tấm B mỏng hơn ($H_B = 30 \text{ mm}$) và cấy các khối Insert tạo hình vào, giúp tiết kiệm chi phí thép làm khuôn, thuận tiện cho việc phay CNC chi tiết nhỏ và dễ dàng đánh bóng hoặc thay thế khi lòng khuôn bị mòn.
3. Hệ số co rút của nhựa PP được thiết lập như thế nào trong quá trình tách khuôn trên Creo 3.0?
Do vật liệu nhựa PP có độ co ngót thể tích trong khoảng $0,5%$, nhóm tác giả đã sử dụng lệnh Shrinkage trong module Mold Cavity của Creo Parametric 3.0, chọn phương pháp tính theo tỷ lệ (Shrink by Scale) với công thức $1 + S$ và nhập giá trị hệ số là 0,5% ($S = 0,005$, hệ số tỷ lệ là 1,005). Việc này giúp phóng to lòng khuôn lên một tỷ lệ tương ứng để khi sản phẩm nguội co lại sẽ đạt đúng kích thước danh nghĩa.
4. Hệ thống cấp nhựa của bộ khuôn sử dụng kiểu miệng phun và chốt giật đuôi keo nào?
Bộ khuôn sử dụng hệ thống kênh dẫn nguội, bạc cuống phun tiêu chuẩn có đường kính miệng vào $d_N = 4,5 \text{ mm}$, đáy $d_F = 9 \text{ mm}$, kết hợp miệng phun cạnh (Side Gate) để dẫn nhựa vào mép sản phẩm. Để kéo cuống phun và xương keo ra khỏi tấm khuôn âm khi khuôn mở, hệ thống sử dụng chốt giật đuôi keo dạng rãnh chữ Z (Z-type puller pin) đặt tại đuôi nguội chậm.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp đã giải quyết trọn vẹn và hoàn chỉnh bài toán thiết kế, chế tạo bộ khuôn ép phun nhựa 2 tấm gồm 4 lòng khuôn cho chi tiết nắp/đế hộp quạt gió bếp cồn điện tử sử dụng vật liệu nhựa Polypropylene (PP). Bằng việc ứng dụng đồng bộ các công cụ CAD/CAE/CAM hiện đại gồm PTC Creo Parametric 3.0, EMX và Moldex 3D, nhóm nghiên cứu đã tối ưu hóa toàn diện kết cấu lòng khuôn, hệ thống cấp nhựa, làm mát và thoát khí trước khi chuyển giao chế tạo cơ khí. Bộ khuôn thực tế được gia công chính xác, lắp ráp hoàn thiện và vận hành ép thử nghiệm ổn định trên máy SHINE WELL SW-120B, tạo ra các sản phẩm đạt độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt cao, đáp ứng tốt yêu cầu sản xuất công nghiệp 3.000 sản phẩm/tuần của doanh nghiệp.
