THIẾT kế KHUÔN ép NHỰA CHO sản PHẨM hộp CHỐNG sét SAICOM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY
----------o0o----------

BK
TP HCM

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ KHUÔN ÉP NHỰA CHO
SẢN PHẨM HỘP CHỐNG SÉT SAICOM

GVHD : TS. Phan Tấn Tùng
SVTH : Hà Công Anh Tuấn
MSSV : 20503288

TP. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2010

i


LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin cảm ơn quý thầy cô trong Khoa Cơ Khí và toàn thể thầy cô
trường ĐH Bách Khoa TP.HCM đã trang bị những kiến thức quý báu cũng như đã giúp
đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường.
Và em cũng xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Phan Tấn Tùng đã
tận tình giúp đỡ em nghiên cứu đề tài ngay từ khi bắt đầu cho khi hoàn thành luận văn.
Thầy đã chỉ dẫn cho em phương pháp nghiên cứu đề tài, cũng như cung cấp các kiến

thức cần thiết để phục vụ cho quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp này.
Ngoài ra, em xin được gửi lời cám ơn chân thành đến anh Ngô Văn Chương,
giám đốc công ty TNHH Cơ khí Khuôn mẫu BK N.V.C, đã tận tình giúp đỡ em trong
suốt thời gian thực tập tại quý công ty, tạo cơ sở cho việc thực hiện luận văn.
Sau cùng là lòng biết ơn chân thành đối với gia đình em, những người luôn sát
cánh, cổ vũ và động viên em trong thời gian qua.

ii


TÓM TẮT LUẬN VĂN

Đề tài này nghiên cứu về những vấn đề cơ bản nhất khi thiết kế khuôn ép phun
cho sản phẩm nhựa, đồng thời lấy sản phẩm nắp hộp chống sét SAICOM làm một ví dụ
cho một sản phẩm nhựa cụ thể. Theo đó, cấu trúc đề tài được chia làm 2 phần:
 Phần A: Tổng quan về công nghệ ép phun.
 Phần B: Thiết kế khuôn cho sản phẩm nắp hộp chống sét SAICOM.
Phần A tập trung chủ yếu các kiến thức tổng quan cơ bản về ngành nhựa khuôn
mẫu như: quy trình thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa, tìm hiểu về máy ép phun… Các
kiến thức của phần này tạo cơ sở cho quá trình thiết kế khuôn ở phần B.
Phần B thiết kế một sản phẩm cụ thể để áp dụng các kiến thức trong phần A. Ở
phần này còn áp dụng các phần mềm hỗ trợ cho việc thiết kế khuôn. Ví dụ như phần
mềm MoldFlow là một phần mềm rất mạnh hỗ trợ việc thiết kế hệ thống dẫn nhựa cũng
như hệ thống làm nguội sản phẩm, phần mềm cho phép khảo sát giả định trên máy tính
quá trình điền đầy của nhựa trong lòng khuôn và quá trình làm nguội sản phẩm, giúp
hạn chế các sai sót trong quá trình thiết kế khuôn. Ngoài ra phần mềm Pro Engineer
cũng là một công cụ hỗ trợ mạnh cho việc thiết kế khuôn 3D với một thư viện chi tiết
khuôn mẫu khá phong phú. Vì chỉ tập trung vào thiết kế khuôn nên em không đi sâu
vào quy trình công nghệ gia công tấm khuôn, mà chỉ lập quy trình công nghệ cho một
tấm khuôn điển hình (cụ thể là tấm khuôn sau).

iii


MỤC LỤC
Đề mục
Trang
Trang bìa ......................................................................................................i
Nhiệm vụ luận văn
Lời cảm ơn .................................................................................................. ii
Tóm tắt luận văn ......................................................................................... iii
Mục lục ....................................................................................................... iv
Danh sách hình vẽ........................................................................................ vi
Danh sách bảng biểu ...................................................................................viii
PHẦN A: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN ........................... 1
CHƯƠNG 1A: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ÉP PHUN .......................... 2
1.1 Tình hình phát triển của ngành nhựa khuôn mẫu nước ta hiện nay .......... 2
1.1.1 Thuận lợi ................................................................................................. 2
1.1.2 Khó khăn ................................................................................................. 3
1.2 Quy trình sản xuất một sản phẩm nhựa ................................................... 5
1.3 Các đặc điểm của phương pháp ép phun ................................................. 7
1.3.1 Đặc điểm của phương pháp ép phun ........................................................ 7
1.3.2 Ưu nhược điểm của công nghệ ép phun ................................................... 8
CHƯƠNG 2A: TRÌNH TỰ THIẾT KẾ KHUÔN ÉP PHUN.................. 10
2.1 Quy trình thiết kế khuôn ép phun .......................................................... 10
2.2 Thiết kế hình học cho sản phẩm nhựa .................................................... 10
2.2.1Các nguyên tắc cơ bản để thiết kế sản phẩm............................................. 10
2.2.2 Các chỉ tiêu khi thiết kế sản phẩm ........................................................... 12
2.3 Thiết kế khuôn ép nhựa ......................................................................... 20
2.3.1 Giới thiệu cơ bản về khuôn ép nhựa ........................................................ 20

