Chế tạo khuôn mẫu cho sản phẩm dùng cho nghiên cứu cong vênh sản phẩm dạng đường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

CHẾ TẠO KHN MẪU CHO SẢN PHẨM DÙNG CHO
NGHIÊN CỨU CONG VÊNH SẢN PHẨM DẠNG ĐƯỜNG

GVHD: THS. NGUYỄN VĂN MINH (THN)
SVTH: NGUYỄN QUỐC TIẾN
ĐINH TUẤN KIỆT
NGUYỄN HỮU HÙNG

SKL011126

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2023


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHẾ TẠO KHN MẪU CHO SẢN PHẨM DÙNG CHO NGHIÊN CỨU
CONG VÊNH CỦA SẢN PHẨM DẠNG ĐƯỜNG

GVHD:

THS. NGUYỄN VĂN MINH (THN)

SVTH:

NGUYỄN TƯỜNG KHOA

MSSV:

19144138

ĐINH TUẤN KIỆT

19144141

NGUYỄN HỮU HÙNG

19149263

TP.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2022


LỜI CẢM ƠN
Qua quá trình học tập, nghiên cứu và hồn thành đồ án tốt nghiệp, chúng em xin kính
gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến:
• Thầy TS. Trần Minh Thế Uyên và thầy ThS Nguyễn Văn Minh – Các thầy đã hướng
dẫn tận tình trong quá trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình.
• Thầy PGS. TS Phạm Sơn Minh – Thầy hướng dẫn chúng em, hỗ trợ nhiều thiết bị
máy móc trong q trình thực nghiệm đo đạc.
• Q thầy cơ đã tham gia công tác giảng dạy, hướng dẫn chúng em và các sinh viên
trong lớp đại học chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy lớp 19144CL1 hồn thành
tốt khóa học.

• Q thầy cơ giảng dạy tại khoa cơ khí Chế tạo máy, phịng cơng tác sinh viên –
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh đã giúp chúng em trong suốt
q trình học tập và nghiên cứu tại trường.
• Kính gửi lời cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí
Minh đã tạo điều kiện cho các em sinh viên tại trường được học tập và rèn luyện.

Nhóm xin chân thành cảm ơn!

Nguyễn Tường Khoa
Đinh Tuấn Kiệt
Nguyễn Hữu Hùng

1


TĨM TẮT LUẬN VĂN
Trong đề tài này nhóm tập trung vào thiết kế, chế tạo khuôn mẫu cho sản phẩm dùng
cho nghiên cứu cong vênh của sản phẩm dạng đường, từ đó chế tạo ra các insert với các
hình dạng khác nhau của sản phẩm dùng cho mô phỏng và ép thực nghiệm, sau cùng so
sánh kết quả giữa thực tế với mô phỏng và đưa ra kết luận.
Mục tiêu đề tài: Nhắm đến việc thay đổi thiết kế của sản phẩm thông qua các dữ liệu
mà phần mềm xử lí số liệu và phần mềm mơ phỏng; từ đó đưa ra thông số thiết kế tối ưu
nhất cho sản phẩm, đảm bảo cho việc nghiên cứu cong vênh.
Đồ án tốt nghiệp của nhóm là: Chế tạo khn mẫu cho sản phẩm dùng cho nghiên cứu
cong vênh của sản phẩm dạng đường sử dụng khuôn được thiết kế và gia công, sử dụng
máy scan 3D để quét biên dạng và dung phần mềm GOM Inspect để đo giá trị cong vênh
của sản phẩm sau khi ép, dưới sự hướng dẫn và hỗ trợ của thầy Nguyễn Văn Minh (THN).
Những việc đã thực hiện được trong đồ án:
- Thiết kế mô hình sản phẩm 3D.
- Mơ phỏng cong vênh lần 1.

- Thiết kế, gia cơng và lắp đặt hồn chỉnh khn và insert.
- Ép thử nghiệm lần 1 (nhựa PP và nhựa ABS).
- Đo thực nghiệm độ cong vênh sản phẩm.
- Thay đổi thiết kế của sản phẩm.
- Mô phỏng cong vênh lần 2.
- Thay đổi thiết kế và gia công insert.
- Ép thử nghiệm lần 2.
- Đo thực nghiệm độ cong vênh sản phẩm lần 2.
- So sánh kết quả hai lần ép và kết luận.
Sau khi thực hiện xong, nhóm đã tích lũy được một số kinh nghiệm trong việc thiết kế,
chế tạo, lắp đặt khuôn, vận hành máy ép phun, tính tốn biến dạng, nâng cao kĩ năng tra
cứu tài liệu, đo đạc, phương pháp làm việc nhóm. Tuy khơng nhiều nhưng phần nào giúp
nhóm tự tin khi bước chân vào công việc thực sự và tận dụng nguồn kiến thức đã học hỏi
được trong suốt quá trình học và làm đồ án vào thực tiễn.

2


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. 1
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................. 2
DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................. 7
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................... 14
CÁC TỪ VIẾT TẮC..................................................................................................... 15
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................ 16
1.1. Đặt vấn đề .......................................................................................................... 16
1.2. Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................... 16
1.3. Mục tiêu đề tài ................................................................................................... 17
1.4. Ý nghĩa đề tài ..................................................................................................... 17
1.4.1. Ý nghĩa khoa học ........................................................................................ 17

1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................ 17
1.5. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 18
1.5.1. Cơ sở phương pháp luận ............................................................................. 18
1.5.2. Các phương pháp nghiên cứu khác ............................................................ 18
1.6. Phạm vi giới hạn đề tài ...................................................................................... 18
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................. 19
2.1. Giới thiệu về tổng quan về nhựa........................................................................ 19
2.1.1. Vai trò của nhựa .......................................................................................... 19
2.1.2. Cấu tạo của nhựa ........................................................................................ 20
2.1.3. Phân loại nhựa ............................................................................................ 21
2.2. Giới thiệu công nghệ ép phun (Injection Molding) ........................................... 22
2.2.1. Giới thiệu về công nghệ ép phun ................................................................ 22
2.2.2. Khả năng công nghệ ................................................................................... 22
3


