Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong quy trình sản xuất và gia công cơ khí quy mô công nghiệp tại Công ty Hữu hạn Cơ khí Động lực Toàn cầu (GPMI) – đơn vị chuyên sản xuất các linh kiện xe trượt tuyết và xe địa hình xuất khẩu sang các thị trường Bắc Mỹ như Hoa Kỳ và Canada – công đoạn sơn phủ bề mặt đóng vai trò gia tăng giá trị thương phẩm và chống oxy hóa cho chi tiết. Tuy nhiên, trên các cụm linh kiện cơ khí, các vị trí ghép nối lắp ráp chính xác (như bề mặt lắp ghép, đường kính trong ống cổ sườn xe, lỗ chốt định vị) tuyệt đối không được phép để sơn bám dính, vì lớp sơn làm tăng kích thước hình học dẫn đến hiện tượng cấn lắp ráp và sai lệch dung sai kỹ thuật. Đồng thời, trong công đoạn đóng gói và vận chuyển xuất khẩu, các bề mặt gia công chính xác cũng đối mặt với nguy cơ móp méo, biến dạng do va đập và rung lắc cơ học.

Các phương pháp che chắn truyền thống sử dụng vật liệu tạm thời như băng dính, vải hoặc giấy bộc lộ nhiều nhược điểm: không chịu được nhiệt độ sấy trong dây chuyền sơn bột tĩnh điện, dễ rách, để lại keo dính bề mặt, tốn nhân công thao tác và không thể tái sử dụng. Để giải quyết dứt điểm vấn đề này, đề tài “Nghiên cứu thiết kế khuôn cho sản phẩm thuộc công đoạn bảo hộ linh kiện tại công ty GPMI” (Mã số đề tài: CKM – 95) được thực hiện bởi nhóm sinh viên Hồ Thanh Phong, Nguyễn Chi Lăng, Nguyễn Thành Long dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Văn Sơn tại Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định theo văn bản gồm các nội dung sau:

  1. Tổng quan cơ sở lý thuyết về vật liệu nhựa Polyamide 6 gia cường sợi thủy tinh (PA6 30%GF), cao su silicone chịu nhiệt 200°C và công nghệ ép phun nhựa, đúc ép cao su.
  2. Khảo sát yêu cầu kỹ thuật và phân tích hình học các vị trí cần che chắn trên cụm linh kiện mẫu (ống cổ cụm sườn xe, lỗ định vị Ø12±0.05 mm).
  3. Thiết kế hình học sản phẩm nút bảo hộ nhựa và nút bảo hộ cao su.
  4. Tính toán, thiết kế kết cấu bộ khuôn ép phun cho nút nhựa và bộ khuôn đúc ép nén cho nút cao su.
  5. Mô phỏng, phân tích quá trình điền đầy khuôn (CAE) bằng phần mềm chuyên dụng Moldex3D nhằm tối ưu hóa vị trí miệng phun, kiểm soát đường hàn, bẫy khí và độ co rút.
  6. Xuất bản vẽ kỹ thuật 2D/3D chi tiết sản phẩm và bộ khuôn hoàn chỉnh.
  7. Chế tạo khuôn, tiến hành ép thử nghiệm và đánh giá thực tế khả năng bảo vệ, lắp ráp trên linh kiện thực tế tại nhà xưởng GPMI.