2.3.2 Thiết kế lòng khuôn ................................................................................ 23
2.3.3 Thiết kế hệ thống dẫn nhựa ..................................................................... 27
2.3.4 Thiết kế hệ thống dẫn hướng ................................................................... 35
2.3.5 Thiết kế hệ thống đẩy sản phẩm .............................................................. 36
2.3.6 Thiết kế hệ thống làm nguội.................................................................... 39
2.3.7 Thiết kế hệ thống thoát khí ............................................................ 41
CHƯƠNG 3A: TÌM HIỂU VỀ MÁY ÉP PHUN ..................................... 43
3.1 Cấu tạo cơ bản của máy ép phun............................................................ 43
3.2 Cấu tạo các bộ phận quan trọng của máy ............................................... 45
3.2.1 Phễu nạp liệu (Hopper) ........................................................................... 45
3.2.2 Xy lanh nguyên liệu ................................................................................ 45
3.2.3 Trục vít ................................................................................................... 46
3.2.4 Bộ phận ngăn dòng chảy ngược .............................................................. 49
3.2.5 Vòi phun................................................................................................. 49
3.2.6 Bộ phận truyền động ............................................................................... 50
3.2.7 Hệ thống đóng mở khuôn........................................................................ 51
3.3 Nguyên tắc hoạt động của máy ép phun ................................................ 52

iv


Phần B: THIẾT KẾ KHUÔN CHO SẢN PHẨM
NẮP HỘP CHỐNG SÉT SAICOM........................................... 54
CHƯƠNG 1B: PHÂN TÍCH SẢN PHẨM ............................................... 55
1.1 Đặc điểm và yêu cầu của sản phẩm ....................................................... 55
1.2 Dùng phần mềm MoldFlow để đánh giá sản phẩm ................................ 57
1.2.1 Dựng mô hình 3D của sản phẩm bằng phầm mềm Pro.E ................ 57
1.2.2 Phân tích tìm vị trí đặt miệng phun tối ưu ...................................... 58
1.2.3 Phân tích vị trí miệng phun đã chọn ............................................... 61
CHƯƠNG 2B: THIẾT KẾ KHUÔN NẮP HỘP CHỐNG SÉT.............. 66

2.1 Thiết kế khoang tạo hình ....................................................................... 66
2.1.1 Tính toán số sản phẩm trên khuôn.................................................. 66
2.1.2 Bố trí các sản phẩm trên khuôn ...................................................... 67
2.2 Thiết kế hệ thống dẫn nhựa ................................................................... 67
2.2.1 Chọn kiểu miệng phun ................................................................... 67
2.2.2 Chọn dạng kênh dẫn ...................................................................... 68
2.2.3 Chọn kích thước bạc cuống phun ................................................... 70
2.2.4 Thiết kế và đánh giá hệ thống dẫn nhựa bằng MoldFlow ............... 70
2.3 Thiết kế hệ thống dẫn hướng và định vị ................................................. 74
2.4 Thiết kế hệ thống đẩy ............................................................................ 74
2.5 Thiết kế hệ thống làm nguội .................................................................. 75
2.5.1 Tính toán hệ thống làm nguội ........................................................ 75
2.5.2 Khảo sát toàn bộ hệ thống (dẫn nhựa và làm nguội)
bằng phần mềm MoldFlow............................................................ 77
2.5.3 Chọn máy ép phun ......................................................................... 82
2.6 Chọn vật liệu làm khuôn ....................................................................... 83
2.7 Các thành phần khác của khuôn ............................................................ 85
2.7.1 Vòng định vị .................................................................................. 85
2.7.2 Co nước ......................................................................................... 85
2.7.3 Bu lông vòng ................................................................................. 85
CHƯƠNG 3B: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG KHUÔN ................ 86
3.1 Chọn dạng phôi gia công ....................................................................... 86
3.2 Trình tự công nghệ gia công từng tấm khuôn cho sản phẩm
nắp hộp chống sét SAICOM.................................................................. 86
3.3 Quy trình công nghệ gia công tấm khuôn sau (tấm số 3)........................ 88
3.3.1 Phân tích chi tiết ............................................................................ 88
3.3.2 Tiến trình gia công tấm khuôn sau ................................................. 90
3.3.3 Thiết kế nguyên công cho tấm khuôn sau ....................................... 91
3.3.4 Xác định lượng dư và kích thước trung gian ................................. 101
3.3.5 Xác định chế độ cắt và thời gian gia công ..................................... 103

Tài liệu tham khảo ..................................................................................... 115
Phụ lục....................................................................................................... 116

v


DANH SÁCH HÌNH VẼ
PHẦN A:
Hình 1.1: Lưu đồ quy trình sản xuất một sản phẩm nhựa .............................. 5
Hình 2.1: Lưu đồ quy trình thiết kế khuôn................................................... 11
Hình 2.2: Ví dụ về góc tháo khuôn cho sản phẩm ........................................ 13
Hình 2.3: Cách thiết kế phần chuyển tiếp .................................................... 15
Hình 2.4: Vết lõm ....................................................................................... 15
Hình 2.5: Lỗ trống ...................................................................................... 15
Hình 2.6: Sự ưu tiên dòng chảy khi bề dày khác nhau ................................. 16
Hình 2.7: Cong vênh ................................................................................... 16
Hình 2.8: Kích thước thiết kế góc bo. .......................................................... 17
Hình 2.9: Khuyết tật liên quan đến góc bo................................................... 17
Hình 2.10: Thông số thiết kế lỗ không thông ............................................... 18
Hình 2.11: Thông số thiết kế lỗ thông ......................................................... 19
Hình 2.12: Thông số hình học của gân ........................................................ 20
Hình 2.13: Một số kết cấu khuôn cơ bản ..................................................... 20
Hình 2.14: Kết cấu cơ bản của một bộ khuôn ép phun ................................. 22
Hình 2.15: Ví dụ bố trí sản phẩm theo vòng tròn ......................................... 25
Hình 2.16: Ví dụ về bố trí sản phẩm theo dãy.............................................. 26
Hình 2.17: Ví dụ về bố trí sản phẩm đối xứng ............................................. 26
Hình 2.18: Hệ thống dẫn nhựa .................................................................... 27
Hình 2.19: Kích thước cuống phun ............................................................. 28
Hình 2.20: Bộ phận giữ cuống phun ........................................................... 29
Hình 2.21: Kích thước thiết kế đuôi nguội chậm ......................................... 33

