Luận văn: Ứng dụng phần mềm NX cho thiết kế và gia công khuôn ép nhựa

Luận văn thạc sĩ trình bày chi tiết quy trình ứng dụng phần mềm NX vào thiết kế và gia công khuôn ép nhựa, từ mô hình 3D đến lập trình gia công CAM.

• Tác giả: Cao Văn Lành
• Người hướng dẫn: PGS. Tăng Huy
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Chế Tạo Máy
• Đề tài: Ứng Dụng Phần Mềm NX Cho Thiết Kế Và Gia Công Khuôn Ép Nhựa
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về ứng dụng NX trong thiết kế khuôn ép nhựa

Phần mềm NX là một giải pháp CAD/CAM hiện đại được ứng dụng rộng rãi trong ngành thiết kế và gia công khuôn ép nhựa. Công nghệ này cho phép các kỹ sư tạo ra các mô hình 3D chi tiết, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất. NX cung cấp các công cụ mạnh mẽ để thiết kế khuôn mẫu với độ chính xác cao, giảm thời gian phát triển sản phẩm và chi phí sản xuất. Với giao diện thân thiện và các tính năng tiên tiến, ứng dụng NX đã trở thành lựa chọn hàng đầu của các công ty chuyên sản xuất khuôn ép nhựa trên toàn thế giới và tại Việt Nam.

1.1. Tổng quan về công nghệ CAD CAM

Công nghệ CAD/CAM là nền tảng cho sự phát triển của thiết kế khuôn ép nhựa hiện đại. CAD (Computer-Aided Design) cho phép tạo mô hình hình học chính xác, trong khi CAM (Computer-Aided Manufacturing) tối ưu hóa quy trình gia công khuôn. Sự kết hợp này giúp nâng cao chất lượng, giảm sai sót và tăng hiệu suất sản xuất đáng kể.

1.2. Vai trò của NX trong ngành công nghiệp

NX đóng vai trò quan trọng trong việc hiện đại hóa quy trình thiết kế và gia công. Phần mềm này hỗ trợ các kỹ sư trong mô hình hóa hình học, phân tích kỹ thuật và tạo chương trình gia công CAM. Nhờ ứng dụng NX, các công ty có thể giảm thời gian chu kỳ sản xuất từ 30-50% và cải thiện độ chính xác của khuôn ép nhựa lên mức tối ưu.

II. Các chức năng chính của phần mềm NX

Phần mềm NX được thiết kế với nhiều chức năng toàn diện để hỗ trợ thiết kế và gia công khuôn ép nhựa. Các tính năng nổi bật bao gồm thiết kế mô hình 3D chi tiết, tạo chương trình gia công CAM, và phân tích phần tử hữu hạn. NX cho phép các kỹ sư tạo ra các khuôn mẫu phức tạp với độ chính xác cao, đồng thời kiểm tra hiệu suất thông qua mô phỏng kỹ thuật. Giao diện trực quan của NX giúp người dùng dễ dàng thao tác và tạo ra những thiết kế đột phá cho sản phẩm nhựa nhiều lòng khuôn.

2.1. Thiết kế mô hình 3D và khuôn mẫu

NX cung cấp công cụ thiết kế mô hình 3D tiên tiến cho phép tạo ra các khuôn ép nhựa với hình dạng phức tạp. Chức năng tạo phôi và bố trí khuôn nhiều lòng giúp tối ưu hóa không gian khuôn. Các công cụ kiểm tra góc thoát khuôn và tạo mặt phản khuôn đảm bảo sản phẩm có thể được tách ra dễ dàng.

2.2. Tạo chương trình gia công CAM

NX CAM cho phép tạo chương trình gia công CNC tự động cho các trung tâm gia công phay. Chức năng này bao gồm gia công thô lòng khuôn, gia công tình mặt phẳng bằng, và gia công tình các mặt cong lòng khuôn. Với post processor tùy chỉnh, người dùng có thể xuất chương trình NC cho nhiều loại máy khác nhau.

III. Quy trình thiết kế khuôn với NX

Quy trình thiết kế khuôn ép nhựa trên NX bao gồm nhiều bước logic và có hệ thống. Đầu tiên, thiết kế mô hình 3D sản phẩm được hoàn thành dựa trên yêu cầu kỹ thuật. Sau đó, thiết lập hệ tọa độ khuôn và thiết kế phôi cho lòng và lỗi khuôn. Tiếp theo là bố trí khuôn nhiều lòng khuôn để tối ưu hóa năng suất. Các bước kiểm tra như kiểm tra góc thoát khuôn và tạo mặt phản khuôn đảm bảo tính khả thi của thiết kế. Cuối cùng, thiết kế hệ thống phạm, hệ thống chốt đẩy, và hệ thống kênh làm mát được hoàn tất trước khi chuyển sang gia công.

3.1. Thiết kế mô hình sản phẩm và khuôn

Bước đầu tiên là thiết kế mô hình 3D sản phẩm trên NX với độ chính xác cao. Sau đó, dựa trên hình dạng sản phẩm, kỹ sư tiến hành thiết kế khuôn ép nhựa bằng cách xác định hệ tọa độ khuôn và thiết kế phôi. Bố trí khuôn nhiều lòng giúp tăng hiệu suất sản xuất.

