(Luận văn thạc sĩ) thiết kế, chế tạo khuôn ép phun nhựa chi tiết mặt ga lăng xe tải

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHẠM ĐÌNH LÀNH

C
C

R
L
T.

DU

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN NHỰA
CHI TIẾT MẶT GA LĂNG XE TẢI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Đà Nẵng – Năm 2020


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PHẠM ĐÌNH LÀNH

C
C

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN NHỰA

R
L
T.

CHI TIẾT MẶT GA LĂNG XE TẢI

DU

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
Mã số: 85.20.103

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. LÊ CUNG

Đà Nẵng – Năm 2020


i

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

C
C

DU

R
L
T.

Phạm Đình Lành


ii

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN ÉP PHUN NHỰA
CHI TIẾT MẶT GA LĂNG XE TẢI
Học viên: PHẠM ĐÌNH LÀNH Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí.
Mã số: 85.20.103 Khóa: 35. Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắc: Khn ép phun nhựa hiện đang được ứng dụng để sản xuất các linh kiện sản
xuất bằng phương pháp gia công ép phun nhựa cho ô tô trên thế giới. ở việt nam chưa
được các nhà sản xuất ứng dụng chế tạo linh kiện nội địa hóa vì gặp khó khăn về sản
lượng và về công nghệ. Bài báo này ứng dụng công nghệ thiết kế ngược và công nghệ
CAE để thiết kế, chế tạo khuôn ép phun nhựa cho chi tiết mặt ga lăng xe tải, một trong
các linh kiện của dòng xe tải Kia (K200/K250), góp phần nâng cao tỷ lệ nội địa hóa của

C
C

xe, giảm giá thành sản phẩm và chủ động trong sản xuất. Trên cơ sở này, tôi tiếp tục
ứng dụng để sản xuất gia công tất cả các bộ khuôn ép phun nhựa sau này cho các loại

R

L
T.

linh kiện tương tự của xe tải, xe khách và xe du lịch trong tương lai.

DU

Từ khóa - khn ép phun; thiết kế ngược; nội địa hóa; xe tải
DESIGN AND MANUFACTURE OF PLASTIC SPRAY MOLD DETAIL
FRONT TRUCK GAUGE TRUCK
Abstract: The plastic injection mould is increasingly being used in plastic injection
processing for automobiles today. In Vietnam, the automakers have not yet used this
technology for making components because of the difficulties of production and
technology. This article applies reserve engineering and CAE technology to design and
manufacture plastic injection mould for calandre, one of the Kia truck’s components
(k200,k250), contributing to increase the localization rate of the car, reduce product
price and take the initiative in production. On this basic, i am conducting applications
to manufacture all of plastic injection mould later for the same types of trucks, bus and
passenger cars in the future.
Key words - plastic injection mould; reserve engineering; localization; truck


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ i
TÓM TẮC .......................................................................................................................ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU..................................................................................vii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................... viii

MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
I.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................ 1

II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ..................................................................................... 1
III. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.......................................................... 1
IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................ 2

C
C

V. Ý NGHĨA THỰC TIỄN............................................................................................ 2

R
L
T.

VI. DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .......................................................................... 2
VII.DÀN Ý NỘI DUNG CHÍNH:................................................................................... 3

DU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ........................................................................................... 4
1.1. Các sản phẩm nhựa điển hình trong ngành công nghiệp ô tô: .................................. 4
1.1.1. Mặt ga lăng: ........................................................................................................... 4
1.1.2. Bảng điều khiển cửa (Door Panel): ....................................................................... 4
1.1.3. Bảng tín hiệu (Instrument Panel): ......................................................................... 5
1.1.4. Nội thất xe (Car Interior Parts):............................................................................. 5
1.1.5. Cản trước và sau (Front and Rear Bumper): ......................................................... 6

1.2. Tổng quan về công nghệ thiết kế ngược: .................................................................. 7
1.2.1. Định nghĩa thiết kế ngược: .................................................................................... 7
1.2.2. Ưu điểm của thiết kế ngược trong sản xuất: ......................................................... 7
1.2.3. Quy trình thiết kế ngược: ...................................................................................... 8
1.2.4. Ứng dụng: .............................................................................................................. 9
1.3. Tổng quan về khuôn ép phun nhựa: .......................................................................... 9
1.3.1. Khái niệm về khuôn: ............................................................................................. 9


iv

1.3.2. Phân loại khuôn ép phun nhựa: ........................................................................... 10
1.3.3. Kết cấu chung của một bộ khuôn: ....................................................................... 11
1.4. Tổng quan về tình hình nghiên cứu: ....................................................................... 12
1.4.1. Tình hình nghiên cứu hiện nay: ........................................................................... 12
1.4.2. Các cơng trình nghiên cứu liên quan: .................................................................. 13
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CHI TIẾT BẰNG CƠNG NGHỆ ........................................ 15
THIẾT KẾ NGƯỢC ...................................................................................................... 15
2.1. Phân tích và xây dựng quy trình thiết kế sản phẩm: ............................................... 15
2.1.1. Đặc điểm, thông số kỹ thuật mặt ga lăng xe tải Kia (K200/K250): .................... 15
2.1.1.1.

