Bề dày của sản phẩm - Kiểm tra và phân tích độ dày Thickness của sản phẩm bằng phần mềmMoldex3D Studio 2025 HÌnh 3.. 1: Kết quả thu được sau khi kiểm tra độ dày sản phẩm bằng phần mềm MD
Thiết kế sản phẩm
Tên sản phẩm thiết kế
Yêu cầu kỹ thuật
Chọn vật liệu nhựa ABS
Chọn hệ số co rút: 0.006
+Độ dày thành sản phẩm:
Bề dày lớn nhất: 2.4 mm
Bề dày nhỏ nhât: 0.8mm
+Sản phẩm sau khi phun ép phải đạt được hình dáng và kích thước như trên bản vẽ (với dung sai hình dạng cho phép từ 0.05 mm - 0.1 mm).
+Cơ tính sản phẩm đảm bảo chịu được va đập
+Bề mặt sản phẩm nhẵn, sạch, không có vết nứt.
Tính thẩm mỹ
- Không có các khuyết tật như cong vênh, lỗ khí, cháy, lồi lõm,…
Quá trình thiết kế sản phẩm bằng phần mềm Creo Parametric 11.0.1.0
Bước 1: Vẽ biên dạng phía trên của chi tiết trong môi trường “Extrude” với bề dày khi tạo khối là 19mm
Hình 1.2: Môi trường "Extrude"
Bước 2: Sử dụng lệnh “Draft” để tạo góc nghiêng giữa các mặt phẳng xung quanh và mặt đáy
Hình 1.3: " Draft" các mặt phẳng
Bước 3: Trong môi trường “Extrude” tiến hành tạo khối, cắt các bề mặt khác.
Hình 1.4: "Extrude" các biên dạng cơ bản của chi tiết
Hình 1.5: "Extrude" các mặt trên phần lỗ và lỗ
Hình 1.6: "Extrude" phần đế
Hình 1.7:" Extrude" phần ngàm chi tiết
Bước 4: Dùng lệnh “Mirror” tạo các khối, cắt đối xứng trên chi tiết
Hình 1.8: "Mirror" Extrude thành 2 bên.
Hình 1.9: "Mirror" extrude góc vát
Hình 1.10: "Mirror" extrude cụm đế chi tiết
Bước 5: Dùng lệnh “Round” và “Chamfer” để bo cong và vát mặt các cạnh của chi tiết.
Hình 1.11: "Round" và "Chamfer" các góc
Vật liệu, khối lượng, thể tích của vật liệu tạo ra sản phẩm
- Chọn vật liệu nhựa ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) Vì:
+ Độ bền cơ học cao, khả năng gia công tốt.
+ Có tính ổn định kích thước, cách điện tốt.
+ Kháng hóa chất ở mức khá, chịu nhiệt trung bình.
- Tỷ trọng (Density) là: 1.04 e −9 tấn / mm 3 = 1.04 mg / mm 3
Hình 2.1: Tỷ trọng được kiểm tra bằng phần mềm Creo Paametric 11.0
Cách kiểm tra khối lượng, thể tích sản phẩm sau khi thiết kế vật liệu bằng phần mềm Creo Parametric 11.0.
Bước 1: Chọn File Prepare Model Properties.
Hình 2.2: Hộp thoại File-Prepair
Bước 2: Trong hộp thoại Model Properties Material Change chọn vật liệu.
Hình 2.3: Hộp thoại Model Properties
Bước 3: Trong hộp thoại Mass Properties, đọc các thông số trong bảng.
Hình 2.4: Hộp thoại Mass Properties
- Diện tích bề mặt (Surface Area): 8.7302206 3 mm 2
Bề dày của sản phẩm
- Kiểm tra và phân tích độ dày (Thickness) của sản phẩm bằng phần mềm Moldex3D Studio 2025
HÌnh 3 1: Kết quả thu được sau khi kiểm tra độ dày sản phẩm bằng phần mềm MD3
Thấy được độ dày nhỏ nhất của sản phẩm (Min thickness = 0.760 mm) và độ dày lớn nhất của sản phẩm (Max thicness = 3.343 mm)
- Ý nghĩa của việc kiểm tra độ dày sản phẩm:
Kiểm tra độ dày sản phẩm giúp tránh thiết kế chi tiết quá dày hoặc quá mỏng để từ đó tránh các khuyết tật liên quan đến bề mặt sản phẩm như vết lỏm, lỗ trống và cong vênh bề mặt sản phẩm. Đối với sản phẩm nhựa độ dày thường từ (0.5 ÷ 4) mm Có thể thấy độ dày sản phẩm “Electronic Housing) nằm trong khoảng an toàn, hạn chế được sự cố khi phun ép nhựa.
Độ dày của sản phẩm có tính ổn định khá cao, nằm trong khoảng phun ép an toàn.
Góc thoát khuôn
Để dễ dàng tháo sản phẩm khỏi lòng khuôn, mặt trong cũng như mặt ngoài sản phẩm phải có độ côn nhất định theo hướng mở khuôn.