Đối tượng nghiên cứu trọng tâm là bộ khuôn ép phun nhựa và bộ khuôn đúc ép cao su sản xuất nắp/nút che chắn kỹ thuật. Phạm vi nghiên cứu giới hạn tại hệ thống dây chuyền sản xuất của Công ty GPMI và xưởng thực hành Trung tâm Công nghệ Cao – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh trong học kỳ II năm học 2023 – 2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài kết hợp cơ sở lý thuyết nhiệt dẻo và chất đàn hồi (elastomer) cùng công nghệ gia công khuôn mẫu chính xác. Hai nhóm vật liệu chế tạo sản phẩm được khảo sát chuyên sâu gồm:

  • Nhựa kỹ thuật PA6 30%GF (Tufnyl SGF30 E black): Hạt nhựa Polyamide 6 gia cố 30% sợi thủy tinh màu đen, sở hữu độ bền kéo cao, độ cứng vững, khả năng chống mài mòn, chống va đập, kháng dung môi và nhiên liệu, độ ổn định kích thước tốt dưới tác động nhiệt. Vật liệu này phù hợp cho nút bảo hộ công đoạn vận chuyển đóng gói để bảo vệ lỗ Ø12±0.05 mm.
  • Cao su silicone chịu nhiệt 200°C: Vật liệu đàn hồi không chứa BPA, có độ giãn dài và hồi phục đàn hồi cao, tính trơ hóa học, chịu được nhiệt độ lưu hóa và môi trường sấy sơn tĩnh điện lên đến 200°C mà không biến dạng hoặc thoái hóa bề mặt, thích hợp làm nút bảo hộ che kín ống cổ khi sơn.
Tiêu chí so sánh Nhựa PA6 30%GF Cao su Silicone (chịu nhiệt 200°C)
Bản chất vật liệu Nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật gia cường Elastomer chịu nhiệt
Chức năng bảo hộ Chống va đập, cấn móp khi đóng gói Che chắn bụi sơn trong buồng sấy nhiệt
Công nghệ định hình Ép phun áp lực cao (Injection Molding) Đúc ép nén / ép tức (Compression Molding)
Đặc tính nổi bật Cứng vững, chịu lực va đập, kháng dầu Đàn hồi cao, làm kín khít, chịu nhiệt 200°C
Khả năng tái sử dụng Tái sử dụng nhiều lần trong luân chuyển kho Tái sử dụng qua nhiều chu kỳ sơn sấy

Phương pháp nghiên cứu được triển khai đồng bộ qua các bước:

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp: Thu thập dữ liệu hình học của linh kiện từ bản vẽ CAD và linh kiện thực tế; phân tích vị trí lắp ráp nhạy cảm; tính toán phân bố lòng khuôn, kích cỡ kênh dẫn nguội, lực kẹp khuôn và lực ép thủy lực.
  • Phương pháp thiết kế mô hình số: Sử dụng phần mềm PTC Creo Parametric, SolidWorks và Autodesk AutoCAD để xây dựng mô hình 3D sản phẩm, tách mặt phân khuôn, thiết kế kết cấu vỏ khuôn tiêu chuẩn Futaba và tích hợp linh kiện phụ tùng tiêu chuẩn MISUMI.
  • Phương pháp mô phỏng kỹ thuật (CAE): Ứng dụng phần mềm Moldex3D để phân tích dòng chảy nhựa nóng chảy, mô phỏng thời gian điền đầy, áp suất phân bố, kiểm tra hiện tượng bẫy khí (air trap), đường hàn nhựa (weld line) và biến dạng do co rút thể tích.
  • Phương pháp thực nghiệm kiểm chứng: Vận hành ép thử nghiệm trên máy ép nhựa tự động NamRong TNR-110 và máy ép nhiệt thủy lực hút chân không HSI 1RT AH-HYDRAULIC công suất 200 tấn; sử dụng thước kẹp, panme và máy đo toạ độ CMM để kiểm tra kích thước thành phẩm.

