Giáo trình Thiết kế khuôn mẫu (Nghề: Vẽ và thiết kế trên máy tính - Cao đẳng): Phần 1 - Trường CĐ nghề Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LƯU HUY HẠNH (Chủ biên)
NGUYỄN VĂN CHÍN–NGƠ DUY HIỆP

GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ KHN MẪU
Nghề: Vẽ và thiết kế trên máy tính
Trình độ: Cao đẳng
(Lưu hành nội bộ)

Hà Nội - Năm 2021


LỜI GIỚI THIỆU
Trong chiến lược phát triển và đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao phục
vụ cho sự nghiệp cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Đào tạo nguồn nhân
lực phục vụ cho cơng nghiệp hóa nhất là trong lĩnh vực cơ khí – Nghề vẽ thiết
kế trên máy tính là một nghề đào tạo ra nguồn nhân lực tham gia thiết kế chế tạo
các chi tiết máy móc địi hỏi các sinh viên học trong trường cần được trang bị
những kiến thức, kỹ năng cần thiết để làm chủ các công nghệ sau khi ra trường
tiếp cận được các điều kiện sản xuất của các doanh nghiệp trong và ngồi nước.
Khoa Cơ khí trường Cao đẳng nghề Việt Nam – Hàn Quốc thành Phố Hà Nội đã
biên soạn cuốn giáo trình Mơ đun thiết kế khn mẫu
Cấu trúc giáo trình được chia thành 7 bài như sau:
Bài 1: Giới thiệu công nghệ ép phun
Bài 2: Thiết kế hình học cho sản phẩm nhựa
Bài 3: Thiết kế khuôn ép phun
Bài 4: Khuôn ép phun cho sản phẩm có ren
Bài 5: Máy ép phun và các thơng số gia công
Bài 6: Xử lý khuyết tậ trên sản phẩm

Bài 7: Thực hành thiết kế khuôn
Mặc dù đã rất cố gắng trong q trình biên soạn, song khơng tránh khỏi
những sai sót. Chúng tơi rất mong nhận được những đóng góp ý kiến của các
bạn và đồng nghiệp để cuốn giáo trình hồn thiện hơn.
Địa chỉ đóng góp về khoa Cơ khí, Trường Cao Đẳng Nghề Việt Nam –
Hàn Quốc TP Hà Nội, Đường Uy Nỗ – Đông Anh – Hà Nội.
Hà Nội, ngày

tháng

Nhóm biên soạn

1

năm 2021


MỤC LỤC
LỜI GIỚI THIỆU ............................................................................................... 1
MỤC LỤC ............................................................................................................ 2
Bài 1 Giới thiệu công nghệ ép phun................................................................... 7
1.1. Khái niệm, đặc điểm của công nghệ ép phun ............................................ 7
1.2. Khả năng công nghệ ................................................................................... 9
1.3. Nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế của công nghệ ép phun ................... 10
1.4. Quy trình thiết kế khn .......................................................................... 10
Bài 2 Thiết kế hình học cho sản phẩm nhựa................................................... 21
2.1. Chu trình thiết kế sản phẩm nhựa ............................................................ 21
2.2. Thiết kế góc thốt khuôn .......................................................................... 21
2.3. Thiết kế bề dày sản phẩm ......................................................................... 24
2.4. Thiết kế góc bo sản phẩm......................................................................... 26

2.5. Thiết kế gân cho sản phẩm ....................................................................... 28
2.6. Thiết kế vấu lồi cho sản phẩm.................................................................. 31
2.7. Thiết kế lỗ cho chi tiết .............................................................................. 35
Bài 3 Thiết kế khuôn ép phun .......................................................................... 37
3.1. Các vấn đề cần quan tâm khi thiết kế....................................................... 37
3.2. Phân loại ................................................................................................... 38
3.3. Tính giá thành khn................................................................................ 48
3.4. Thiết kế lịng khn.................................................................................. 49
3.5. Thiết kế hệ thống dẫn nhựa ...................................................................... 51
3.6. Thiết kế hệ thống dẫn hướng và định vị .................................................. 78
3.7. Thiết kế hệ thống lõi mặt bên (Hệ thống trượt) ....................................... 83
3.8. Thiết kế hệ thống làm nguội khuôn ......................................................... 88
3.9. Hệ thống gia nhiệt .................................................................................. 102
3.10. Hệ thống thốt khí ................................................................................ 105
3.11. Hệ thống đẩy ........................................................................................ 107
3.12. Hệ thống hồi ......................................................................................... 115
2


