Giới thiệu dự án

Ngành công nghiệp chế biến chất dẻo tại Việt Nam duy trì tốc độ tăng trưởng bình quân ấn tượng từ 16% – 18%/năm, trở thành một trong những ngành công nghiệp phụ trợ trọng điểm phục vụ đa dạng các lĩnh vực từ bao bì, điện gia dụng đến linh kiện kỹ thuật cao. Tuy nhiên, năng lực tự chủ trong khâu thiết kế và chế tạo bộ khuôn ép phun (Injection Mold) chính xác cao tại các doanh nghiệp trong nước vẫn đối mặt nhiều rào cản kỹ thuật. Thực trạng chuyển giao công nghệ phụ thuộc vào khuôn mẫu nhập khẩu làm tăng chi phí đầu tư ban đầu từ 30% – 45% và kéo dài chu kỳ đưa sản phẩm ra thị trường (Time-to-Market).

Đồ án tập trung giải quyết bài toán kỹ thuật: Tính toán, thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh bộ khuôn ép nhựa 2 tấm, 3 lòng khuôn (Cavities) cho bộ sản phẩm quà lưu niệm biểu trưng Khoa Cơ khí Chế tạo máy - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM (HCMUTE). Bộ sản phẩm có biên dạng hình học phức tạp, kết hợp bề mặt chạm khắc logo độ sâu phi đối xứng và thành mỏng chuyển tiếp, dễ phát sinh các khuyết tật co ngót (shrinkage), cong vênh (warpage) và rỗ khí (air traps).

Mục tiêu dự án

  1. Thiết kế hình học 3D hoàn chỉnh: Xây dựng mô hình 3 chi tiết cấu thành (Tảng đá biểu trưng, Tòa nhà trung tâm/Insert, Tấm đế) trên phần mềm PTC Creo Parametric 3.0, áp dụng góc thoát khuôn ($\text{Draft angle} = 8^\circ$) và gân tăng cứng (Trajectory Ribs).
  2. Mô phỏng động học dòng chảy và nhiệt học: Ứng dụng Autodesk Moldflow 2012 để tối ưu hóa hệ thống cấp nhựa (Runner & Gate), xác định áp suất phun cực đại ($P_{max}$), thời gian điền đầy ($t_{fill}$), nhiệt độ lòng khuôn ($T_k$) và phân bố bẫy khí.
  3. Thiết kế kết cấu khuôn chuẩn hóa: Lên phương án kết cấu khuôn 2 tấm kích thước $230 \times 230\text{ mm}$ trên module Creo Expert Moldbase Extension (EMX) đồng bộ linh kiện tiêu chuẩn FUTABA.
  4. Gia công chế tạo và lắp ráp thực tế: Ứng dụng máy phay CNC và gia công cơ truyền thống để chế tạo lòng khuôn âm (Cavity), lòng khuôn dương (Core), hệ thống đẩy, hệ thống dẫn hướng và rãnh thoát khí.
  5. Thử nghiệm dập mẫu và đánh giá vật liệu: Tiến hành ép thử trên máy ép phun thủy lực SW-120B SHINE, khảo nghiệm vật liệu nhựa Polypropylene (PP) nguyên sinh và hỗn hợp composite nhựa PP phối trộn 50%–60% bột đá ($\text{CaCO}_3$) và bột gỗ.

Phạm vi và giới hạn đề tài

  • Kết cấu khuôn: Khuôn 2 tấm, 3 lòng khuôn độc lập trên cùng một mặt phân khuôn (Parting Surface).
  • Vật liệu chế tạo khuôn: Thép kết cấu carbon chất lượng cao C45 cho vỏ khuôn (Mold Base) và thép CT3 cho các tấm đệm/tấm kẹp.
  • Kích thước bao bộ khuôn: $230\text{ mm} \times 230\text{ mm} \times 320\text{ mm}$.
  • Vật liệu ép thử nghiệm chính: Nhựa nhiệt dẻo Polypropylene (PP) với tỷ lệ co rút nhiệt $S = 1.5% - 2.0%$.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Quá trình lựa chọn công nghệ chế tạo bộ khuôn lưu niệm đòi hỏi cân đối giữa năng suất, độ phức tạp cơ khí và chi phí đầu tư. Bảng phân tích so sánh các giải pháp khuôn ép phun hiện hành:

Tiêu chí kỹ thuật Khuôn 2 tấm (Lựa chọn của đề tài) Khuôn 3 tấm Khuôn kênh dẫn nóng (Hot Runner)
Độ phức tạp kết cấu Đơn giản, 1 mặt phân khuôn chính Trung bình, 2 khoảng mở phân khuôn Rất cao, tích hợp điện trở gia nhiệt manifold
Chi phí chế tạo Thấp, tối ưu cho R&D và sản xuất vừa Cao hơn 35% – 50% so với khuôn 2 tấm Rất cao (gấp 2.5 – 4 lần khuôn 2 tấm)
Chu kỳ ép phun (Cycle Time) Ngắn (20s – 35s tùy chế độ làm nguội) Kéo dài do hành trình mở khuôn kép Rất ngắn (giảm 30% do không có kênh nguội)
Khả năng tự động cắt đuôi keo Thủ công hoặc dùng robot cắt sau ép Tự động ngắt đuôi keo qua tấm giật keo Không phát sinh đuôi keo (Zero runner waste)
Khả năng bố trí miệng phun Giới hạn ở biên hông (Edge/Side gate) Linh hoạt tại tâm mặt đáy sản phẩm (Pin-point) Đa điểm trực tiếp vào lòng khuôn

Yêu cầu kỹ thuật theo mô hình MoSCoW

  • Must have (Bắt buộc): Điền đầy 100% thể tích 3 lòng khuôn không sinh lỗi thiếu liệu (short shot); hệ thống chốt đẩy chuẩn FUTABA đẩy sản phẩm không cong vênh; rãnh thoát khí triệt tiêu hiện tượng cháy đen (burn marks).
  • Should have (Nên có): Cân bằng dòng chảy giữa các nhánh kênh dẫn nguội tiết diện tròn $\varnothing 6\text{ mm}$; góc thoát khuôn $\ge 5^\circ$ trên toàn bộ vách đứng.
  • Could have (Có thể có): Ép thành công vật liệu composite PP phối trộn bột đá/bột gỗ gia tăng tỷ trọng và cảm giác cơ lý tính giống đá tự nhiên.
  • Won't have (Chưa thực hiện): Tích hợp cảm biến áp suất/nhiệt độ lòng khuôn thời gian thực; hệ thống kênh dẫn nóng đa điểm.

Thiết kế hệ thống

Toàn bộ hệ thống cơ khí của bộ khuôn ép 2 tấm bao gồm các cụm chức năng tiêu chuẩn:

Chuỗi công cụ công nghệ (Technology Stack)

  • CAD Design: PTC Creo Parametric 3.0 (Part Modeling, Sheetmetal, Freestyle Surface, Assembly).
  • Mold Base Automation: PTC Creo Expert Moldbase Extension (EMX 9.0) tra cứu thư viện linh kiện tiêu chuẩn FUTABA (Standard Mold Parts).
  • CAE Injection Simulation: Autodesk Moldflow Adviser / Insight 2012 (Dual-Domain Mesh, Filling, Packing, Cooling, Warpage Analysis).
  • 2D Vector Drafting & Graphics: CorelDRAW X7 (xử lý biên dạng chữ nổi logo HCMUTE và Tòa nhà trung tâm chuyển sang định dạng DXF/DWG).
  • CAM & Machine Tool: Mastercam X6 xuất mã G-code chuẩn ISO NC; Máy phay CNC 3 trục điều khiển Fanuc Series 0i-MD; Máy ép nhựa thủy lực SHINE WELL SW-120B (Lực kẹp 120 tấn).
(SAMPLE G-CODE: PHAY PROFILE MAT LONG KHUON CORE - CREO/MASTERCAM POST)
O0120 (CORE POCKET FINISHING)
G21 G90 G40 G49 G80
T02 M06 (DAO ENDMILL CARBIDE DIA 6MM R0.5)
G54 S3200 M03
G00 X-25.400 Y12.350 Z10.000
G43 H02 Z2.000 M08
G01 Z-1.500 F350
G01 G41 D02 X-20.000 Y12.350 F650
G03 X-15.000 Y17.350 R5.000
G01 Y45.000
G02 X-10.000 Y50.000 R5.000
G01 X35.000
G01 Z-3.000 F250
...
G00 Z50.000 M09
M05
G91 G28 Z0.
M30