Hình 2.22: Hệ thống dẫn hướng .................................................................. 35
Hình 2.23: Chốt dẫn hướng ......................................................................... 35
Hình 2.24: Bạc dẫn hướng .......................................................................... 36
Hình 2.25: Hệ thống đẩy dùng chốt đẩy ...................................................... 36
Hình 2.26: Hệ thống đẩy dùng lưỡi đẩy....................................................... 37
Hình 2.27: Hệ thống đẩy dùng ống đẩy ....................................................... 37
Hình 2.28: Hệ thống đẩy dùng tấm tháo ...................................................... 38
Hình 2.29: Kênh dẫn chất làm nguội ........................................................... 39
Hình 2.30: Làm nguội bằng vách tròn ......................................................... 40
Hình 2.31: Kích thước kênh làm nguội........................................................ 41
Hình 2.32: Sản phẩm khuyết tật do thoát khí không tốt ............................... 42
Hình 2.33: Sản phẩm có hệ thống thoát khí tốt ............................................ 42
Hình 3.1: Cấu tạo cơ bản của máy ép phun ................................................. 43
Hình 3.2: Cụm nhựa hóa và đúc của máy ép phun ....................................... 43
Hình 3.3: Cụm đóng mở khuôn của máy ép phun ........................................ 44
Hình 3.4: Vòng băng đốt nóng xy-lanh ........................................................ 45
Hình 3.5: Cấu tạo trục vít ............................................................................ 46
Hình 3.6: Kích thước của trục vít ................................................................ 47
Hình 3.7: Bộ phận ngăn dòng chảy ngược ................................................... 49
Hình 3.8: Vòi phun máy ép phun ................................................................ 50
Hình 3.9: Ví dụ về hệ thống đóng mở bằng thủy lực ................................... 51

vi


PHẦN B:
Hình 1.1: Hình dáng của sản phẩm hộp chống sét T568B............................ 55
Hình 1.2: Vị trí đường phân khuôn.............................................................. 57
Hình 1.3: Kích thước của sản phẩm nắp hộp ............................................... 57
Hình 1.4: Mô hình 3D của sản phẩm nắp hộp .............................................. 58

Hình 1.5: Chia lưới cho mô hình sản phẩm ................................................. 59
Hình 1.6: Kết quả phân tích vị trí miệng phun ............................................. 61
Hình 1.7: Chọn vị trí miệng phun ................................................................ 62
Hình 1.8: Thời gian điền đầy....................................................................... 63
Hình 1.9: Phân bố áp suất ........................................................................... 63
Hình 1.10: Phân bố nhiệt độ ........................................................................ 63
Hình 1.11: Hướng của dòng chảy ................................................................ 64
Hình 1.12: Thời gian làm nguội .................................................................. 64
Hình 1.13: Vị trí các đường hàn .................................................................. 64
Hình 1.14: Vị trí các lỗ khí .......................................................................... 65
Hình 2.1: Ví dụ về kiểu miệng phun cạnh ................................................... 67
Hình 2.2: Kích thước miệng phun cạnh ....................................................... 68
Hình 2.3: Kích thước cuống phun ............................................................... 70
Hình 2.4: Mô hình sản phẩm và hệ thống kênh dẫn nhựa ............................ 71
Hình 2.5: Thời gian điền đầy....................................................................... 72
Hình 2.6: Áp suất điền đầy.......................................................................... 72
Hình 2.7: Phân bố nhiệt độ nhựa ................................................................. 72
Hình 2.8: Vị trí các đường hàn .................................................................... 73
Hình 2.9: Phân bố các rỗ khí ....................................................................... 73
Hình 2.10: Mô hình hệ thống dẫn nhựa và làm mát ..................................... 77
Hình 2.11: Thời gian điền đầy..................................................................... 79
Hình 2.12: Áp suất điền đầy ........................................................................ 79
Hình 2.13: Phân bố nhiệt độ ........................................................................ 79
Hình 2.14: Thời gian làm nguội toàn bộ hệ thống ........................................ 80
Hình 2.15: Thời gian làm nguội sản phẩm ................................................... 80
Hình 2.16: Thời gian làm nguội hệ thống dẫn nhựa ..................................... 80
Hình 2.17: Nhiệt độ nước làm nguội ........................................................... 81
Hình 2.18: Phân bố lỗ khí ........................................................................... 81
Hình 2.19: Phân bố đường hàn .................................................................... 82

vii


DANH SÁCH BẢNG BIỂU

PHẦN A:
Biểu 2.1 : Góc thoát khuôn và chiều cao thoát khuôn .................................. 14
Bảng 2.1: Đường kính thủy của tiết diện ngang một số loại kênh dẫn .......... 31
Bảng 2.2: Bảng tham khảo chọn độ dày tấm đẩy ......................................... 38
PHẦN B:
Biểu 1.1 : Giá trị lực kẹp khuôn theo thời gian ............................................ 65
Biểu 2.1 : Lực kẹp khuôn ............................................................................ 73
Biểu 2.2 : Biểu đồ lực kẹp khuôn ................................................................ 81
Bảng 1.1: Thông số quá trình điền đầy ........................................................ 62
Bảng 2.1: Chọn đường kính miệng phun theo khối lượng chi tiết ................ 68
Bảng 2.2: Đường kính kênh dẫn nhánh đối với một số vật liệu nhựa ........... 69
Bảng 2.3: Bảng thông số quá trình điền đầy ................................................ 71
Bảng 2.4: Bảng thông số quá trình điền đầy (Filling Phase) ........................ 78
Bảng 2.5: Bảng thông số quá trình nén ép (Packing Phase) ......................... 78
Bảng 2.6: Thông số máy ép phun NIIGATA MD85 S-IV............................ 83

viii


Luận văn tốt nghiệp

Phần A:

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP PHUN

Chương 1A: Giới thiệu công nghệ ép phun.
Chương 2A: Trình tự thiết kế khuôn ép phun.
Chương 3A: Tìm hiểu về máy ép phun.