3.13. Đánh bóng khn ................................................................................. 118
Bài 4 Khn ép phun cho sản phẩm có ren .................................................. 122
4.1. Những lưu ý khi thiết kế sản phẩm có ren ............................................. 122
4.2. Khn cho sản phẩm có ren trong ......................................................... 124
4.3. Khn cho sản phẩm có ren ngồi ......................................................... 127
Bài 5 Máy ép phun và các thông số gia công ................................................ 130
5.1. Các kiến thức cơ bản về máy ép phun ................................................... 130
5.2. Các thông số gia công ............................................................................ 146
5.3. Đo và điều khiển nhiệt độ trong quá trình ép phun ................................ 149
5.4. Khắc phục một số lỗi thường gặp trong quá trình ép phun .................... 150
5.5. Một số loại máy ép phun ........................................................................ 151

Bài 6 Xử lý khuyết tật trên sản phẩm ........................................................... 152
6.1. Lỗ khí ..................................................................................................... 152
6.2. Sản phẩm nhựa bị giòn ........................................................................... 153
6.3. Các đốm cháy ......................................................................................... 154
6.4. Vết rạn nứt .............................................................................................. 155
6.5. Chốc bề mặt ............................................................................................ 155
6.6. Sản phẩm bị hụt ...................................................................................... 156
6.7. Sản phẩm bị đổi màu .............................................................................. 157
6.8. Mắt cá ..................................................................................................... 158
6.9. Ba via (hiện tượng sản phẩm bị “bánh tráng”) ...................................... 159
6.10. Vết dòng chảy....................................................................................... 160
6.11. Sản phẩm khơng được điền đầy hồn tồn .......................................... 161
6.12. Vết lõm và lỗ trống (bọng) ................................................................... 163
6.13. Sản phẩm bị cong vênh ........................................................................ 164
6.14. Vết bẩn và vết sọc đen ......................................................................... 165
6.15. Sự tạo đuôi............................................................................................ 166
6.16. Đường hàn hay đường nối (thường gọi chung là đường hàn). ............ 167
Bài 7 Thực hành thiết kế khuôn..................................................................... 169
7.1. Thiết kế sản phẩm theo yêu cầu. ............................................................ 169
3


7.2. Phân tích sản phẩm. ................................................................................ 170
7.3. Chọn mặt phân khuôn, tách khuôn......................................................... 174
7.4. Thiết kế các hệ thống cấu thành khn. ................................................. 177
7.5. Hồn thiện lắp ráp tổng thể khn. ........................................................ 182
7.6. Hồn thiện hồ sơ bản vẽ gia công. ......................................................... 187
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 195

4

CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN
Tên mơ đun: Thiết kế khn mẫu
Mã số của mô đun: MĐ 35
Thời gian của mô đun: 120 giờ.

(LT: 40giờ; BT: 72 giờ; KT:08giờ)

I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT MƠ ĐUN
- Vị trí:
+ Trước khi học mơ đun này học sinh đã hoàn thành MH09, MH12, MH13,
MH14, MH15, MH16,MĐ20, MĐ21, MĐ22, MĐ 25, MĐ32, MĐ33.
- Tính chất:
+ Là mơ đun bắt buộc
II. MỤC TIÊU MƠ ĐUN:
- Kiến thức:
+ Nắm được kiến thức về công nghệ ép phun;
+ Nắm được kết cấu về khuôn;
+ Tách khuôn được các chi tiết từ đơn giản đến phức tạp;
+ Thiết kế được các hệ thống cấu thành khuôn;
+ Sử dụng thành thạo lệnh phân khuôn trong Modul thiết kế khuôn của các
phần mềm thiết kế;
+ Thiết kế khuôn từ đơn giản đến phức tạp;
+ Xây dựng mặt phân khuôn một cách linh hoạt, hiệu quả;
+ Xây dựng một bộ khn hồn chỉnh .
-Kỹ năng:
+ Thao tác thành thạo máy tính, khai thác được phần mềm thiết kế khuôn
(Unigaphic, Solid Work...);
+ Thiết kế được các hệ thống cơ bản trong khuôn ép phun;