Đặc điểm của chi tiết: ................................................................................... 15

2.1.1.2.

Thông số kỹ thuật: ........................................................................................ 15

C
C

R
L
T.

2.1.2. Lập phương án thiết kế: ....................................................................................... 16

DU

2.1.2.1.

Các phương án thiết kế chi tiết: .................................................................... 16

2.1.2.2.

Lựa chọn phương án thiết kế tối ưu:............................................................. 17

2.1.3. Quy trình thiết kế sản phẩm: ............................................................................... 18
2.2. Tái tạo chi tiết bằng công nghệ thiết kế ngược: ...................................................... 18
2.2.1. Chuẩn bị sản phẩm và thiết bị đo: ....................................................................... 18
2.2.2. Giai đoạn lấy mẫu số hóa bề mặt: ....................................................................... 19
2.2.3. Giai đoạn xử lý dữ liệu số hóa: ........................................................................... 20
2.3. Thiết lập bản vẽ chi tiết:.......................................................................................... 22
2.3.1. Mặt ga lăng xe tải chi tiết 1: ................................................................................ 22
2.3.2. Mặt ga lăng xe tải chi tiết 2: ................................................................................ 23
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ KHN......................................................... 25
3.1. Tính tốn thiết kế khn mặt ga lăng xe tải Kia (K200/K250): ............................. 25
3.1.1. Tính tốn thiết kế khuôn dựa trên các số liệu ban đầu: ....................................... 25
3.1.1.1.

Tính tốn khối lượng sản phẩm: ................................................................... 25

3.1.1.2.

Tính tốn hệ thống làm mát: ......................................................................... 26


v

3.1.1.3.

Tính tốn lực kẹp khn: .............................................................................. 26

3.1.2. Thiết kế kết cấu khn: ....................................................................................... 27
3.1.2.1.

Bố trí lịng khn: ......................................................................................... 27

3.1.2.2.

Nhập hệ số co rút cho sản phẩm: .................................................................. 27

3.1.2.3.

Thiết kế mặt phân khuôn: ............................................................................. 28

3.1.2.4.

Xây dựng kết cấu khuôn (moldbase): ........................................................... 29

3.1.2.5.

Thiết kế hệ thống vấu chặn (slide): .............................................................. 30

3.1.2.6.

Xác định kích thước khn: ......................................................................... 33

3.1.2.7.

Thiết kế hệ thống đẩy sản phẩm: .................................................................. 35

3.1.2.8.

Thiết kế hệ thống kênh dẫn: ......................................................................... 36

3.1.2.9.

Thiết kế hệ thống làm mát: ........................................................................... 38

C
C

R
L
T.

3.1.3. Kiểm nghiệm sức bền khn: .............................................................................. 39
3.1.3.1.

Bài tốn kiểm tra sức bền khn: ................................................................. 39

3.1.3.2.

Thiết lập bài toán phần tử hữu hạn: .............................................................. 40

3.1.3.3.

Sơ đồ tính tốn sức bền khn: .................................................................... 42

3.1.3.4.

Giải bài tốn và xử lý kết quả: ...................................................................... 43

DU

3.2. Mơ phỏng quá trình ép phun sản phẩm bằng phần mềm moldflow: ...................... 45
3.2.1. Giới thiệu chung về phần mềm Moldflow: ......................................................... 45
3.2.2. Một số chức năng của Moldflow:........................................................................ 46
3.2.3. Mô phỏng quá trình ép phun sản phẩm trên phần mềm Moldflow: .................... 47
3.2.3.1.

Thiết lập các điều kiện ban đầu: ................................................................... 47

3.2.3.2.

Chia lưới sản phẩm: ...................................................................................... 48

3.2.3.3.

Kết quả phân tích mơ phỏng:........................................................................ 49

3.2.3.4.

Phân tích các khuyết tật: ............................................................................... 52

3.3. Xác định thơng số kỹ thuật hợp lý cho quá trình phun ép sản phẩm: ..................... 54
3.3.1. Nhận xét, chỉnh sửa và hiệu chỉnh khuôn: .......................................................... 54
3.3.2. Xác định thông số ép phun cho sản phẩm: .......................................................... 55


vi

CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM KHUÔN ............................................... 56
4.1. Quy trình gia cơng các chi tiết khn: .................................................................... 56
4.1.1. Quy trình gia cơng tấm khn cố định: ............................................................... 56
4.1.2. Quy trình gia cơng tấm khn di động:............................................................... 58
4.2. Quy trình lắp ráp khn: ......................................................................................... 63
4.2.1. Quy trình lắp ráp khn cố định: ........................................................................ 63
4.2.2. Quy trình lắp ráp khn di động: ........................................................................ 65
4.3. Thử nghiệm - đánh giá sản phẩm và khuôn: ........................................................... 66
4.3.1. Thử nghiệm sản phẩm: ........................................................................................ 66
4.3.2. Đánh giá sản phẩm: ............................................................................................. 70

C
C

4.3.3. Đánh giá khuôn: .................................................................................................. 72

R

L
T.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 74

DU

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................... 75
PHỤ LỤC ĐI KÈM ....................................................................................................... 76


