Giới thiệu dự án

Ngành công nghiệp nhựa và gia công khuôn mẫu đóng vai trò nền tảng trong chuỗi cung ứng toàn cầu, đóng góp hơn 8-10% giá trị sản xuất công nghiệp tại các quốc gia đang phát triển. Trong bối cảnh sản phẩm nhựa gia dụng và công nghiệp ngày càng phức tạp về hình học, việc xử lý các chi tiết có vấu lồi, rãnh ngoài, lỗ ngang (gọi chung là undercut) đòi hỏi cấu trúc khuôn phun ép phải tích hợp các cơ cấu động học chuyên biệt. Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và chế tạo mô hình bộ khuôn phun ép hai tấm có slider để mở undercut ngoài" của nhóm tác giả (Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM) tập trung giải quyết bài toán đồng bộ hóa từ thiết kế DFM (Design for Manufacturing), mô phỏng động học dòng chảy CAE đến gia công chế tạo thực nghiệm mô hình khuôn cơ khí chính xác.

1. Vấn đề thực tiễn (Problem Statement)

Trong quá trình tháo khuôn ép phun thông thường dọc theo hướng mở khuôn (trục Z), các biên dạng undercut mặt ngoài sẽ cản trở chuyển động đẩy chi tiết, gây kẹt hoặc biến dạng vỡ sản phẩm. Các giải pháp tháo khuôn phức tạp như xilanh thủy lực hay cơ cấu tháo ren quay thường làm đội chi phí khuôn lên 30-50% và tăng kích thước tổng thể của khuôn gá. Bên cạnh đó, trong đào tạo kỹ thuật, sinh viên thường chỉ tiếp cận cơ cấu con trượt (slider/side-action) qua bản vẽ 2D hoặc mô hình CAD tĩnh, thiếu các mô hình động lực học vật lý có khả năng vận hành thực tế để kiểm chứng sai số động học và chất lượng dòng chảy nhựa.

2. Mục tiêu dự án

  1. Nghiên cứu công nghệ khuôn phun ép: Khảo sát lý thuyết ép phun, các dạng kết cấu khuôn 2 tấm và cơ cấu cơ học mở undercut ngoài bằng chốt xiên (angular pin).
  2. Thiết kế sản phẩm mẫu: Thiết kế mô hình sọt nhựa công nghiệp có nan lưới và gờ undercut ngoài với kích thước tiêu chuẩn $79 \times 79 \times 43\text{ mm}$, bề dày thành đồng nhất $1\text{ mm}$ trên phần mềm SolidWorks 2021.
  3. Mô phỏng dòng chảy nhựa (CAE): Phân tích quá trình điền đầy (Filling), đóng gói (Packing), làm nguội (Cooling) và độ biến dạng cong vênh (Warpage) trên phần mềm Moldex3D Studio 2021 với vật liệu nhựa HDPE.
  4. Thiết kế kết cấu bộ khuôn chuẩn hóa: Ứng dụng Creo Parametric 8.0 và mô-đun EMX để phân tách mặt phân khuôn, tích hợp 4 cụm slider đối xứng, hệ thống cấp nhựa, hệ thống làm mát Baffle và tiêu chuẩn hóa linh kiện theo Misumi Standard 2015.
  5. Gia công và lắp ráp thực nghiệm: Lập quy trình công nghệ CNC, chế tạo bộ khuôn kích thước $250 \times 250 \times 220\text{ mm}$ từ phôi hợp kim nhôm A7075, tiến hành lắp ráp và kiểm thử hoạt động cơ cấu.

3. Phương pháp tiếp cận và kết quả kỳ vọng

Dự án áp dụng quy trình tích hợp CAD/CAE/CAM khép kín:

  • Giải pháp cơ cấu: Sử dụng chốt xiên kết hợp khối trượt và khối nêm (lock block) định vị với góc xiên $\alpha = 18^\circ$, góc vát nêm $\beta = 21^\circ$ nhằm tối ưu hóa hành trình rút lõi $S_1 = 8\text{ mm}$ và triệt tiêu tải trọng uốn ngang.
  • Chỉ số đo lường kỳ vọng: Thời gian điền đầy lòng khuôn $t_{\text{fill}} \le 0.8\text{ s}$, áp suất phun cực đại $P_{\text{inj}} \le 45\text{ MPa}$, độ co ngót thể tích $\le 2.5%$, độ biến dạng cong vênh tổng thể $\Delta \le 0.3\text{ mm}$, cơ cấu slider đóng mở êm mượt, không kẹt dính.

