Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, các sản phẩm làm từ vật liệu polyme ngày càng phổ biến trong đời sống sinh hoạt, y tế và công nghiệp nhờ tính năng nhẹ, bền, đa dạng mẫu mã và giá thành cạnh tranh. Song hành cùng sự mở rộng của thị trường nhựa gia dụng, công nghệ ép phun (injection molding) đã trở thành một trong những phương pháp gia công định hình nhựa quan trọng nhất, cho phép tự động hóa cao và sản xuất hàng loạt các sản phẩm có biên dạng hình học phức tạp. Tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, Khoa Cơ khí Chế tạo máy đã chú trọng định hướng đào tạo chuyên sâu về chuỗi công nghệ CAD/CAM/CNC và thiết kế - chế tạo khuôn mẫu nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn sản xuất.

Đề tài "Thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa sản phẩm khuôn rau câu 200mm" được thực hiện bởi nhóm sinh viên Nguyễn Văn Dũng, Nguyễn Thanh Phong, Phạm Chí Trung dưới sự hướng dẫn của ThS. Phan Thanh Vũ (Khóa 2012–2016). Đồ án tập trung giải quyết bài toán kỹ thuật từ khâu tạo dáng hình học sản phẩm mang tính thẩm mỹ cao (kết hợp họa tiết hoa mai, biểu trưng đuốc, sách và dòng chữ nhận diện), mô phỏng số kiểm chứng quá trình điền đầy dòng nhựa, cho đến quy trình gia công cơ khí chính xác các tấm khuôn và ép thử nghiệm ra sản phẩm thực tế.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể theo các nhiệm vụ sau:

  1. Thiết kế hoàn chỉnh sản phẩm và kết cấu bộ khuôn trên phần mềm chuyên dụng (Creo Parametric 3.0 và module EMX).
  2. Ứng dụng phần mềm Autodesk Moldflow Insight 2016 để mô phỏng và phân tích động học dòng chảy nhựa (xác định vị trí miệng phun, thời gian điền đầy, phân bố áp suất, nhiệt độ, lực kẹp khuôn và dự báo khuyết tật).
  3. Lập quy trình công nghệ và tiến hành gia công chế tạo các tấm khuôn cùng các chi tiết trong bộ khuôn.
  4. Lắp ráp hoàn thiện bộ khuôn, thực hiện ép thử nghiệm trên máy ép phun công nghiệp SW-120B, kiểm tra hoạt động của khuôn và đánh giá chất lượng sản phẩm.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Bộ khuôn ép nhựa 2 tấm (1 lòng khuôn) và sản phẩm khuôn làm bánh rau câu đường kính danh nghĩa 200mm làm từ vật liệu nhựa nhiệt dẻo.
  • Phạm vi nghiên cứu: Giới hạn trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp đại học; thực hiện thiết kế 3D, mô phỏng số CAE trên máy tính, gia công cắt gọt kim loại các tấm khuôn tại Xưởng Cơ khí và ép thử nghiệm đánh giá sản phẩm thực tế trên máy ép SW-120B tại Trung tâm Công nghệ cao / Khoa Cơ khí Chế tạo máy - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và mô hình công nghệ

Nghiên cứu dựa trên nền tảng lý thuyết khuôn mẫu và công nghệ gia công vật liệu polyme bằng phương pháp ép phun. Một chu kỳ ép phun tiêu chuẩn gồm 4 giai đoạn nối tiếp nhau:

  1. Giai đoạn kẹp khuôn (Clamping phase): Khuôn đóng lại và duy trì lực kẹp lớn để chống lại áp lực đẩy bung khuôn của dòng nhựa.
  2. Giai đoạn phun (Injection phase): Nhựa nóng chảy được trục vít ép điền đầy vào lòng khuôn qua hệ thống kênh dẫn và miệng phun.
  3. Giai đoạn làm nguội (Cooling phase): Nhựa hạ nhiệt và đông đặc hoàn toàn trong lòng khuôn dưới sự hỗ trợ của hệ thống kênh làm mát.
  4. Giai đoạn đẩy (Ejector phase): Khuôn mở ra, hệ thống lói đẩy sản phẩm rơi ra ngoài.