3.2. Thiết kế hệ thống phụ và kiểm tra cuối cùng

Sau khi hoàn thành thiết kế lòng và lỗi khuôn, tiếp theo là thiết kế hệ thống phạm, hệ thống chốt đẩy, hệ thống kênh làm mát và hệ thống trụ kê. Các kiểm tra cuối cùng về góc thoát, độ chính xác và khả năng sản xuất đảm bảo khuôn ép nhựa đạt tiêu chuẩn chất lượng cao nhất.

IV. Gia công khuôn và ứng dụng CAM trên NX

Phần gia công khuôn là giai đoạn quan trọng trong quy trình sản xuất. NX CAM tạo chương trình gia công tự động cho các máy CNC, bao gồm gia công thô lòng khuôn bằng dao phay lớn, gia công tình mặt phẳng bằng và gia công tình các mặt cong với độ chính xác cao. Quy trình gia công lõi khuôn cũng được tối ưu hóa với các định nghĩa hệ tọa độ gia công chính xác. Khi hoàn thành, chương trình NC được xuất và kiểm tra bằng Vericut trước khi đưa vào gia công trên trung tâm gia công CNC. Việc sử dụng NX trong gia công khuôn ép nhựa giảm đáng kể sai sót và tăng chất lượng sản phẩm cuối cùng.

4.1. Quy trình gia công lòng và lõi khuôn

Gia công lòng khuôn bắt đầu với gia công thô bằng dao phay cỡ lớn (D=12mm) để loại bỏ phần vật liệu thừa. Tiếp theo là gia công bán tính hốc lòng bằng dao phay nhỏ hơn (D=8mm), và cuối cùng là gia công tình các mặt cong với dao phay 4mm để đạt độ chính xác cao nhất.

4.2. Kiểm tra và tối ưu hóa chương trình gia công

Sau khi tạo chương trình gia công CAM, phần mềm Vericut được sử dụng để kiểm tra chương trình NC trước khi triển khai. Mô phỏng quá trình gia công giúp phát hiện và sửa các lỗi, đảm bảo khuôn ép nhựa được gia công đúng theo thiết kế và đạt chất lượng tối ưu.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Ngành công nghiệp chế tạo khuôn mẫu và ép phun nhựa đóng vai trò then chốt trong chuỗi cung ứng kỹ thuật cao, cung cấp hơn 70% khối lượng linh kiện cho các thiết bị gia dụng và sản phẩm điện tử tiêu dùng. Tuy nhiên, quy trình chế tạo khuôn truyền thống thường đối mặt với tỷ lệ phế phẩm từ 15% đến 20%, chủ yếu xuất phát từ sai sót trong việc phân tách mặt phân khuôn, tính toán độ co ngót nhiệt và nguy cơ va chạm dao cụ khi gia công cơ khí chính xác. Nhằm giải quyết triệt để những thách thức kỹ thuật này, đề tài nghiên cứu của tác giả Cao Văn Lanh dưới sự hướng dẫn khoa học của Phó Giáo sư Tăng Huy tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tập trung triển khai giải pháp ứng dụng phần mềm NX cho thiết kế và gia công khuôn ép nhựa.

Mục tiêu cốt lõi của luận văn là thiết lập một quy trình công nghệ tích hợp hoàn chỉnh CAD/CAM/CAE, tối ưu hóa toàn diện từ khâu dựng hình 3D, tách khuôn tự động, mô phỏng dòng chảy polyme đến lập trình và kiểm chứng gia công CNC cho chi tiết vỏ máy sấy tóc có biên dạng hình học phức tạp. Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại Khoa Cơ khí - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội phối hợp cùng Trung tâm Công nghệ CAD/CAM thuộc Công ty Trách nhiệm hữu hạn UPVIET trong thời gian hoàn thành vào tháng 10 năm 2012.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài được khẳng định qua các chỉ số đo lường cụ thể: quy trình mới giúp rút ngắn trên 35% tổng thời gian thiết kế và gia công khuôn, triệt tiêu 100% rủi ro va chạm dao trên trung tâm phay CNC, đồng thời kiểm soát sai lệch kích thước sản phẩm nhựa sau khi định hình ở mức dung sai dưới 0.05 mm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn vận dụng hệ thống lý thuyết kỹ thuật chế tạo máy hiện đại kết hợp cơ học lưu chất polyme, bao gồm ba trụ cột lý thuyết chính:

Thứ nhất, lý thuyết mô hình hóa hình học và bề mặt tự do (Freeform Surfaces) ứng dụng toán học đường cong B-spline và bề mặt NURBS. Lý thuyết này là nền tảng để tái tạo chính xác các đường cong khí động học của vỏ máy sấy tóc trên không gian 3 chiều, đảm bảo tính liên tục hình học bậc cao (G1, G2) giữa các mặt ghép nối.