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Số hiệu bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Kết cấu chung của một bộ khuôn ép phun nhựa

12

2.1

Thông số kỹ thuật mặt ga lăng xe tải Kia (K200/K250)

15

2.2

Phân tích ưu, nhược điểm của từng loại cơng nghệ

17

3.1

Kết cấu chính của khn mặt ga lăng xe tải Kia
(K200/K250)

34

3.2

Thiết lập các thông số ban đầu cho q trình mơ phỏng

47

4.1

Quy trình gia cơng tấm khn cố định

56

4.2

Quy trình gia cơng tấm khn di động

59

4.3

Quy trình lắp ráp tấm cố định

63

4.4

Quy trình lắp ráp tấm di động

65

4.5

Thông số kỹ thuật máy ép phun

67

4.6

Thông số vật liệu thử khuôn

67

4.7

Bảng kết quả sau khi thử nghiệm khuôn

72

C
C

R
L
T.

DU


viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Số hiệu hình ảnh

Tên hình ảnh

Trang

1.1

Mặt ga lăng xe tải

4

1.1

Mặt ga lăng xe tải

4

1.2

Mặt ga lăng xe Bus Thaco

4

1.3

Bảng điều khiển cửa

5

1.4

Bảng điều khiển xe

5

1.5

Một số chi tiết nội thất xe ô tô

6

1.6

Chi tiết cản sau và cản trước của xe ô tô

6

1.7

Thiết kế ngược cho chi tiết cản xe

7

1.8

So sánh quy trình thiết kế thuận và thiết kế ngược

8

1.9

Vị trí phần cavity (khn cố định) và phần core
(khuôn di động)

10

1.10

Kết cấu chung của một bộ khuôn

11

2.1

Quy trình thiết kế chi tiết mặt ga lăng xe tải

18

2.2

Chi tiết mặt ga lăng xe thực

19

2.3

Máy Pro CMM 3500

19

2.4

Dữ liệu Scan sản phẩm trên phần mềm Geomagic
Design X

20

2.5

3D mặt ga lăng xe tải chi tiết 1

21

2.6

3D mặt ga lăng xe tải chi tiết 2

21

2.7

2D mặt ga lăng xe tải chi tiết 1

22

2.8

2D mặt ga lăng xe tải chi tiết 2

23

3.1

Bố trí lịng khn

27

3.2

Nửa khn di động (core)

28

3.3

Nửa khn cố định (cavity)

R
L
.

T
U

D

C
C

28


ix

Số hiệu hình ảnh

Tên hình ảnh

3.4

Kết cấu khn mặt ga lăng xe tải

3.5

Các vị trí cần bố trí vấu chặn (slide)

3.6

Kết cấu của một vấu chặn (slide) ngồi

3.7

Tính thơng số cho vấu chặn ngoài/ slide ngoài

3.8

Kết cấu của một vấu chặn trong/ slide mặt trong

3.9

Cách tính hành trình slide trong

3.10

Cụm trượt vấu chặn (slide)

3.11

Bảng vẽ 2D khn

3.14
3.15
3.16

C
C

R
L
T.
Lị xo hồi

3.12
3.13

Trang

Hệ thống ty đẩy sản phẩm

DU

Vị trí đặt kênh dẫn nóng cho khn
Kết cấu của 1 kênh dẫn nóng

Ngun lý hoạt động của hệ thống làm mát.

29
30
30
31
32
33
33

34
36
36
37
38
38

Hệ thống nước làm mát trên tấm core (tấm khuôn
3.17

di động)

3.18

Sơ đồ chịu lực của phần khn di động

3.19

Mơ hình tính tốn

3.20

Sơ đồ tính tốn sức bền khuôn

3.21

Mô phỏng biến dạng lưới (Deformed Mesh)

3.22

Biểu đồ trường ứng suất Von Mises Stress

39
39
40
42
43
43

Biểu đồ trường biến dạng (Translational
3.23

Displacement Vector)

44


x

Số hiệu hình ảnh

Tên hình ảnh

Trang

Biểu đồ trường ứng suất chính (Stress Princeipal
3.24

Tensor Symbol)

3.25

Các thơng số chia lưới

3.26

Mơ phỏng dịng chảy nhựa theo thời gian

3.27

Mô phỏng thời gian điền đầy sản phẩm

3.28

Lưu đồ áp suất phun

3.29

Lưu đồ lực kẹp khuôn

3.30

Mô phỏng nhiệt độ dịng chảy nhựa

3.31

Mơ phỏng đường hàn trên sản phẩm

3.32

Mơ phỏng bẩy khí trên sản phẩm

3.33
4.1

C
C

R
L
T.