Bộ khuôn 2 tấm được thiết kế gồm 2 cụm chính: cụm khuôn cái (khuôn cố định/cavity) gắn với tấm tĩnh của máy ép và cụm khuôn đực (khuôn di động/core) gắn với tấm động của máy ép, liên kết với nhau qua hệ thống chốt - bạc dẫn hướng.

Về mặt vật liệu, đồ án tổng hợp các đặc tính cơ - lý - nhiệt của các nhóm nhựa nhiệt dẻo thông dụng trong công nghiệp ép phun: Polypropylen (PP), Polyetylen (PE - LDPE/HDPE), Polystyren (PS), Polyvinyl Clorit (PVC), Acrylonitril Butadien Styren (ABS), Polyamit (PA6, PA6.6), Polymethyl Methacrylat (PMMA), Polyoxymetylen (POM) và Polycarbonat (PC). Đối với sản phẩm khuôn rau câu phục vụ chứa đựng thực phẩm, nhựa PP được lựa chọn nhờ các đặc tính ưu việt: tỷ trọng nhẹ (0.85–0.95 g/cm³), độ bền kéo (30–40 N/mm²), điểm nóng chảy ~165°C, không mùi, không vị, không độc hại và khả năng chịu nhiệt trên 100°C.

Loại nhựa Tên đầy đủ Độ co ngót (%) Mật độ (g/cm³) Nhiệt độ khuôn (°C) Nhiệt độ chảy/xy lanh (°C) Nhiệt độ phá hủy (°C)
PP Polypropylen 1.0 – 2.5 0.85 – 0.95 10 – 80 220 – 235 280
PS Polystyren 0.4 – 0.7 1.04 – 1.06 10 – 75 200 – 280 250
ABS Acrylonitrile Butadiene Styrene 0.4 – 0.7 1.02 – 1.06 10 – 80 220 – 270 310
PVC Polyvinyl Clorit 1.0 – 4.0 1.16 – 1.35 20 – 60 170 – 200 180 – 220
LDPE Low Density Polyethylene 1.5 – 3.0 0.91 – 0.94 50 – 70 160 – 260 -
HDPE High Density Polyethylene 1.5 – 3.0 0.94 – 0.96 30 – 70 75 – 110 -
PA6.6 Polyamide (Nylon 6.6) 1.0 – 2.0 1.13 – 1.15 50 – 80 250 – 280 320 – 330

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp luận: Tiếp cận tuần tự theo mô hình nghiên cứu lý thuyết $\rightarrow$ thiết kế mô phỏng 3D/CAE $\rightarrow$ lập quy trình công nghệ chế tạo $\rightarrow$ thực nghiệm ép mẫu.
  • Phương pháp quan sát và thực nghiệm: Khảo sát các bộ khuôn mẫu thực tế tại xưởng, theo dõi trực tiếp các nguyên công cắt gọt kim loại trên máy công cụ và quá trình vận hành máy ép nhựa SW-120B.
  • Phương pháp tham khảo tài liệu: Tổng hợp giáo trình khuôn mẫu, sổ tay công nghệ chế tạo máy và các thông số tiêu chuẩn linh kiện khuôn.
  • Phương pháp dự đoán và phân tích nguyên nhân sai hỏng: Đặt ra các giả thiết về sự cố biến dạng, co ngót, lệch tâm, bavia và hiện tượng thiếu liệu trong quá trình thiết kế, gia công để đưa ra giải pháp phòng ngừa.