Thứ hai, lý thuyết nhiệt động lực học và dòng chảy chất lỏng phi Newton của polyme nóng chảy trong lòng khuôn. Dựa trên hệ phương trình bảo toàn khối lượng, phương trình động lượng Navier-Stokes và phương trình truyền nhiệt, mô hình tính toán cho phép phân tích sự biến đổi của áp suất phun trong khoảng từ 80 đến 120 MPa và trường nhiệt độ nhựa từ 200 đến 240 độ C đối với vật liệu nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật.

Thứ ba, lý thuyết gia công cắt gọt kim loại trên máy điều khiển số CNC nhiều trục. Lý thuyết này cung cấp các công thức xác định chế độ cắt tối ưu (vận tốc cắt Vc, lượng tiến dao răng fz, chiều sâu cắt ap) nhằm kiểm soát lực cắt và độ nhám bề mặt gia công đạt chuẩn Ra từ 0.4 đến 0.8 micromet.

Các khái niệm chuyên ngành nền tảng được định hình xuyên suốt nghiên cứu gồm: mặt phân khuôn (Parting Surface), lòng khuôn (Cavity), lõi khuôn (Core), hệ số co ngót thể tích (Shrinkage Rate từ 0.5% đến 0.7%), thư viện vỏ khuôn cơ sở (Mold Base), bộ xử lý hậu kỳ (Post-Processor) cho hệ điều khiển Fanuc 6M và công nghệ thẩm định đường chạy dao ảo (Machining Verification).

Phương pháp nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm là bộ sản phẩm vỏ máy sấy tóc với kích thước bao 185 mm x 120 mm và chiều dày thành vỏ biến thiên từ 1.5 mm đến 2.5 mm. Cỡ mẫu nghiên cứu được xác lập là 1 bộ khuôn hoàn chỉnh gồm 2 cụm chi tiết lòng - lõi khuôn chính cùng toàn bộ các kết cấu phụ trợ như hệ thống chốt đẩy, kênh dẫn nguội và tấm trượt. Phương pháp chọn mẫu điển hình có chủ đích được áp dụng vì sản phẩm vỏ máy sấy tóc tích hợp đầy đủ các đặc trưng hình học thử thách nhất: thành mỏng, gân tăng cứng bên trong, vấu lắp ráp và yêu cầu góc thoát khuôn nghiêm ngặt từ 1.0 đến 2.0 độ.

Quy trình phân tích dữ liệu và thực nghiệm được tiến hành qua 3 phương pháp chuyên sâu:

1. Phương pháp tham số hóa trên module NX Mold Wizard: Lý do lựa chọn là khả năng tự động hóa quy trình phân tách lòng - lõi khuôn, kiểm tra góc vát thoát khuôn và tự động nạp kết cấu khuôn cơ sở từ thư viện tiêu chuẩn công nghiệp.
2. Phương pháp mô phỏng số phần tử hữu hạn (FEM) trên phần mềm SIGMASOFT: Lý do sử dụng phương pháp này là để giải bài toán phi tuyến tính về truyền nhiệt và cơ lưu chất 3D, từ đó dự báo chính xác trường nhiệt độ, thứ tự đông đặc, áp suất điền đầy và hướng hình thành vết đường hàn.
3. Phương pháp mô phỏng động học thực tế ảo trên phần mềm VERICUT: Phương pháp này được lựa chọn để thẩm định toàn bộ tập lệnh mã G-code, kiểm tra tương tác không gian giữa dao cắt, phôi và bàn máy CNC trước khi chạy máy thực tế. Timeline nghiên cứu được triển khai liền mạch trong thời gian 10 tháng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Quá trình ứng dụng hệ thống công nghệ NX kết hợp SIGMASOFT và VERICUT đã mang lại 4 kết quả kỹ thuật nổi bật:

Thứ nhất, module Mold Wizard trên Siemens NX đã tự động hóa việc tính toán hệ số co ngót vật liệu 0.6% cho nhựa ABS và hoàn thành việc tạo lập 100% bề mặt phân khuôn phức tạp mà không phát sinh khe hở bề mặt. Kết cấu khuôn hoàn chỉnh được thiết lập với hệ thống 12 chốt đẩy tròn, 4 đường kênh nước làm mát đường kính 8 mm và cụm bạc cuống phun định vị chuẩn xác, giúp giảm 42% thời gian thiết kế kết cấu so với phương pháp thủ công.

Thứ hai, chiến lược lập trình gia công CAM nhiều bước trên phần mềm NX tối ưu hóa rõ rệt thời gian cắt gọt. Giai đoạn phay thô hốc khuôn sử dụng dao phay ngón đường kính 12 mm với góc xuống dao nghiêng 15 độ và chiều sâu cắt 1.0 mm, giúp tăng 35% hiệu suất bóc tách kim loại. Giai đoạn phay bán tinh bằng dao cầu đường kính 8 mm (lượng dư 0.3 mm) và phay tinh bề mặt cong bằng dao cầu đường kính 4 mm với bước dịch dao ngang 0.15 mm đã đạt độ nhám bề mặt thực tế Ra xấp xỉ 0.6 micromet, giảm 65% thời gian đánh bóng nguội.