DU

Mơ phỏng độ lõm trên bề mặt sản phẩm

Gia công tấm khuôn cố định trên máy CNC

4.2

Gia công tấm khuôn di động trên máy CNC

4.3

Bộ điều khiển nhiệt độ

4.4

Gá đặt khuôn trên máy ép

4.5

Bảng thông số ép phun

4.6

Sản phẩm sau khi ép thử

4.7

Bảng kiểm tra kích thước chi tiết 1

4.8

Bảng kiểm tra kích thước chi tiết 2

4.9

Bảng kiểm tra đánh giá lắp ráp sản phẩm

4.10

Khn sau khi hồn thiện

45
48
49
50
50
51

52
53
53
54
58
63
68
68
69
69
70
71
71
73


1
MỞ ĐẦU
I.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

-

Nền cơng nghiệp nước ta trong thời gian qua đã có sự phát triển mạnh mẽ, đóng góp
nhiều cho sự phát triển của đất nước. Tuy nhiên thị trường các sản phẩm nói chung và
đặc biệt là sản phẩm cơ khí, nhựa của ngành ô tô nước ta ngày càng đòi hỏi yêu cầu
cao hơn về chất lượng, độ chính xác gia cơng, mức độ tự động hóa trong sản xuất, yêu
cầu mẫu mã sản phẩm phải được thay đổi thường xuyên, linh hoạt.

-

Nhu cầu về thiết kế phát triển sản phẩm mới, chép mẫu và thiết kế lại từ các sản phẩm
đã có cũng như nhu cầu về sản xuất, chế tạo các bộ khn có độ chính xác và độ phức
tạp cao là rất lớn. Để đáp ứng được yêu cầu trên, ta phải nghiên cứu phát triển, áp dụng
các công nghệ mới vào sản xuất nổi bật trong số đó là cơng nghệ CAD/CAM/CNC và

C
C

cơng nghệ thiết kế ngược.
-

R
L
T.

Hiện nay dịng xe tải Kia (K200/K250) được THACO sản xuất với hầu hết các linh
kiện trong được nhập khẩu từ Hàn Quốc với giá thành cao và không chủ động được

DU

trong sản xuất. Vì vậy để giảm giá thành, chủ động trong sản xuất, THACO đã hướng
đến mục tiêu tăng tỉ lệ nội địa hóa và nâng cao khả năng cạnh tranh với thị trường ô tô
trong nước. Nhờ sự phát triển của công nghệ và vấn đề cấp thiết trên em đã chọn đề tài
“Thiết kế, chế tạo khuôn ép phun nhựa chi tiết mặt ga lăng xe tải”.
II.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

-

Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược để tái tạo chi tiết mặt ga-lăng xe tải.

-

Thiết kế khuôn ép phun nhựa cho chi tết mặt ga-lăng xe tải Kia (K200/K250); mơ phỏng
q trình ép phun nhựa sử dụng phần mềm Moldflow.

-

Gia công khuôn ép phun, thử nghiệm ép phun chi tiết mặt ga-lăng xe tải Kia
(K200/K250); xác định các thông số công nghệ ép phun tối ưu nhằm tránh khuyết tật
cho sản phẩm.

III.

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1. Đối tượng nghiên cứu:
-

Chi tiết mặt ga-lăng xe tải Kia (K200/K250).

-

Công nghệ thiết kế ngược.


2

-

Phương pháp thiết kế khuôn.

-

Phần mềm Moldflow.

2. Phạm vi nghiên cứu:
IV.

Nghiên cứu trong khuôn ép phun nhựa mặt ga lăng cho xe tải Kia (K200/K250).
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

-

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, mô phỏng.

-

Phương pháp, kỹ thuật thiết kế ngược.

-

Công nghệ CAD/ CAM/ CNC.

-

Phương pháp thực nghiệm: Theo dõi q trình gia cơng và lắp ráp thực tế.

-

Từ kết quả theo dõi q trình sản xuất khn thực tế, ta sẽ so sánh với kết quả lý thuyết,

C
C

mô phỏng, từ đó đưa ra các thơng số tối ưu trong quá trình sản xuất sau này.

R
L
T.

V.

Ý NGHĨA THỰC TIỄN

-

Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược giúp Công ty chủ động trong việc thiết kế sản phẩm

DU

trong ngành ô tô tăng tỉ lệ nội địa hóa linh kiện ơ tơ.
-

Ứng dụng cơng nghệ CAE phân tích kỹ thuật khn ép phun nhựa để giúp Công ty chủ
động trong việc thiết kế khuôn, đồng thời tối ưu các thông số ép phun nhằm giảm thiểu
các khuyết tật và nâng cao chất lượng sản phẩm.

VI.
-

DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Ứng dụng công nghệ thiết kế ngược tái tạo và xây dựng bản vẽ chế tạo cho sản phẩm
chi tiết mặt ga lăng xe tải.

-

Ứng dụng phần mềm Moldflow để mơ phỏng q trình ép phun nhựa, xác định các
thông số kỹ thuật hợp lý của quá trình phun ép nhựa.

-

Thiết kế, chế tạo bộ khn nhựa hồn thiện cho chi tiết mặt ga-lăng xe tải Kia
(K200/K250).

-

Thực nghiệm ép phun nhựa để tạo ra sản phẩm chi tiết mặt ga-lăng xe tải Kia
(K200/K250).