+ Quản lý được các đối tượng, nhóm đối tượng trong bản vẽ;
+ Kết xuất được bản vẽ.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Có ý thức tuân thủ tốt các nội quy;
+ u nghề, có ý thức giữ gìn và bảo vệ tài sản, thiết bị.
5


III. NỘI DUNG MÔ ĐUN:
1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian:
Thời gian (giờ)
Số
TT

Tên các bài trong mô đun

Tổng
số

Thực hành,
Lý
thí nghiệm, Thi/Kiểm
thuyết thảo luận,
tra*
bài tập

1

Bài 1: Giới thiệu về cơng nghệ
ép phun

03

03

0

0

2

Bài 2: Thiết kế hình học cho
sản phẩm nhựa

20

07

11

02

3

Bài 3: Thiết kế khuôn ép phun

50

13

35

02

4

Bài 4: Khuôn phun cho sản
phẩm có ren

09

04

04

01

5

Bài 5: Máy ép phun và các
thông số gia công

09

08

0

01

6

Bài 6: Xử lý các khuyết tật
trên sản phẩm

09

05

03

01

7

Bài 7: Thực hành thiết kế
khuôn

20

0

19

01

Cộng

120

40

72

08

* Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết được tính vào giờ lý thuyết, kiểm tra thực
hành được tính bằng giờ thực hành.

6


Bài 1
Giới thiệu công nghệ ép phun
Mục tiêu
- Nắm vững khái niệm, đặc điểm về công nghệ ép phun;
- Nắm được khả năng công nghệ của công nghệ ép phun;
- Nắm được tầm quan trọng của công nghệ ép phun;
- Hiểu được nhu cầu thực tế, hiệu quả kinh tế.
Nội dung
1.1. Khái niệm, đặc điểm của công nghệ ép phun
Một cách đơn giản nhất, công nghệ ép phun là quá trình phun nhựa nóng
chảy điền đầy lịng khn. Một khi nhựa được làm nguội và đơng cứng lại trong
lịng khn thì khn được mở ra và sản phẩm được đẩy ra khỏi khn nhờ hệ
thống đẩy. Trong q trình này khơng có bất kỳ một phản ứng hố học nào