2.2.3. Quy trình cơng nghệ ép phun ..................................................................... 22
2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ ép phun .................................................. 24
2.3.1. Nhiệt độ ...................................................................................................... 24
2.3.2. Tốc độ phun ................................................................................................ 24
2.3.3. Áp suất phun ............................................................................................... 25
2.3.4. Phần kẹp khuôn .......................................................................................... 25
2.3.5. Phần phun nhựa .......................................................................................... 25
2.4. Các loại khuôn ép nhựa ..................................................................................... 26
2.4.1. Khuôn 2 tấm ............................................................................................... 26
2.4.2. Khuôn 3 tấm ............................................................................................... 28
2.4.3. Khn nhiều tầng ....................................................................................... 29
CHƯƠNG 3: Q TRÌNH THỰC HIỆN (LẦN 1) .................................................... 30
3.1. Thiết kế sản phẩm .............................................................................................. 30
3.1.1. Thiết kế 3D ................................................................................................. 30

3.1.2. Vật liệu nhựa, thể tích và khối lượng sản phẩm ......................................... 31
3.1.3. Góc thốt khn ......................................................................................... 38
3.1.4. Hệ số co rút của sản phẩm .......................................................................... 41
3.1.5. CAE tìm cổng vào nhựa thích hợp ............................................................. 42
3.1.6. Kênh dẫn nhựa ............................................................................................ 43
3.2. Mô phỏng cong vênh lần 1 ................................................................................ 48
3.2.1. Các bước chuẩn bị mô phỏng ..................................................................... 48
3.2.2. Filling.......................................................................................................... 50
3.2.2. Packing ....................................................................................................... 54
3.2.3. Cooling ....................................................................................................... 55
3.2.4. Warpage ...................................................................................................... 55

4


3.3. Thiết kế khuôn và Insert .................................................................................... 58
3.4. Gia công và lắp ráp khuôn ................................................................................. 68
3.4.1. Máy gia công .............................................................................................. 68
3.4.2. Dụng cụ cắt ................................................................................................. 69
3.4.3. Chuẩn bị đo phôi, gá đặt, đo dao, xét chuẩn .............................................. 69
3.4.4. Tra chế độ cắt.............................................................................................. 70
3.4.5. Quy trình cơng nghệ ................................................................................... 70
3.5. Ép thử nghiệm sản phẩm lần 1 .......................................................................... 88
3.5.1. Máy ép nhựa và vật liệu nhựa ép sử dụng trong quá trình ép .................... 88
3.5.2 Tiến hành ép thử nghiệm ............................................................................. 89
3.6. Scan và đo thực nghiệm lần 1 ............................................................................ 93
3.6.1 Scan sản phẩm để lấy bề mặt đo biến dạng ................................................. 93
3.6.2 Đo giá trị cong vênh của sản phẩm bằng GOM Inspect .............................. 95
CHƯƠNG 4: QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN (LẦN 2) .................................................. 105
4.1. Thay đổi thiết kế sản phẩm .............................................................................. 105

4.2. Mô phỏng cong vênh lần 2 .............................................................................. 116
4.2.1. Filling........................................................................................................ 116
4.2.2. Packing ..................................................................................................... 119
3.2.3. Cooling ..................................................................................................... 120
3.2.4. Warpage .................................................................................................... 120
4.3. Thay đổi thiết kế Insert .................................................................................... 123
4.4. Gia công và thiết kế Insert ............................................................................... 125
4.4. Ép thử nghiệm sản phẩm lần 2 ........................................................................ 129
4.6. Scan và đo thực nghiệm lần 2 .......................................................................... 131
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN ................................................................. 135

5


5.1. Kết quả ............................................................................................................. 135
5.2. Kết luận............................................................................................................ 137
Tài liệu tham khảo ...................................................................................................... 139

6


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2. 1: Ứng dụng của nhựa trong đời sống ............................................................. 20
Hình 2. 2: Máy ép nhựa ................................................................................................ 23
Hình 2. 3: Hình ảnh hạt nhựa được đưa vào trục vít ....................................................24
Hình 2. 4: Hình ảnh nhựa được phun vào lịng khn .................................................24
Hình 2. 5: Hình ảnh quy trình lấy sản phẩm ra khỏi lịng khn .................................25
Hình 2. 6: Cấu tạo khn 2 tấm ....................................................................................27
Hình 2. 7: Khn 3 tấm ................................................................................................ 30
Hình 2. 8: Khn nhiều tầng ........................................................................................ 30

Hình 3. 1: Vẽ Sketch phần đầu sản phẩm .....................................................................31
Hình 3. 2: Extrude tạo khối phần đầu cho sản phẩm ....................................................31
Hình 3. 3: Vẽ Sketch và Extrude phần thân sản phẩm .................................................32
Hình 3. 4: Sản phẩm hồn chỉnh sau khi thiết kế ......................................................... 32
Hình 3. 5: Cấu tạo phân tử nhựa PP .............................................................................33
Hình 3. 6: Hình ảnh hạt nhựa PP nguyên sinh.............................................................. 34
Hình 3. 7: Hạt nhựa ABS .............................................................................................. 35
Hình 3. 8: Chọn Model Properties ................................................................................37
Hình 3. 9: Thay đổi vật liệu .......................................................................................... 37
Hình 3. 10: Chọn vật liệu phù hợp ...............................................................................38
Hình 3. 11: Đo thể tích và khối lượng ..........................................................................38
Hình 3. 12: Thể tích và khối lượng với sản phẩm nhựa PP ..........................................39
Hình 3. 13: Thể tích và khối lượng với sản phẩm nhựa ABS.......................................39
Hình 3. 14: Đồ thị góc vát và chiều cao vát .................................................................40
Hình 3. 15: Kiểm tra góc thốt khn trên sản phẩm...................................................41
Hình 3. 16: Góc thốt khn đo được bằng phần mềm ................................................41
Hình 3. 17: Bảng tra hệ số co rút nhựa .........................................................................43
Hình 3. 18: CAE để tìm ra nơi đặt cổng vào nhựa thích hợp .......................................44
Hình 3. 19: Các thành phần chính của hệ thống kênh dẫn nhựa ..................................45
Hình 3. 20: Các thơng số tính tốn thiết kế cuống phun ..............................................46
Hình 3. 21: Tiết diện hình thang hiệu chỉnh .................................................................46
Hình 3. 22: Kích thước chi tiết của kênh dẫn hình thang hiệu chỉnh ........................... 47
7


