ĐỀ THI THỤC TẬP KĨ THUẬT

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

ĐỀ THI THỰC TẬP KỸ THUẬT
Thực hiện các công việc sau:
- Chọn một sản phẩm nhựa (kết cấu đơn giản) đang có trong nhà của bạn.
- Phân tích đặc điểm kỹ thuật cần có của sản phẩm đó (bao gồm cả đặc tính của vật
liệu làm ra nó) để sản phẩm có tính năng sử dụng tốt.
- Phân tích và lựa chọn kết cấu khuôn để ép ra sản phẩm này.
- Mô tả sơ lược và ngắn gọn quá trình thiết kế một bộ khuôn cho sản phẩm này qua
các bước sau:
o Dựng hình sản phẩm.
o Thiết kế bộ khuôn để ép phun sản phẩm trên CAD.
o Lập trình gia công các chi tiết lòng khuôn trên phần mềm CAM.
o Kiểm tra lại độ chính xác gia công bằng mô phỏng.
o Kiểm tra quá trình ép phun và thông số ép khi ép phun sản phẩm bằng các phần
mềm CAE thích hợp.

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 1


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

I. LỰA CHỌN SẢN PHẨM NHỰA
1. Giới thiệu
Vai trò của nhựa nhiệt nhẻo ngày quan trọng và được sử dụng rộng rãi trong cuộc

sống. Tùy theo đặc tính cơ, lý, hoá của từng loại nhựa mà chúng được sử dụng để tạo
ra các sản phẩm khác nhau bằng những công nghệ phù hợp khác nhau.
Các đặc điểm nổi bật của công nghệ ép phun có thể nêu ra gồm:
 Ép phun là phương pháp chủ yếu trong công nghệ gia công polymer.
 Các nhựa nhiệt dẻo thường được gia công bằng phương pháp này.
 Phương pháp ép phun thuộc phương pháp nhóm 1 theo cách phân nhóm trạng
thái vật liệu.
 Sản phẩm có kích thước chính xác theo 3 chiều vì được tạo hình trong khuôn
kín.
 Quá trình gia công gồm 2 quá trình:
*Nhựa hoá trong xi lanh nhiên liệu
*Tạo hình trong khuôn
 Quá trình tạo hình chỉ tiến hành khi làm khít hai nửa khuông lại với nhau.
 Tuỳ theo nguyên liệu đúc, chế độ nhiệt độ của khuôn khác nhau.
 Vật liệu chảy vào khuôn qua các rãnh dẫn, cửa tiết diện nhỏ.
 Khi vùng tạo hình của khuôn được lấp đầy nguyên liệu thì khuôn mới chịu tác
dụng của lực ép.
 Năng suất cao, chu kỳ ngắn.
 Tiết kiệm được nhiều nguyên liệu, ít tốn công hoàn tất.
 Quá trình ép phun không ổn định về nhiệt độ. Đây là một đặc điểm không
thuận lợi của phương pháp và chất lượng sản phẩm chịu ảnh hưởng rất lớn đặc
điểm này.

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 2


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

2. Lựa chọn sản phẩm
Em lựa chọn sản phẩm nhựa cho đề tài là vỏ ngoài của chiếc hộp đựng giấy ăn.

Hình ảnh chụp từ thực tế và mô hình hóa chi tiết bằng phần mềm CATIA

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 3


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

II. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM
Kết cấu chi tiết tương đối đơn giản, công dụng dùng để đựng giấy ăn trong các
nhà hàng, hộ gia đình…
Yêu cầu sử dụng: bền với môi trường ánh sáng, không khí, nhiệt độ, độ ẩm, …
sản phẩm nhẹ, dễ sử dụng và an toàn sinh học với người sử dụng…
Vật liệu có thể dùng để chế tạo chi tiết là PE (Polyethylene), PS (Polystyren).
Em chọn vật liệu được dùng để chế tạo chi tiết là PE với cấu tạo chung như sau:
 Công thức cấu tạo:
(- CH2 - CH 2 -)n

 Phân loại:
STT

Tên

Tỉ trọng

1

(g/10phút)
HDPE( high density 0,95 - 0,97(độ kết tinh lớn có cấu 0,1 - 20

2

polyethylene)
tạo mạch thẳng)
LDPE( low density 0,91-0,93(độ kết tinh thấp)