Phương pháp luận (Methodology)

Quy trình phát triển dự án tuân theo mô hình tuần tự khép kín CAD – CAE – CAM – Metrology:

  1. Khảo sát & Thiết kế CAD (Tuần 1–5): Dựng hình học 3D 3 chi tiết; tính toán độ co rút thể tích vật liệu nhựa PP: $$L_{\text{mold}} = L_{\text{part}} \times (1 + S)$$ Trong đó $S = 0.018$ (1.8%) là hệ số co ngót đẳng hướng danh định của Polypropylene.
  2. Phân tích mô phỏng CAE (Tuần 4–6): Thiết lập mô hình phần tử hữu hạn trên Moldflow; tinh chỉnh cổng vào nhựa (Gate) kiểu cạnh hông (Edge Gate) tiết diện chữ nhật $3.0 \times 1.2\text{ mm}$ đảm bảo cân bằng áp lực.
  3. Chuẩn hóa khuôn trên EMX & Xuất bản vẽ (Tuần 6–9): Lên kết cấu vỏ khuôn tiêu chuẩn $230 \times 230\text{ mm}$; bố trí 4 chốt dẫn hướng $\varnothing 20\text{ mm}$, 8 chốt đẩy $\varnothing 4 - \varnothing 8\text{ mm}$, bạc cuống phun bán kính cầu $R15$, rãnh thoát khí sâu $0.025\text{ mm}$.
  4. Gia công chế tạo CAM/CNC (Tuần 10–12): Gia công phay phá thô (Roughing), tôi cải thiện độ cứng phôi thép C45 đạt 28–32 HRC, phay tinh (Finishing) lòng khuôn và khoan hệ thống kênh giải nhiệt $\varnothing 8\text{ mm}$.
  5. Thử nghiệm & Tối ưu hóa (Tuần 13–17): Gá đặt khuôn lên máy ép SW-120B; tinh chỉnh 5 thông số công nghệ cốt lõi; xử lý khuyết tật bằng hiệu chỉnh cơ khí trực tiếp trên khuôn (Fitting).

Implementation và kết quả

Quy trình phát triển và tính toán kỹ thuật

1. Tính toán lực kẹp khuôn ($F_{clamping}$)

Để khuôn không bị xì ba via (flash) trong giai đoạn duy trì áp suất cao (Packing Phase), lực kẹp của máy ép phải thỏa mãn: $$F_{\text{clamping}} \ge \frac{P_{\text{cavity}} \times A_{\text{projected}} \times K}{1000}$$

  • Trong đó:
    • $A_{\text{projected}}$: Tổng diện tích hình chiếu của bộ 3 sản phẩm và hệ thống kênh dẫn lên mặt phân khuôn ($A_{\text{projected}} \approx 135\text{ cm}^2$).
    • $P_{\text{cavity}}$: Áp suất trung bình trong lòng khuôn khi điền đầy ($P_{\text{cavity}} \approx 320\text{ bar} = 3200\text{ N/cm}^2$).
    • $K$: Hệ số an toàn ($K = 1.25$).
  • Tính toán: $$F_{\text{clamping}} \ge \frac{3200 \times 135 \times 1.25}{1000} = 540\text{ kN} \approx 55.05\text{ tấn}$$
  • Lựa chọn máy ép SHINE WELL SW-120B có lực kẹp định mức 120 tấn hoàn toàn đáp ứng hệ số an toàn dư ($> 2.1$ lần).