Hình 3. 23: Cách tính tốn miệng bơm nhựa ............................................................... 48
Hình 3. 24: Kênh dẫn nhựa sau khi thiết kế .................................................................49
Hình 3. 25: Chia lưới sản phẩm trong Moldex3D ........................................................ 50
Hình 3. 26: Chọn nhựa PP Moplen HP500N ................................................................ 50
Hình 3. 27: Chọn nhựa ABS POLYLAC PA757 .......................................................... 50

Hình 3. 28: Các thơng số ép khi mơ phỏng Moldex3D ................................................51
Hình 3. 29: Melt Front Time (nhựa PP) .......................................................................52
Hình 3. 30: Melt Front Time (nhựa ABS) ....................................................................52
Hình 3. 31: Pressure (nhựa PP) ....................................................................................53
Hình 3. 32: Pressure (nhựa ABS) .................................................................................54
Hình 3. 33: Kết quả Air Trap (trái) và Weld Line (phải) của sản phẩm nhựa PP .........55
Hình 3. 34: Kết quả Air Trap (trái) và Weld Line (phải) của sản phẩm nhựa ABS......55
Hình 3. 35: Molten Core (nhựa PP) ..............................................................................56
Hình 3. 36: Molten Core (nhựa ABS)...........................................................................56
Hình 3. 37: Thơng số của hệ thống làm mát .................................................................57
Hình 3. 38: Hiệu suất làm mát của hệ thống làm mát ..................................................57
Hình 3. 39: Kết quả cong vênh của sản phẩm nhựa PP theo phương Y ....................... 58
Hình 3. 40: Kết quả cong vênh của sản phẩm nhựa ABS theo phương Y....................58
Hình 3. 41: Chấm 5 điểm Point thẳng hàng dọc theo sản phẩm ..................................59
Hình 3. 42: Biểu đồ cong vênh của sản phẩm (nhựa PP) .............................................59
Hình 3. 43: Biểu đồ cong vênh của sản phẩm (nhựa ABS) ..........................................60
Hình 3. 44: Tạo mơi trường lảm việc ...........................................................................61
Hình 3. 45: Chọn chuẩn và kích thước khn .............................................................. 62
Hình 3. 46: Kích thước tấm kẹp trên ............................................................................62
Hình 3. 47: Kích thước tấm khn âm .........................................................................63
Hình 3. 48: Kích thước tấm khn dương ....................................................................63
Hình 3. 49: Kích thước tấm gối đỡ ...............................................................................63
Hình 3. 50: Kích thước tấm tấm đỡ ..............................................................................64
Hình 3. 51: Kích thước tấm đẩy ...................................................................................64
Hình 3. 52 Kích thước tấm kẹp dưới ............................................................................64
Hình 3. 53: Kích thước vòng định vị ............................................................................65
8


Hình 3. 54: Kích thước bạc cuống phun .......................................................................65

Hình 3. 55: Kích thước bạc dẫn hướng ........................................................................66
Hình 3. 56: Kích thước chốt dẫn hướng .......................................................................66
Hình 3. 57: Kích thước chốt hồi ...................................................................................66
Hình 3. 58: Kích thước lị xo ........................................................................................ 67
Hình 3. 59: Kích thước vít tấm kẹp trên .......................................................................67
Hình 3. 60: Kích thước vít tấm kẹp dưới ......................................................................67
Hình 3. 61: Kích thước vít tấm đẩy ..............................................................................68
Hình 3. 62: Kích thước vít vịng định vị.......................................................................68
Hình 3. 63: Kích thước vít ty đẩy .................................................................................68
Hình 3. 64: Kích thước bu lơng vịng ...........................................................................69
Hình 3. 65: Đường nước khuôn trên (trái) và khuôn dưới (phải) .................................69
Hình 3. 66: Áo khn hồn chỉnh ................................................................................70
Hình 3. 67: Insert 1 .......................................................................................................70
Hình 3. 68: Khn thiết kế hồn chỉnh.........................................................................71
Hình 3. 69: Máy phay CNC HAIMAI 3VA .................................................................72
Hình 3. 70: Một số loại dao phay cơ bản......................................................................73
Hình 3. 71: Bề mặt gia cơng tấm kẹp trên (NC1) ......................................................... 75
Hình 3. 72: Bề mặt gia công tấm kẹp trên (NC2) ......................................................... 76
Hình 3. 73: Tấm kẹp trên sau khi gia cơng ...................................................................76
Hình 3. 74: Bề mặt gia cơng tấm khn âm (NC1) ......................................................77
Hình 3. 75: Bề mặt gia cơng tấm khn âm (NC2) ......................................................78
Hình 3. 76: Tấm khn âm sau khi gia cơng ................................................................ 78
Hình 3. 77: Bề mặt gia cơng tấm kẹp dưới (NC1) ....................................................... 79
Hình 3. 78: Bề mặt gia cơng tấm kẹp dưới (NC2) ....................................................... 80
Hình 3. 79: Tấm kẹp dưới sau khi gia cơng .................................................................80
Hình 3. 80: Bề mặt gia cơng gối đỡ (NC1) ..................................................................81
Hình 3. 81: Bề mặt gia cơng gối đỡ (NC2) ..................................................................82
Hình 3. 82: Gối đỡ sau khi gia cơng .............................................................................82
Hình 3. 83: Bề mặt gia cơng tấm đẩy (NC1) ................................................................ 83
Hình 3. 84: Bề mặt gia công tấm đẩy (NC2) ................................................................ 84