Hình 1.1: Cơng nghệ ép phun

Hình 1.2: Máy ép phun

7


Ép phun sử dụng bơm piston hoặc piston dạng trục vít để bơm vật liệu
nóng chảy vào khn, hóa cứng đạt hình dạng của lịng khn. Phương pháp này
thường được dùng để xử lý nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn với khối lượng lớn
hơn nhiều so với lúc trước.
Nhựa nhiệt dẻo phổ biến do có các tính chất phù hợp với công nghệ ép
phun, chẳng hạn như dễ tái chế và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực,
dễ mềm và chảy khi tiếp xúc với nhiệt. Nhựa nhiệt dẻo cũng an toàn hơn nhựa
nhiệt rắn, khi nhựa nhiệt rắn khơng được phun ra kịp thời, có thể gây ra sự lưu
hóa, các van kiểm sốt bị dính chặt dẫn đến hư hỏng thiết bị.
Việc phun ép nguyên liệu với áp lực cao vào khn sẽ hình thành khối
nhựa có hình dạng mong muốn. Khn có thể là một khoang hoặc gồm nhiều
khoang. Đối với khn có nhiều khoang, các khoang có thể giống nhau hoặc
khác biệt nhau tạo ra nhiều chi tiết trong một chu kì phun. Vật liệu làm khuôn
thường là thép công cụ, khuôn thép không gỉ và nhôm cũng phù hợp với một số
ứng dụng nhất định. Cụ thể là, các chi tiết có khối lượng lớn hoặc các bộ phận
có dung sai nhỏ, thường khơng dùng khn nhơm, vì chúng có cơ tính kém, dễ
bị ăn mòn, hư hỏng và biến dạng trong q trình phun, chính vì thế, khn nhơm
rất có hiệu quả trong sản xuất các chi tiết nhỏ, nhẹ cùng với chi phí thiết kế chế
tạo khn và thời gian sản xuất được giảm đáng kể. Nhiều khuôn thép được thiết
kế để sản xuất ra hàng triệu chi tiết, bộ phận trong tuổi thọ của chúng và chi phí
lên đến hàng trăm nghìn đơ la.
Khi đúc nhựa nhiệt dẻo, các viên nguyên liệu từ phễu nạp được đưa vào
rãnh vít và được chuyển về phía trước đi vào vùng đốt nóng. Khi vào thùng đốt
nóng, nhiệt độ tăng và lực bị suy yếu do khoảng cách các phần tử tăng lên vì
giãn nở nhiệt, quá trình này khiến vật liệu bị nóng lên và chuyển dần đến trạng
thái chảy nhớt đi đến đầu phun. Trục vít đấy nguyên liệu về phía trước, hịa trộn
và đồng nhất phân bố nhiệt độ, độ nhớt của nhựa, giảm thời gian gia nhiệt bằng

cách cắt nghiền vật liệu và thêm vào một lượng nhiệt ma sát đáng kể. Vật liệu đã
trộn tiến đến van kiểm soát và tập hợp thành những khối được gọi là một shot.
Shot là khối vật liệu điền đầy khuôn (khoảng 10% khối lượng shot được dùng để
bù lại độ co ngót và làm lớp đệm ngăn khơng để vít rơi ra ngồi, truyền lực từ
trục vít đến lịng khn). Khi đã điền đầy, vật liệu bị ép ở áp suất và vận tốc lớn
vào khoang định hình. Để tránh áp suất tăng đột ngột, quy trình này sử dụng một
vị trí chuyển khi khoang được điền đầy 95-98% thì trục vít chuyển từ vận tốc
khơng đổi sang giữ áp lực không đổi. Thời gian phun ép thường dưới 1 giây.
Khi trục vít chạm đến vị trí chuyển, đặt một áp lực đóng hồn thành q trình
điền khn và bù co ngót nhiệt, áp lực này tương đối cao đối với nhựa nhiệt dẻo.
8


Lực này được đặt đến khi các cửa vào bị hóa cứng, do có kích thước nhỏ, nên
các cửa này thường hóa cứng sớm nhất. Khi cửa vào đã cứng, trục vít lui lại và
lấy nguyên liệu cho chu kỳ tiếp theo. Thời gian làm nguội được rút giảm đáng
kể bằng việc sử dụng các đường dẫn làm mát tuần hoàn từ nước hoặc dầu từ
máy điều chỉnh nhiệt độ. Đến nhiệt độ nhất định, các khuôn sẽ mở ra đẩy các chi
tiết về phía trước, sau đó đóng lại là quy trình được lặp lại.
Với một khn có hai shot, hai vật liệu riêng biệt được kết hợp thành một.
Kiểu ép phun này được dùng để tăng tính mượt của nút bấm, cho sản phẩm
nhiều màu sắc hay các chi tiết có nhiều đặc tính hiệu suất.
Đối với nhựa nhiệt rắn, nhất là hai thành phần hóa học khác nhau được
bơm vào thùng, ngay lập tức xảy ra các phản ứng hóa học, liên kết chúng thành
một mạng lưới phân tử, trở thành chất rắn dẻo. Sự biến cứng của chúng trong bể
phun và rãnh vít có thể dẫn đến các hậu quả về tài chính, do đó, việc giảm thiểu
lượng tồn nhựa nhiệt rắng trong bể phun là vấn đề rất quan trọng. Có thể giảm
thời gian tồn đọng bằng cách giảm sức chứa của bể phun và tối đa hóa thời gian
của các chu kỳ. Để tăng tốc độ phản ứng, rút ngắn thời gian hóa rắn, người ta đã
sử dụng một loạt các biện pháp cách nhiệt, phun lạnh. Sau khi hóa rắn, các van