Thiết kế và quy trình công nghệ chế tạo bộ khuôn

Quy trình thiết kế hình học sản phẩm trên Creo Parametric 3.0

Sản phẩm khuôn rau câu 200mm được xây dựng qua 25 bước tạo hình tham số (parametric modeling):

  1. Dùng lệnh Extrude tạo khối hoa mai cơ sở có bề dày 6mm.
  2. Tạo các mặt phẳng chuẩn DTM1 (cách mặt RIGHT 24.5mm), DTM2 (vuông góc TOP, nghiêng 138°), DTM3 (cách DTM2 24mm); dùng Mirror đối xứng tạo thêm 2 khối hoa mai.
  3. Dùng lệnh Draft tạo góc nghiêng thoát khuôn 5° cho 3 khối hoa mai.
  4. Tạo bề mặt cong cho hoa mai bằng lệnh Revolve và lấy đối xứng.
  5. Dùng lệnh Round bo tất cả các cạnh giao của hai cánh hoa với bán kính bo R = 1mm.
  6. Dùng lệnh Sketch và Sweep quét đường ống R = 0.5mm tạo gân cánh hoa, sau đó lấy đối xứng qua Mirror.
  7. Dùng lệnh Shell tạo thành mỏng cho 3 khối hoa mai với bề dày thành 1mm.
  8. Bo cạnh gân bằng lệnh Round (R = 0.5mm), bo cạnh giao giữa mặt trên và mặt đứng (R = 3mm), cắt ngắn 0.5mm trụ trong bằng Extrude.
  9. Dùng lệnh Revolve vẽ đầu chóp nón cho hoa mai với bề dày 1mm.
  10. Dùng Round bo các cạnh chuyển tiếp bên trong (R = 1mm và R = 0.5mm) cùng phần chóp mũ (R = 1mm).
  11. Tạo nhị hoa: dựng 4 mặt phẳng góc 72°, vẽ đường cong offset 1.65mm, xác định 2 điểm offset 0.31mm và 0.5mm, dựng trục Axis và dùng lệnh Revolve, bo tròn R = 2mm (mặt trên) và R = 1mm (mặt dưới).
  12. Dùng lệnh Extrude tạo phần thân khuôn hình trụ cao 25mm.
  13. Tạo góc thoát khuôn chính cho thân sản phẩm bằng lệnh Draft với góc nghiêng 15°.
  14. Dùng lệnh Blend tạo bề dày cho khuôn thông qua 2 tiết diện tròn cách nhau 23mm, bán kính trong nhỏ hơn thành ngoài 3mm.
  15. Dùng lệnh Extrude cắt các lỗ rỗng liên kết cho cụm hoa mai và nhị hoa.
  16. Dùng lệnh Extrude tạo khối hình quyển sách có độ dày 5mm.
  17. Dùng lệnh Extrude tạo khối cây đuốc và ngọn lửa có độ dày 3mm.
  18. Dùng Draft vát góc thoát khuôn cho quyển sách (mặt bên/đáy: 20°, mặt trên gần lửa: 7°) và cây đuốc (thân: 15°, ngọn lửa: 10°).
  19. Dùng Extrude và Draft tạo hình lá hoa mai có độ dày 3mm và góc vát 15°.
  20. Tạo cành hoa mai bằng Sketch và Sweep (đường kính thân ngoài 7mm, ruột rỗng trong bán kính 2mm), cắt phần dư bằng Extrude.
  21. Dùng Revolve tạo nụ hoa mai với bề dày thành 1mm.
  22. Dùng Blend tạo bề dày 1mm cho các chi tiết lá, quyển sách, ngọn đuốc; dùng Round bo cạnh tiếp giáp đáy (R = 0.5mm) và phần lõm (R = 1mm).
  23. Tạo dòng chữ nổi "KHOA CƠ KHÍ MÁY" có bề dày nổi 1.5mm, chiều cao chữ 3mm, góc nghiêng thoát khuôn 5° bằng lệnh Draft.
  24. Dùng Round bo viền các ký tự chữ với bán kính R = 0.5mm ở cả mặt trong và mặt ngoài.
  25. Dùng Sweep tạo vành tăng cứng xung quanh miệng khuôn để hoàn thiện mô hình 3D.