Thiết kế và triển khai kỹ thuật bộ khuôn

1. Thiết kế bộ khuôn ép phun cho nút bảo hộ nhựa

  • Kết cấu khuôn: Khuôn 2 tấm sử dụng vỏ khuôn tiêu chuẩn Futaba mã hiệu SC1823. Thiết kế hệ thống kênh dẫn nguội (cold runner) tối ưu hóa đường đi của dòng chảy nhựa PA6 30%GF với góc côn cuống phun tối thiểu 1° nhằm bảo đảm khả năng tách khuôn trơn tru.
  • Vị trí và kiểu miệng phun: Sử dụng miệng phun cạnh (side gate) bố trí cấp nhựa từ phần thành có bề dày lớn sang bề dày nhỏ, bảo đảm dòng chảy êm, hạn chế tập trung ứng suất dư và thuận tiện cho việc cắt đuôi keo sau ép.
  • Hệ thống đẩy và làm mát: Bố trí kết hợp ống đẩy và chốt đẩy tiêu chuẩn MISUMI (đường kính ty đẩy > 3 mm), liên kết với cụm tấm giữ và tấm đẩy chịu lực cùng lò xo hồi phục SWF (vàng) của MISUMI. Hệ thống đường nước làm mát được khoan dẫn chéo đối xứng qua hai nửa khuôn đực (core) và khuôn cái (cavity) với tiết diện ống dẫn Ø8 mm, bảo đảm giải nhiệt đồng đều và rút ngắn thời gian chu kỳ ép.
  • Kết quả mô phỏng CAE trên Moldex3D: Xác định chính xác vùng bẫy khí để bố trí rãnh thoát khí trên mặt phân khuôn; tối ưu hóa thời gian điền đầy và giảm thiểu độ co rút thể tích của nhựa PA6 30%GF, loại bỏ nguy cơ lõm bề mặt trên chi tiết.

2. Thiết kế bộ khuôn đúc ép tức cho nút bảo hộ cao su

  • Kết cấu khuôn: Thiết kế dạng khuôn ép nén 2 nửa (khuôn trên và khuôn dưới) gồm hệ thống chốt dẫn hướng định vị và tai khuôn hỗ trợ cậy mở khuôn thủ công/bán tự động.
  • Hệ thống rãnh bavia (flash groove): Bố trí rãnh chứa bavia thừa xung quanh chu vi các lòng khuôn ở cả mặt trên và mặt dưới nhằm thoát lượng cao su dư thừa khi máy ép nén thủy lực ép chặt hai nửa khuôn, bảo đảm mật độ điền đầy cao su nguyên khối không sinh rỗ khí.
  • Thông số công nghệ lưu hóa: Sử dụng chất chống dính khuôn Ease Release 200 xịt phủ lòng khuôn; phôi cao su silicone thô được cắt định lượng và gia nhiệt trực tiếp trong lòng khuôn dưới lực ép của máy ép thủy lực HSI 1RT AH-HYDRAULIC 200 tấn.
Hạng mục kỹ thuật Khuôn nút bảo hộ nhựa Khuôn nút bảo hộ cao su
Vỏ khuôn / Loại khuôn Khuôn 2 tấm tiêu chuẩn Futaba SC1823 Khuôn đúc ép nén (ép tức) 2 nửa
Kiểu miệng phun / nạp liệu Miệng phun cạnh (Side gate), kênh dẫn nguội Đặt phôi cao su định lượng trực tiếp vào lòng khuôn
Hệ thống đẩy sản phẩm Chốt đẩy và ống đẩy tiêu chuẩn MISUMI Tháo khuôn bằng tai cậy khuôn và vòi xịt khí nén
Thiết bị gia công/ép thử Máy ép phun nhựa NamRong TNR-110 Máy ép nhiệt chân không HSI 1RT AH-HYDRAULIC 200T
Hệ thống phụ trợ Đường nước làm mát Ø8 mm, lò xo SWF Rãnh thoát bavia trên/dưới, chất tách khuôn Ease Release 200

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương này phân tích tính cấp thiết của việc bảo vệ bề mặt linh kiện cơ khí chính xác tại Công ty GPMI trong công đoạn sơn phủ tĩnh điện và đóng gói vận chuyển đi Mỹ, Canada. Nêu rõ mục tiêu chế tạo hoàn chỉnh hai bộ khuôn thực tế, xác định đối tượng, phạm vi nghiên cứu, các phần mềm CAD/CAE ứng dụng (PTC Creo Parametric, SolidWorks, AutoCAD, Moldex3D) và bố cục tổng thể gồm 8 chương của khóa luận.

Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài

Trình bày chi tiết công năng của nút bảo hộ trong dây chuyền sản xuất linh kiện xe địa hình, xe trượt tuyết. Thực hiện phân tích so sánh định tính và định lượng giữa giải pháp nút chuyên dụng (nhựa, cao su) với các phương pháp che chắn bằng băng keo, giấy, vải. Chứng minh nút bảo hộ nhựa và cao su mang lại độ bền cơ học cao, khả năng làm kín tốt, giảm thiểu tối đa phế phẩm lắp ráp và đem lại hiệu quả kinh tế vượt trội nhờ khả năng tái sử dụng nhiều lần.

Chương 3: Cơ sở lý thuyết về nhựa PA6 30%GF, cao su silicone, công nghệ ép phun và khuôn

Hệ thống hóa toàn diện các đặc tính hóa lý, cơ tính và độ an toàn của hạt nhựa Black PA6 30%GF (Tufnyl SGF30 E black) cùng cao su silicone chịu nhiệt 200°C. Phân tích nguyên lý hoạt động 4 giai đoạn của chu trình ép phun (nhựa hóa, bơm nhựa, làm nguội, mở khuôn đẩy sản phẩm) và chu trình đúc ép nén cao su (chuẩn bị phôi, đặt phôi, ép nhiệt lưu hóa, dỡ sản phẩm). Trình bày cấu tạo chi tiết các hệ thống trên khuôn ép nhựa: hệ thống dẫn hướng - định vị, kênh dẫn nguội, các loại miệng phun (trực tiếp, cạnh, điểm chốt, ngầm, quạt), hệ thống đẩy sản phẩm, hệ thống làm mát đường nước và rãnh thoát khí. Đồng thời giới thiệu cấu tạo 3 bộ phận chính của khuôn đúc cao su (khuôn trên - dưới, dẫn hướng, tai khuôn).

Chương 4: Thiết kế sản phẩm “Nút bảo hộ” và lựa chọn phương án thiết kế khuôn

Xác định yêu cầu kỹ thuật chi tiết của sản phẩm: nút bảo hộ nhựa phải bảo vệ chính xác đường kính trong Ø12±0.05 mm của linh kiện chống móp méo va đập; nút bảo hộ cao su phải che khít đường kính trong ống cổ cụm sườn xe nhằm chống bụi sơn bột xâm nhập. Dựng bản vẽ phác thảo 2D, mô hình 3D trên phần mềm CAD, sử dụng các lệnh thiết kế chuyên dụng (như bo góc Fillet, vát mép Chamfer), tính toán kiểm tra khối lượng, tỷ trọng và độ dày thành sản phẩm. Thiết lập quy trình thiết kế khuôn và so sánh lựa chọn phương án tối ưu về mặt kinh tế và công nghệ gia công.

Chương 5: Tính toán, thiết kế khuôn

Chương này tập trung toàn bộ các bước tính toán kỹ thuật:

  • Đối với khuôn nhựa: Thiết lập hệ số co rút vật liệu PA6 30%GF, tính toán số lòng khuôn, bố trí mặt phân khuôn, chọn kết cấu vỏ khuôn tiêu chuẩn Futaba SC1823. Tính toán kích thước kênh dẫn, thiết kế miệng phun cạnh. Thực hiện phân tích dòng chảy trên Moldex3D để khảo sát thời gian điền đầy, áp suất phun, xác định vị trí bẫy khí và đường hàn. Thiết kế chi tiết hệ thống đẩy (ống đẩy, chốt đẩy, chốt giựt đuôi keo), đường nước làm mát Ø8 mm, cơ cấu định vị mặt côn và chọn lò xo SWF theo tiêu chuẩn MISUMI.
  • Đối với khuôn cao su: Tính toán số lòng khuôn, xác định lực ép khuôn cần thiết trên máy thủy lực, thiết kế kết cấu khuôn ép tức và tính toán biên dạng, kích thước rãnh thoát bavia trên hai mặt phân khuôn.