sẽ bị đóng và các tiền hóa chất được tiêm vào, khn được mở và giải phóng các
chi tiết đúc. Sau đó đóng khn và quy trình lặp lại.
Q trình chèn khn là quá trình kết hợp các chi tiết đúc vào khoang,
phun vật liệu vào để định hình và đơng đặc chúng, tạo thành chi tiết có nhiều
thành phân vật liệu. Ví dụ như các chi tiết bằng nhựa có các đầu vít kim loại nhơ
ra, cho phép tháo lắp liên tục. Kỹ thuật này còn được ứng dụng để in trong
khuôn và nắp phim gắn vào các hộp nhựa đúc.
1.2. Khả năng cơng nghệ

Hình 1.3: Các sản phẩm của cơng nghệ ép phun

9


- Tạo ra những sản phẩm có hình dáng phức tạp tùy ý.
- Trên cùng một sản phẩm chúng ta có thế làm ra những sản phẩm có nhiều
màu khác nhau (đây là một thế mạnh trong các ngành ép nhựa khác)
- Khả năng tự động hóa và chi tiết có tính lặp lại cao.
- Sản phẩm sau khi ép có màu sắt phong phú và độ nhẵn bóng bề mặt cao
nên không cần gia công lại.
- Phù hợp cho sản xuất hàng khối và đơn chiếc (trong nhiều trường hợp
đặc biệt).
1.3. Nhu cầu thực tế và hiệu quả kinh tế của công nghệ ép phun
Bằng cách quan sát thông thường nhất, chúng ta có thể thấy có rất nhiều
sản phẩm nhựa xung quanh chúng ta. Từ các sản phẩm đơn giản là dụng cụ học
tập như: thước, bút, compa hay đồ chơi trẻ em...cho đến những sản phẩm phức
tạp như: bàn, ghế, vỏ tivi, máy vi tính hay các chi tiết dùng trong ôtô và xe
máy... đều được làm bằng nhựa. Hầu hết các sản phẩm này có hình dáng và màu
sắc rất phong phú và chúng đã ghóp phần làm cho cuộc sống của chúng ta trở
nên đẹp và tiện nghi hơn. Điều này đồng nghĩa với việc sản phẩm nhựa mà phần

lớn được tạo ra bằng công nghệ ép phun đã trở thành một phần không thể thiếu
trong cuộc sống của chúng ta với các tính chất như: độ dẻo dai, nhẹ, có thể tái
chế, khơng có những phản ứng hóa học với khơng khí trong điều kiện bình
thường... vật liệu nhựa đã thay thế các vật liệu khác như: sắt, nhôm, gang,
đồng... đang ngày càng cạn kiệt trong tự nhiên. Do đó ta có thể nói rằng nhu cầu
sử dụng vật liệu nhựa trong tương lai sẽ còn rất lớn. Điều này đưa đến một hệ
quả là giá thành khuôn sẽ không được cho là quá đắt bởi lợi nhuận mà nó mang
lại là rất lớn vì từ một khn ép phun ta có thể cho ra hàng chục thậm chí là
hàng trăm ngàn sản phẩm nhờ máy ép nhựa.
Nhu vầu về sản phẩm nhựa của con người là mãi mãi cho đến khi nào
người ta có thể tìm ra một vật liệu khác có những đặc tính tương tự và tốt hơn có
thể thay thế cho nhựa. Tuy nhiên song song với nhu cầu ấy, điều chúng ta cần
qua tâm thêm nữa là phải sử dụng nhựa một cách hợp lý nhất để tránh những hệ
lụy khơng tốt cho mơi trường
1.4. Quy trình thiết kế khuôn
1.4.1