Phân tích dòng chảy bằng Autodesk Moldflow Insight 2016

Quá trình phân tích động học ép phun được thực hiện với chế độ điều khiển tự động điền đầy và bảo áp:

  • Vị trí cổng phun (Best Gate Location): Vị trí tối ưu được xác định nằm tại tâm hình học ở đáy ngoài của chi tiết, đảm bảo dòng nhựa phân nhánh đối xứng đẳng hướng, giảm thiểu chênh lệch áp suất và bảo đảm độ bóng thẩm mỹ cho lòng trong.
  • Thời gian điền đầy (Fill Time): Tổng thời gian điền đầy toàn bộ lòng khuôn đạt 0.63 giây. Nhựa nóng chảy ưu tiên điền vào cuống phun, đáy sản phẩm rồi lan tỏa đều theo hướng bán kính đến các vị trí biên xa nhất.
  • Nhiệt độ đầu dòng chảy: Dao động trong khoảng 280.1°C đến 282.5°C; nhiệt độ duy trì ổn định không bị mất nhiệt cục bộ giúp loại bỏ nguy cơ đông đặc sớm.
  • Áp suất phun (Injection Pressure): Đồ thị áp suất tại miệng phun tăng nhanh và đạt đỉnh cực đại 22.56 MPa tại thời điểm 0.6293 giây, sau đó giảm dần về 0 khi hoàn tất pha điền đầy chuyển sang giữ áp.
  • Các khuyết tật dự báo: Moldflow chỉ ra các vị trí có nguy cơ bẫy khí (air traps) tại viền vành khuôn và các đường hàn nối (weld lines) tại các vị trí phân nhánh quanh gân hoa mai, làm cơ sở để bố trí rãnh thoát khí và vị trí ty đẩy.

Kết cấu bộ khuôn 2 tấm và chế tạo cơ khí

Bộ khuôn 2 tấm hoàn chỉnh bao gồm 17 chi tiết cấu thành:

  1. Vít lục giác liên kết; 2. Vòng định vị; 3. Bạc cuống phun; 4. Khuôn cái (Cavity plate); 5. Bạc dẫn hướng; 6. Tấm kẹp trước (cố định); 7. Vỏ khuôn cái; 8. Chốt hồi; 9. Khuôn đực (Core plate); 10. Chốt dẫn hướng; 11. Vỏ khuôn đực; 12. Tấm đỡ; 13. Gối đỡ; 14. Tấm giữ; 15. Tấm đẩy; 16. Tấm kẹp sau (di động); 17. Gối đỡ phụ.

Quy trình công nghệ gia công cơ khí được xây dựng cho từng tấm khuôn:

  • Gia công chuẩn bị phôi: Cắt phôi, phay phẳng 6 mặt chuẩn kích thước trên máy phay vạn năng.
  • Gia công tinh và tạo hình lòng khuôn: Lập trình gia công CAM trên phần mềm Creo, xuất mã G-code để gia công CNC lòng khuôn đực, khuôn cái, hốc lắp ghép chốt bạc và các rãnh dẫn hướng.
  • Gia công hệ thống phụ trợ: Khoan/doa lỗ chốt dẫn hướng, lỗ bạc cuống phun, lỗ lắp ty lói, khoan hệ thống đường nước làm nguội và phay rãnh thoát khí.
  • Xử lý bề mặt: Đánh bóng lòng khuôn bằng đầu đá mài các loại, giấy nhám hạt mịn và chổi quét kết hợp hợp chất chứa bột kim cương đánh bóng nhằm đạt độ nhẵn bóng quang học cho bề mặt lòng khuôn.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Trình bày tính cấp thiết của việc nghiên cứu khuôn mẫu nhựa trong bối cảnh hiện đại hóa; phân tích nhu cầu thị trường đối với sản phẩm nhựa gia dụng. Nêu rõ 4 mục tiêu nghiên cứu cụ thể, giới hạn đồ án, phạm vi ứng dụng và phương pháp luận thiết kế - chế tạo thực nghiệm. Thiết lập các yêu cầu kỹ thuật và thẩm mỹ nghiêm ngặt đối với sản phẩm khuôn rau câu 200mm (độ bóng gương lòng trong, không bavia, chịu va đập, an toàn vệ sinh thực phẩm).