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

1

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 1A: Giới thiệu công nghệ ép phun

Luận văn tốt nghiệp

CHƯƠNG 1A: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ ÉP PHUN

1.1 Tình hình phát triển của ngành nhựa khuôn mẫu.
1.2 Quy trình sản xuất một sản phẩm nhựa.
1.3 Đặc điểm của phương pháp ép phun.
__________________________________________________________________

1.1 Tình hình phát triển của ngành nhựa khuôn mẫu nước ta hiện nay:
Cả nước hiện có hơn 2.000 DN hoạt động sản xuất kinh doanh trong lĩnh vực nhựa, trong
đó TP.HCM chiếm hơn 80%. Với tốc độ tăng trưởng trung bình hơn 30%/năm, ngành nhựa được
đánh giá là một trong những ngành công nghiệp tiềm năng có mức tăng trưởng cao. Đặc biệt,
trong hoạt động xuất khẩu, các DN ngành nhựa cũng đóng góp khá lớn vào tổng kim ngạch xuất
khẩu chung. Năm 2007, ngành nhựa đạt kim ngạch xuất khẩu 750 triệu USD; năm 2008 đạt 930
triệu USD. Trong 6 tháng đầu năm 2009, con số này đã đạt mức tăng trưởng trên 35% so với
cùng kỳ năm ngoái, với tổng giá trị trên 400 triệu USD, trong đó sản phẩm nhựa bao bì tiếp tục

chiếm ưu thế với tỷ lệ 80%.
Hiện tại, các sản phẩm nhựa của Việt Nam đã được xuất khẩu tới 54 thị trường trên thế
giới, trong đó Nhật Bản là thị trường lớn nhất và cũng là thị trường xuất khẩu chiếm ưu thế với
88% tổng kim ngạch xuất khẩu các sản phẩm nhựa công nghiệp. Với mức tăng trưởng khá lạc
quan này, dự kiến năm 2009 kim ngạch xuất khẩu của ngành nhựa sẽ đạt trên 1 tỷ USD, tăng
15% so với năm 2008 và sẽ là ngành hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam.
1.1.1 Thuận lợi:
Ông Phạm Trung Cang - Chủ tịch Hiệp hội Nhựa TP.HCM cho biết, nếu như trước đây nói
đến các sản phẩm nhựa hầu như hàng Trung Quốc chiếm lĩnh những thị trường xuất khẩu lớn, thì
thời gian gần đây thị trường lại chuyển hướng sang Việt Nam bởi không muốn tập trung quá
nhiều vào một thị trường. Vì thế, đây chính là cơ hội tốt cho các DN nhựa xuất khẩu của Việt

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

2

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 1A: Giới thiệu công nghệ ép phun

Luận văn tốt nghiệp

Nam. Thêm nữa, các sản phẩm nhựa của Việt Nam vẫn có nhiều lợi thế, khả năng thâm nhập thị
trường tương đối tốt, được đánh giá có khả năng cạnh tranh cao, nhạy bén trong việc tiếp cận với
công nghệ sản xuất hiện đại… Do đó, ngành nhựa Việt Nam vẫn đạt mức tăng trưởng xuất khẩu
cao trong giai đoạn khó khăn nhất của nền kinh tế trong nước và thế giới, mở rộng thêm thị phần
ở các thị trường tiềm năng như EU, Nhật, Mỹ…
Với khả năng thâm nhập thị trường tương đối tốt, ngoài thị trường Nhật Bản đã vững thế
cạnh tranh, các DN Việt Nam đã chủ động vươn tới những thị trường mới như Trung Quốc, Ấn

Độ, Trung Đông, châu Phi…, vốn là những khu vực có nhu cầu cao không chỉ về sản phẩm bao
bì mà còn về các sản phẩm nhựa tiêu dùng và xây dựng.
1.1.2 Khó khăn:
Tuy nhiên, các DN ngành nhựa cũng luôn gặp phải khó khăn chung, đó là phụ thuộc vào
nguyên liệu nhập khẩu nên luôn bị động về giá, ảnh hưởng đến sản xuất, giá thành sản phẩm và
sức cạnh tranh. Hiện mỗi năm ngành nhựa cần khoảng 1,7 triệu tấn nguyên phụ liệu, trong khi
sản xuất nội địa mới đáp ứng khoảng 300 ngàn tấn. Tình hình biến động giá cả nguyên liệu, ảnh
hưởng khủng hoảng tài chính toàn cầu thời gian qua đã tác động lớn tới hoạt động sản xuất, kinh
doanh của DN nhựa.
Trên thực tế tại nước ta, ngành khuôn mẫu phát triển chậm so tốc độ phát triển của ngành
nhựa, chưa đáp ứng triệt để nhu cầu sản xuất trong nước. Sở dĩ, ngành chế tạo khuôn mẫu của
nước ta chậm phát triển và không đáp ứng được nhu cầu của thị trường trong nước là do đội ngũ
công nhân và kỹ sư chế tạo khuôn mẫu của ta được đào tạo từ ngành cơ khí chế tạo khác của các
trường đại học và trường công nhân kỹ thuật, chưa có trường đào tạo chuyên sâu về chế tạo
khuôn mẫu ngành nhựa. Theo các doanh nghiệp sản xuất khuôn mẫu, hiện nay các DN trong
ngành đang có xu hướng tuyển dụng nguồn nhân lực từ Trung Quốc có tay nghề cao hơn VN, họ
được đào tạo chính qui từ các trường thiết kế và chế tạo khuôn mẫu Trung Quốc. Theo bà Trương
Thị Bàng - Phó Giám đốc Cty TNHH Lập Phúc, kỹ sư người Trung Quốc có phong cách làm việc
chuyên nghiệp, họ sử dụng thành thạo các công nghệ và thiết bị hiện đại. Ngoài ra, họ có thể tự
sửa chữa cả máy móc, thiết bị khi có sự cố; mức lương thuê mướn thấp hơn so công nhân và kỹ
sư người VN (trung bình một công nhân lành nghề VN có mức lương từ 2,5 đến 3 triệu
đồng/tháng, trong khi đó đối với công nhân, kỹ sư từ Trung Quốc, doanh nghiệp chỉ trả từ 60 -