Các yếu tố cơ bản của một bộ khuôn

10


a

b

c
Hình 1.4: cấu tạo chung khn ép phun 2 tấm

11

 Đế Khn Âm: Chức năng chính để kẹp chắc khuôn âm vào máy ép nhựa (2
phần vai dư ra dùng để kẹp chắc vào máy ép nhựa)

Hình 1.5: Đế khn âm (tấm kẹp trên)

 Khn Âm: Chức năng chính để gắn Insert Khn Âm

Hình 1.6: Khn âm

 Khn dương: Chức năng chính để gắn Insert khn dương

Hình 1.7: Khn dương

12


 Gối Đỡ: Chức năng chính để tạo khoảng khơng gian trống cho tấm Gá Lót và
Lót Lõi di chuyển.

Hình 1.8: Gối đỡ

 Đế khn dương: Chức năng chính để kẹp chặc khn dương vào máy ép
nhựa

Hình 1.9: Đế khn dương

 Gá lõi: Chức năng chính để gắn ty lõi vào

Hình 1.10: tấm gá lõi

13


 Lót lõi: Chức năng chính để giữ các ty lõi không rơi ra khỏi tấm gá lõi (Gá
lõi và lót lõi dùng để giữ các ty lõi)

Hình 1.11: Lót lõi

 Insert Khn Âm: Chức năng chính để tạo hình cho sản phẩm

Hình 1.12: Insert khn âm

14


 Insert Khn Dương: Chức năng chính để tạo hình cho sản phẩm

Hình 1.13: Insert khn dương

 Vịng Định Vị: Dùng để định vị Khn Âm với máy ép nhựa

Hình 1.14: Vòng định vị

15


 Bạc keo: Dẫn nhựa từ đầu phun của máy ép vào kênh dẫn nhựa

Hình 1.15: Bạc keo (bạc cuống phun)

 Chống Sàn: Định vị giữa khuôn âm và khuôn dương (Chống sàn giữa khuôn
âm và khuôn dương khi nhựa bơm vào long khn)

Hình 1.16: Chống sàn

 Chốt dẫn hướng & Bạc dẫn hướng: Dẫn hướng cho khuôn âm và khn
dương khi đóng khn

Hình 1.17: Chốt dẫn hướng

16


 Dẫn hướng lõi: Cũng gồm chốt dẫn hướng lói và bạc dẫn hướng lõi. Dùng để
dẫn hướng cho tấm gá lõi và lót lõi khi di chuyển

Hình 1.18: Chốt dẫn hướng lõi

 Chốt hồi & Lò xo hồi: Dùng để đẩy tấm gá lói và lót lói về khi đóng khn

Hình 1.19: Chốt hồi và lị xo hồi

 Gối đỡ phụ: Đỡ khn dương (Phụ cho gối đỡ chính)

Hình 1.20: Gối đỡ phụ

17

 Chốt đẩy: Để đẩy sản phẩm ra khỏi khn

Hình 1.21: Chốt đẩy

 Chốt keo: Dùng để đẩy đường keo ra khỏi khn

Hình 1.22: Chốt keo

 Ty ghép: Tham gia tạo lỗ trên sản phẩm

Hình 1.23: Ty ghép

18


1.4.2

Quy trình thiết kế và chế tạo khn

Việc thiết kế tốt sẽ là trái tim của khn, vì vậy chúng ta cần đặc biệt
quan tâm đến việc kết cấu khuôn, hệ thống đường làm mát và sự chuyển động
của các chi tiết để đảm bảo có thể gia cơng ra được những sản phẩm nhựa có
chất lượng cao, đạt tiêu chuẩn thiết kế. Sau đây là quá trình thiết kế khn mẫu
nhựa như sau:
a. Quy trình sản xuất khn