Thứ ba, kết quả mô phỏng trên SIGMASOFT cho thấy áp suất điền đầy cực đại đạt 95 MPa tại thời điểm 98% thể tích khuôn được lấp đầy, tổng thời gian điền đầy toàn bộ sản phẩm là 1.45 giây ở nhiệt độ dòng chảy 225 độ C. Mô phỏng đã chỉ rõ hướng hình thành của 2 vị trí đường hàn tại vùng tay cầm, tạo cơ sở để tối ưu lại vị trí miệng phun nhựa sang khu vực ít chịu lực.

Thứ tư, quá trình thẩm định trên phần mềm VERICUT đối với hơn 15.000 dòng lệnh NC của bộ điều khiển Fanuc 6M đã phát hiện và loại trừ 3 điểm có nguy cơ va quẹt cán dao trong hốc sâu, đảm bảo an toàn tuyệt đối 100% trong quá trình phay thực tế trên máy CNC.

Thảo luận kết quả

Sự thành công của phương pháp bắt nguồn từ tính liên tục của luồng dữ liệu số hóa giữa các môi trường CAD, CAE và CAM. Khác với quy trình truyền thống vốn phân mảnh giữa các bộ phận, việc sử dụng nền tảng tích hợp giúp mọi thay đổi về hình học 3D của sản phẩm được cập nhật tự động sang đường chạy dao gia công và mô hình mô phỏng dòng chảy.

Khi so sánh với các quy trình chế tạo khuôn thông thường phải qua từ 3 đến 5 lần ép thử khuôn (mold trial) để sửa chữa lỗi cong vênh hoặc thiếu liệu, giải pháp tích hợp này đã giúp giảm số lần thử nghiệm vật lý xuống chỉ còn 1 lần duy nhất, tiết kiệm khoảng 75% chi phí phôi thép, điện năng và nguyên liệu nhựa thử nghiệm.

Để trực quan hóa các kết quả nghiên cứu, dữ liệu có thể được trình bày thông qua hai định dạng:

• Bảng tổng hợp so sánh chỉ số hiệu năng kỹ thuật: đối chiếu trực tiếp giữa phương pháp truyền thống và phương pháp tích hợp CAD/CAM/CAE qua các thông số thời gian thiết kế (giảm từ 120 giờ xuống 70 giờ), thời gian gia công cắt gọt (giảm từ 45 giờ xuống 31 giờ) và tỷ lệ phế phẩm.
• Biểu đồ phân bố màu 3D từ phần mềm SIGMASOFT và VERICUT: mô tả trực quan trường nhiệt độ nóng chảy, bản đồ ứng suất dư và biểu đồ phổ màu kiểm tra lượng dư kim loại sau gia công, giúp kỹ sư đánh giá chính xác độ tin cậy của bộ khuôn.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm phát huy tối đa giá trị thực tiễn của đề tài, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị hành động cụ thể:

Thứ nhất, chuẩn hóa quy trình thiết kế khuôn mẫu bằng module NX Mold Wizard. Các doanh nghiệp ngành cơ khí khuôn mẫu cần xây dựng bộ tiêu chuẩn thiết kế nội bộ dựa trên thư viện chi tiết tiêu chuẩn như HASCO hoặc DME, nhằm đạt mục tiêu cắt giảm ít nhất 40% thời gian thiết kế sản phẩm mới trong lộ trình 6 tháng triển khai. Chủ thể thực hiện là phòng R&D và kỹ sư thiết kế cơ khí.

Thứ hai, bắt buộc tích hợp công đoạn mô phỏng ép phun nhựa CAE trên các phần mềm như SIGMASOFT hoặc Moldex3D trước khi gia công cơ khí. Ban giám đốc kỹ thuật tại các nhà máy nhựa cần ban hành quy định kiểm duyệt kết quả phân tích dòng chảy và vết đường hàn, hướng tới mục tiêu giảm 80% tỷ lệ phế phẩm cong vênh và nứt vỡ chi tiết trong thời hạn 3 tháng áp dụng.

Thứ ba, nâng cấp chiến lược lập trình gia công CNC và xây dựng bộ Post-Processor chuyên biệt. Bộ phận công nghệ gia công cần áp dụng đồng bộ phương pháp phay cao tốc với góc xuống dao xoắn ốc 15 độ, kết hợp sử dụng dao phay cầu hợp kim đường kính từ 4 mm đến 8 mm cho các bề mặt cong phức tạp, đồng thời kiểm tra 100% chương trình NC qua phần mềm VERICUT trước khi chuyển giao xuống xưởng máy. Mục tiêu là triệt tiêu hoàn toàn sự cố hỏng dao và phôi kim loại.

Thứ tư, tăng cường liên kết đào tạo chuyên sâu giữa các trường đại học kỹ thuật và doanh nghiệp sản xuất. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cùng các đối tác công nghệ cần định kỳ tổ chức các khóa huấn luyện chuyên đề CAD/CAM/CAE từ 3 đến 6 tháng cho khoảng 200 kỹ sư và học viên mỗi năm, đáp ứng nhu cầu nhân lực chất lượng cao cho ngành công nghiệp phụ trợ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang lại giá trị ứng dụng thiết thực cho 4 nhóm đối tượng chính:

Thứ nhất, kỹ sư thiết kế khuôn mẫu nhựa: Luận văn cung cấp cẩm nang chi tiết về các bước phân tích góc thoát khuôn, tạo mặt phân khuôn tự động và bố trí hệ thống làm mát tối ưu trên phần mềm Siemens NX cho các sản phẩm vỏ nhựa mỏng phức tạp.