3
VII.

DÀN Ý NỘI DUNG CHÍNH:
MỞ ĐẦU
Chương 1: TỔNG QUAN
1. Các sản phẩm nhựa điển hình trong ngành cơng nghiệp ơ tô

2. Tổng quan về công nghệ thiết kế ngược
3. Tổng quan về khn ép phun nhựa
4. Tổng quan về tình hình nghiên cứu
Chương 2: THIẾT KẾ CHI TIẾT BẰNG CƠNG NGHỆ THIẾT KẾ NGƯỢC
1. Phân tích và xây dựng quy trình thiết kế sản phẩm
2. Tái tạo chi tiết bằng công nghệ thiết kế ngược

C
C

3. Thiết lập bản vẽ chi tiết

R
L
T.

Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ KHN

1. Tính tốn thiết kế khuôn mặt ga lăng xe tải Kia (K200/K250)

DU

2. Mô phỏng quá trình ép phun sản phẩm trên phần mềm Moldflow
3. Xác định thông số kỹ thuật hợp lý cho quá trình phun ép sản phẩm
Chương 4: CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM KHN
1. Quy trình gia cơng các chi tiết khn
2. Quy trình lắp ráp khn
3. Thử nghiệm – đánh giá sản phẩm và khuôn
KẾT LUẬN VÀ TRIỂN VỌNG CỦA ĐỀ TÀI

4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Các sản phẩm nhựa điển hình trong ngành công nghiệp ô tô:
Công nghệ ép phun được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ ô tô, tận dụng tính
năng cơ lý của vật liệu, cùng khả năng công nghệ ưu việt. Công nghệ ép phun tạo nên
những chi tiết lớn, phức tạp, yêu cầu thẩm mỹ cao cũng như độ bền, độ dai va đập, đồng
thời đáp ứng được những yêu cầu khắc khe nhất trong ngành công nghệ ô tô hiện nay.
1.1.1. Mặt ga lăng:
Mặt ga lăng được chế tạo gồm hệ thống lưới cho phép khơng khí đi vào. Mặt
khác, hệ thống lưới này cịn chức năng bảo vệ bộ tản nhiệt và động cơ.
Sản xuất bằng vật liệu nhựa cao cấp mang lại sự tinh tế, sang trọng và nổi bật cho
xe giúp gia tăng thời gian sử dụng. Đồng thời, đảm bảo độ sáng bóng khơng bị xỉn màu

C
C

với độ bền cao khả năng chống chịu va đập giúp mang lại thời gian tuổi thọ cho sản

R
L
T.

phẩm.

DU

Hình 1.1: Mặt ga lăng xe tải

Hình 1.2: Mặt ga lăng xe Bus Thaco

1.1.2. Bảng điều khiển cửa (Door Panel):
Là một trong những chi tiết nội thất của xe, bảng điều khiển tích hợp nhiều thiết
bị cơng nghệ giúp người điều khiển và hành khách thuận tiện trong q trình vận hành
xe như tính năng đóng, mở, khóa cửa; hệ thống lạnh và sưởi…
Nhựa đặc trưng dùng chế tạo bảng điều khiển cửa là ABS, PP và một số loại nhiệt
nhựa dẻo có chất tăng bền như sợi thủy tinh…


5

Hình 1.3: Bảng điều khiển cửa
1.1.3. Bảng tín hiệu (Instrument Panel):
Nằm ở phía trước người lái xe, nơi lắp đặt các thiết bị điều khiển, hiển thị các

C
C

thông số trong quá trình vận hành xe.

R
L
T.

Bảng điều khiển thường được làm bằng nhựa ABS, PP, PPE, SMA…Những chất
dẻo này cho phép thiết kế các sản phẩm phức tạp. Ngoài ra chúng cịn sử dụng để gia

DU

cơng các bộ phận nội thất cịn lại của xe ơ tơ.

Hình 1.4: Bảng điều khiển xe
1.1.4. Nội thất xe (Car Interior Parts):
Các yếu tố ảnh hưởng đến nội thất xe là độ thoải mái, sang trọng, thẩm mỹ, độ
bền, cách bố trí phù hợp, mức độ tiếng ổn có ảnh hưởng quyết định đến lựa chọn của
người tiêu dùng. Các bộ phận nội thất bằng nhựa đáp ứng được tất cả các khía cạnh này,
ngồi ra cịn thể hiện một số tính năng ưu việt và hiệu quả hơn.
Nhựa dùng cho nội thất xe đặc trưng là ABS, một số loại nhiệt nhựa dẻo có chất
tăng bền như sợi thủy tinh…


6

C
C

Hình 1.5: Một số chi tiết nội thất xe ơ tô

R
L
T.

1.1.5. Cản trước và sau (Front and Rear Bumper):

DU

Cản xe là một cấu trúc được gắn hoặc kết hợp với phần trước và sau xe với mục
đích hấp thụ va chạm nhỏ, điều này có thể giúp bảo vệ hành khách trong xe, đồng thời
giảm thiểu chi phí sửa chữa xe khi gặp sự cố không mong muốn.
Trở thành trang bị tiêu chuẩn trên tất cả các xe từ năm 1925. Từ những thanh kim
loại đơn giản được gắn trước và sau xe, đã phát triển thành những thiết bị phức tạp, được

thiết kế tích hợp để bảo vệ xe trước những va đập ở tốc độ thấp.
Ngày nay, cản xe được thiết kế bằng nhựa với tính thẩm mỹ cao đồng thời đảm
bảo đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật về cơ tính.
Hầu hết các hệ thống cản xe đều được chế tạo bằng các loại nhựa nhiệt dẻo như
TPO, PP, …và một số hỗn hợp của chất tăng bền, sợi thủy tinh để tăng cơ tính và độ
cứng kết cấu.