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

3

SVTH: Hà Công Anh Tuấn

Chương 1A: Giới thiệu công nghệ ép phun

Luận văn tốt nghiệp

70% mức lương so kỹ sư, công nhân lành nghề VN). Xu hướng tuyển dụng này hiện tại đang tập
trung ở khu vực Chợ Lớn- TP HCM, bởi nơi đây có Cộng đồng DN nhựa truyền thống gốc Hoa.
Đối với các sản phẩm mang tính đột xuất cấp bách, các DN nhựa thường đặt mua khuôn mẫu từ
Trung Quốc. Vì thời gian gia công khuôn mẫu của Trung Quốc nhanh hơn gia công tại VN 40%,
giá thành khuôn mẫu chỉ bằng 40- 60%.

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

4

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 1A: Giới thiệu công nghệ ép phun

Luận văn tốt nghiệp

1.2 Quy trình sản xuất một sản phẩm nhựa:

Yêu cầu khách hàng

Thiết kế khuôn

Gia công khuôn

Không đạt

Ép thử và kiểm tra
Đạt
Làm đẹp khuôn
Bảo trì và sửa
chữa khuôn
Giao khuôn

Sản xuất sản phẩm

Giao sản phẩm

Hình 1.1:Lưu đồ quy trình sản xuất một sản phẩm nhựa.

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

5

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 1A: Giới thiệu công nghệ ép phun

Luận văn tốt nghiệp

Yêu cầu khách hàng:
Khách hàng thông thường được phân làm 2 loại chính:
1) Khách hàng cung cấp bản vẽ chi tiết và sản phẩm mẫu (nếu có).
2) Khách hàng chỉ cung cấp sản phẩm mẫu.
Đối với loại khách hàng thứ 1, thì đây là khách hàng mà chúng ta cần hướng tới. Vì là kỹ sư

thì chúng ta chủ yếu là làm việc trên các bản vẽ với tính rõ ràng và đầy đủ. Bản vẽ chi tiết sản
phẩm cung cấp cho ta các thông tin cũng như yêu cầu của sản phẩm, tạo thuận lợi cho quá trình
thiết kế, chế tạo cũng như kiểm tra sau này. Còn đối với loại khách hàng thứ 2 thì chúng ta phải
nghiên cứu từ mẫu sản phẩm hiện có kết hợp với các yêu cầu của khách hàng để vẽ được bản vẽ
chi tiết của sản phẩm một cách chính xác, chỉ khi nào có bản vẽ chi tiết của sản phẩm thì mới có
thể bắt đầu thiết kế và chế tạo khuôn được.
Mục tiêu cuối cùng của bước này là phải đưa ra được bản vẽ chi tiết của sản phẩm mà trong
đó phản ánh được các yêu cầu của khách hàng.
Thiết kế khuôn:
Thiết kế khuôn là dựa vào các yều cầu của sản phẩm (hình dáng, khối lượng, kích thước,
các yêu cầu lắp ghép…) mà ta xác định kết cấu khuôn (số sản phẩm trên khuôn, kiểu khuôn…),
thiết kế hệ thống dẫn nhựa, hệ thống làm nguội và hệ thống đẩy sản phẩm.
Thiết kế khuôn phải đảm bảo khuôn có kết cấu đơn giản nhất, sản phẩm ép ra đạt các yêu
cầu của khách hàng, tối ưu hóa thời gian ép sản phẩm.
Gia công khuôn:
Sau khi đã thiết kế hoàn chỉnh thì ta triển khai xuống xưởng để gia công khuôn. Tùy vào
điều kiện máy móc và độ phức tạp của khuôn mà ta có quy trình công nghệ gia công khuôn phù
hợp.
Ép thử khuôn và kiểm tra:
Sau khi đã hoàn thành chế tạo khuôn thì ta phải đưa khuôn lên máy ép thử để kiểm tra xem
khuôn đã đạt các yêu cầu kỹ thuật hay chưa.

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

6

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 1A: Giới thiệu công nghệ ép phun