4. Phạm vi và giới hạn

  • Vật liệu đúc: Nhựa nhiệt dẻo HDPE (High Density Polyethylene) nguyên sinh.
  • Kết cấu khuôn: Khuôn 2 tấm, 1 lòng khuôn (1 cavity), bố trí 4 cụm slide trượt mở 4 hướng độc lập.
  • Vật liệu khuôn: Hợp kim nhôm siêu bền Al A7075-T6 (nhằm tối ưu hóa chi phí gia công thử nghiệm và giảm tải trọng máy thí nghiệm).

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Khi gia công các sản phẩm nhựa có vấu rãnh hoặc quai cầm ngoài (như sọt rác, két bia, hộp linh kiện), việc lựa chọn giải pháp tháo undercut quyết định tuổi thọ khuôn và chu kỳ ép (cycle time).

Phương pháp giải phóng Undercut Ưu điểm Nhược điểm Chi phí & Độ phức tạp
Đẩy cưỡng bức (Forced Ejection) Kết cấu khuôn cực kỳ đơn giản, giá thành thấp Chỉ áp dụng cho undercut nông (< 0.5mm) và nhựa có độ đàn hồi cao như PE/PP; dễ làm xước bề mặt Thấp / Đơn giản
Xilanh thủy lực/khí nén (Hydraulic Core-Pull) Hành trình rút dài tùy biến, lực rút rất lớn, linh hoạt điều khiển Phụ thuộc nguồn thủy lực ngoài, hệ thống điều khiển PLC phức tạp, nguy cơ rò rỉ dầu Rất cao / Phức tạp
Cơ cấu chốt xiên & Slider (Angular Pin & Slider) Hoàn toàn cơ học, đồng bộ trực tiếp với hành trình mở khuôn, độ chính xác lặp lại cao Đòi hỏi tính toán động học chính xác, góc nghiêng giới hạn ($10^\circ - 25^\circ$), mài mòn mặt trượt Trung bình / Tối ưu nhất

Yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW:

  • Must Have: Hệ thống 4 slider trượt đồng thời; hành trình mở undercut $S_1 \ge S_{\text{undercut}} + 3\text{ mm}$; khối nêm khóa cứng chịu toàn bộ lực ép phun; hệ thống hồi tấm đẩy bằng lò xo.
  • Should Have: Hệ thống làm mát kênh dẫn sâu dạng vách ngăn (Baffle) cho lòng khuôn đực (core); tấm chống mòn (wear plate) dưới đáy slider.
  • Could Have: Cảm biến hành trình quang điện xác định trạng thái mở an toàn của slider.
  • Won't Have: Hệ thống Hot Runner đa điểm (sử dụng Cold Runner trực tiếp dạng cuống phun nón để tiết kiệm chi phí).

Thiết kế hệ thống

graph TD
    A["Mở khuôn máy ép (Trục Z)"] --> B["Tấm khuôn cái & Tấm khuôn đực tách rời"]
    B --> C["Chốt xiên tác động góc nghiêng Alpha"]
    C --> D["4 Cụm Slider di chuyển tịnh tiến theo phương ngang"]
    D --> E["Lõi trượt giải phóng hoàn toàn biên dạng Undercut ngoài"]
    B --> F["Hệ thống đẩy: Ty lói (Ejector Pin) tác động đáy sản phẩm"]
    E & F --> G["Sản phẩm sọt nhựa HDPE rơi tự do an toàn"]
    G --> H["Đóng khuôn: Khối nêm (Lock Block) ép chặt Slider vào vị trí ép"]

Technology Stack & Linh kiện tiêu chuẩn:

  • Thiết kế hình học 3D: SolidWorks 2021 SP4.0.
  • Thiết kế khuôn & Mô-đun khuôn chuẩn: PTC Creo Parametric 8.0 + EMX 14.0 (Expert Moldbase Extension).
  • Phân tích dòng chảy nhựa (CAE): Moldex3D Studio 2021.
  • Lập trình đường chạy dao CNC: Mastercam 2022.
  • Tiêu chuẩn linh kiện khuôn: Misumi Standard Components for Plastic Mold (Chốt xiên Model APIN, Lõi trượt SLD, Khối nêm LKB, Khóa hành trình SLST, Bạc cuống phun SBBH-15).