Yêu cầu này cũng cần áp dụng đối với các chi tiết như gân gia cường, vấu lồi, rãnh,…
Góc thoát khuôn trên sản phẩm Ở các khuôn có lõi ngắn hay lòng khuôn nông (nhỏ hơn 5 mm) góc côn ít nhất khoảng 0.25° mỗi bên, khi chiều sâu lòng khuôn và lõi tăng từ 1 đến 2 inch (25.4 ÷ 50.8 mm) góc côn nên tăng lên là 2° mỗi bên
Cần chú ý rằng góc côn càng nhỏ, yêu cầu lực đẩy càng lớn; do đó, có thể làm hỏng sản phẩm nếu sản phẩm chưa đông cứng hoàn toàn
Hình 4.1: Đồ thị chọn góc vát theo chiều cao thành sản phẩm
- Cách tính góc thoát khuôn theo lý thuyết: tanβ= A/C, với A là chiều rộng vát (mm); C: là chiều cao vát (mm):
- Kiểm tra góc thoát khuôn trên sản phẩm bằng phần mềm Creo Parametric:
Hình 4 2: các bước thực hiện kiểm tra góc thoát khuôn
Bước 1: Mở file sản phẩm
Bước 2: Trên thanh tác vụ chọn mục “Analysis”
Hình 4 3: Kết quả thu được sau khi kiểm tra góc thoát khuôn
- Ý nghĩa khi thiết kế góc thoát khuôn: Giúp sản phẩm được lấy ra khỏi khuôn một cách dễ dàng, tránh hư hỏng sản phẩm trong quá trình tách khuôn.
Góc vát cho sản phẩm Khi không thiết kế góc thoát khuôn hay thiết kế không đúng thì ma sát giữa bề mặt sản phẩm và mặt khuôn sẽ rất lớn Khi đó, sản phẩm sẽ bị kẹt lại trong khuôn hoặc nếu đẩy ra ngoài đi chăng nữa thì bề mặt sản phẩm cũng sẽ bị lỗi bởi lực chốt đẩy quá lớn làm thụn bề mặt.
Hệ số co rút của sản phẩm
- Hệ số co rút rất quan trọng trong quá trình phun ép sản phẩm, đảm bảo sản phẩm hoàn thành đúng với hình dáng và kích thước được đề ra.
- Hệ số co rút dự đoán mức độ co lại của sản phẩm khi phun ép, giúp nhà thiết kế điều chỉnh được kích cỡ khuôn nhằm bù đắp lại phần vật liệu bị co đi nhằm giữ được kích thước chính xác của sản phẩm theo yêu cầu.
- Áp dụng hệ số co rút vào sản phẩm khi thiết kế:
+ Việc biết chính xác hệ số co rút giúp giảm thiểu sai lệch của sản phẩm, hạn chế tối đa lãng phí vật liệu và chi phí sản xuất khi có sản phẩm lỗi.
+ Với vật liệu nhựa ABS, chọn hệ số co rút 0.6%
Cách áp dụng hệ số co rút vào sản phẩm:
Bước 1: Mở phần mềm Creo Parametric ►Chọn New ►Chọn Manufacturing ► Chọn Mold Cavity ►bỏ tích ►OK ►chọn đơn vị ►OK.
- Bước 2: Trên thanh tác vụ chọn Reference Model ► Chọn Assemble Reference Model ► Đưa sản phẩm vào không gian làm việc.
Hình 5 1: Chức năng "Reference Model" trên thanh tác vụ
Hình 5 2: Sản phẩm "Electronic housing" sau khi đưa vào môi trường làm việc
- Bước 3: Nhập hệ số co rút cho sản phẩm
+ Chọn chức năng Shrinkage trên thanh tác vụ
Hình 5 3: Nhập hệ số co rút 0.6% cho sản phẩm
Tách khuôn
Tính toán số lòng khuôn
Các thông số tính toán được lấy từ bảng thông số máy phun ép nhựa Haitian MA1200III version B:
Hình 6 1: Bảng thông số máy phun ép nhựa MA1200III/400eeco
6.1.1 Tính toán số lòng khuôn theo số lượng lô sản phẩm: n ≥ L × K ×t c t m
+ n: Số lòng khuôn tối thiểu trên khuôn
+ L = 5000 sản phẩm: Số sản phẩm trong một lô sản phẩm
+ K = ( 1 − 1 k ) =1.01%: Hệ số do phế phẩm(%)
+ tc = 30s Thời gian chu kỳ ép phun của một sản phẩm (s)
+ tm : thời gian yêu cầu phải hoàn thành 1 lô sản phẩm (ngày) tm = 5 ngày 5.12.60.60 = 216000 (giây)
Thay số vào công thức trên: n ≥ 5000 216000 × 1.01 × 30 ≈ 0.701 (1)
Vậy số lòng khuôn tính toán theo số lượng lô sản phẩm ≥ 1 lòng
6.1.2 Tính toán số lòng khuôn theo năng suất phun của máy: n ≤ 0.8 × S shot
+ Sshot: Khối lượng nhựa tối đa máy có thể phun vào khuôn trong một chu kỳ ép. Với máy ép MA1200III version B: PS = 194 g
Thay số vào công thức trên: n ≤ 0.8 × S shot
Vậy số lòng khuôn tính toán theo năng suất phun của máy ≤ 17 lòng.