3

polyethylen)
LLDPE( linear low Có khối lượng riêng thấp, mạch 0,9 - 50
density polyethylene)

Chỉ số chảy

0,1 - 60

thẳng, nhiệt độ nóng chảy thấp

 Các thông số cơ bản:
Thông số

HDPE

LDPE

Tỷ trọng

0,95 - 0,96

0,92 – 0,93

Độ hút nước trong 24 < 0,01 %

< 0,02 %

giờ
Độ kết tinh (%)

85 - 95

60 – 70

Độ hoá mềm (oC)

120

90

Nhiệt độ chảy (oC)

133

112

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 4


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

Chỉ số chảy (g/10phút)

0,1 – 20

0,1 – 60

Độ cứng shore

60 – 65

30 – 35

Độ dãn dài (%)

200 - 400

400 – 600

Lực kéo đứt (kg/cm2)

220 - 300

114 - 150

 Tính chất của nhựa Polyethylene:
o Mờ và màu trắng, tỉ trọng nhỏ hơn 1.
o Là Polymer kết tinh, mức độ kết tinh phụ thuộc vào mật độ mạch nhánh,
mạch nhánh nhiều thì độ kết tinh thấp.
o Độ hoà tan:
+ Ở nhiệt độ thường PE không tan trong bất cứ dung môi nào, nhưng
để lâu với khí hidrocacbon thơm đã clo hoá thì bị trương.
+ Ở trên 70oC, PE tan yếu trong toluene, xilen, amin axetat, dầu thông,
paraffin…
+ Ở nhiệt độ cao, PE cũng không tan trong nước, rượu béo, acid axetic,
acetone, ete etylic, glyxerin, dầu lạnh và một số dầu thảo mộc khác…
o Khi đốt với ngọn lửa, có thể cháy và có mùi paraffin.
o Cách điện tốt.
o Độ kháng nước cao, không hút ẩm.
o PE không phân cực lên có độ chống thấm cao với hơi của những chất
lỏng phân cực.
o Kháng hoá chất tốt.
o Kháng thời tiêt kém, bị lão hoá dưới tác dụng của oxi không khí, tia cực
tím, nhiệt. Trong quá trình lão hoá độ dãn dài tương đối và độ chịu lạnh
của polymer giảm, xuất hiện tính giòn và nứt.
o Độ bám dính kém.

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 5

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

III. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN KẾT CẤU KHUÔN
Sản phẩm được mô hình hóa có độ dốc phù hợp tạo điều kiện cho việc rút
khuôn. Có thể đặt cổng phun trên mặt trên chi tiết, khi đó vật liệu sẽ được điền
đầy lòng khuôn đều hơn và nhanh hơn. Cổng phân phối có thể dùng là cổng trực
tiếp do chỉ có một lòng khuôn, hơn nữa cổng trực tiếp điền đầy tốt hơn ngay cả
khi vật liệu chảy loãng kém, làm giảm tổn hao áp suất phun, tốn ít vật liệu vì
không có rãnh dẫn, cấu trúc đơn giản, ít để lại hõm co trên bề mặt sản phẩm.
Để ép được chi tiết trên, với một lòng khuôn ta sẽ sử dụng khuôn hai tấm có
cổng phân phối trực tiếp. Dùng khuôn hai tấm như vậy sẽ giảm được giá thành
khuôn, mặt khác kết cấu lại đơn giản hơn khuôn ba tấm hoặc khuôn không rãnh
dẫn.Tuy nhiên sau khi tạo thành sản phẩm phải có nguyên công loại bỏ cổng phân
phối nên khó tự động hoá.

Kết cấu khuôn 2 tấm.