Luận văn tốt nghiệp

Kiểm tra các sai lệch về hình dáng trên sản phẩm, các đường hàn và lỗ khí trong sản phẩm,
nhiệt độ của khuôn sau một thời gian ép có đảm bảo ổn định không…
Thiết kế và gia công khuôn cần phải tỉ mỉ, chính xác bởi vì giá thành chế tạo khuôn là cao,
và đa số khuôn có kích thước lớn nên sẽ tốn rất nhiều thời gian và công sức khi sửa chữa. Do đó
ở khâu này, chúng ta cần phải kiểm tra chặt chẽ các yêu cầu và lỗi thường gặp của khuôn.
Làm đẹp khuôn:
Giúp nâng cao độ bóng của khuôn góp phần tăng độ bóng của sản phẩm và giúp dễ đẩy sản
phẩm ra khỏi khuôn. Sơn chống gỉ sét lên khuôn, đánh dấu khuôn trên và khuôn dưới rõ ràng để
tránh nhầm lẫn khi tháo lắp khuôn…
Giao khuôn:
Đảm bảo giao khuôn đúng thời gian và khuôn đáp ứng được các yêu cầu của khách hàng.
Sản xuất sản phẩm:
Đưa khuôn lên máy ép, điều chỉnh các thông số ép phù hợp và bắt đầu ép sản phẩm. Tùy
vào từng loại khuôn mà có khả năng lấy sản phẩm tự động hay bằng tay.
Bảo trì và sữa chữa khuôn:
Trong quá trình sản xuất thì yêu cầu phải có lịch bảo trì đều đặn, nếu khuôn có sự cố thì cần
phải sữa chữa kịp thời để tránh ảnh hưởng đến nhịp sản xuất.
1.3 Các đặc điểm của phương pháp ép phun:
1.3.1 Đặc điểm của phương pháp ép phun:
Phương pháp gia công sản phẩm nhựa trên máy ép phun là công nghệ phun nhựa nóng chảy
được định lượng chính xác vào trong lòng một khuôn đóng kín với áp lực cao và tốc độ nhanh.
Sau một thời gian ngắn sản phẩm được định hình và sản phẩm được lấy ra ngoài. Ta lại tiếp tục
một chu kỳ tiếp theo cho sản phẩm thứ hai. Thời gian từ lúc đóng khuôn, phun nhựa vào lòng
khuôn, thời gian định hình và làm nguội sản phẩm, lấy sản phẩm ra khỏi khuôn, đóng khuôn trở
lại gọi là một chu kỳ của một lần ép sản phẩm.
Ngoài những đặc điểm trên, phương pháp ép phun còn có những đặc điểm sau:

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

7

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 1A: Giới thiệu công nghệ ép phun

Luận văn tốt nghiệp

- Sản phẩm gia công khá chính xác theo 3 chiều, vì được tạo hình trong lòng khuôn kín.
- Quá trình nhựa hóa và tạo hình được thực hiện trong 2 giai đoạn riêng biệt, trong những
bộ phận khác nhau của máy: nhựa hóa trong xylanh nguyên liệu và tạo hình trong khuôn đúc.
- Quá trình tạo hình chỉ tiến hành sau khi làm khít hai nửa khuôn lại với nhau.
- Tùy theo loại nguyên liệu đúc, chế độ nhiệt độ của khuôn đúc khác nhau. Đối với nhựa
nhiệt dẻo, nhiệt độ của khuôn thấp hơn nhiệt độ nhựa lỏng. Đối với nhựa nhiệt rắn, nhiệt độ
khuôn cao hơn nhiệt độ của nhựa lỏng.
- Vùng tạo hình của khuôn đã được lấp đầy nguyên liệu thì khuôn mới chịu tác dụng lực
của pittong đúc gián tiếp qua nhựa lỏng.
- Năng suất của phương pháp đúc dưới áp suất cao, tùy theo kích thước và hình dạng của
sản phẩm chu kỳ đúc có thể thay đổi từ mấy giây đến mấy chục phút.
- Gia công bằng phương đúc dưới áp suất tiết kiệm được nhiều nguyên liệu, đồng thời công
đoạn hoàn tất cũng tốn ít thời gian.
- Quá trình đúc dưới áp suất không ổn định về nhiệt độ và áp suất.
Quá trình sản xuất ra sản phẩm có chất lượng cao, sản lượng tối đa và rút ngắn chu kỳ sản
xuất sản phẩm là 2 vấn đề lớn của kỹ thuật công nghệ ép phun.
1.3.2 Ưu nhược điểm của công nghệ ép phun:
 Ưu điểm :
Máy ép phun có thể tạo ra những sản phẩm có thể tích lớn với tốc độ cao. Công lao động

đòi hỏi thấp và quá trình được tự động hóa. Sản phẩm ép phun có tính cơ học dẻo hoặc các bề
mặt mang tính thẩm mỹ. Sản phẩm có bề mặt khác nhau và có màu sắc đều có thể sử dụng
phương pháp này. Các sản phẩm giống nhau có thể được đúc bởi các nguyên liệu khác nhau trên
cùng một thiết bị. Phương pháp này có sai số rất nhỏ. Những sản phẩm có thể đúc từ hỗn hợp
nhựa, thủy tinh, xi măng, bột tan và cacbon; kim loại và phi kim loại có thể được thêm vào.
Các quy trình cho phép sản xuất ra sản phẩm có chi tiết rất nhỏ, mà hầu hết không thể chế
tạo bằng phương pháp khác. Lượng phế phẩm rất nhỏ tại các đường rãnh, cổng phun và sản phẩm
bị loại bỏ có thể sử dụng lại. Công nghệ mang tính tiết kiệm chi phí nguyên liệu, bởi vì nó có thể

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

8

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 1A: Giới thiệu công nghệ ép phun

Luận văn tốt nghiệp

đưa các loại nguyên liệu nhựa rẻ tiền hơn như nguyên liệu tái chế, các phế phẩm có thể sử dụng
lại ngay lập tức bằng máy nghiền và máy đúc lại. Vì năng lượng tiêu tốn thấp nên đây là quá trình
kinh tế nhất để chế tạo ra nhiều dạng sản phẩm.
 Nhược điểm:
Tuy nhiên, lợi nhuận của công nghiệp nhựa thì không cao. Máy đúc, thiết bị và các thiết bị
phụ trợ thì đắt (chi phí cho máy cao). Việc điều khiển quá trình ép nhựa khá khó khăn, máy móc
không phải luôn hoạt động tốt trong suốt quá trình. Chất lượng nhựa thay đổi theo từng đợt
nguyên liệu. Thêm vào đó, độ nhớt, nhiệt độ, áp suất trong quá trình đúc thay đổi liên tục và khó
kiểm soát. Chất lượng hàng hóa thường khó xác định một cách chính xác.