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Cung cấp hệ thống lý thuyết về công nghệ ép phun, động học 4 giai đoạn của chu kỳ ép nhựa, các yêu cầu kỹ thuật về độ cứng vững, độ chính xác kích thước và độ bóng bề mặt của bộ khuôn. Tổng hợp cấu trúc hóa học, cơ tính, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ phá hủy và hệ số co rút của các loại nhựa nhiệt dẻo phổ biến (PP, PS, ABS, PVC, LDPE, HDPE, PA6.6). Trình bày sơ đồ quy trình thiết kế khuôn chuẩn công nghiệp và cấu tạo chức năng 17 chi tiết của bộ khuôn 2 tấm tiêu chuẩn.

Chương 3: Quá trình thực hiện

Mô tả chi tiết từng bước tạo hình 3D sản phẩm khuôn rau câu 200mm trên Creo Parametric 3.0 qua 25 bước lệnh tham số. Ứng dụng module CAE Autodesk Moldflow Insight 2016 mô phỏng quá trình ép phun, thu thập dữ liệu về điểm đặt miệng phun, thời gian điền đầy (0.63s), biến thiên nhiệt độ (280.1–282.5°C), áp suất đỉnh (22.56 MPa), lực kẹp khuôn và dự báo khuyết tật. Tính toán thiết kế hệ thống cấp nhựa (bạc cuống phun, vòng định vị), hệ thống dẫn hướng định vị (chốt, bạc), hệ thống đẩy (tấm đẩy, tấm giữ, ty lói, chốt hồi), hệ thống làm mát và mô hình tách khuôn đóng rắn trên module EMX.

Chương 4: Kết quả đạt được

Trình bày kết quả lập trình CAM và gia công thực tế 7 cụm chi tiết khuôn chính (tấm đẩy, tấm giữ, tấm kẹp cố định, tấm di động, tấm khuôn cố định, tấm khuôn di động, gối đỡ). Quy trình đánh bóng bề mặt khuôn bằng đá mài và hợp chất hạt mài. Trình bày quá trình lắp ghép hoàn chỉnh bộ khuôn và thực nghiệm ép phun trên máy ép SW-120B. Phân tích chi tiết 4 dạng khuyết tật thực tế phát sinh (bavia, sản phẩm bị thủng, không điền đầy thiếu liệu, đường hàn nối), cách xử lý khắc phục cơ khí trên tấm giữ/tấm khuôn di động và bảng thông số cài đặt máy ép thực tế.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được về mặt thiết kế, mô phỏng số, chế tạo cơ khí chính xác và chất lượng sản phẩm ép thử nghiệm. Đề xuất các kiến nghị kỹ thuật và định hướng nghiên cứu phát triển tiếp theo nhằm tối ưu hóa năng suất và tự động hóa hệ thống khuôn mẫu.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

  • Hoàn thiện mô hình thiết kế 3D sản phẩm khuôn rau câu đường kính 200mm với các chi tiết hoa văn sắc nét, có góc nghiêng thoát khuôn hợp lý (5° đến 20°) đảm bảo không bị kẹt dính khi tháo khuôn.
  • Ứng dụng thành công Moldflow Insight 2016 tối ưu hóa thông số công nghệ: thời gian điền đầy 0.63s, áp suất điền đầy cực đại 22.56 MPa, kiểm soát vùng tập trung bẫy khí và đường hàn.
  • Chế tạo và lắp ráp thành công bộ khuôn kim loại 2 tấm 1 lòng khuôn đạt độ chính xác lắp ghép và độ bóng bề mặt cao.
  • Thực nghiệm ép phun thành công trên máy SW-120B, ép ra các sản phẩm thực tế định hình chuẩn xác, bề mặt nhẵn bóng, hiển thị rõ nét dòng chữ "KHOA CƠ KHÍ MÁY" và các biểu trưng họa tiết.