9


Hình 3. 85: Tấm đẩy sau khi gia cơng ..........................................................................84
Hình 3. 86: Bề mặt gia cơng tấm đỡ (NC1)..................................................................85
Hình 3. 87: Bề mặt gia cơng tấm đỡ (NC2)..................................................................86
Hình 3. 88: Tấm đỡ sau khi gia cơng............................................................................86
Hình 3. 89: Bề mặt gia cơng tấm khn dương (NC1) ................................................87
Hình 3. 90: Bề mặt gia cơng tấm khn dương (NC2) ................................................88
Hình 3. 91: Tấm khn dương sau khi gia cơng .......................................................... 89
Hình 3. 92: Bề mặt gia cơng tấm Insert 1 (NC1).......................................................... 90
Hình 3. 93: Bề mặt gia công tấm Insert 1 (NC2).......................................................... 91
Hình 3. 94: Tấm Insert 1 sau khi gia cơng....................................................................92
Hình 3. 95: Các bộ phận khn sau khí gia cơng ......................................................... 92
Hình 3. 96: Bộ khn hồn chỉnh sau khi gia cơng .....................................................93
Hình 3. 97: Máy ép nhựa HAITIAN MA 1200 ............................................................ 93
Hình 3. 98: Nhựa PP Moplen HP500N ........................................................................94
Hình 3. 99: Nhựa ABS POLYLAC PA757 ...................................................................94
Hình 3. 100: Palang ......................................................................................................95
Hình 3. 101: Thơng số ép nhựa ABS ............................................................................96
Hình 3. 102: Quá trình lấy sản phẩm nhựa ra............................................................... 97
Hình 3. 103: Sản phẩm ép bằng nhựa ABS (lần 1) ......................................................97
Hình 3. 104: Thơng số ép nhựa PP ...............................................................................98
Hình 3. 105: Quá trình điền đầy của sản phẩm nhựa PP ..............................................98
Hình 3. 106: Phun sơn phủ lên sản phẩm để chuẩn bị scan .........................................99
Hình 3. 107: Đưa sản phẩm vào vùng quét của máy scan ..........................................100
Hình 3. 108: Quá trình scan biên dạng sản phẩm .......................................................100
Hình 3. 109: Xuất file scan .........................................................................................101
Hình 3. 110: Phần mềm GOM Inspect .......................................................................101
Hình 3. 111: Xuất file vào phần mềm GOM Inspect ..................................................102

Hình 3. 112: Các bước để chấm point làm điểm chuẩn để ghép sản phẩm ................104
Hình 3. 113: Hộp thoại chọn điểm Point ....................................................................104
Hình 3. 114: Đưa sản phẩm đã scan vào ....................................................................105
Hình 3. 115: Hai sản phẩm được chấm điểm Point ....................................................105
10


Hình 3. 116: 3-Point Alignment..................................................................................106
Hình 3. 117: Ghép các điểm Point vào với nhau ........................................................106
Hình 3. 118: Surface Comparison ..............................................................................106
Hình 3. 119: Độ biến dạng sản phẩm scan so với sản phẩm mẫu ..............................107
Hình 3. 120: So sánh giữa sản phẩm scan thực tế và sản phẩm thiết kế ban đầu ......107
Hình 3. 121: Tiến hành chấm 5 điểm Point và đo ......................................................108
Hình 3. 122: 2-Point Distance ....................................................................................109
Hình 3. 123: Giá trị cong vênh đo được bằng 2 điểm ................................................109
Hình 3. 124: Biểu đồ cong vênh sản phẩm nhựa sau ép lần 1 (PP) ........................... 110
Hình 3. 125: Biểu đồ cong vênh sản phẩm nhựa sau ép lần 1 (ABS) ........................ 111
Hình 4. 1: Dữ liệu đầu vào ......................................................................................... 114
Hình 4. 2: Dữ liệu đầu ra ............................................................................................ 114
Hình 4. 3: Thiết lập thơng số chạy Taguchi ................................................................ 115
Hình 4. 4: Kết quả chạy Taguchi cho điểm 1 ............................................................. 115
Hình 4. 5: Kết quả chạy Taguchi cho điểm 2 ............................................................. 116
Hình 4. 6: Kết quả chạy Taguchi cho điểm 3 ............................................................. 117
Hình 4. 7: Kết quả chạy Taguchi cho điểm 4 ............................................................. 118
Hình 4. 8: Vẽ sketch đường cong phần thân sản phẩm .............................................. 119
Hình 4. 9: Vẽ sketch phần đầu sản phẩm trong Sweep .............................................. 119
Hình 4. 10: Tạo phần đầu sản phẩm bằng Sweep.......................................................120
Hình 4. 11: Extrude sketch ở bước 1 ..........................................................................120
Hình 4. 12: Sản phẩm dạng Surface ...........................................................................120
Hình 4. 13: Offset Surface sản phẩm ..........................................................................121

Hình 4. 14: Sản phẩm sau khi Offset Surface ............................................................121
Hình 4. 15: Tạo đường Curve .....................................................................................121
Hình 4. 16: Tạo mặt phẳng khép kín giữa 2 Surface ..................................................122
Hình 4. 17: Merge các mặt Surface ............................................................................122
Hình 4. 18: Rouynd các cạnh của sản phẩm ...............................................................122
Hình 4. 19: Offset bề mặt và Merge sản phẩm thành một khối..................................123
Hình 4. 20: Solidify sản phẩm ....................................................................................123
Hình 4. 21: Sản phẩm hoàn thiện sau khi thay đổi thiết kế ........................................123
11