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

9

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 2A: Trình tự thiết kế khuôn ép phun.

Luận văn tốt nghiệp

CHƯƠNG 2A: TRÌNH TỰ THIẾT KẾ KHUÔN ÉP PHUN

2.1 Quy trình thiết kế khuôn ép phun.
2.2 Thiết kế hình học cho sản phẩm nhựa.
2.3 Thiết kế khuôn ép nhựa.
__________________________________________________________________

2.1 Quy trình thiết kế khuôn ép phun:
Thông thường quy trình thiết kế khuôn ép phun được tiến hành như lưu đồ trên hình 2.1.
Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế khuôn các bước trên không nhất thiết phải tiến hành độc lập
mà nên được phối hợp linh hoạt với nhau để đạt được kết quả tốt nhất.
2.2 Thiết kế hình học cho sản phẩm nhựa:
Trong quá trình thiết kế khuôn thì bước thiết kế sản phẩm là vô cùng quan trọng vì nó giúp
cho công việc thiết kế khuôn được đơn giản hơn, sản phẩm mang tính thực tế hơn để có thể dễ
dàng gia công khuôn và sản xuất sản phẩm.
Khi thiết kế sản phẩm thì chúng ta tập trung vào tính thực tế của sản phẩm, nghĩa là sản
phẩm phải hợp lý, có thể gia công khuôn và sản xuất sản phẩm được.
2.2.1 Các nguyên tắc cơ bản để thiết kế sản phẩm:
 Làm cho dòng cân bằng đồng hướng (Unidirection flow): hướng của dòng chảy có ảnh

hưởng đến sự co rút của sản phẩm theo các hướng, dẫn đến ảnh hưởng đến độ chịu lực theo các
hướng. Khi thiết kế sản phẩm nên bố trí cho dòng nhựa chảy theo cùng một hướng và cùng trên
một đường thẳng.
 Làm cân bằng dòng (Balance flow): dòng chảy được gọi là cân bằng khi các điểm cực
của khuôn được điền đầy trong cùng một thời gian. Cân bằng dòng làm cho định hướng đồng
đều, co rút đồng đều và ít bị ứng suất nội và cong vênh sản phẩm.

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

10

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 2A: Trình tự thiết kế khuôn ép phun.

Luận văn tốt nghiệp

Đơn đặt hàng

Thiết kế sản phẩm

Nhân độ co và bố trí các lòng
khuôn

Thiết kế khuôn chày và khuôn cối

Thiết kế hệ thống dẫn
nhựa

Thiết kế hệ thống dẫn hướng và định
vị

Thiết kế hệ thống đẩy

Thiết kế hệ thống làm nguội và thoát

khí
Tính bền và chọn vật liệu làm khuôn

Lắp các tấm khuôn lại với
nhau

Bản vẽ thiết kế
khuôn
Hình 2.1:Lưu đồ quy trình thiết kế khuôn.

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

11

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 2A: Trình tự thiết kế khuôn ép phun.

Luận văn tốt nghiệp

 Phân bố đều áp suất trong khuôn (Constant pressure gradient): phân bố áp suất có ảnh
hưởng đến chất lượng sản phẩm do Phân bố áp suất → Vận tốc điền khuôn → Ứng suất trượt →

Định hướng → Co ngót chịu lực. Như vậy muốn sản phẩm tốt, ta phải tạo cho phân bố áp suất
đều từ đầu dòng đến cuối dòng chảy, điều này chỉ đúng đối với sản phẩm có bề dày thay đổi.
 Ứng suất trượt cực đại (Max shear stress): khi gia công ứng suất trượt không được vượt
quá một giá trị cho phép, giá trị này phụ thuộc vào vật liệu nhựa.
 Kiểm soát vị trí đường hàn (Weld line), đường nối (Meld line): đường hàn hay đường
nối hình thành do sự gặp nhau của các dòng nhựa khác nhau khi chảy trong khuôn. Tại vị trí
đường hàn sản phẩm sẽ có độ bền yếu nên dễ gãy, vỡ khi tác dụng lực. Khi thiết kế sản phẩm nên
tạo các bề dày thành vật liệu hợp lý để tránh tạo thành đường hàn, đường nối.
 Tránh nghẽn dòng (Hesitation): sự nghẽn dòng là do dòng chảy bị chậm hoặc bị ngừng.
Khi nhựa điền đầy khuôn có cả vùng dày lẫn vùng mỏng, nhựa sẽ điền đầy vùng dày trước, điều
này dẫn đến nghẽn dòng tại vùng mỏng.
2.2.2 Các chỉ tiêu khi thiết kế sản phẩm:
Các chỉ tiêu quan trọng khi thiết kế sản phẩm là góc thoát khuôn cho sản phẩm, bề dày, góc
vát, góc bo, các gân, vấu lồi, lỗ trên sản phẩm …
2.2.2.1 Góc thoát khuôn:
Đối với những sản phẩm có gân, vấu lồi, rãnh sâu hay là có bề mặt gây lực ma sat cản trở
việc tháo khuôn do tiếp xúc với thành khuôn … thì cần phải có góc tháo khuôn theo hướng mở
khuôn để giúp việc lấy sản phẩm ra khỏi khuôn được dễ dàng hơn.

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

12

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 2A: Trình tự thiết kế khuôn ép phun.