Hình 1.24: Sơ đồ quy trình sản xuất khn

Trong q trình trên ta cần chú ý chu trình layout trong thiết kế khuôn

mẫu ép nhựa:
 Xác định sản phẩm
 Sản phẩm lắp ngồi hay lắp trong?
 Độ bóng phía Cavity và Core bằng bao nhiêu?
 Phạm vi ứng dụng của sản phẩm? (sản phẩm tiêu dùng hay sản
phẩm kỹ thuật?)
 Để chọn loại nhựa sử dụng phù hợp, tránh độc hại…
 Xác định năng xuất khn
 Tính số lượng sản phẩm trong khn?
 Kích thước sản phẩm?
 Kích thước khn?
 Thời gian sử dụng?
 Chu kỳ ép?
19


 Xác định cách bố trí sản phẩm
 Dọc, ngang, trịn xoay…
 Xác định kích thước sơ bộ vỏ khn
 Từ cách bố trí sản phẩm và kích thước sản phẩm. Tính ra kích
thước sơ bộ lõi khn. Tính ra kích thước sơ bộ vỏ khn.
 Xác định cỡ máy ép
 Chọn máy ép phải căn cứ vào kích cỡ khuôn, khoảng mở máy ép,
khoảng mở khuôn, yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm, khả năng của
công ty (hiện tại cơng ty có những loại máy ép nào…?).
b. Quy trình thiết kế khn

Hình 1.25: Sơ đồ quy trình thiết kế khn

Trong q trình thiết kế khn, các bước trên khơng tiến hành độc lập mà

phải phối hợp linh hoạt với nhau để đạt kết quả tốt nhất.

20


Bài 2
Thiết kế hình học cho sản phẩm nhựa
Mục tiêu
- Nắm được những đặc điểm chung về sản phẩm nhựa;
- Nắm được các yếu tố cần lưu ý trong thiết kế sản phẩm nhựa;
- Nắm được các thông số khi thiết kế sản phẩm nhựa;
- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động và tích cực
sáng tạo trong học tập.
Nội dung
2.1. Chu trình thiết kế sản phẩm nhựa
Trong q trình phân tích sản phẩm, nếu áp suất cần cho quá trình điền
đầy cao hay xuất hiện các khuyết tật như: sản phẩm không được điền đầy, bị
bavia, xuất hiện đường hàn, … thì khơng nên sửa đổi ngay hình học sản phẩm
mà nên ưu tiên thay đổi các thông số gia công hay chọn lại vật liệu nhựa.
Nếu việc thay đổi các thông số gia cơng vẫn khơng cải thiện được các vấn
đề trên thì mới nghĩ đến việc thay đổi hình học của chi tiết. Vì khi thay đổi hình
học sản phẩm có thể sẽ ảnh hưởng đến nhiều chi tiết lắp khác có liên quan, đồng
thời phải xem xét đến tính thẩm mỹ và độ bền của chi tiết.
2.2. Thiết kế góc thốt khn
Để dễ dàng tháo sản phẩm khỏi lịng khn, mặt trong cũng như mặt
ngồi sản phẩm phải có độ cơn nhất định theo hướng mở khuôn. Yêu cầu này
cũng cần áp dụng đối với các chi tiết như gân gia cường, vấu lồi, rãnh,…

Hình 2.1: Góc thốt khn trên sản phẩm

21


Ở các khn có lõi ngắn hay lịng khn nơng (nhỏ hơn 5 mm) góc cơn ít
nhất khoảng 0.25° mỗi bên, khi chiều sâu lịng khn và lõi tăng từ 1 đến 2 inch
(25.4 ÷ 50.8 mm) góc cơn nên tăng lên là 2° mỗi bên. Góc cơn cần thiết đối với
nhựa Polyolefins và Acetals và có kích thước nhỏ góc cơn chỉ khoảng 0.5°,
nhưng đối với sản phẩm có kích thước lớn, góc cơn u cầu có thể tới 3°. Với
vật liệu cứng hơn như Polystyrene, Acrylic,… ngay cả đối với sản phẩm có kích
thước nhỏ, góc cơn tối thiểu cũng phải là 1,5°. Cần chú ý rằng góc cơn càng nhỏ,
u cầu lực đẩy càng lớn; do đó, có thể làm hỏng sản phẩm nếu sản phẩm chưa
đơng cứng hồn tồn.