Cơ sở tính toán cơ học và động lực học chốt xiên:

  1. Hành trình trượt của lõi mặt bên ($S$): $$S = S_{\text{undercut}} + (2 \div 3)\text{ mm} = 5 + 3 = 8\text{ mm}$$
  2. Góc nghiêng chốt xiên ($\alpha$) và góc nêm khóa ($\beta$): Chọn $\alpha = 18^\circ$ (nằm trong dải an toàn $12^\circ - 25^\circ$). Góc vát của khối nêm: $$\beta = \alpha + (2^\circ \div 5^\circ) = 18^\circ + 3^\circ = 21^\circ$$ Ý nghĩa: Giúp giảm ma sát trực tiếp giữa chốt xiên và lỗ trượt khi mở khuôn, bảo vệ chốt xiên không phải chịu lực uốn trong quá trình duy trì áp suất nén (packing pressure).
  3. Lực tháo khuôn cần thiết ($F$): $$F = \frac{p \cdot A \cdot \cos\delta_1 \cdot (f - \tan\delta_1)}{1 + f \cdot \sin\delta_1 \cdot \cos\delta_1}$$ Trong đó:
    • $p$: Áp suất co ngót của nhựa HDPE trong khuôn ($p \approx 19.6\text{ MPa}$).
    • $A$: Diện tích bề mặt bao phủ lõi trượt ($A \approx 1.25 \times 10^{-3}\text{ m}^2$).
    • $f$: Hệ số ma sát giữa nhựa HDPE và bề mặt kim loại khuôn ($f = 0.25$).
    • $\delta_1$: Góc thoát khuôn của chi tiết ($\delta_1 = 1^\circ$). $$\Rightarrow F \approx 5.85\text{ kN}$$
  4. Lực uốn tác dụng lên chốt xiên ($F_b$) & Đường kính chốt ($d$): $$F_b = \frac{F}{\cos\alpha} = \frac{5850}{\cos 18^\circ} \approx 6150.9\text{ N}$$ $$d = \sqrt[3]{\frac{F_b \cdot L_{\text{work}}}{0.1 \cdot [\sigma_b] \cdot \cos\alpha}} \ge 13.8\text{ mm} \quad \xrightarrow{\text{Chọn chuẩn Misumi}} d = 16\text{ mm}$$
  5. Chiều dài tính toán tổng thể của chốt xiên ($L$): $$L = \frac{d}{2\tan\alpha} + \frac{h}{\cos\alpha} + \frac{d}{2}\tan\alpha + \frac{S}{\sin\alpha} + (5 \div 10)\text{ mm} \approx 112\text{ mm}$$

Phương pháp nghiên cứu và quy trình thực hiện (Methodology)

Ma trận đánh giá rủi ro và giải pháp kiểm soát:

Nhận diện rủi ro kỹ thuật Mức độ Hậu quả tiềm ẩn Giải pháp khắc phục
Kẹt Slider khi mở khuôn Cao Gãy chốt xiên, xước bề mặt lòng khuôn Tăng góc nêm $\beta = \alpha + 3^\circ$, dùng slide stopper giới hạn hành trình và bôi trơn rãnh dẫn hướng
Thiếu nhựa (Short-shot) tại lưới mỏng Cao Sản phẩm thủng nan lưới đáy/thành Phân tích Moldex3D tối ưu nhiệt độ chảy $220^\circ\text{C}$, tăng áp suất phun lên $40\text{ MPa}$
Biến dạng cong vênh do tản nhiệt không đều Trung bình Sai lệch kích thước $79\text{ mm}$ Thiết kế kênh làm mát Baffle sâu trong lòng Core, kiểm soát chênh lệch nhiệt $\le 5^\circ\text{C}$
Rung động bề mặt khi phay CNC phôi Al7075 Thấp Độ nhám bề mặt vượt quá $Ra = 0.8\ \mu\text{m}$ Sử dụng dao phay carbide phủ TiAlN, phân chia bước thô ($ap=1\text{ mm}$) và bước tinh ($ap=0.1\text{ mm}$)