Luận văn tốt nghiệp

Hình (a)

Hình (b)

Hình 2.2 : Ví dụ về góc tháo khuôn cho sản phẩm
Hình a : sản phẩm khó lấy ra khỏi khuôn.
Hình b: sản phẩm lấy ra khỏi khuôn dễ dàng.
Việc thiết kế góc thoát khuôn là cần thiết và quan trọng bởi vì khi không có góc thoát khuôn
hoặc thiết kế sai thì lực cản do ma sat giữa bề mặt khuôn và bề mặt sản phẩm là rất lớn, dưới tác
dụng của lực đẩy từ hệ thống đẩy sản phẩm thì sẽ làm cho sản phẩm bị hư hỏng khi được đẩy ra
ngoài. Thậm chí sản phẩm có thể bị kẹt trong khuôn khi đó cần phải sử dụng nhiều biện pháp
khác để lấy sản phẩm ra ngoài.
Góc thoát khuôn phụ thuộc vào độ co của nhựa và chiều cao thoát khuôn. Giá trị của góc
thoát khuôn thông thường nằm trong khoảng 0,25° đến 3°. Đối với những sản phẩm có chiều cao
thoát khuôn nhỏ hơn 5mm thì không cần phải tạo góc thoát khuôn bởi vì lực ma sat sinh ra giữa
bề mặt sản phẩm và thành khuôn là tương đối nhỏ, không ảnh hưởng đến quá trình tháo khuôn.
Ta có thể tham khảo đồ thị sau để thiết kế góc thoát khuôn hợp lý:

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

13

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 2A: Trình tự thiết kế khuôn ép phun.

Luận văn tốt nghiệp

Biểu đồ 2.1: Góc thoát khuôn và chiều cao thoát khuôn.

2.2.2.2 Bề dày sản phẩm:
Bề dày sản phẩm không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến độ cứng vững của sản phẩm mà còn
ảnh hưởng đến thẫm mỹ và giá thành sản phẩm. Tuy nhiên chúng ta cần tránh thiết kế sản phẩm
quá dày vì nó làm tốn vật liệu, làm tăng thời gian chu kỳ ép phun và có thể dẫn tới một số khuyết
tật do sản phẩm quá dày như các bọng rỗng và vết lõm.
Thông thường sản phẩm có bề dày từ 0,5 đến 4mm, đối với một số sản phẩm yêu cầu cách
điện và cách nhiệt thì có thể dày hơn. Tốt nhất là thiết kế bề dày càng mỏng và càng đồng đều
càng tốt nhưng vẫn đảm bảo được độ cứng vững. Điều này giúp cho nhựa điền đầy vào lòng
khuôn dễ dàng và đảm bảo co rút đồng đều, ứng suất trong cũng giảm đáng kể.

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

14

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 2A: Trình tự thiết kế khuôn ép phun.

Luận văn tốt nghiệp

Việc đảm bảo cho sản phẩm có bề dày đồng đều là quan trọng bởi vì thời gian đông đặc của
nhựa lỏng là khác nhau tại các phần có bề dày khác nhau. Ta có thể hạn chế được điều này bằng
các thay thế các bề dày thay đổi đột ngột bằng các đoạn chuyển tiếp.

:

Hướng của dòng nhựa chảy.

Hình 2.3 : Cách thiết kế phần chuyển tiếp.

Một số khuyết tật do bề dày sản phẩm gây ra:

Hình 2.4: Vết lõm.

Hình 2.5: Lỗ trống.

Không tốt

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

Tốt

15

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 2A: Trình tự thiết kế khuôn ép phun.

Luận văn tốt nghiệp

Hình 2.6: Sự ưu tiên dòng chảy khi bề dày khác nhau
gây nên đường hàn và lỗ khí.

Hình 2.7: Cong vênh.
Hiệu quả của thiết kế sản phẩm theo bề dày sản phẩm:
 Rút ngắn thời gian chu kỳ ép phun và chế tạo khuôn.
 Giảm giá thành sản phẩm và khuôn.
 Tiết kiệm vật liệu nhựa mà vẫn đảm bảo giá trị sử dụng của sản phẩm.
 Tránh được một số khuyết tật trên sản phẩm: cong vênh, vết lõm, lỗ rỗng và đường

hàn …
2.2.2.3 Góc bo trên sản phẩm:
Khi thiết kế sản phẩm, để tránh tập trung ứng suất tại các góc sắc cạnh của sản phẩm dễ gây
ra các khuyết tật, thì người ta sử dụng các góc bo để thay thế. Tuy nhiên do sự co ngót của mặt
trong và mặt ngoài sản phẩm là không đồng đều nhau, mặt ngoài có xu hướng co lại nhiều hơn
nên do đó chọn bán kính bo cho mặt trong và ngoài sản phẩm là vấn đề cần phải quan tâm.
Bán kính bo trong nên nằm trong phạm vi từ 20% đến 60% của bề dày sản phẩm, tốt nhất là
50%. Bán kính ngoài thì bằng bán kính trong cộng thêm một lượng bằng đúng bề dày sản phẩm.

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

16

SVTH: Hà Công Anh Tuấn


Chương 2A: Trình tự thiết kế khuôn ép phun.

Luận văn tốt nghiệp

Hình 2.8: Kích thước thiết kế góc bo.
Một số khuyết tật thường gặp:

Vết nứt do tập trung ứng suất.

Nếp gấp bề mặt.

Hình 2.9: Khuyết tật liên quan đến góc bo.
Hiệu quả của thiết kế góc bo:
 Sản phẩm được làm nguội đồng đều.

 Giảm khả năng bị cong vênh trên sản phẩm.
 Giảm sự cản dòng.
 Nhựa lỏng dễ điền đầy lòng khuôn.
 Giảm sự tập trung ứng suất.

GVHD: TS Phan Tấn Tùng

17

SVTH: Hà Công Anh Tuấn