Chương 6: Ép thử và đánh giá sản phẩm

Giới thiệu thông số vận hành của hai thiết bị ép thực nghiệm: máy ép nhựa NamRong TNR-110 và máy ép nhiệt hút chân không HSI 1RT AH-HYDRAULIC 200 tấn. Trình bày quy trình ép thử thực tế: sấy hạt nhựa PA6 30%GF đúng nhiệt độ quy định; gia nhiệt khuôn cao su, xịt chất tách khuôn Ease Release 200, cắt phôi định lượng và dỡ bavia bằng vòi xịt khí nén. Đo kiểm kích thước sản phẩm ép ra bằng thước kẹp, panme và máy CMM. Tiến hành lắp ráp thực tế nút bảo hộ lên linh kiện sườn xe, đưa qua dây chuyền sơn bột tĩnh điện và kiểm tra độ vừa khít cũng như khả năng tái sử dụng.

Chương 7: Hướng phát triển của đề tài

Đề xuất các phương hướng nâng cấp hệ thống: tự động hóa công đoạn cấp phôi và cắt bavia cao su; nâng cao số lượng lòng khuôn để tăng sản lượng phục vụ đơn hàng lớn; cải tiến hệ thống làm mát biên dạng (conformal cooling) cho khuôn nhựa nhằm rút ngắn hơn nữa chu kỳ làm nguội; nghiên cứu mở rộng ứng dụng trên các dòng vật liệu nhựa chịu nhiệt và đàn hồi khác.

Chương 8: Kết luận

Tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được của đồ án tốt nghiệp: làm chủ quy trình thiết kế và chế tạo hai bộ khuôn thực tế, chế tạo thành công sản phẩm nắp nút bảo hộ đạt chuẩn dung sai lắp ghép và chịu nhiệt, đáp ứng trọn vẹn yêu cầu sản xuất thực tế tại Công ty GPMI.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã hoàn thành toàn bộ các mục tiêu đặt ra với các kết quả cụ thể CÓ TRONG văn bản:

  • Thiết kế và chế tạo thành công hai bộ khuôn thực tế: 01 bộ khuôn ép phun nhựa 2 tấm sử dụng vỏ tiêu chuẩn Futaba SC1823 cho sản phẩm nút nhựa PA6 30%GF và 01 bộ khuôn đúc cao su ép tức cho sản phẩm nút cao su silicone chịu nhiệt 200°C.
  • Sản phẩm nút nhựa sau khi ép trên máy NamRong TNR-110 đạt độ chính xác kích thước, lắp vừa khít vào lỗ pin Ø8 mm của đồ gá và bảo vệ an toàn đường kính trong Ø12±0.05 mm của linh kiện trước các tác động va đập cơ học trong đóng gói.
  • Sản phẩm nút cao su silicone sau khi đúc ép trên máy HSI 1RT AH-HYDRAULIC 200 tấn có độ che phủ kín khít đường kính trong ống cổ sườn xe, chịu được chu trình gia nhiệt sấy sơn bột tĩnh điện 200°C mà không bị biến dạng hay nóng chảy, dễ dàng tháo lắp và có thể tái sử dụng qua nhiều lượt sản xuất liên tục.
  • Đề xuất quy trình công nghệ hoàn chỉnh: chuẩn hóa thông số gia nhiệt sấy hạt nhựa PA6 30%GF, quy trình xịt chất tách khuôn Ease Release 200, kỹ thuật cắt phôi cao su định lượng và phương pháp làm sạch bavia bằng vòi xịt khí nén áp lực cao.
  • Đóng góp khoa học và thực tiễn: Ứng dụng thành công phần mềm Moldex3D để tối ưu hóa thiết kế kênh dẫn và vị trí miệng phun cạnh, hạn chế tối đa bẫy khí và đường hàn; chuyển giao giải pháp kỹ thuật trực tiếp vào quy trình sản xuất của Công ty GPMI, giúp giảm thiểu phế phẩm linh kiện cơ khí và tiết kiệm chi phí che chắn so với các giải pháp băng dính/giấy thủ công.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Nghiên cứu tập trung vào khuôn ép thử nghiệm với số lượng lòng khuôn hạn chế để phục vụ đánh giá mẫu tại xưởng; công đoạn tách mở khuôn và loại bỏ bavia cho sản phẩm cao su silicone vẫn dựa trên thao tác thủ công có trợ lực vòi xịt khí nén, chưa tự động hóa hoàn toàn bằng cánh tay robot; phạm vi thử nghiệm giới hạn trên một số mẫu linh kiện ống cổ và sườn xe đặc thù tại GPMI.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    1. Tăng số lượng lòng khuôn (multi-cavity mold) trên cả bộ khuôn nhựa và khuôn cao su nhằm nâng cao năng suất đáp ứng các đơn hàng xuất khẩu quy mô lớn.
    2. Tích hợp cơ cấu gạt tự động hoặc robot bốc dỡ sản phẩm và cắt bavia tự động để giảm tải sức lao động cho công nhân.
    3. Nghiên cứu công nghệ kênh dẫn nóng (Hot Runner) cho khuôn nhựa để triệt tiêu hoàn toàn phế liệu cuống phun, nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu PA6 30%GF.
    4. Ứng dụng công nghệ in 3D kim loại để chế tạo hệ thống kênh làm mát biên dạng uốn lượn (Conformal Cooling Channel) nhằm tối ưu hóa quá trình giải nhiệt khuôn.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo ứng dụng thực tiễn cao:

  • Đối tượng hưởng lợi: Sinh viên, học viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Cơ khí Chế tạo máy, Công nghệ Khuôn mẫu; các kỹ sư thiết kế sản phẩm nhựa/cao su và kỹ sư vận hành máy ép phun tại các nhà máy cơ khí phụ trợ.
  • Nội dung giá trị chuyên sâu:
    • Quy trình hoàn chỉnh từ thiết kế sản phẩm CAD đến mô phỏng số CAE (Moldex3D) phân tích khuyết tật điền đầy (bẫy khí, đường hàn, co rút) cho vật liệu nhựa kỹ thuật chứa sợi thủy tinh.
    • Hướng dẫn chi tiết cách lựa chọn và tra cứu vỏ khuôn tiêu chuẩn Futaba (SC1823) cùng hệ thống linh kiện tiêu chuẩn MISUMI (chốt đẩy, ống đẩy, lò xo hồi SWF, bạc cuống phun C12, vòng định vị LRA).
    • Phương pháp tính toán và thiết kế kết cấu rãnh bavia cho khuôn đúc ép nén cao su chịu nhiệt, kèm giải pháp ép thử và kiểm soát dung sai lắp ghép bằng thiết bị đo lường chuyên dụng.

Câu hỏi thường gặp

1. Sản phẩm nút bảo hộ trong đồ án được thiết kế nhằm bảo vệ những vị trí cụ thể nào trên linh kiện tại GPMI?

Sản phẩm nút nhựa PA6 30%GF được thiết kế để bảo vệ kích thước đường kính trong Ø12±0.05 mm của linh kiện cơ khí, ngăn ngừa hiện tượng cấn móp, biến dạng do va đập và rung lắc trong công đoạn đóng gói và vận chuyển xuất khẩu. Trong khi đó, nút cao su silicone chịu nhiệt 200°C được thiết kế để che kín đường kính trong của ống cổ cụm sườn xe, ngăn chặn hoàn toàn bụi sơn tĩnh điện bám vào vùng lắp ghép trong quá trình sơn phủ bề mặt.