Thứ hai, kỹ sư lập trình và vận hành máy phay CNC: Luận văn chia sẻ các giải pháp thực tế về chiến lược chạy dao nhiều giai đoạn từ thô đến tinh, phương pháp chọn chế độ cắt hợp lý và kỹ thuật xây dựng bộ Post-Processor chuẩn xác cho hệ điều khiển Fanuc 6M.

Thứ ba, giám đốc kỹ thuật và nhà quản lý sản xuất tại các nhà máy cơ khí - nhựa: Tài liệu cung cấp bức tranh tổng thể và số liệu thực chứng về việc tối ưu hóa 35% chu kỳ sản xuất, giúp nhà quản lý xây dựng phương án chuyển đổi số công nghệ chế tạo để nâng cao năng lực cạnh tranh.

Thứ tư, giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Cơ khí chế tạo máy: Đóng vai trò là tài liệu tham khảo học thuật chất lượng cao, kết hợp hài hòa giữa lý thuyết cơ học gia công và ứng dụng công nghệ phần mềm kỹ thuật số trong nghiên cứu khoa học.

Câu hỏi thường gặp

Phần mềm NX mang lại lợi thế vượt trội nào trong quy trình thiết kế khuôn ép nhựa? Siemens NX sở hữu module chuyên biệt Mold Wizard với tính năng tự động phân tích hướng rút khuôn, tự động tạo mặt phân khuôn phức tạp và trích xuất lõi khuôn. Hệ thống giúp giảm 42% thời gian dựng hình và liên kết trực tiếp với thư viện khuôn tiêu chuẩn, loại bỏ hoàn toàn các sai sót hình học so với phương pháp vẽ 2D truyền thống.

Tại sao cần ứng dụng phần mềm SIGMASOFT để mô phỏng quá trình ép nhựa vỏ máy sấy tóc? Sản phẩm vỏ máy sấy tóc có thành mỏng 2.0 mm cùng nhiều gân tăng cứng phức tạp. SIGMASOFT mô phỏng chính xác trường nhiệt từ 200 đến 240 độ C, áp suất điền đầy 95 MPa và xác định trước 2 vị trí xuất hiện vết đường hàn, giúp kỹ sư điều chỉnh vị trí miệng phun để triệt tiêu khuyết tật nứt vỡ trước khi gia công thép.

Vai trò của phần mềm VERICUT trong quy trình gia công cơ khí khuôn mẫu là gì? VERICUT hoạt động như một môi trường máy ảo 3D giúp kiểm chứng hơn 15.000 dòng mã G-code trước khi truyền vào máy CNC. Phần mềm giúp phát hiện sớm 100% các nguy cơ va chạm giữa dao cắt, cán dao và đồ gá, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho trung tâm gia công phay và giảm thiểu chi phí hao mòn dao cụ.

Luận văn đã xử lý bài toán bù trừ độ co ngót của vật liệu nhựa như thế nào? Nghiên cứu đã áp dụng hệ số co ngót thể tích 0.6% đặc thù cho hạt nhựa ABS của chi tiết vỏ máy sấy tóc. Thông số này được tích hợp và nhân tỉ lệ tự động vào mô hình 3D trên NX ngay từ đầu, đảm bảo sản phẩm sau khi nguội đạt chuẩn kích thước thiết kế với sai lệch dưới 0.05 mm.

Chiến lược chạy dao nào được áp dụng để tối ưu hóa chất lượng bề mặt lòng và lõi khuôn? Luận văn áp dụng quy trình gia công 3 cấp độ: phay thô dao ngón 12 mm, phay bán tinh dao cầu 8 mm và phay tinh dao cầu 4 mm với bước dịch ngang 0.15 mm. Kết hợp góc xuống dao xoắn dốc 15 độ, bề mặt đạt độ bóng Ra 0.6 micromet, giúp cắt giảm 65% thời gian đánh bóng thủ công.

Kết luận

Nghiên cứu của học viên Cao Văn Lanh đã giải quyết trọn vẹn và khoa học bài toán công nghệ chế tạo khuôn mẫu nhựa thông qua 5 kết quả then chốt:

• Xây dựng hoàn chỉnh quy trình công nghệ khép kín từ thiết kế 3D, mô phỏng ép phun đến gia công CNC cho chi tiết vỏ máy sấy tóc.
• Ứng dụng thành công module NX Mold Wizard giúp rút ngắn 42% thời gian thiết kế kết cấu khuôn và tự động bù trừ độ co ngót 0.6%.
• Phân tích và kiểm soát chính xác áp suất điền đầy 95 MPa cùng vị trí các vết đường hàn bằng phần mềm mô phỏng dòng chảy SIGMASOFT.
• Thiết lập chiến lược gia công nhiều bước trên NX CAM và kiểm chứng an toàn 100% chương trình NC qua phần mềm VERICUT cho hệ điều khiển Fanuc 6M.
• Đạt độ nhám bề mặt gia công Ra dưới 0.8 micromet, giúp tiết kiệm trên 60% thời gian hoàn thiện nguội và nâng cao năng suất chung của bộ khuôn lên 35%.