2. Tính toán kênh làm nguội và trao đổi nhiệt

Thời gian làm nguội ($t_c$) chiếm từ 60% – 70% tổng chu kỳ ép, được xác định qua phương trình dẫn nhiệt 1 chiều: $$t_c = \frac{s^2}{\pi^2 \alpha} \ln \left( \frac{4}{\pi} \frac{T_m - T_w}{T_e - T_w} \right)$$

  • Với $s = 2.5\text{ mm}$ (bề dày thành lớn nhất), $\alpha = 0.096\text{ mm}^2/\text{s}$ (độ khuếch tán nhiệt của PP), $T_m = 210^\circ\text{C}$ (nhiệt độ nóng chảy), $T_w = 45^\circ\text{C}$ (nhiệt độ vách khuôn), $T_e = 85^\circ\text{C}$ (nhiệt độ đẩy an toàn).
  • Thời gian làm nguội tính toán lý thuyết: $t_c \approx 14.8\text{ giây}$. Bố trí 2 mạch làm nguội đường kính $\varnothing 8\text{ mm}$ chạy dọc tấm Cavity và Core.
      Tấm Khuôn Âm (Cavity)            Tấm Khuôn Dương (Core)

Thử nghiệm và kiểm chuẩn (Testing & Validation)

Kết quả mô phỏng số trên Moldflow 2012 đóng vai trò tiền kiểm chuẩn thiết lập thông số vận hành thực tế trên máy SW-120B SHINE:

Thông số ép phun cốt lõi Giá trị tối ưu trên Moldflow Giá trị cài đặt thực tế (SW-120B) Mức sai lệch
Nhiệt độ nóng chảy vùng vòi phun ($T_n$) $210^\circ\text{C}$ $205^\circ\text{C} - 215^\circ\text{C}$ $\pm 2.4%$
Nhiệt độ cài đặt lòng khuôn ($T_k$) $45^\circ\text{C}$ $40^\circ\text{C} - 50^\circ\text{C}$ Đồng nhất
Thời gian điền đầy lòng khuôn ($t_{\text{fill}}$) $1.85\text{ s}$ $2.10\text{ s}$ $+13.5%$ (trễ thủy lực máy)
Áp suất phun cực đại ($P_{\text{inj}}$) $58.4\text{ MPa}$ $65\text{ kg/cm}^2$ ($\approx 63.7\text{ MPa}$) $+9.0%$
Thời gian duy trì áp suất (Holding time) $4.2\text{ s}$ $4.5\text{ s}$ $+7.1%$
Tổng chu kỳ ép phun (Cycle Time) $24.5\text{ s}$ $28.0\text{ s}$ Ổn định

Ma trận xử lý khuyết tật ép thử thực nghiệm

                             MA TRẬN CHẨN ĐOÁN LỖI VẬN HÀNH
     1. Xì ba via (Flash)       Áp lực phun vượt lực kẹp         Hạ P_inj từ 75->65 bar
     2. Cháy đen khí nén        Rãnh thoát khí bị nghẽn          Mài sâu rãnh lên 0.03mm
     3. Khuyết thiếu liệu       Gate hẹp gây đông đặc sớm        Mở rộng gate lên 1.4mm
  1. Khuyết tật xì ba via (Flash): Xuất hiện tại mép phân khuôn tấm đế trong đợt ép 1. Nguyên nhân: Áp suất phun ban đầu cài quá cao ($75\text{ kg/cm}^2$). Xử lý: Giảm áp suất cấp về $65\text{ kg/cm}^2$ và siết tăng lực kẹp bàn máy.
  2. Hiện tượng cháy đen do bẫy khí (Burn mark & Air traps): Tích tụ khí tại góc khuất chân đế tảng đá. Xử lý: Rà sửa nguội mở thêm 2 rãnh thoát khí kích thước rộng $4\text{ mm}$, sâu $0.03\text{ mm}$ dẫn thẳng ra ngoài vỏ khuôn.
  3. Khuyết tật không điền đầy (Short shot): Xảy ra khi thử nghiệm vật liệu PP trộn $50%$ bột đá do độ nhớt dẻo tăng vọt. Xử lý: Nâng nhiệt độ nòng xy lanh nén lên $225^\circ\text{C}$ và tăng chiều sâu miệng phun (Gate depth) từ $1.0\text{ mm}$ lên $1.4\text{ mm}$.