Khắc phục sự cố và thông số ép thực tế

Trong giai đoạn ép thử ban đầu, nhóm tác giả đã phát hiện và xử lý triệt để 4 lỗi khuyết tật:

  1. Sản phẩm bị bavia: Do áp suất phun quá cao hoặc khe hở mặt phân khuôn $\rightarrow$ hiệu chỉnh giảm áp suất phun và rà phẳng lại mặt phân khuôn.
  2. Sản phẩm bị thủng: Do tốc độ lói đẩy không đồng đều hoặc nhiệt độ lòng khuôn chưa tối ưu $\rightarrow$ điều chỉnh lại hành trình hệ thống ty đẩy và áp lực bảo áp.
  3. Sản phẩm không điền đầy (thiếu liệu): Do nhiệt độ chảy hoặc áp suất phun chưa đủ $\rightarrow$ tăng nhiệt độ nung xy lanh và tăng áp lực điền đầy.
  4. Sản phẩm xuất hiện đường hàn nối: Do nhiệt độ đầu dòng chảy giảm tại điểm tiếp xúc $\rightarrow$ gia nhiệt bổ sung xy lanh nung và tinh chỉnh tốc độ phun.

Sau khi sửa chữa, rà khớp tấm giữ và tấm khuôn di động, bộ thông số ép thực tế tối ưu trên máy ép SW-120B được xác lập ổn định để sản xuất sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng.

Đóng góp của đề tài

  • Khép kín quy trình kỹ thuật tiên tiến từ Thiết kế (CAD) $\rightarrow$ Phân tích mô phỏng kỹ thuật (CAE) $\rightarrow$ Lập trình và gia công điều khiển số (CAM/CNC) $\rightarrow$ Lắp ráp cơ khí và Thực nghiệm ép phun (Molding Trial).
  • Cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm đối sánh có giá trị giữa kết quả mô phỏng số CAE (Moldflow) và quá trình ép phun thực tế trên máy công nghiệp SW-120B.
  • Tạo ra sản phẩm khuôn ép nhựa hoàn chỉnh phục vụ thực tiễn đồ dùng gia dụng, chứng minh khả năng tự chủ thiết kế chế tạo khuôn mẫu kim loại trong môi trường đào tạo đại học.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:

    • Bộ khuôn chỉ thiết kế với kết cấu 1 lòng khuôn (single cavity) nên năng suất ép ở quy mô sản xuất công nghiệp hàng loạt còn giới hạn.
    • Quá trình ép thử nghiệm và gá đặt khuôn thực hiện trên một máy ép đơn lẻ (SW-120B) tại xưởng trường, chưa tiến hành thử nghiệm so sánh trên nhiều dòng máy ép có dải công suất và chế độ kẹp khác nhau.
    • Hệ thống làm nguội thiết kế ở dạng kênh làm mát cơ bản, chưa áp dụng các công nghệ kênh làm mát biến biên dạng (conformal cooling channels).

  • Hướng nghiên cứu tiếp:

    • Thiết kế và phát triển bộ khuôn nhiều lòng khuôn (multi-cavity mold: 2, 4 hoặc 8 lòng khuôn) kết hợp hệ thống kênh dẫn nóng (hot runner) để tăng năng suất gia công công nghiệp.
    • Nghiên cứu tối ưu hóa hệ thống kênh làm mát phức tạp nhằm rút ngắn tối đa thời gian chu kỳ làm nguội (cooling time).
    • Tích hợp cánh tay robot tự động lấy sản phẩm và hệ thống cắt cuống phun tự động trong chu kỳ ép.
    • Mở rộng thử nghiệm ép phun trên các chủng loại vật liệu nhựa kỹ thuật hoặc nhựa sinh học tự phân hủy.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo có giá trị cao đối với sinh viên, học viên cao học, giảng viên và kỹ sư thực hành thuộc các ngành: Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí, Công nghệ Chế tạo máy, Kỹ thuật Cơ điện tử và Công nghệ Vật liệu Polyme/Khuôn mẫu.

Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên sâu bao gồm:

  1. Quy trình 25 bước tạo hình tham số các chi tiết hoa văn phức tạp, góc nghiêng thoát khuôn và lệnh tạo hình bề mặt trên phần mềm Creo Parametric.
  2. Phương pháp thiết lập bài toán CAE mô phỏng quá trình ép nhựa trên Autodesk Moldflow Insight 2016 (cách chọn cổng phun, đọc biểu đồ áp suất, chu kỳ điền đầy, nhiệt độ và dự đoán khuyết tật).
  3. Bản vẽ kết cấu, danh mục 17 chi tiết khuôn 2 tấm tiêu chuẩn và các bảng quy trình công nghệ gia công kim loại chi tiết cho từng tấm khuôn.
  4. Sổ tay kinh nghiệm thực tế về chẩn đoán nguyên nhân, phương pháp sửa chữa khuôn và hiệu chỉnh thông số máy ép SW-120B khi xử lý các lỗi bavia, thiếu liệu, thủng sản phẩm và đường hàn.