Hình 4. 22: Thể tích và khối lượng sản phẩm cong PP ..............................................124
Hình 4. 23: Thể tích và khối lượng sản phẩm cong ABS ...........................................124
Hình 4. 24: Hình ảnh sản phẩm cong với kênh dẫn ...................................................125
Hình 4. 25: Melt Front Time sản phẩm cong (nhựa PP) ............................................125
Hình 4. 26: Melt Front Time sản phẩm cong (nhựa ABS) .........................................126
Hình 4. 27: Pressure sản phẩm cong (nhựa PP) .........................................................126
Hình 4. 28: Pressure sản phẩm cong (nhựa ABS) ......................................................127
Hình 4. 29: Kết quả Air Trap và Weld Line của sản phẩm cong nhựa PP..................127
Hình 4. 30: Kết quả Air Trap và Weld Line của sản phẩm cong nhựa ABS ..............128
Hình 4. 31: Molten Core sản phẩm cong (nhựa PP)...................................................128
Hình 4. 32: Molten Core sản phẩm cong (nhựa ABS) ...............................................129
Hình 4. 33: Hiệu suất làm mát của đường nước .........................................................129
Hình 4. 34: Kết quả cong vênh theo phương Y của sản phẩm cong (nhựa PP) .........130
Hình 4. 35: Kết quả cong vênh theo phương Y của sản phẩm cong (nhựa ABS) ......130
Hình 4. 36: Biểu đồ cong vênh sản phẩm cong (nhựa PP) ........................................131
Hình 4. 37: Biểu đồ cong vênh sản phẩm cong (nhựa ABS) ......................................132
Hình 4. 38: Thiết kế Insert cho tấm khn âm (Insert 2) ...........................................133
Hình 4. 39: Thay đổi thiết kế khn âm .....................................................................134
Hình 4. 40: Thiết kế Insert cho tấm khn dương (Insert 3) ......................................134

Hình 4. 41: Bề mặt gia cơng Insert 2 (NC1)...............................................................136
Hình 4. 42: Bề mặt gia cơng Insert 2 (NC2)...............................................................137
Hình 4. 43: Insert 2 sau khi gia cơng ..........................................................................138
Hình 4. 44: Hai Insert sau khi lắp ráp vào khn .......................................................139
Hình 4. 45: Nhập các thơng số ép cho lần 2 ...............................................................139
Hình 4. 46: Quá trình lấy sản phẩm lần ép 2 ..............................................................140
Hình 4. 47: Sản phẩm cong sau khi ép lần 2 (nhựa PP) .............................................140
Hình 4. 48: Sản phẩm cong sau khi ép lần 2 (nhựa ABS) ..........................................140
Hình 4. 49: Quá trình scan sản phẩm lần 2.................................................................141
Hình 4. 50: Nhập giá trị Point Distance .....................................................................141
Hình 4. 51: Giá trị cong vệnh sau ép lần 2 (PP) .........................................................142
Hình 4. 52: Biểu đồ cong vênh sản phẩm sau ép lần 2 (PP) ......................................143
12


Hình 4. 53: Giá trị cong vênh sản phẩm sau ép lần 2 (ABS) .....................................143
Hình 4. 54: Biểu đồ cong vênh sản phẩm sau ép lần 2 (ABS) ...................................144
Hình 5. 1: So sánh sản phẩm nhựa PP sau hai lần ép .................................................145
Hình 5. 2: So sánh cong vênh sản phẩm nhựa PP sau hai lần ép ...............................145
Hình 5. 3: So sánh sản phẩm nhựa ABS sau hai lần ép ..............................................146
Hình 5. 4: So sánh cong vênh của sản phẩm ABS sau hai lần ép...............................146

13


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3. 1: Số liệu mô phỏng Moldex3D lần 1 (PP) .....................................................58
Bảng 3. 2: Số liệu mô phỏng Moldex3D lần 1 (ABS) .................................................58
Bảng 3. 3: Chế độ cắt tấm kẹp trên (NC1) ...................................................................74
Bảng 3. 4: Chế độ cắt tấm kẹp trên (NC2) ...................................................................75

Bảng 3. 5: Chế độ cắt tấm khuôn âm (NC1) ................................................................ 76
Bảng 3. 6: Chế độ cắt tấm khuôn âm (NC2) ................................................................ 77
Bảng 3. 7: Chế độ cắt tấm kẹp dưới (NC1) ..................................................................79
Bảng 3. 8: Chế độ cắt tấm kẹp dưới (NC2) ..................................................................80
Bảng 3. 9: Chế độ cắt gối đỡ (NC1) .............................................................................81
Bảng 3. 10: Chế độ cắt gối đỡ (NC2) ...........................................................................82
Bảng 3. 11: Chế độ cắt tấm đẩy (NC1).........................................................................83
Bảng 3. 12: Chế độ cắt tấm đẩy (NC2) ........................................................................84
Bảng 3. 13: Chế độ cắt tấm đỡ (NC1) ..........................................................................85
Bảng 3. 14: Chế độ cắt tấm đỡ (NC2) ..........................................................................86
Bảng 3. 15: Chế độ cắt tấm khuôn dương (NC1) ......................................................... 87
Bảng 3. 16: Chế độ cắt tấm khuôn dương (NC2) ......................................................... 88
Bảng 3. 17: Chế độ cắt tấm Insert 1 (NC1) ..................................................................90
Bảng 3. 18 Chế độ cắt tấm Insert 1 (NC2) ...................................................................91
Bảng 3. 19: Kết quả đo cong vênh lần 1 (nhựa PP) ................................................... 110
Bảng 3. 20: Kết quả đo cong vênh lần 1 (nhựa ABS) ................................................ 111
Bảng 4. 1: Số liệu để chạy Taguchi ............................................................................ 112
Bảng 4. 2: Số liệu kết quả chạy Taguchi .................................................................... 118
Bảng 4. 3: Số liệu mô phỏng Moldex3D lần 2 (PP) ...................................................131
Bảng 4. 4: Số liệu mô phỏng Moldex3D lần 2 (ABS) ...............................................132
Bảng 4. 5: Chế độ cắt tấm Insert 2 (NC1) ..................................................................135
Bảng 4. 6: Chế độ cắt tấm Insert 2 (NC2) ..................................................................137
Bảng 4. 7: Kết quả cong vênh lần 2 (nhựa PP) ..........................................................142
Bảng 4. 8: Kết quả cong vênh lần 2 (nhựa ABS) .......................................................143