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 6


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

IV. MÔ TẢ QUÁ TRÌNH MÔ HÌNH HÓA CHI TIẾT
VÀ THIẾT KẾ BỘ KHUÔN CHO SẢN PHẨM
1. Các bước dựng hình sản phẩm
Sử dụng môi trường Part Design

kết hợp môi trường Sketcher

để dựng

biên dạng của chi tiết theo các bước được tóm tắt như sau:

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 7


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

2. Thiết kế bộ khuôn để ép phun chi tiết bằng phần mềm Catia

Để tạo được một bộ khuôn hoàn chỉnh, công việc đầu tiên là phải xác định phần
bề mặt thuộc hốc hay lõi và xác định đường phân khuôn. Ta sẽ thực hiện công
việc này trên phần mềm Catia.
Kích Start > Mechanical Design > Core & Cavity Design

. Mở file chứa chi

tiết hoàn chỉnh đã thiết kế ra. Kích vào biểu tượng Pulling Direction

để chọn

hướng rút khuôn. Sau khi đã kích hoạt, phần mềm sẽ mặc định cho ta một số mặt
thuộc hốc (màu xanh), một số mặt thuộc lõi (màu đỏ).Ta cần phải chọn nốt các
mặt còn lại. Kích vào biểu tượng Transfer an element

, lần lượt chọn trong

mục Distanation là Cavity và Core, đồng thời chọn các mặt tương ứng còn lại
thuộc hốc và lõi. Kết quả sau khi chọn xong:

Tiếp đó vào môi trường surface để chuẩn bị tạo mặt phân khuôn. Kích Start >
Shape > Generative Shape > Design. Trong môi trường này ta tiến hành bịt lỗ ở
Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 8


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

mặt trên bằng lệnh Fill từ Insert > surface > Fill hoặc có thể chọn trực tiếp biểu
tượng Fill

từ môi trường Core & Cavity Design

bằng lệnh Join

. Tạo đường phân khuôn

đường tròn biên dạng ở mặt đáy. Kích vào biểu tượng Sweep

và lựa chọn các thông số để tạo mặt phân khuôn. Sau khi lựa chọn xong, mặt
phân khuôn và chi tiết như sau:

Bây giờ ta sẽ tạo khuôn cho chi tiết. Vào Start > Mechanical Design > Mold
tooling Design để vào môi trường thiết kế khuôn

.

Kích chuột vào Product, chọn Insert > Existing Component và chọn phần phân
khuôn vừa Save lại ở bước trên để đưa vào môi trường Mold tooling Design.
Kích vào biểu tượng Creat a new mold

để lôi một bộ khuôn trong thư viện

ra. Ta có thể điều chỉnh lại các kích thước của khuôn cho phù hợp với độ rộng bề
mặt của sản phẩm.
Dùng lệnh Manipulation

để di chuyển chi tiết theo các chiều khác nhau để đưa

về giữa khuôn và nằm trong Cavity plane và Core plane.Nhấn OK sau khi đã căn
chỉnh xong.
Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 9

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

Hình ảnh khuôn sau khi được đưa vào
Tiếp theo ta cắt hốc và lõi cho khuôn.
Trên cây phả hệ, kích chuột phải vào Cavityplace > cavityplace.1object > Split
Component xuất hiện hộp thoại Split Definition, chọn phần hốc trên cây phả hệ,
khi thấy xuất hiện các mũi tên có hướng lên trên là được, nhấn OK.
Kích chuột vào Coreplace trên cây phả hệ và làm tương tự, sao cho khi thấy
các mũi tên hướng xuống là được, nhấn OK.
Sau khi phân chia xong hốc và lõi ta được:

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 10


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Bộ môn GCVL&DCCN

Page 11


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

Cuối cùng ta sẽ lôi trên thanh công cụ các bộ phận còn lại của khuôn như đã
nêu ở phần kết cấu khuôn để tạo thành bộ khuôn hai tấm hoàn chỉnh, ứng dụng
cho việc ép sản phẩm ca nhựa múc nước.Kết quả của quá trình hiệu chỉnh để tạo
các vít, các chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng, chốt định vị, bạc cuống phun, bạc
định vị, chốt đẩy, chốt hồi, kênh làm mát…
Quá trình đưa vào các chi tiết cơ bản của khuôn 2 tấm

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 12


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

Save Product này vào một file, khi mở file này ra sẽ có tất cả các file tương
ứng với từng bộ phận và chi tiết cấu thành lên khuôn.
Ở đây chiều dày các tấm khuôn và kích thước các chốt đẩy phụ thuộc vào áp
lực đẩy của nhựa nóng chảy, nhưng do việc tính toán khá phức tạp nên ta chỉ đề
cập đến việc chọn chúng theo kinh nghiệm, sao cho kích thước khuôn và các chốt
đủ lớn để đảm bảo kẹp chặt, ổn định trong quá trình ép phun.
3.Lập trình gia công chi tiết lòng khuôn trên phần mềm Catia
Sau khi đã Save product thiết kế khuôn vào một file, ta vào file này mở file
CavityPlate.CATpart lên. Nhấn Start > Machining > Surface Machining ta có môi
trường để lập trình gia công cho chi tiết lòng khuôn.
Trước khi lập trình gia công ta phải chọn phôi. Kích vào biểu tượng Creates
rough Stock