2. Tại sao nhóm tác giả lại lựa chọn vật liệu PA6 30%GF và cao su silicone chịu nhiệt 200°C?

Nhóm nghiên cứu chọn nhựa PA6 30%GF (Tufnyl SGF30 E black) vì vật liệu này được gia cường 30% sợi thủy tinh, mang lại độ cứng vững, độ bền va đập và khả năng chống mài mòn vượt trội để chống đỡ ngoại lực khi đóng gói. Cao su silicone được chọn vì sở hữu tính đàn hồi làm kín khít cao, tính trơ hóa học và đặc biệt là khả năng chịu được nhiệt độ sấy lên tới 200°C trong buồng sấy sơn tĩnh điện mà không bị thoái hóa hay dính bám bề mặt linh kiện.

3. Phần mềm nào được sử dụng để mô phỏng dòng chảy và kiểm soát các khuyết tật điền đầy của khuôn ép nhựa?

Nhóm nghiên cứu sử dụng phần mềm kỹ thuật chuyên dụng Moldex3D kết hợp với lệnh Mold Analysis trong PTC Creo Parametric. Phần mềm cho phép chia lưới mô hình, thiết lập thông số vật liệu PA6 30%GF và máy ép TNR-110 để mô phỏng thời gian điền đầy, phân bố áp suất, dự đoán vùng xuất hiện bẫy khí (air trap), đường hàn (weld line) và mức độ co rút thể tích của chi tiết, từ đó tối ưu vị trí miệng phun cạnh và bố trí rãnh thoát khí chính xác.

4. Thiết bị máy móc nào được sử dụng trong công đoạn ép thử nghiệm sản phẩm?

Quá trình ép thử nghiệm được tiến hành trên hai thiết bị:

  • Đối với nút nhựa PA6 30%GF: Sử dụng máy ép phun nhựa tự động NamRong TNR-110.
  • Đối với nút cao su silicone: Sử dụng máy ép nhiệt hút chân không HSI 1RT AH-HYDRAULIC có lực ép định mức 200 tấn.

5. Bộ khuôn ép nhựa sử dụng loại vỏ khuôn tiêu chuẩn và phụ tùng của các thương hiệu nào?

Bộ khuôn ép nhựa được thiết kế theo kết cấu khuôn 2 tấm, sử dụng vỏ khuôn tiêu chuẩn Futaba mã hiệu SC1823. Toàn bộ các chi tiết phụ tùng định vị và dẫn hướng như chốt đẩy, ống đẩy, chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng, chốt giựt đuôi keo, chốt hồi và lò xo khuôn màu vàng mã hiệu SWF đều được tra cứu và lựa chọn theo hệ thống tiêu chuẩn công nghiệp của thương hiệu MISUMI.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã giải quyết trọn vẹn bài toán thực tế tại Công ty GPMI bằng việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công hai bộ khuôn ép nhựa PA6 30%GF và khuôn đúc ép nén cao su silicone chịu nhiệt 200°C. Ứng dụng đồng bộ công cụ CAD/CAE đã giúp nhóm tác giả tối ưu hóa kết cấu lòng khuôn, kiểm soát triệt để các khuyết tật co rút, bẫy khí và đường hàn trước khi gia công chế tạo. Kết quả ép thử nghiệm và lắp ráp thực tế khẳng định sản phẩm nút bảo hộ đạt chuẩn dung sai lắp ghép Ø12±0.05 mm, chịu được chu trình sơn sấy nhiệt độ cao và có khả năng tái sử dụng bền bỉ, mang lại hiệu quả kỹ thuật và kinh tế thiết thực cho dây chuyền sản xuất cơ khí chính xác.