Triển khai và kết quả thực nghiệm

Quy trình phát triển và chế tạo chi tiết

Dưới đây là đoạn mã giả thuật toán điều khiển logic động học của hệ thống chốt xiên và cơ cấu an toàn được mô hình hóa trong hệ thống kiểm định ảo:

# Mo phong dong hoc tinh toan hanh trinh va luc tac dung len Slider
import math

class AngularPinSliderSystem:
    def __init__(self, undercut_depth_mm: float, alpha_deg: float, clearance_mm: float = 3.0):
        self.undercut = undercut_depth_mm
        self.alpha = math.radians(alpha_deg)
        self.clearance = clearance_mm
        self.beta = math.radians(alpha_deg + 3.0)  # Goc khoi nem
        
    def calculate_kinematics(self, mold_open_stroke_mm: float) -> dict:
        stroke_required = self.undercut + self.clearance
        # Hanh trinh mo khuon toi thieu de giai phong hoan toan undercut
        min_mold_stroke = stroke_required / math.tan(self.alpha)
        # Hanh trinh slider dat duoc tai hanh trinh mo khuon hien tai
        actual_slider_stroke = min(stroke_required, mold_open_stroke_mm * math.tan(self.alpha))
        is_fully_released = actual_slider_stroke >= stroke_required
        
        return {
            "required_slider_stroke_mm": stroke_required,
            "min_mold_open_stroke_mm": round(min_mold_stroke, 2),
            "current_slider_displacement_mm": round(actual_slider_stroke, 2),
            "is_demolded_safely": is_fully_released
        }

# Khoi tao he thong voi undercut 5mm, goc chot xien 18 do
system = AngularPinSliderSystem(undercut_depth_mm=5.0, alpha_deg=18.0)
result = system.calculate_kinematics(mold_open_stroke_mm=30.0)
print(f"Ket qua tinh toan: {result}")

Quy trình công nghệ gia công cơ khí (CAM & CNC):

  1. Gia công tấm khuôn âm (Cavity Plate):
    • Phay khỏa mặt đầu phôi Nhôm A7075 ($250 \times 250 \times 70\text{ mm}$) đạt độ song phẳng $\le 0.015\text{ mm}$.
    • Phay thô hốc lòng khuôn bằng dao Endmill $\varnothing 12$, tốc độ trục chính $S = 4500\text{ RPM}$, lượng tiến dao $F = 1200\text{ mm/min}$.
    • Phay tinh thành hốc và góc lượn bằng dao Ball Endmill $\varnothing 6$, $S = 6000\text{ RPM}$, $F = 800\text{ mm/min}$ đạt độ nhám $Ra \le 0.6\ \mu\text{m}$.
    • Khoan và doa lỗ dẫn hướng $\varnothing 20\text{ H7}$, lỗ chốt xiên $\varnothing 16\text{ H7}$ nghiêng $18^\circ$ trên máy phay CNC 4 trục.
  2. Gia công cụm 4 Slider:
    • Phay 6 mặt khối trượt, khoét rãnh dẫn hướng mang cá (Dovetail/T-slot).
    • Khoan nghiêng $18^\circ$ dẫn lỗ chốt xiên, gia công mặt tạo hình undercut nan sọt.

Kiểm nghiệm và phân tích dữ liệu mô phỏng CAE

Sử dụng phần mềm Moldex3D Studio 2021 chia lưới Solid Mesh Boundary Layer Mesh (BLM) với hơn 1.250.000 phần tử:

+--------------------------------------------------------------------------------+
|                         MOLDEX3D SIMULATION BENCHMARK                          |
+------------------------------------+--------------------+----------------------+
| Thông số phân tích                 | Giá trị tính toán  | Trạng thái đánh giá  |
+------------------------------------+--------------------+----------------------+
| Thời gian điền đầy (Filling Time)  | 0.732 giây         | Đạt chuẩn DFM        |
| Áp suất đỉnh vòi phun (Injection)  | 38.45 MPa          | An toàn (< 70 MPa)   |
| Lực kẹp khuôn yêu cầu (Clamping)   | 42.6 Tấn           | Phù hợp máy 50-80T   |
| Nhiệt độ nhựa tại cổng phun        | 220.0 °C           | Chuẩn hạt HDPE       |
| Thời gian làm nguội (Cooling Time) | 6.84 giây          | Giảm 18% chu kỳ      |
| Độ co ngót thể tích (Volumetric)   | 1.85 %             | Đồng đều, không lõm  |
| Biến dạng cong vênh tổng cộng (XYZ)| 0.184 mm           | Độ chính xác cấp 2   |
+------------------------------------+--------------------+----------------------+

     1.0 |                   [Phan bo ap suat dong chay Moldex3D]
         |
 A   0.8 |                   /\  <- Diem chuyen doi V/P Switchover (98% The tich)
 P   0.6 |                  /  \
 S   0.4 |                 /    \______ Giai doan duy tri ap suat (Packing 30 MPa)
 U   0.2 |                /
 A   0.0 +---------------/--------------------------------------------
 T          0.0        0.4        0.8        1.2        1.6        2.0 (s)
                                THOI GIAN (GIAY)

Kết quả đạt được so với mục tiêu đề ra

Hạng mục cam kết Chỉ tiêu ban đầu Kết quả thực tế đạt được Đánh giá
Kích thước mô hình khuôn $250 \times 250 \times 220\text{ mm}$ $250 \times 240 \times 220\text{ mm}$ Hoàn thành $100%$
Cơ cấu mở Undercut 4 cụm Slider chốt xiên Vận hành trơn tru, độ rơ ngang $< 0.03\text{ mm}$ Xuất sắc
Khuyết tật dòng chảy Không cháy khét, không rỗ khí Mô phỏng triệt tiêu hoàn toàn hiện tượng short-shot Đạt
Độ chính xác sản phẩm Kích thước $79 \times 79 \times 43\text{ mm}$ Dung sai đạt $\pm 0.05\text{ mm}$, bề mặt bóng đều Đạt

Đổi mới và đóng góp kỹ thuật

  1. Cấu trúc 4 Slider đồng bộ cơ học không phụ thuộc nguồn động lực phụ: Việc bố trí 4 cụm slider mở độc lập 4 hướng nhờ động học chuyển động mở trục Z của máy ép giúp đơn giản hóa hệ thống điều khiển, loại bỏ cụm xilanh dầu đắt tiền, giảm $40%$ giá thành chế tạo khuôn.
  2. Tối ưu hóa hệ thống tản nhiệt Baffle trên khuôn nhôm A7075: Tận dụng hệ số truyền nhiệt vượt trội của Al A7075 ($k \approx 130\text{ W/m}\cdot\text{K}$ so với thép khuôn P20 $k \approx 29\text{ W/m}\cdot\text{K}$) kết hợp cấu trúc vách ngăn sâu trong lõi đực, giúp hạ thời gian làm mát từ $11.2\text{ s}$ xuống còn $6.84\text{ s}$ (tăng $38.9%$ năng suất sản xuất trên mỗi chu kỳ).
  3. Chuẩn hóa thiết kế theo mô-đun công nghiệp Misumi: Quy chuẩn toàn bộ hệ thống chốt xiên, bạc cuống phun, khối nêm và slide stopper theo mã hiệu catalog quốc tế, cho phép thay thế bảo trì nhanh chóng (MTTR $< 2\text{ giờ}$).
+-----------------------------------------------------------------------------------+
|               SO SÁNH CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ                   |
+--------------------------+--------------------+-------------------+---------------+
| Tiêu chí                 | Khuôn thép P20     | Khuôn Thủy lực    | Giải pháp đề tài|
+--------------------------+--------------------+-------------------+---------------+
| Thời gian chu kỳ ép      | 18.5 giây          | 16.0 giây         | 11.2 giây     |
| Trọng lượng bộ khuôn     | ~85 kg             | ~110 kg           | 38.5 kg       |
| Thời gian gia công CNC   | 48 giờ             | 65 giờ            | 22 giờ        |
| Chi phí chế tạo thử nghiệm| Cao (100% Base)    | Rất cao (+160%)   | Tối ưu (-45%) |
| Rủi ro rò rỉ thủy lực    | Không có           | Rất cao           | Không có      |
+--------------------------+--------------------+-------------------+---------------+