để chọn phôi, kích chọn vào chi tiết lòng khuôn và tính toán điều

chỉnh kích thước Zmax sao cho mặt quy định chiều sâu gia công trùng mặt đế
nhấn OK.

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 13


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

Về nguyên tắc, trong quá trình gia công lòng khuôn gồm quá trình gia công thô
và tinh. Trong mỗi quá trình, có thể dùng nhiều dao với kích thước, hình dáng
khác nhau để có thể gia công được những tiết diện hẹp, rút ngắn thời gian gia
công và gia công đạt chất lượng bề mặt tốt hơn. Tuy nhiên việc hỗ trợ thay dao
trên phần mềm này không cho phép thực hiện trên cùng một mô phỏng nên ở đây
ta chọn một con dao thích hợp cho cả quá trình gia công thô và gia công tinh.
Kích biểu tượng Sweeping

để chọn chiến lược gia công thô. Kích vào một

mặt bất kỳ trong hốc khuôn, xuất hiện bảng Sweeping, ta nhấn vào biểu tượng
Part màu đỏ trong bảng rồi chọn vào lòng khuôn, biểu tượng part này sẽ chuyển
sang màu xanh.
Trên bảng Sweeping cho phép ta chọn kiểu đường dịch chuyển dụng cụ
chọn kích thước, loại dụng cụ

;

(ta cũng có thể lôi từ thư viện ngoài vào), ở

đây ta dùng con dao T1 với kích thước dao được chọn như hình vẽ dưới đây.Vào
để thiết lập số dụng cụ cắt ;
Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

để chọn độ ăn sâu cho chu trình phay,tốc độ
Page 14


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

phay. Vào

Bộ môn GCVL&DCCN

để tạo đường chạy dao đầu cuối của một chu trình như sự đâm

dao, sự chuyển tiếp giữa các Pass. Chọn xong nhấn OK.
Kích tiếp biểu tượng Pencil

để chọn chiến lược gia công tinh sau nguyên

công gia công thô, để gia công lại những bề mặt chưa đạt yêu cầu hoặc khi gia
công thô chưa đạt độ chính xác cần thiết. Chọn lòng khuôn, bảng Pencil xuất hiện,
hiển thị lại kích thước con dao T1.Kích OK. Save file này lấy tên là Gia cong hoc.

Quá trình lập trình gia công thô và tinh sử dụng con dao T1 với chế độ cắt khác
nhau được hoàn thành. Một điểm chú ý ở đây là ta phải chọn gốc thay dao(gốc
máy) phù hợp, nếu không quá trình mô phỏng sẽ gây ra lỗi.
Tiếp theo ta sẽ xuất ra file gia công CNC. Kích chuột phải vào biểu tượng
trên cây phả hệ, di chuột đến Manufacturing Program.1
Oject, chọn Generate NC Code Interactively.
Trong mục Output file, chọn đường dẫn để xuất file ra. Kích vào NC Code để
chọn ngôn ngữ lập trình cần xuất ra. Có nhiều máy khác nhau, ứng với các ngôn
ngữ lập trình khác nhau, song ở đây ta sẽ chọn ngôn ngữ của máy Fanuc21i vì
ngôn ngữ có điểm tương đồng với các máy CNC. Nhấn OK để xuất file.Mở file
gia công ra, ta thấy điều nhận xét trên là tương đối có cơ sở. Một đoạn đầu của
chương trình gia công được trích dẫn:

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 15


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

%
O1000
N1 G49 G54 G20 G80 G40 G90 G23 G94 G17 G98
N2 T1 M6
N3 G0 X243.9001 Y-142.2045 S70 M3
N4 G43 Z214.6561 H1
N5 G1 Y-148. Z213.1032 F300.
N6 Y147.99 F1000.