Hình 2.2: Góc vát cho sản phẩm

Khi khơng thiết kế góc thốt khn hay thiết kế khơng đúng thì ma sát
giữa bề mặt sản phẩm và mặt khn sẽ rất lớn. Khi đó, sản phẩm sẽ bị kẹt lại
trong khn hoặc nếu đẩy ra ngồi đi chăng nữa thì bề mặt sản phẩm cũng sẽ bị
lỗi bởi lực chốt đẩy quá lớn làm thụn bề mặt.
22


Hình 2.3: Đồ thị chọn góc vát theo chiều cao thành sản phẩm

Đồ thị thể hiện mối quan hệ góc vát và chiều sâu vát. Với giá trị chiều sâu
vát và bề rộng vát có thể tra đồ thị (hình 2.3) để tìm ra góc vát hợp lí. Hoặc có
thể tính theo cơng thức sau:

tan  

C: chiều cao vát (mm)

A
C

A: bề rộng vát (mm)

Ví dụ: Tính góc thốt khn cho sản phẩm ly nhựa uống nước như hình:
A = 5 (mm) C = 93 (mm)

Hình 2.4: Ví dụ tính tốn góc vát

Giá trị góc thốt khn (góc vát) là:

tan  

A
5

 0.0537
C 93

→ β ≈ 3°4’48’’ (góc thốt khn β có giá trị gần đúng với đồ thị).
23


2.3. Thiết kế bề dày sản phẩm
2.3.1. Hiệu quả thiết kế
- Rút ngắn thời gian chu kì ép phun và chế tạo khn. Khi thiết kế hình
dáng hình học sản phẩm hợp lý (bề dày đồng nhất, các đoạn chuyển tiếp,...)

tránh được các lỗi trên sản phẩm và tăng thời gian điền đầy rút ngắn thời gian
chu kì ép phun và chế tạo khuôn.
- Giảm giá thành sản phẩm và khuôn.
- Tiết kiệm vật liệu mà vẫn mang lại hiệu quả sử dụng cho sản phẩm.
- Tránh được các khuyết tật như: cong vênh, lỗ khí, vết lõm, đường hàn,...

Hình 2.5: Các khuyết tật do bề dày gây nên

Bề dày sản phẩm ảnh hưởng trực tiếp không chỉ tới độ cứng vững, tính
cách điện, tính chịu nhiệt, mà cịn ảnh hưởng đến thẩm mỹ và giá thành sản
phẩm. Tuy nhiên, cần tránh thiết kế thành chi tiết quá dày vì nhiều lý do.
Thứ nhất, khi tăng bề dày thành sản phẩm thời gian chu kỳ nguội tăng:
đối với sản phẩm nhựa ép phun, phải được làm nguội đủ trước khi lấy ra khỏi
khn để tránh bị méo mó, do đó sản phẩm có bề dày lớn địi hỏi thời gian làm
nguội lâu. Theo lý thuyết, thời gian chu kì tương đương với bình phương bề dày
thành sản phẩm, nên sản phẩm càng dày thì thời gian chu kì càng dài, làm giảm
năng xuất dẫn đến tăng giá thành sản phẩm.
Thứ hai, tiết diện quá dày sẽ tạo nên bọng rỗng, túi khí và vết lõm. Nếu có
thể, nên đảm bảo bề dày đồng đều cho sản phẩm. Tuy nhiên, nếu yêu cầu phải
thay đổi bề dày thì cần lưu ý rằng, trong quá trình điền đầy, nhựa (keo) sẽ chảy
theo hướng có cản trở dịng nhỏ nhất. Dịng chảy khơng đều sẽ ảnh hưởng tới
q trình điền đầy khn làm ảnh hưởng tới chất lượng cũng như thẩm mỹ bề
mặt sản phẩm.

Hình 2.6: Sản phẩm bị lỗ (bọng) khí khi thành sản phẩm quá dày

24