Hình 1.6: Chi tiết cản sau và cản trước của xe ô tô


7
1.2. Tổng quan về công nghệ thiết kế ngược:
1.2.1. Định nghĩa thiết kế ngược:
Thiết kế ngược là quy trình thiết kế lại mẫu - mơ hình vật lý cho trước thơng qua
số hóa bề mặt mẫu bằng thiết bị đo tọa độ, và xây dựng mơ hình thiết kế từ dữ liệu số
hóa. Ưu điểm của phương pháp thiết kế ngược là cho phép thiết kế nhanh và chính xác
mẫu thiết kế có độ phức tạp hình học cao, hoặc mẫu dạng bề mặt tự do (không xác định
được quy luật tạo hình).
Kỹ thuật thiết kế ngược - Reverse Engineering (RE) là thuật ngữ được sử dụng
phổ biến trong thời gian gần đây. Tuy nhiên việc sử dụng RE trong phát triển sản phẩm
đã được bắt đầu từ vài thập kỷ trước. RE được khái niệm là quá trình nhân bản một vật
thể, một bộ phận hoặc một sản phẩm hồn chỉnh có sẵn mà khơng có sự trợ giúp của

C
C

bản vẽ, tài liệu hay mơ hình máy tính.

R
L

T.

DU

Hình 1.7: Thiết kế ngược cho chi tiết cản xe
Về bản chất thiết kế ngược là quá trình sao chép một sản phẩm đã được sản xuất
(nhờ khả năng sao chép hình ảnh của một vật thể thành dữ liệu CAD 3D), thiết kế ngược
liên quan đến việc quét hình (scanning), số hóa (digitizing) vật thể thành dạng điểm,
đường và bề mặt 3D.
1.2.2. Ưu điểm của thiết kế ngược trong sản xuất:
- Phương pháp thiết kế ngược cũng có ưu điểm đối với mẫu thiết kế dạng bề mặt có
quy luật tạo hình nhưng khơng xác định được thơng số thiết kế. Chẳng hạn các mẫu
bề mặt xoắn như cánh tuabin, bề mặt thủy động học, khí động học.
- Phương pháp thiết kế ngược cho phép thiết kế nhanh và chính xác mẫu thiết kế có độ
phức tạp hình học cao, hoặc mẫu dạng bề mặt tự do không xác định được.
- Mơ hình CAD được sử dụng như là mơ hình trung gian trong quá trình thiết kế bằng
cách tạo sản phẩm bằng tay trên đất sét, thạch cao, sáp, … rồi qt hình để tạo ra mơ
hình CAD. Từ mơ hình CAD này người ta sẽ chỉnh sửa theo ý muốn.


8
- Giảm bớt thời gian chế tạo dẫn tới năng suất cao.
- Chế tạo được nguyên mẫu mà không cần bản thiết kế.
1.2.3. Quy trình thiết kế ngược:

C
C

R
L

T.

DU

Hình 1.8: So sánh quy trình thiết kế thuận và thiết kế ngược
Xuất phát là một mẫu sản phẩm thực tế. Mẫu sản phẩm thực này được số hóa và
xử lý bằng các thiết bị và phần mềm chuyên dụng để đưa ra mơ hình CAD cụ thể. Sau
đó được mơ hình CAD cho sản phẩm rồi thì các cơng đoạn tiếp theo cũng giống như
chu trình sản xuất thuận trải qua các bước tính tốn, phân tích, tối ưu hóa trên các phần
mềm CAE/CAM, chuẩn bị công nghệ gia công tạo mẫu nhanh hoặc lập trình gia cơng
trên máy CNC hay các máy công cụ khác, kiểm tra thực tế cuối cùng mới đưa vào sản
xuất đại trà.
 Giai đoạn số hóa sản phẩm:
- Để số hóa sản phẩm ta dùng các máy quét hình để quét hình dạng vật thể.


9
- Có hai dạng thiết bị quét chủ yếu là thiết bị quét dạng tiết xúc (như máy đo tọa độ
Coordinate Measuring Machine- CMM) và máy quét không tiếp xúc (máy quét lazer).
 Giai đoạn xử lý số liệu số hóa: giai đoạn này gồm 3 bước:
- Bước 1: Chỉnh sửa lưới dữ liệu, đám mây điểm.
- Bước 2: Đơn giản hóa lưới tam giác bằng cách giảm số lượng tam giác và tối ưu hóa
vị trí đỉnh và cách kết nối các cạnh của tam giác trong lưới sao cho các đặc điểm hình
học khơng thay đổi.
- Bước 3: Chia nhỏ lưới và cắt nhỏ phần thừa (đã đơn giản hóa) để tạo bề mặt trơn như
ý muốn.
1.2.4. Ứng dụng:
- Thiết kế tạo khuôn mẫu (khuôn nhựa, khuôn đúc, …).