Đóng góp chính của luận văn là đã hoàn thiện một bộ giải pháp kỹ thuật số hóa toàn diện, có tính ứng dụng cao cho ngành khuôn mẫu cơ khí chính xác tại Việt Nam.

Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2026 đến năm 2028, hướng phát triển công nghệ sẽ tiếp tục mở rộng sang nghiên cứu gia công khuôn 5 trục đồng thời và công nghệ khuôn nhiều tầng (Stack Mold).

Các kỹ sư và doanh nghiệp chế tạo máy có thể tham khảo và ứng dụng ngay quy trình công nghệ này vào dây chuyền sản xuất để tối ưu hóa chi phí và nâng cao chất lượng sản phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TONG QUAN VE CONG NGHE CAD/CAM.Giới thiệu về công nghệ CAD/CAM 1. Đối tượng phục vụ của CAD/CAM 13.Vai trò của CAD/CAM .Mồ hình hóa hình học.Phân tích kĩ thuật. L3 3 Nemo lại tận vẽ và đình giá.In ban vé ty dong.Hinh thanh cv se dé ligu cho chế tạo - 21 1. Vai i eba CAD/CAM trong chủ kỹ sân xuất 21 1.Ứng dựng của CAD/CAM trong thiết kế và gia công khuôn mẫu.1 Tỉnh hình ửng đụng công nghệ CAD trong sản xuất khuôn mẫu trên thể giới.Tình hình ứng đụng cing nghé CAD trong sản xuất khuôn mẫu tại Việt Nam25 Chuong 2: CIGI THIEU VE PHAN MEMNX .Cáo lĩnh vực img dung va chirc nang cita phan mém NX 38 2.Lãnh vực ứng dụng của phần mềm NX.Các ứng dụng chính của phần mễm NX.

Chức năng thiết kế mô hình 3D. Thiếtkế khuôn mẫu. Tạo chương trình gia công CAM cho các trung tâm gia công phay, tiền CNC36 2. Các Chức năng phân tích phân lử hữu hạn.Giao điện và thao táo phần niềm - 39 Tig Vidn: Cao Vin Tank GVIID: PGS.Tăng Tuy Page 2 Ứng dụng phần mém NX cho thiét ké va gia cong khuôn ép nhựa.Giao dién phan mém.

Giao điện thiết kế khuôn ép nhựa trên phần mễm.1 Quy trinh Chung. eee AG Chương 3: CNG DUNG PHAN MEM NX BE THIET KE KHUGN CHO SAN PITAM VO MAY SAY TOC 60 3.Thiết kế mô hình sản phẩm.3 Thiết kế mô hình 3D trên phẩn mềm N% .Thiết kế khuôn cho sản phẩm vỏ máy sấy tóc.Gia doan dinh nghia cdc thing 36 ban dau. Thiét lập hệ tọa độ khuôn.Thiết kế phôi cho lòng và lới Khuôn.Bồ trí khuôn nhiều lòng khuồn.Kiêm tra góc thoát khuởn và tạo mặt phản khuôn 3.6,Táclòng và lỗi khuôn.7 Nhập thư việt Huôn cơ sở (AMold be).Thiếtkế hệ thống phạm.9 Thiết kế hệ thông chốt đây - - 74 3.Thiết kế hệ thẳng kênh làm mái 76 3.Thiết kế chốt hồi - - 7? 3.12, Thiét ké hé thống trụ kê 7? Chuong 4: UNG DUNG CUA PIEAN MEM NX DE TAO CIIUGNG TRÌNH GIÁ. CONG LONG VA LOI KHUO!.

Gia công lối khuôn 8 4.1 Dinh nghfa hệ tọa độ gia công, và nh học gi CÔng cuc T 4.Gia công thô lỗi khuổn:,.Gia công tình mặt phẳng bằng:. Gia công bản tỉnh các các bề mmặt cong lõi khuôn 4. Gia công tỉnh lõi khuôn.Giaá công lòng khuôn - 88 42.1 Định nghĩa hệ lụa độ gia nông. - - ce BB Tiạc Viên: Cao Văn Inli GVIID: PGS.Tăng Tuy Page 3 Ứng dụng phần mém NX cho thiét ké va gia cong khuôn ép nhựa.

LỜI CẢM ƠN Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo — PGS. Tăng IIny, người đã lận tỉnh hướng đẩn và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghin cứu đỗ hoàn thành luận văn nay. Ean xin gửi lời câm ơn tới các thấy cỗ giáo trong khoa cơ khí, các thấy cô trong viện đảo tạo sau dại học trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để em thực hiện tốt dễ tài này. Em xin gửi lời cảm œm đến phòng đảo tạo và chuyển giao cổng nghệ CAD/CAM công ty TNIIHI Upviet đã tạo điều kiện về thời gian, phần mềm để em có thể hoàn thiệu tối luận văn Em xin chân thành câm ơn gia đình, bạn bở đã giúp đỡ và động viên em trong suốt quả trình thực hiện luận văn này.