Ứng dụng thực tế và triển khai

Tình huống ứng dụng thực tế (Use Cases)

  • Sản xuất sọt nhựa, sóng nhựa công nghiệp: Ứng dụng ép các sản phẩm sọt đựng trái cây, khay chứa linh kiện điện tử có quai xách và gờ khóa chồng tầng (interlocking undercut).
  • Thiết bị giảng dạy trực quan: Mô hình khuôn thực nghiệm tại các phòng thí nghiệm CAD/CAM-CNC, phục vụ giảng dạy môn học Thiết kế & Chế tạo Khuôn mẫu, giúp người học quan sát trực tiếp động học trượt và chuyển động tách khuôn.

Yêu cầu triển khai và thông số máy ép khuyến nghị

  • Dòng máy ép nhựa phù hợp: Máy ép nhựa thủy lực hoặc servo-electric lực kẹp $50 - 80\text{ Tấn}$ (như Haitian Mars Series hoặc Fanuc Roboshot).
  • Khoảng hở mở khuôn tối thiểu: Hành trình mở kẹp $\ge 180\text{ mm}$ để chốt xiên dẫn hướng thoát hoàn toàn khỏi cụm slider.
  • Hệ số hoàn vốn (ROI):
    • Chi phí đầu tư bộ khuôn mô hình nhôm A7075: $\approx 25 - 35\text{ triệu VNĐ}$.
    • Năng suất ước tính: 320 sản phẩm/giờ.
    • Thời gian thu hồi vốn đối với xưởng gia công ép nhựa OEM nhỏ: $3 - 5\text{ tháng}$.
                 LỘ TRÌNH TRIỂN KHAI VÀ THƯƠNG MẠI HÓA (ROADMAP)
                 
 [Tháng 1-2]                [Tháng 3-4]                [Tháng 5-6]
 Khảo sát DFM &             Gia công CNC &             Thử nghiệm ép đại trà &

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  • Độ bền bề mặt vật liệu nhôm: Mặc dù Al A7075-T6 có độ cứng cao ($150\text{ HB}$), tuổi thọ khuôn chỉ đạt khoảng $20.000 - 50.000$ shot ép, thấp hơn so với thép tôi cứng SKD61/S50C ($> 500.000$ shot).
  • Hệ thống cấp nhựa nguội (Cold Runner): Cuống phun trực tiếp để lại vết cổng cắt trên sản phẩm và tạo ra phôi thừa cần tái chế sau mỗi shot.

Hướng phát triển

  1. Nâng cấp công nghệ Hot Runner: Tích hợp đầu phun nóng (Hot Sprue Bushing) có gia nhiệt điện trở để loại bỏ hoàn toàn cuống phun thừa, rút ngắn thời gian chu kỳ ép thêm $15%$.
  2. Xử lý bề mặt tiên tiến: Tiến hành thấm Nitơ thể khí hoặc phủ màng carbon giống kim cương (DLC - Diamond-Like Carbon) lên rãnh trượt của slider nhằm tăng độ cứng bề mặt lên $> 60\text{ HRC}$, triệt tiêu ma sát dính.
  3. Tích hợp IoT & Cảm biến giám sát: Lắp đặt cảm biến áp suất lòng khuôn Kistler và cảm biến nhiệt thermocouple để kết nối hệ thống SCADA/Industry 4.0 giám sát chất lượng sản phẩm theo thời gian thực.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Học viên cơ khí: Tiếp cận tài liệu thiết kế chuẩn xác, hiểu sâu cơ sở động học chốt xiên - slider qua mô hình thực tế, nắm vững quy trình tích hợp SolidWorks - Creo EMX - Moldex3D.
  • Kỹ sư thiết kế khuôn (Mold Designers): Tham khảo bộ công thức tính toán lực rút, đường kính chốt xiên, kích thước khối nêm chuẩn hóa để ứng dụng trực tiếp vào các dự án khuôn công nghiệp.
  • Doanh nghiệp nhựa & Xưởng gia công cơ khí: Ứng dụng giải pháp khuôn nhôm A7075 làm khuôn tạo mẫu nhanh (Rapid Tooling) cho các đơn hàng thử nghiệm số lượng vừa và nhỏ, tiết kiệm $50%$ thời gian chế tạo.
  • Giảng viên & Nhà nghiên cứu: Bổ sung mô hình vật lý trực quan vào bài giảng thực hành, làm nền tảng phát triển các đề tài tối ưu hóa kênh làm mát dị hình (Conformal Cooling).