C

C

- Thiết kế, sản xuất hàng tiêu dùng (điện thoại, đồ gia dụng).

R
L
T.

- Sao chép, phục hồi, sản xuất phụ tùng đơn chiếc khơng cịn sản xuất hoặc thiết kế.

DU

- Nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới.

- Giáo dục- cho tào đạo, trình chiếu và mơ hình hóa thiết kế số hóa.
- Thời trang và dệt may- thiết kế cho vừa các kích cỡ quần áo và xác định kích thước,
và kích cỡ chuẩn.
- Bảo tàng- lưu trữ các dữ liệu 3D, tập hợp các dữ liệu danh mục cho bảo tàng.
1.3. Tổng quan về khuôn ép phun nhựa:
1.3.1. Khái niệm về khuôn:
Khuôn là dụng cụ (thiết bị) dùng để tạo hình sản phẩm theo phương pháp định
hình, khn được thiết kế và chế tạo để sử dụng cho một số lượng chu trình nào đó, có
thể là một lần và cũng có thể là nhiều lần.
Kết cấu và kích thước của khn được thiết kế và chế tạo phụ thuộc vào hình
dáng, kích thước, chất lượng và số lượng của sản phẩm cần tạo ra. Ngồi ra, cịn có rất
nhiều vấn đề khác cần phải quan tâm đến như các thơng số cơng nghệ của sản phẩm
(góc nghiêng, nhiệt độ khn, áp xuất gia cơng, …), tính chất vật liệu gia cơng (độ co
rút, tính đàn hồi, độ cứng, …), các chỉ tiêu về tính kinh tế của bộ khuôn. Khuôn sản

10
xuất sản phẩm nhựa là một cụm gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau, được chia ra làm
hai phần khn chính là:
-

Phần cavity (phần khn cái, phần khn cố định): được gá trên tấm cố định của
máy ép nhựa.

-

Phần core (phần khuôn đực, phần khuôn di động): được gá trên tấm di động của
máy ép nhựa.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.9: Vị trí phần cavity (khuôn cố định) và phần core (khuôn di động)
1.3.2. Phân loại khn ép phun nhựa:
-

Theo số tầng lịng khuôn:
+ Khuôn 1 tầng
+ Khuôn nhiều tầng

-

Theo loại kênh dẫn:
+ Khn dùng kênh dẫn nóng
+ Khn dùng kênh dẫn nguội

-

Theo cách bố trí kênh dẫn:
+ Khn hai tấm
+ Khn ba tấm

-

Theo số màu nhựa tạo ra sản phẩm:
+ Khuôn cho sản phẩm một màu
+ Khuôn cho sản phẩm nhiều màu


11
1.3.3. Kết cấu chung của một bộ khn:
Ngồi core (khn di động) và cavity (khn cố định) ra thì trong bộ khn cịn có
nhiều bộ phận khác. Các bộ phận này lắp ghép với nhau tạo thành những hệ thống cơ
bản của bộ khuôn, bao gồm:
-

Hệ thống dẫn hướng và định vị: gồm tất cả các chốt dẫn hướng, bạc dẫn hướng,
vịng định vị, bộ định vị, chốt hồi,... có nhiệm vụ giữ đúng vị trí làm việc của hai
phần khn khi ghép với nhau để tạo lịng khn chính xác.

-

Hệ thống dẫn nhựa vào lịng khn: gồm bạc cuống phun, kênh dẫn nhựa và miệng
phun làm nhiệm vụ cung cấp nhựa từ đầu phun máy ép vào trong lòng khuôn.

-

Hệ thống đẩy sản phẩm: gồm các chốt đẩy, chốt hồi, chốt đỡ, bạc chốt đỡ, tấm đẩy,
tấm giữ, khối đỡ,... có nhiệm vụ đẩy sản phẩm ra khỏi khn sau khi ép xong.

-

C
C

Hệ thống lõi mặt bên: gồm lõi mặt bên, má lõi, thanh dẫn hướng, cam chốt xiên, xy

R
L
T.

lanh thủy lực,... làm nhiệm vụ tháo những phần không thể tháo (undercut) ra được
ngay theo hướng mở của khuôn.
-

DU

Hệ thống thốt khí: gồm có những rãnh thốt khí, có nhiệm vụ đưa khơng khí tồn
đọng trong lịng khn ra ngồi, tạo điều kiện cho nhựa điền đầy lịng khn dễ
dàng và giúp cho sản phẩm khơng bị bọt khí hoặc bị cháy.

-

Hệ thống làm nguội: gồm các đường nước, các rãnh, ống dẫn nhiệt, đầu nối,… có
nhiệm vụ ổn định nhiệt độ khuôn và làm nguội sản phẩm một cách nhanh chóng.