Tà Nội, tháng 10 năm 2012 Học viên Cao Van Lanh Tiạ Viên: Cao Văn lanh GVIID: PGS.Tăng Tuy Page fi Ứng dụng phần mém NX cho thiét ké va gia cong khuôn ép nhựa. Phay thé long khuén bing dao phau ngén D= 12mm o.Phay bán tĩnh hốc lòng khuôn bằng dao phay cdu D-8mm.Gia công tĩnh các mặt cong lớn bằng giaocâuD 4. Tao post processor .1, Tao bé post processor chocu điều khién faruc 6m.Post chương trình NC gia công lòng và lõi khuôn. Chương §:ÙNG DỤNG PHÀN MÈM SIGMASOFT DẾÉ MÔ PHÒNG QUÁ TRÌNH ÉP PIUA a 5.Chite nang phan mém SIGMASOPT 9 3 1.2 Chức năng phản mềm sigmasoft - 9 5.Mô phỏng quá trình ép phưn cho sản phẩm vỏ máy sấy toc 9H 3.Nhập đỡ liệu thiết kế.Chia lưới và kiểm tra chất ong lưới6 (enmeshrnert 5.3, Thiét lap cde diễu kiện biên tính toán.

Mô phỏng trường nhiệt độ, áp xuất, mật độ vựng trong quá trình điền đầy .Mõ phòng thở tự và thời gian đông đặc, mật độ đông đặc của từng vùng sản phẩm.Mö phòng sự hình thành vết đường hàn và sự giao phụ giữa các đồng chảy. DANIT MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.Giới thiệu vé phdin mém Vericut: .Chite nang cia phan mém vericut 108 1. Kiểm tra và thấm định chương trình gia cổng NC trước khi đưa và gia công trên trung tâm gia công CNC (modul Verilcation).Ma phong quả trình gia công khuôn vô máy Tiạ Viên: Cao Văn lanh GVIID: PGS.Tăng Tuy Page 4 Ứng dụng phần mém NX cho thiét ké va gia cong khuôn ép nhựa. Hinh 64: Thiếtlập khoảng an toàn.

Hinh 65: Thiết lập khoảng cảchan toản. Hình 66: Chọn vào dao theo kiểu cung tròn, bán kinh 100% đường kinh dao. Hinh 67: Chọn góc nghiêng xuống dao lẻ 15 sơ với trục Z.«ceccoeeeiree Hình 68: Tốc độ cắt và lượng tiến đao ngang. Hình 69: Đường chạy dao gia công bán tính Hình 70: Copy chương trình gia công - Hình 71: Điểu chính hướng chạy dao và lượng dư gia công, Tĩnh 72: Dường chạy đạo gia công lĩnh.

Ilinh 73: Thiết lập các chế độ cắt, lựa chọn đường chạy đao trơn tại các góc lĩnh 74: Chọn đường vào dao theo cung tròn Hinh 75: Khai báo hệ tọa độ phối Hinh 76: Thiết lập các diễu kiện chế độ cắt. Hinh 77: Đường chạy dao gia cổng bán tình Hình 78: Đường chạy dao gia công bán ính Hinh 79: Tạo bộ post cho bộ điều khiển Fanue 6M. sec 92 Hình 80: giao điện phẫn mềm sigmasoft. 9D Hình 81: Kết quả kiếm tra chất lượng lưới.100 Hình 82: Sơ đỗ thiết lập điều kiện ép phun 101 Hình 83: Trường nhiệt độ trơng quả trình điển đầy nhựa lông vào lòng khuôn 102 Tình 84: Thứ tự và thơi gian đồng đặc của từng vĩmg 102 Ilinh 85: n hướng hình thành vết đường hàn trên sản phâm.

103 Ilinh 86: Giao điện phần mềm. 110 Hinh 87: Mé hinh may CNC. uL Hinh 88: Nhập mô hình phôi và sản phẩm gia công Wl Hinh 89: Mô hình phôi, đỗ g4, may sau khi dinh nghia trén phan mềm vericnt. 112 Hinh 90: Hệ thống dụng cụ cắt.

„112 Hình 91: Hệ tọa độ phôi. „113 Hình 92: M6 hinh sau khi dish neta tén phẫn mềm: L Hệ hổng đao cụ, 2.113 Hình 93: Mô phỏng quá trình gia công và có thể quan sát dòng mã lệnh G-codc hiện thời. 114 Hình 94: Bề mặt sản phẩm sau khi giá uông. 114 Tục Viên: Cao Văn Tranh GVIID: PGS.Tang Muy rage 10 Ứng dụng phần mém NX cho thiét ké va gia cong khuôn ép nhựa.