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu thông số kỹ thuật tối thiểu của máy ép để gá đặt bộ khuôn này là gì?

Máy ép cần có lực kẹp tối thiểu $50\text{ Tấn}$, khoảng cách giữa 4 trục dẫn hướng (Tie-bar clearance) tối thiểu $300 \times 300\text{ mm}$, hành trình mở khuôn $\ge 200\text{ mm}$, đường kính vòng định vị $\varnothing 100\text{ mm}$ và bán kính đầu vòi phun $SR = 10\text{ mm}$.

2. Tại sao góc nghiêng khối nêm khóa ($\beta$) luôn phải lớn hơn góc chốt xiên ($\alpha$) từ $2^\circ - 5^\circ$?

Nếu $\beta \le \alpha$, khi mở khuôn, khối nêm sẽ cọ xát cưỡng bức vào slider cùng lúc với chốt xiên, gây hiện tượng bó kẹt cơ cấu, nhanh mòn và làm cong gãy chốt xiên. Chênh lệch $2^\circ - 5^\circ$ đảm bảo khối nêm nhả khóa trước khi chốt xiên bắt đầu kéo slider tịnh tiến.

3. Phương pháp làm mát Baffle trên tấm khuôn dương hoạt động như thế nào?

Hệ thống sử dụng một ống khoan sâu vào lòng lõi đực, bên trong chèn một vách ngăn đồng chia đôi dòng chảy. Nước làm mát đi vào một bên vách, dâng lên đỉnh lõi để thu nhiệt trực tiếp tại vị trí dày nhiệt nhất rồi thoát ra ở phía bên kia vách ngăn.

4. Quy trình bảo dưỡng định kỳ cho cơ cấu slider gồm những gì?

Cần vệ sinh sạch vụn nhựa định kỳ sau mỗi 5.000 shot, kiểm tra độ mòn của chốt xiên và tấm chống mòn, bôi mỡ chịu nhiệt cao áp (Lithium Complex Grease) vào rãnh trượt mang cá và chốt dẫn hướng.

5. Chi phí chế tạo mô hình khuôn này là bao nhiêu và thời gian gia công mất bao lâu?

Tổng chi phí phôi nhôm A7075, phụ kiện Misumi và dao cụ gia công khoảng $28.000.000\text{ VNĐ}$. Thời gian hoàn thiện từ khâu thiết kế DFM đến khi lắp ráp hoàn chỉnh là khoảng 4 tuần làm việc.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và chế tạo mô hình bộ khuôn phun ép hai tấm có slider để mở undercut ngoài" đã hoàn thành xuất sắc toàn bộ mục tiêu nghiên cứu và ứng dụng thực nghiệm. Dự án không chỉ dừng lại ở lý thuyết tính toán cơ học và mô phỏng động học dòng chảy CAE trên phần mềm Moldex3D Studio 2021, mà còn hiện thực hóa thành công sản phẩm khuôn mẫu kích thước $250 \times 240 \times 220\text{ mm}$ bằng hợp kim nhôm A7075 với độ chính xác cao. Cấu trúc 4 slider mở undercut cơ học vận hành trơn tru, chuẩn hóa theo linh kiện Misumi mở ra giải pháp tối ưu cho việc chế tạo các sản phẩm nhựa phức tạp với chi phí thấp và hiệu suất tản nhiệt cao. Đây là tài liệu kỹ thuật giá trị và là nguồn cảm hứng thực tế cho sinh viên, kỹ sư và doanh nghiệp ngành cơ khí khuôn mẫu.