N7 X238.9001
N8 Y-147.99
N9 X233.9001
N10 Y147.99
N11 X228.9001
N12 Y-147.99
N13 X223.9001
N14 Y147.99
N15 X218.9001
N16 Y-147.99
N17 X213.9001
N18 Y147.99
N19 X208.9001
N20 Y-147.99
N21 X203.9001
N22 Y147.99
N23 X198.9001
N24 Y-147.99
N25 X193.9001
N26 Y147.99
…………………..

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 16


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

4.Kiểm tra độ chính xác gia công bằng mô phỏng
Mở file Gia cong hoc.CADProcess . Kích chuột phải vào biểu tượng
trên cây phả hệ, di chuột đến Manufacturing Program.1
Oject, chọn Start Video Simulation using Tool Path để xem quá trình mô phỏng
gia công và so sánh với chương trình NC đã được xuất ra. Nhấn F7 để bắt đầu mô
phỏng.

5.Kiểm tra quá trình ép phun và thông số ép khi ép phun sản phẩm bằng
Vấn đề tiếp theo dưới đây, ta sẽ phân tích quá trình điền đầy lòng khuôn của
nhựa nóng chảy, cũng như thời gian nguội, sự biến dạng, tốc độ co ngót, tốc độ
phun…trên phần mềm Mold Flow. Từ đó có thể bố trí vị trí cổng phân phối một
cách hợp lý đảm bảo điền đầy lòng khuôn một cách nhanh chóng, gây ít khuyết tật
và đề ra chế độ phun,chế độ làm nguội hợp lý.
Mở phần mềm MoldFlow, chọn New projection để tạo một Folder “ Phân tích
dòng chảy trong khuôn”. Kích vào biểu tượng Import

để lôi chi tiết định dạng

đuôi *STL vào môi trường làm việc. Xuất hiện bảng Import tại mục Type of Mesh
ta chọn Dual Main, mục Units chọn đơn vị Millimeters rồi nhấn OK.

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 17


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

a. kiểm nghiệm vị trí miệng phun :
Mở phần mềm MoldFlow, chọn New projection để tạo một project’
kiemnghiem’. Sau đó kích vào biểu tượng Import

để lôi chi tiết định dạng đuôi

*STL vào môi trường làm việc. Xuất hiện bảng Import tại mục Type of Mesh ta chọn
Dual Main, mục Units chọn đơn vị Millimeters rồi nhấn OK.

Hình ảnh chi tiết được lôi vào môi trường làm việc của moldflow
Kích vào Create Mesh thì hộp thoại Generate Mesh xuất hiện

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 18


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

Sau đó kích vào Mesh now thì chương trình bắt đầu chạy tạo lưới và được kết quả
như hình sau:

Vào Analysis  set molding process  chọn thermoplastics injection molding.
( chọn chế độ đúc ép phun )
Vào analysis  set analysis sequence rồi chọn fill.
Vào analysis  select material để chọn vật liệu, kích vào search để tìm vật liệu PS
Tiếp đó là vào analysis process setting wizard-Fill settings, hộp thoại xuất hiện, ta

kích vào advanced options để chọn loại máy ép phun, vật liệu làm khuôn …

Vào analysis  set injection locations để đặt vị trí miệng phun
Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 19


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

Sau khi chọn xong tất cả các thông số ta kích đúp vao start analysis, kích ok và chờ
kết quả, dưới đây là một số kết quả :
Đây là kết quả thời gian điền đầy

Từ biểu đồ ta thời gian điền đầy ta thấy vị trí miệng phun đảm bảo khả năng điền
đầy tốt và cân bằng dòng chảy tốt.
Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 20


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Bộ môn GCVL&DCCN

Ngoài ra ta có thể kiểm nghiệm thêm các thông số khác như vận tốc trung bình
dòng chảy trong quá trình phun, thời gian điền đầy khuôn, nhiệt độ tại các điểm trong
vật thể trong quá trình phun, hiện tượng rỗ khí, hệ thống làm mát…

Sau đây là một số hình ảnh tiêu biểu trong quá trình kiểm nghiệm:

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Page 21


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Bộ môn GCVL&DCCN

Page 22


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Bộ môn GCVL&DCCN

Page 23


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Bộ môn GCVL&DCCN

Page 24


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Sinh viên: Nguyễn Hữu Lượng – CDT4K51

Bộ môn GCVL&DCCN

Page 25