14


CÁC TỪ VIẾT TẮT
PP: Polypropylene

ABS: Acrylonitrin butadien styren

15


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề
Cong vênh là hiện tượng mà sản phẩm nhựa sau khi ép xong, đưa ra ngồi mơi trường
tự nhiên bị cong, vênh so với thiết kế. Khuyết tật này thường thấy ở những sản phẩm nhựa
dạng tấm dài, dạng đường thẳng...vv.
Thường là do bản thân sản phẩm bị co ngót quá lớn, co ngót không đều giữa các phần
dẫn đến cơ chế tác động của ứng suất dư (residual stresses) tạo thành trong quá trình ép.
Mức độ cong vênh phụ thuộc vào hệ số co ngót của nguyên liệu.
Các nguyên nhân khác như: Độ dày sản phẩm không đồng nhất, thiếu gân tăng cứng(đối
với các sản phẩm dạng hộp, có thành mỏng và kích thước tương đối lớn), hình dạng, vị trí,
số lượng, vị trí đặt kênh dẫn nhựa (channel), vị trí cổng phun (gate) khơng thích hợp.
Một khi sản phẩm bị cong vênh thì việc sửa chửa là rất khó, tuy nhiên chúng ta vẫn có
thể thử những cách như tăng thời gian làm mát, thêm gân chịu lực cho sản phẩm, giảm tốc
độ phun, điều chỉnh nhiệt độ khuôn,…Nhưng những cách trên có 1 số nhược điểm nhất
định, điển hình như sản phẩm chưa thực sự được thẳng đúng như dự kiến. Vì vậy hiện nay
nhờ sự tiên tiến của kỹ thuật, nhờ vào các phần mềm mơ phỏng để phịng tránh bằng cách
thiết kế ngược lại với độ cong, vênh của sản phẩm để thấy được hiệu quả tốt nhất có thể.
Thấy được hướng đi hiệu quả bằng cách thiết lại khn mẫu cho sản phẩm dạng đường
nên nhóm đã tiến hành thực hiện đề tài “Chế tạo khuôn mẫu cho sản phẩm dùng cho nghiên
cứu cong vênh của sản phẩm dạng đường”.
1.2. Tính cấp thiết của đề tài
Vấn đề cơng nghệ: Cong, vênh là một vấn đề quan trọng trong sản xuất sản phẩm dạng
đường, ảnh hưởng đến tính chất và hiệu suất sử dụng của sản phẩm. Việc chế tạo khn
mẫu đúng cách có thể giúp giảm thiểu hoặc ngăn chặn hiện tượng cong ,vênh, cải thiện
chất lượng sản phẩm.

Tiềm năng ứng dụng: Sản phẩm dạng đường có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực như
công nghiệp, y tế, điện tử,..vv. Nghiên cứu về cách chế tạo khuôn mẫu để kiểm soát cong,
vênh sẽ giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của các ứng dụng này.
Thiếu hụt kiến thức: Hiện tại, vẫn chưa có nhiều nghiên cứu chi tiết về cách chế tạo
khuôn mẫu để đạt được sản phẩm dạng đường không bị cong, vênh. Đề tài này sẽ đóng

16


góp vào việc điền khoảng trống kiến thức và tạo ra các phương pháp tiếp cận mới cho vấn
đề này.
Tóm lại, đề tài "Chế tạo khuôn mẫu cho sản phẩm dùng cho nghiên cứu cong vênh của
sản phẩm dạng đường" có tính cấp thiết cao vì khả năng giải quyết một vấn đề quan trọng
trong sản xuất sản phẩm dạng đường và tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.
1.3. Mục tiêu đề tài
- Tổng quan về thiết kế chế tạo khuôn mẫu cho sản phẩm dùng cho nghiên cứu cong,
vênh của sản phẩm dạng đường.
- Thiết kế mô hình khn mẫu và tiến hành ép.
- Đo đạt kết quả cong, vênh của sản phẩm và từ đó nêu lên sự hiệu quả của đề tài.
1.4. Ý nghĩa đề tài
1.4.1. Ý nghĩa khoa học
Tạo điều kiện, tiền đề cho người nghiên cứu áp dụng các kiến thức, kỹ năng đã học và
thực tập vào đời sống thực tiễn.
Hiểu rõ hơn về vấn đề cong, vênh: Nghiên cứu này sẽ giúp cung cấp thông tin chi tiết
về nguyên nhân và cơ chế gây ra hiện tượng cong, vênh trong sản phẩm dạng đường. Điều
này sẽ đóng góp vào việc hiểu rõ hơn về tính chất vật liệu, q trình chế tạo và yếu tố khác
ảnh hưởng đến cong, vênh.
Định hướng giải quyết vấn đề: Nghiên cứu sẽ phân tích các phương pháp và kỹ thuật
chế tạo khuôn mẫu để kiểm soát và giảm thiểu cong vênh trong sản phẩm dạng đường.
Việc nắm bắt và áp dụng những phương pháp này sẽ giúp tăng cường chất lượng và độ tin

cậy của sản phẩm.
Tạo ra một cách thiết kế khn mẫu hồn tồn mới mẻ đối với nước ta nói chung và
một vài doanh nghiệp nói riêng, góp phần vào q trình “cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước” xứng đáng với sự tin tưởng của Đảng và nhà nước vào giáo dục.
1.4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Cải thiện quy trình sản xuất: Nghiên cứu này sẽ cung cấp các phương pháp và kỹ thuật
mới để chế tạo khuôn mẫu hiệu quả và chính xác cho sản phẩm dạng đường. Điều này có
thể tạo ra sự cải tiến trong quy trình sản xuất, giảm thiểu lỗi và phế phẩm, tăng cường hiệu
suất và giảm chi phí.