Kết quả đạt được

Đồ án hoàn thành 100% mục tiêu chế tạo và vận hành thành công bộ khuôn thực nghiệm:

  • Sản phẩm quà lưu niệm 3 chi tiết lắp ráp chính xác, các gờ khóa liên kết ăn khớp với dung sai lắp ghép đạt tiêu chuẩn cơ khí $\pm 0.15\text{ mm}$.
  • Thử nghiệm thành công 4 công thức cấp phối vật liệu trên cùng một bộ khuôn:
    1. Nhựa PP nguyên sinh 100%: Độ bóng cao, đàn hồi tốt, màu sắc đồng đều.
    2. Composite PP + 50% bột đá ($\text{CaCO}_3$): Tăng tỷ trọng sản phẩm lên $1.38\text{ g/cm}^3$, bề mặt đầm chắc, mô phỏng cảm giác cầm nắm đá khối tự nhiên.
    3. Composite PP + 50% bột gỗ: Tạo vân giả gỗ mờ sang trọng, độ cứng vững uốn cải thiện 22%.
    4. Nhựa PP phối trộn 5% hạt tạo màu Masterbatch: Màu sắc xanh/đen phân lớp thẩm mỹ.

Đổi mới và đóng góp

  • Tối ưu hóa tích hợp CAD/CAE/CAM trực tiếp trên một hệ sinh thái: Rút ngắn thời gian từ ý tưởng thiết kế đến bộ khuôn hoàn chỉnh từ 6 tháng xuống còn 17 tuần, triệt tiêu 100% lỗi va chạm hình học giữa chốt đẩy và mạch nước làm nguội nhờ kiểm soát đồng bộ trên module EMX.
  • Cải tiến miệng phun phân nhánh không đối xứng (Asymmetric Balanced Gate): Ứng dụng thuật toán tối ưu hóa bề mặt dòng chảy của Moldflow để thiết kế kênh dẫn phân cấp với kích thước biến thiên, đảm bảo 3 sản phẩm có thể tích và biên dạng hoàn toàn khác nhau được điền đầy cùng một thời điểm sai lệch $t < 0.12\text{ s}$.
  • Làm chủ kỹ thuật ép vật liệu Composite nhựa nhiệt dẻo nạp lượng phụ gia cao (50%–60% bột đá/bột gỗ): Thiết lập chính xác dải thông số công nghệ ép nhựa có chứa hàm lượng chất độn vô cơ lớn mà không làm xước bề mặt lòng khuôn thép C45 hoặc gây kẹt vòi phun.
  HIỆU QUẢ CẢI TIẾN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

Ứng dụng thực tế và triển khai

Khả năng nhân rộng và kịch bản ứng dụng

Bộ khuôn là giải pháp hoàn chỉnh có thể chuyển giao công nghệ trực tiếp cho các xưởng chế tạo cơ khí vừa và nhỏ hoặc các cơ sở sản xuất quà tặng lưu niệm, đồ gia dụng thành mỏng:

  • Sản xuất quà tặng sự kiện quy mô lớn: Năng suất đạt 128 bộ sản phẩm/giờ (tương đương 1024 bộ sản phẩm/ca làm việc 8 tiếng).
  • Ứng dụng mô hình hóa đào tạo: Làm tài liệu giảng dạy trực quan và module thực hành chuyên sâu cho sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Chế tạo máy, Công nghệ Vật liệu Polymer.
       LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI SẢN XUẤT THƯƠNG MẠI HÓA (12 THÁNG)
  Q1: Tinh chỉnh lòng khuôn mạ Crom cứng tăng tuổi thọ > 300,000 shots
  Q2: Tích hợp hệ thống cấp liệu và tháo bavia tự động hóa bằng Robot
  Q3: Mở rộng bộ khuôn 4 cavity ứng dụng công nghệ Hot Runner
  Q4: Đạt điểm hòa vốn (Break-even Point) sau 28,000 chu kỳ ép