Câu hỏi thường gặp

1. Đồ án sử dụng những phần mềm chuyên dụng nào cho các giai đoạn thiết kế, phân tích và gia công khuôn?
Tác giả sử dụng bộ phần mềm Creo Parametric 3.0 kết hợp module mở rộng EMX (Expert Moldbase Extension) để thiết kế 3D sản phẩm và kết cấu bộ khuôn; sử dụng phần mềm Autodesk Moldflow Insight 2016 để mô phỏng dòng chảy, phân tích áp suất, nhiệt độ, lực kẹp và khuyết tật ép phun; ứng dụng phần mềm CAM để xuất mã G-code phục vụ gia công CNC.

2. Vị trí miệng phun tối ưu và thời gian điền đầy lòng khuôn được Moldflow xác định là bao nhiêu?
Kết quả phân tích Best Gate Location trên Moldflow chỉ ra vị trí miệng phun tốt nhất nằm tại tâm giữa đáy ngoài của sản phẩm. Tổng thời gian điền đầy toàn bộ lòng khuôn đạt 0.63 giây với sự phân bố dòng nhựa đồng đều từ tâm ra vành mép ngoài.

3. Áp suất phun cực đại tại miệng phun đạt giá trị bao nhiêu và diễn biến như thế nào theo thời gian?
Theo biểu đồ phân tích trên Moldflow, áp suất tại miệng phun tăng nhanh và đạt giá trị cực đại 22.56 MPa tại thời điểm 0.6293 giây, sau đó giảm nhanh dần đến thời điểm 0.6392 giây khi chuyển qua giai đoạn giữ áp.

4. Trong quá trình ép thử nghiệm trên máy SW-120B, bộ khuôn đã gặp phải những khuyết tật nào và cách khắc phục ra sao?
Các khuyết tật phát sinh gồm: sản phẩm bị bavia, bị thủng, không điền đầy (thiếu liệu) và xuất hiện đường hàn nối. Nhóm tác giả đã khắc phục bằng cách tinh chỉnh áp suất và nhiệt độ xy lanh nung trên máy ép, đồng thời tháo dỡ để gia công sửa đổi, rà phẳng lại tấm giữ và tấm khuôn di động.

5. Họa tiết biểu trưng "KHOA CƠ KHÍ MÁY" trên sản phẩm được thiết kế với các thông số kích thước cụ thể nào?
Dòng chữ "KHOA CƠ KHÍ MÁY" được tạo hình với bề dày nổi là 1.5mm, chiều cao chữ là 3mm, góc nghiêng thoát khuôn (draft angle) được tạo vát 5° và các cạnh chữ được bo tròn bán kính R = 0.5mm ở cả mặt trong và mặt ngoài để đảm bảo khả năng thoát khuôn dễ dàng.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, chế tạo khuôn ép nhựa sản phẩm khuôn rau câu 200mm" của nhóm sinh viên Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã hoàn thành xuất sắc toàn diện các mục tiêu nghiên cứu đề ra. Công trình đã kết hợp chặt chẽ giữa thiết kế tham số 3D trên Creo Parametric, tối ưu hóa công nghệ ép phun bằng mô phỏng số CAE trên Moldflow Insight 2016 và chế tạo cơ khí chính xác bộ khuôn kim loại 2 tấm 1 lòng khuôn. Quá trình ép thử nghiệm trên máy ép nhựa SW-120B đã chứng minh tính chính xác của kết cấu khuôn, khả năng xử lý triệt để các khuyết tật công nghệ và tạo ra sản phẩm thực tế hoàn chỉnh đạt độ chính xác kích thước cùng chất lượng thẩm mỹ cao.