17


Đóng góp vào nghiên cứu và phát triển cơng nghệ: Nghiên cứu về chế tạo khuôn mẫu
cho sản phẩm dạng đường và giải quyết vấn đề cong vênh sẽ đóng góp vào lĩnh vực nghiên
cứu và phát triển cơng nghệ. Các kết quả và phương pháp nghiên cứu có thể được chia sẻ
và áp dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp liên quan.
1.5. Phương pháp nghiên cứu
1.5.1. Cơ sở phương pháp luận
Phương pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học nhằm
đạt đến chân lý khách quan dựa trên cơ sở của sự chứng minh khoa học. Theo định nghĩa
này cần phải có những nguyên tắc cụ thể và dựa theo đó các vấn đề được giải quyết.
Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của các cơ cấu hoạt động, cơ cấu tịnh tiến, tính tốn
độ phóng đại lý thuyết và các ngun lý thực tế đang áp dụng.
1.5.2. Các phương pháp nghiên cứu khác
Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tham khảo các nguồn tài liệu như sách, giáo trình,
tài liệu tham khảo, các bài viết từ những nguồn tin cậy trên Internet, các công trình nghiên
cứu… nhằm xác định được các cơ cấu hoạt động, các phương án truyền động, gia công tối
ưu cho mơ hình.
Phương pháp thực nghiệm: Tham khảo các mơ hình cơ cấu mềm từ những bài báo

nghiên cứu đã có. Sau đó tiến hành thiết kế, chế tạo, lắp đặt mơ hình riêng của nhóm và đo
đạc, thu kết quả rồi so sánh kết quả thực tế với kết quả mơ phỏng. Qua nhiều lần thực
nghiệm, nhóm sẽ chọn ra phương án tối ưu nhất có thể.
Phương pháp phân tích - tổng hợp: Sau khi đã tham khảo, nghiên cứu tài liệu, quá trình
nghiên cứu thực nghiệm cho ra các số liệu cần thiết đầu tiên và những hình dung ban đầu.
Phương pháp mơ hình hóa: Xây dựng mơ hình 3D bằng phần mềm Creo Parametric.
Gia công, chế tạo ra sản phẩm là mục tiêu chính của đề tài, là cơ hội để áp dụng các kiến
thức đã học và thực tập, là thách thức với những kiến thức mới mà thực tiễn đòi hỏi đặt ra.
Phương pháp kiểm nghiệm: Mơ hình gia cơng chế tạo xong sẽ được kiểm nghiệm qua
thầy hướng dẫn và lắp thử nhằm đánh giá độ hiệu quả của cơ cấu.
1.6. Phạm vi giới hạn đề tài
Đề tài nằm trong phạm vi làm luận văn tốt nghiệp do đó điều kiện vật chất và thời gian
có hạn nên đề tài chỉ dừng lại ở mức độ thử nghiệm đo chuyển vị. Việc thực nghiệm trên
các vật liệu nhựa khác nhau và các chế độ in 3D phức tạp khó có thể thực hiện cùng lúc.
18


Do đó đề tài tập trung thực nghiệm đo độ chuyển vị của mơ hình với các thơng số thiết kế
thay đổi, đồng thời so sánh đánh giá độ chính xác của q trình mơ phỏng, dự đốn.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Giới thiệu về tổng quan về nhựa
2.1.1. Vai trị của nhựa
Nhựa có vai trị quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Dưới đây là một số vai trị
chính của nhựa:
- Vật liệu xây dựng: Nhựa được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng để sản xuất
các vật liệu như ống nước, vật liệu cách nhiệt, vật liệu cách âm, vật liệu cách điện và
các vật liệu chống cháy.
- Đóng gói và bao bì: Nhựa được sử dụng làm vật liệu đóng gói và bao bì trong
ngành công nghiệp thực phẩm, y tế, điện tử và nhiều ngành khác. Nhựa có khả năng

cách điện, chống thấm nước và bảo vệ sản phẩm khỏi tác động môi trường bên ngồi.
- Ngành ơ tơ và vận tải: Nhựa được sử dụng trong sản xuất các linh kiện ô tô như
bảng điều khiển, tay lái, cửa và nhiều linh kiện khác. Nhựa cung cấp sự nhẹ nhàng,
độ bền và khả năng chống ăn mòn cho các ứng dụng trong ngành vận tải.
- Đồ gia dụng và sản phẩm tiêu dùng: Nhựa được sử dụng để sản xuất các sản phẩm
tiêu dùng như chai nhựa, hộp đựng, đồ nội thất, đồ chơi và nhiều sản phẩm khác trong
đời sống hàng ngày.
- Công nghệ y tế: Nhựa được sử dụng trong ngành y tế để sản xuất các sản phẩm
như ống dẫn máu, ống thông tiểu, bộ phận của các thiết bị y tế và các vật liệu tiếp xúc
với da và môi trường cơ thể.
- Công nghiệp điện tử: Nhựa có vai trị quan trọng trong việc sản xuất các bộ phận
điện tử như vỏ máy tính, vỏ điện thoại, bo mạch và các linh kiện khác.
- Năng lượng tái tạo: Nhựa có thể được sử dụng để sản xuất các thành phần trong
các hệ thống năng lượng tái tạo như pin mặt trời, ống dẫn nhiệt và các linh kiện khác.
Với tính chất linh hoạt, dễ gia cơng, độ bền cao và khả năng tái chế, nhựa đóng góp
vào việc cải thiện chất lượng cuộc sống và phát triển của các ngành công nghiệp và
ngành dịch vụ.

19


Hình 2.1: Ứng dụng của nhựa trong đời sống
Nguồn: Internet [4]
2.1.2. Cấu tạo của nhựa
Nhựa là một loại vật liệu polymer, có cấu trúc phân tử đa dạng và có thể được chia
thành hai phần chính:
- Cấu trúc chính (backbone): Đây là phần cấu trúc liên kết của nhựa, tạo nên sự
bền vững và độ dẻo của vật liệu. Cấu trúc chính thường được tạo thành từ các đơn vị
polymer, gồm các mắt xích polymer được kết nối lại với nhau bằng các liên kết hóa
học.