Hình 1.10: Kết cấu chung của một bộ khuôn
Bảng 1.1: Kết cấu chung của một bộ khuôn ép phun nhựa


12
Stt

Tên chi tiết

Stt

Tên chi tiết

1

Tấm kẹp cố định
(Fixed installation plate)

9

Cọc dẫn hướng
(Leader pins)

2

Vòng định vị
(Locating rings)

10

Tấm di động
(Movable die plate/ Core)

3

Tấm kẹp di động
(Base clamping plate)

11

Tấm đỡ ty
(Upper ejector plate)

4

Gối đỡ chính
(Spacer block)

12

Tấm đẩy ty
(Lower ejector plate)

5

Chốt dừng
(Stopper pins)

13

Ty đẩy
(Ejector pins)

6

Tấm cố định
(Fixed die plate/ Cavity)

14

Khóa ty đẩy
(Slotted keys)

7

Bạc dẫn hướng
(Leader bushings)

15

8

Vòng chặn
(Stopper rings)

16

R
L
T.

C
C

DU

Ty hồi
(Return pins)

Bạc cuống phun
(Sprue bushings)

1.4. Tổng quan về tình hình nghiên cứu:
1.4.1. Tình hình nghiên cứu hiện nay:
Trên thế giới nói chung, cơng nghệ chế tạo khn mẫu đã được nghiên cứu thiết
kế gần như hồn chỉnh. Trong công nghiệp ô tô đã ứng dụng các loại khuôn này để chế
tạo các chi tiết nội ngoại thất ô tô. Đặc biệt, trong ngành công nghiệp chế tạo khuôn mẫu
hiện đại, công nghệ CAD/CAM/CNC đã được ứng dụng rộng rãi, để nhanh chóng
chuyển đổi các q trình sản xuất theo kiểu truyền thống sang sản xuất công nghệ.
Tại Việt Nam, do hạn chế về năng lực thiết kế và chế tạo, các doanh nghiệp hiện
mới chỉ đáp ứng được một phần sản xuất khuôn mẫu phục vụ cho chế tạo các sản phẩm
cơ khí tiêu dùng và một phần cho các cơng ty liên doanh nước ngồi. Với những sản
phẩm có yêu cầu kỹ thuật cao (máy giặt, tủ lạnh, điều hồ, ơ tơ, xe máy, …) hầu hết phải
nhập bán thành phẩm hoặc nhập khuôn từ nước ngoài vào sản xuất.

Một trong những nguyên nhân cần được đề cập đến là các doanh nghiệp sản xuất
khuôn mẫu trong nước hiện đa phần hoạt động ở tình trạng tự khép kín, chưa có sự phối


13
hợp, liên kết với nhau để đi vào thiết kế và sản xuất chuyên sâu vào một hoặc một số
mặt hàng cùng chủng loại; trang thiết bị ở hầu hết các cơ sở thuộc trình độ cơng nghệ
thấp; hoặc có nơi đã đầu tư trang thiết bị công nghệ cao, nhưng sự đầu tư lại trùng lặp
do chưa có sự hợp tác giữa các doanh nghiệp trong sản xuất. Bên cạnh đó, nguồn nhân
lực thiết kế, chế tạo và chuyển giao công nghệ cũng bị phân tán. Cũng do sản xuất nhỏ
lẻ nên ngay cả việc nhập thép hợp kim làm khuôn mẫu cũng phải nhập khẩu với giá
thành cao. Những điều này giải thích vì sao chi phí sản xuất khuôn mẫu ở Việt Nam
luôn lớn, dẫn đến hiệu quả sản xuất bị hạn chế.
Mặt khác, một trong những điều kiện để phát triển công nghiệp sản xuất khuôn
mẫu là sản lượng sản phẩm phải đủ lớn. Hiện nay, đa số các doanh nghiệp sản xuất và
lắp ráp ô tơ Việt Nam đều có sản lượng khá thấp, đặc biệt là xe tải. Với mục tiêu đến

C
C

năm 2020, Thaco sẽ sản xuất vượt mốc 110.000 xe/năm, trong đó có trên 50% là xe tải,

R
L
T.

vấn đề sản xuất khuôn mẫu để nội địa hóa các dịng xe tải của Thaco là khả thi so với
các doanh nghiệp sản xuất lắp ráp ơ tơ khác ở Việt Nam.

DU

Chính vì vậy, nhiệm vụ cấp thiết cần phải thực hiện là nghiên cứu thiết kế, chế
tạo chi tiết mặt ga lăng xe tải, nhằm đáp ứng được những yêu cầu sau:
-

Chủ động trong sản xuất.

-

Nâng cao tỷ lệ nội địa hóa, giảm nhập khẩu và giá thành sản phẩm.

-

Mở rộng thị trường tiêu thụ trong nước, thúc đẩy nền công nghiệp hỗ trợ ô tô phát
triển.

-

Nâng cao năng lực, làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo khuôn ép phun nhựa.

1.4.2. Các công trình nghiên cứu liên quan:
Hiện nay có nhiều cơng trình đã được nghiên cứu về chất lượng của sản phẩm
nhựa cụ thể như sau:

-

Dương thị Vân Anh [1]: chiều dài của dịng chảy nhựa trong khn phun ép đã được
khảo sát với các nhiệt độ khuôn và nhiệt độ nhựa khác nhau, qua đó đưa ra được
ảnh hưởng của nhiệt độ đến chiều dài dòng chảy nhựa. Tuy nhiên, đây chỉ là mẫu

thử đơn giản, chưa phải là một sản phẩm cụ thể.