Phân tích hiệu quả kinh tế (ROI & Cost-Benefit)

  • Tổng chi phí chế tạo bộ khuôn: 22,500,000 VNĐ (Bao gồm phôi thép C45, phụ kiện FUTABA, dao cụ CNC và điện năng vận hành).
  • Định mức chi phí sản phẩm (1 bộ 3 chi tiết):
    • Nhựa PP nguyên sinh + hạt màu: 3,200 VNĐ/bộ.
    • Khấu hao khuôn + Chi phí vận hành máy ép: 1,800 VNĐ/bộ.
    • Giá thành sản xuất: ~5,000 VNĐ/bộ (Giá bán thương mại dự kiến: 35,000 – 45,000 VNĐ/bộ).
  • Thời gian hoàn vốn (Payback Period): Thu hồi toàn bộ chi phí đầu tư khuôn mẫu sau khi sản xuất và tiêu thụ 1,200 bộ sản phẩm đầu tiên.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Chất liệu thép làm khuôn: Do kinh phí giới hạn, bộ khuôn sử dụng thép kết cấu carbon C45 (chưa tôi chân không đạt độ cứng cao như thép hợp kim chuyên dụng P20 hoặc 2083), dẫn đến khả năng chịu mài mòn giảm khi chạy ép hàng loạt vật liệu chứa tỷ lệ bột đá cao.
  • Hệ thống cấp nhựa nguội: Kênh dẫn nguội phát sinh lượng phế phẩm keo thừa khoảng 15% khối lượng mỗi shot ép, đòi hỏi thêm nguyên công thu gom và nghiền tái sinh.
  • Biên dạng chữ nổi: Một số ký tự nét mảnh trên logo trường còn phụ thuộc vào tay nghề thợ nguội đánh bóng, chưa được xử lý bằng công nghệ xung điện định hình EDM.

Hướng phát triển tiếp theo

  1. Nâng cấp công nghệ Hot Runner: Ứng dụng hệ thống vòi phun nóng đơn điểm/đa điểm triệt tiêu hoàn toàn đuôi keo thừa, giảm áp suất phun đòi hỏi từ máy ép.
  2. Ứng dụng công nghệ ép thổi (Injection Blow Molding) hoặc trợ khí (Gas-assisted Injection): Tối ưu hóa các chi tiết rỗng bên trong nhằm giảm thêm 25% trọng lượng sản phẩm, loại bỏ triệt để hiện tượng lõm co rút (sink marks) tại các gân dày.
  3. Mạ phủ PVD / Hard Chrome lòng khuôn: Tăng độ cứng bề mặt lòng khuôn lên $> 58\text{ HRC}$, nâng cao tuổi thọ vận hành khuôn đạt trên 500,000 chu kỳ ép liên tục.

Đối tượng hưởng lợi

                 GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CHO CÁC NHÓM ĐỐI TƯỢNG
  • Sinh viên ngành Cơ khí & Chế tạo máy: Tiếp cận tài liệu tổng hợp trực quan từ thiết kế hình học 3D, mô phỏng số dòng chảy đến mã lệnh gia công CNC thực tế.
  • Kỹ sư khuôn mẫu tại các xưởng sản xuất: Sử dụng bộ thông số thực nghiệm (Áp suất phun, nhiệt độ khuôn, kích thước rãnh thoát khí $0.025 - 0.03\text{ mm}$) làm tài liệu tham chiếu chuẩn cho các dòng nhựa Polypropylene tương đương.
  • Doanh nghiệp vừa và nhỏ: Định hình phương án hạ giá thành sản xuất quà lưu niệm thông qua giải pháp tự chủ chế tạo khuôn 2 tấm và pha trộn chất độn vô cơ $\text{CaCO}_3$.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật tối thiểu của máy ép nhựa để vận hành bộ khuôn này là gì?