DANH MỤC KỶ HIỆU, CÁC CHU VIET TAT GAD Computer Aided Design CAM Computer Aided manufacturing CAE Computer Aided Engineering CIM Computer Intergrated Manutactung CNC Numerical Control Tiạ Viên: Cao Văn lanh GVIID: PGS.Tăng Tuy Page 7 Ứng dụng phần mém NX cho thiét ké va gia cong khuôn ép nhựa. Hinh 64: Thiếtlập khoảng an toàn. Hinh 65: Thiết lập khoảng cảchan toản. Hình 66: Chọn vào dao theo kiểu cung tròn, bán kinh 100% đường kinh dao.

Hinh 67: Chọn góc nghiêng xuống dao lẻ 15 sơ với trục Z.«ceccoeeeiree Hình 68: Tốc độ cắt và lượng tiến đao ngang. Hình 69: Đường chạy dao gia công bán tính Hình 70: Copy chương trình gia công - Hình 71: Điểu chính hướng chạy dao và lượng dư gia công, Tĩnh 72: Dường chạy đạo gia công lĩnh. Ilinh 73: Thiết lập các chế độ cắt, lựa chọn đường chạy đao trơn tại các góc lĩnh 74: Chọn đường vào dao theo cung tròn Hinh 75: Khai báo hệ tọa độ phối Hinh 76: Thiết lập các diễu kiện chế độ cắt. Hinh 77: Đường chạy dao gia cổng bán tình Hình 78: Đường chạy dao gia công bán ính Hinh 79: Tạo bộ post cho bộ điều khiển Fanue 6M.

sec 92 Hình 80: giao điện phẫn mềm sigmasoft. 9D Hình 81: Kết quả kiếm tra chất lượng lưới.100 Hình 82: Sơ đỗ thiết lập điều kiện ép phun 101 Hình 83: Trường nhiệt độ trơng quả trình điển đầy nhựa lông vào lòng khuôn 102 Tình 84: Thứ tự và thơi gian đồng đặc của từng vĩmg 102 Ilinh 85: n hướng hình thành vết đường hàn trên sản phâm. 103 Ilinh 86: Giao điện phần mềm. 110 Hinh 87: Mé hinh may CNC.

uL Hinh 88: Nhập mô hình phôi và sản phẩm gia công Wl Hinh 89: Mô hình phôi, đỗ g4, may sau khi dinh nghia trén phan mềm vericnt. 112 Hinh 90: Hệ thống dụng cụ cắt. „112 Hình 91: Hệ tọa độ phôi. „113 Hình 92: M6 hinh sau khi dish neta tén phẫn mềm: L Hệ hổng đao cụ, 2.113 Hình 93: Mô phỏng quá trình gia công và có thể quan sát dòng mã lệnh G-codc hiện thời.

114 Hình 94: Bề mặt sản phẩm sau khi giá uông. 114 Tục Viên: Cao Văn Tranh GVIID: PGS.Tang Muy rage 10 Ứng dụng phần mém NX cho thiét ké va gia cong khuôn ép nhựa. DANH MỤC HÌNH VỀ Hinh 1: Thiết kế mô hinh 3I2, mà hình bể mặt tự do trên phần mềm NX. Hinh 2: Thiết kế mô hình lắp giáp gồm nhiễu thành phần chỉ tiết phức tạp Hình 3: Thiết kế các chỉ tiết kim loại dạng tắm trên phần mềm NX.

Hình 4: Thiết kế khuôn ép nhựa trên phần mềm NT.TK khuôn dập trên NX _ b. TK khuôn đập liên hoàn trên NX. Hình 6: Tạo chương trình gia công phay 5 trục trên NX Hình 7: Ứng dụng phản mềm NX che phan tich dong chay va phan tích bên kết cầu. 38 Hình 8: Giao điện lương tác và công cụ của phần mềm.

40 Hình 9: Các dạng lòng lối khuôn 48 Tĩnh 10: Định nghửa độ co ngói AB Tinh 11: B6 tri Jong 161 khnén 40 Iĩinh 12: Tạo đường và mặt phân khuẩn 50 Hinh 13: Thư viện khuôn cœ sở (moldbase) bị Hình 14: Thiếtkế vòng dịnh vị %2 Hình 15: Thiết kế bạc kênh bơm.rerrrre 53 ổ 254 Hình 17: Thiếtkế Hệ thông miệng phím. " 55 Hình 18: Công cụ thiết kế hệ thống chốt đẩy và các loại chốt đấy. 56 Hình 19: Thiết kế hệ thống kênh làm mút. 56 Hinh 20: Thiết kế hệ thông lôi mặt bên 7 Hình 21: Kết cầu khiôn cơ bản $9 Tĩnh 22: Xây dựng mặt cắt 22 và mặt phẳng chuẩn 60 Tlinh 23: Tao các mỗ hình khối đạc cơ bản él Ilinh 24: Tao cde ban kinh vát mép.

61 linh 35“Tạo chiều dẫy thành sản phẩm 62 Hinh 26: làm réng va tao chiéu dây thành sản phẩm 63 Hình 27: Công cụ tết kế khuôn. 263 Hình 28: Thiết lập độ co ngót, quanly thu mye ede thanh phin chi tết. Phôi lông và lối khuôn 65 Hình 30: Phân bế lòng khuôn. Kiểm tra góc thoát khuôn.