- Nhóm chức (functional group): Đây là phần quan trọng của nhựa, có thể gắn kết
với các chất khác để tạo ra tính chất đặc biệt cho vật liệu. Nhóm chức có thể là các
nhóm hóa học như hidroxit, carboxyl, amine, methyl, vinyl, và nhiều nhóm chức
khác.
Cấu trúc của nhựa có thể tổ chức thành các dạng khác nhau như polyme tuyến tính,
polyme phân nhánh, polyme chứa xúc tác, và nhiều dạng cấu trúc khác tùy thuộc vào thành
phần hóa học và quy trình sản xuất của từng loại nhựa.
Nhựa có thể có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc được tổng hợp từ các hợp chất hóa học. Ví
dụ, nhựa tự nhiên như cao su làm từ chất dẻo chuyển hóa từ cây cao su, trong khi nhựa
20


tổng hợp như polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), và polystyrene (PS) được sản
xuất thơng qua q trình tổng hợp từ các hợp chất hóa học.
Tùy thuộc vào thành phần hóa học, cấu trúc và quá trình sản xuất, các loại nhựa có các
tính chất vật lý và hóa học khác nhau, bao gồm độ cứng, độ bền, độ dẻo, độ bền nhiệt, độ
trượt, khả năng điện cách điện, khả năng chịu hóa chất và nhiệt độ, và nhiều tính chất khác.
2.1.3. Phân loại nhựa
Nhựa có thể được phân loại dựa trên nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm nguồn gốc, cấu
trúc phân tử, tính chất vật lý và ứng dụng. Dưới đây là một phân loại chung của nhựa:
- Theo nguồn gốc:
• Nhựa tự nhiên: Bao gồm các loại nhựa như cao su, cellulose, shellac.
• Nhựa tổng hợp: Là nhựa được sản xuất từ quá trình tổng hợp các hợp chất
hóa học. Ví dụ: polyethylene, polyvinyl chloride, polystyrene.
- Theo cấu trúc phân tử:
• Nhựa tuyến tính: Có cấu trúc phân tử thẳng và đơn giản. Ví dụ: polyethylene,
polypropylene.
• Nhựa phân nhánh: Có cấu trúc phân tử phân nhánh. Ví dụ: polyvinyl chloride,
low-density polyethylene.
• Nhựa mạch nhánh: Có cấu trúc phân tử có nhiều nhánh. Ví dụ: polystyrene,

polyvinyl acetate.
- Theo tính chất vật lý:
• Nhựa cứng: Có độ cứng và độ bền cao. Ví dụ: polycarbonate, polyethylene
terephthalate (PET).
• Nhựa dẻo: Có tính đàn hồi và dẻo dai. Ví dụ: polypropylene, polyethylene.
• Nhựa cao su: Có tính đàn hồi và độ co giãn cao. Ví dụ: cao su tự nhiên, cao su
styrene-butadiene (SBR).
- Theo ứng dụng:
• Nhựa kỹ thuật: Sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật như ơ tơ, máy móc, điện
tử. Ví dụ: acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyamide (PA).
21


• Nhựa đóng gói: Sử dụng trong các ứng dụng đóng gói và bao bì. Ví dụ:
polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP).
• Nhựa y tế: Sử dụng trong các ứng dụng y tế như đồ y tế và dụng cụ y tế. Ví
dụ: polycarbonate, polyvinyl chloride (PVC).
2.2. Giới thiệu cơng nghệ ép phun (Injection Molding)
2.2.1. Giới thiệu về công nghệ ép phun
Cơng nghệ ép phun là q trình phun nhựa nóng chảy điển đầy lịng khn. Một khi
nhựa được làm nguội và đơng cứng lại trong lịng khn thị khn được mở ra và sản phẩm
được đẩy ra khỏi khuôn nhờ hệ thống đẩy, trong q trình này khơng có bất cứ một phản
ứng hóa học nào.

Hình 2.2: Máy ép nhựa
Nguồn: Internet [1]
2.2.2. Khả năng công nghệ
- Tạo ra những sản phẩm có hình dạng phức tạp.
- Khả năng tự động hóa và chi tiết có tính lắp lại cao.
- Sản phẩm ép phun có màu sắc phong phú và độ nhẵn bóng bề mặt cao nên khơng cần

gia cơng lại.
- Phù hợp dạng sản xuất hàng khối và đơn chiếc (trong trường hợp đặc biệt).
2.2.3. Quy trình cơng nghệ ép phun
Quy trình ép phun trải qua 4 bước chính:

22


Bước 1: Nguyên liệu thô được cấp vào phểu nguyên liệu của máy ép nhựa. Cổng ra
của phểu sẽ là hệ thống trục vít xoắn và đẩy nguyên liệu đi về phía trước để nung nóng
chảy bởi hệ thống gia nhiệt được bố trí xung quanh xilanh.

Hình 2.3: Hình ảnh hạt nhựa được đưa vào trục vít
Nguồn: Internet [1]
Bước 2: Trục vít đóng vai trị như một pit-tơng đầy nhựa nóng chảy về phía trước với
một áp lực rất lớn. Nhựa lỏng sẽ được phun vào lịng khn thơng qua hệ thống kênh dẫn
nhựa. Lúc này khuôn đang ở trạng thái đóng để tạo hình sản phẩm.

Hình 2.4: Hình ảnh nhựa được phun vào lịng khn
Nguồn: Internet [1]
Bước 3: Nhựa lõng sau khi điền đầy lịng khn thì hệ thống làm mát hoạt động để làm
nguội khuôn đồng thời biến nhựa nóng chảy chuyển sang trạng thái rắn.
Bước 4: Hệ thống kim khuôn của máy ép sẽ từ từ kéo một nửa khn (nửa khn đực hay
cịn gọi là nửa khuôn di động) tách ra một khoảng nhất định đủ để có thể lấy sản phẩm ra
ngồi sau đó đóng khuôn lại tiếp tục chu kỳ mới.

23