Bộ khuôn kích thước $230 \times 230 \times 320\text{ mm}$ yêu cầu máy ép có khoảng cách giữa 4 thanh dẫn hướng (Tie-bar clearance) tối thiểu $\ge 260\text{ mm}$, lực kẹp định mức $\ge 60\text{ tấn}$ (khuyến nghị dòng máy $80 - 120\text{ tấn}$ như SW-120B), đường kính vòi phun máy ép $R15$ ăn khớp bạc cuống phun và đường kính lỗ định vị trên bàn máy cố định đạt $\varnothing 100\text{ mm}$.

2. Tại sao lại chọn độ côn thoát khuôn (Draft Angle) lên tới $8^\circ$ cho sản phẩm?

Độ dốc $8^\circ$ được áp dụng cho các bề mặt thành đứng có chạm khắc logo chữ nổi và hoa văn mỹ thuật. Góc nghiêng lớn giúp sản phẩm dễ dàng tách khỏi lòng khuôn Core/Cavity dưới tác động của chốt đẩy mà không gây cào xước bề mặt chi tiết hoặc làm biến dạng các đường nét khắc tinh xảo.

3. Phương pháp khắc phục triệt để hiện tượng đường hàn (Weld Line) trên sản phẩm là gì?

Đường hàn xuất hiện do sự tái hợp của hai hay nhiều dòng nhựa nóng chảy bị phân tách bởi các lõi insert. Giải pháp: Nâng nhiệt độ lòng khuôn thêm $5^\circ - 10^\circ\text{C}$, tăng áp suất và vận tốc phun ở giai đoạn cuối chu kỳ điền đầy, đồng thời bố trí các lỗ thoát khí ngay tại vị trí giao thoa dòng chảy xác định bởi Moldflow.

4. Tỷ lệ phối trộn bột đá ($\text{CaCO}_3$) tối đa với nhựa PP là bao nhiêu để khuôn không bị nghẽn?

Thực nghiệm chứng minh tỷ lệ phối trộn tối ưu đạt từ 50% đến 55% theo khối lượng. Nếu nâng tỷ lệ bột đá lên trên $60%$, độ nhớt của dòng nhựa tăng cao đột ngột, gây khó khăn cho việc điền đầy thành mỏng và tăng tốc độ mài mòn cơ học vòi phun cũng như bề mặt lòng khuôn thép C45.

5. Chi phí bảo trì, bảo dưỡng định kỳ của bộ khuôn 2 tấm này như thế nào?

Chi phí bảo dưỡng rất thấp (chiếm $< 3%$ giá trị khuôn/năm). Quy trình gồm: vệ sinh lòng khuôn bằng dung dịch tẩy cặn nhựa sau mỗi 5,000 shots ép, bôi trơn mỡ chịu nhiệt cho 4 chốt dẫn hướng và hệ thống chốt đẩy định kỳ 24 giờ vận hành liên tục, kiểm tra thông tắc đường dẫn nước giải nhiệt sau mỗi đợt sản xuất.

Kết luận

Đề tài tốt nghiệp "Tính toán, thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh bộ khuôn ép nhựa sản phẩm quà lưu niệm" đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả cao của mô hình tích hợp CAD/CAE/CAM trong kỹ thuật cơ khí chế tạo khuôn mẫu chính xác. Bằng việc làm chủ công cụ thiết kế PTC Creo 3.0, phân tích mô phỏng động học chất lưu Moldflow 2012 và quy trình gia công CNC thực tế, nhóm tác giả đã chế tạo thành công bộ khuôn ép 2 tấm đạt độ chính xác lắp ghép cao, vận hành ổn định trên máy ép SHINE WELL SW-120B.

Kết quả thử nghiệm thành công trên đa dạng vật liệu nhựa nguyên sinh và composite độn khoáng mở ra tiềm năng ứng dụng thực tiễn lớn trong sản xuất công nghiệp phụ trợ, góp phần nội địa hóa sản phẩm nhựa kỹ thuật và cung cấp tài liệu nghiên cứu ứng dụng có giá trị chuyên môn cao cho cộng đồng kỹ thuật cơ khí.