6.1.3 Tính toán số lòng khuôn theo năng suất làm dẻo: n ≤ P
+ X: tần số phun Nếu giả định tc = 30 s → X = 60 t c
+ P: Năng suất hóa dẻo P = 22.6 g/s x 60 = 1356 g/ phút.
Thay số vào công thức trên: n ≤ P
Vậy số lòng khuôn tính toán theo năng suất làm dẻo ≤ 78
6.1.4 Tính toán số lòng khuôn theo lực kẹp khuôn của máy: n ≤ F p ( N )
Thay số vào công thức trên: n ≤ F p ( N )
Vậy số lòng khuôn tính toán theo lực kẹp khuôn của máy ≤ 4
Thực hiện tách khuôn trên phần mềm Creo Parametric 11.0.1.0
- Bước 1: Mở phần mềm Creo Parametric ►Chọn thư mục làm việc (Slect
Hình 6 2: Chọn thư mục làm việc
- Bước 2: Mở phần mềm Creo Parametric ►Chọn New ►Chọn Manufacturing ► Chọn Mold Cavity ►Bỏ tích ►OK ►Chọn đơn vị ►OK.
Hình 6 3: Chọn môi trường làm việc
- Bước 3: Trên thanh tác vụ chọn Reference Model ► Chọn Assemble Reference Model ► Đưa sản phẩm vào không gian làm việc.
Hình 6 4: Thêm Sản phẩm vào môi trường làm việc
- Bước 4: Tiến hành tạo phôi khuôn
+ Trên thanh tác vụ chọn Workpiece ►Create Worpiece với kích thước như ảnh
Hình 6 6: Tạo phôi khuôn với kích thước 140x100x70
- Bước 5: Tạo mặt phân khuôn
+ Tạo các surface để tách phần khuôn âm và khuôn dương: Chọn môi trường Parting Surface ►sau đó dùng các lệnh sau để tạo mặt phân khuôn.
Hình 6 7: Tạo mặt phân khuôn trong môi trường Parting Surface
Hình 6 8: Các lệnh để tạo mặt phân khuôn trong môi trường Parting Surface
Hình 6 9: Tạo bề mặt phân khuôn
- Bước 6: Tạo các khối undercut cho sản phẩm
+ Dùng lệnh Extrude để tạo các khối undercut
Hình 6 10: Extrude tạo các khối undercut
- Bước 7: Lấy biên dạng chi tiết
+ Chọn Refpart Cutout: Tại mục Workpiece bodies chọn phần phôi vừa tạo
- Bước 8: Tạo các khối thể tích.
+ Trên thanh tác vụ chọn Volume Split trong phần Mold Volume
+ Split Result chọn Mold Volumes để tạo môi trường làm việc Mold volume chọn Refpart Cutout_1 Splitting Surfaces chọn phần Extrude vừa tạo.
Hình 6 13: Tạo các khối undercut
CAE tìm vị trí cổng phun nhựa tốt nhất
Sử dụng phần mềm Creo Parametric để CAE vị trí cổng phun nhựa tốt nhất
Hình 7 1: CAE tìm vị trí cổng phun nhựa tốt nhất trên Creo Parametric
Sau khi mô phỏng, màu đỏ là vùng khuyên dùng để đặt cổng phun nhựa và màu lam là vùng không khuyên dùng.
Chọn vị trí cổng phun và CAE để kiểm tra đường hàn và vị trí tập trung bọt khí
- Chọn vị trí cổng phun nhựa theo vị trí khuyên dùng sau khi CAE.
- Kiểm tra đường hàn bằng phần mềm Moldex3D
Hình 8 1: Kết quả kiểm tra đường hàn bằng phần mềm Moldex3D
Đường hàn tập trung ở nơi 2 dòng chảy gặp nhau (mặt trong và mặt ngoài của chi tiết), có thể khắc phục bằng cách tăng nhiệt độ khuôn, nhiệt độ nóng chảy nhựa, giảm thời gian làm đầy hoặc bổ sung thêm rãnh thoát khí.
- Kiểm tra vị trí tập trung bọt khí bằng phần mềm Moldex3D.
Hình 8 2: Kết quả kiểm tra vị trí tập trung bọt khí bằng phần mềm Molđex3D
Bọt khí xuất hiện ở mặt dưới của sản phẩm, có thể khắc phục bằng cách thiết kế rãnh thoát khí hoặc tăng thời gian điền đầy.
Kênh dẫn nhựa
Tính toán thiết kế cuống phun
Hình 9 1: Công thức tính toán kích thước kênh dẫn nhựa theo lý thuyết
Kênh dẫn chính( tiết diện hình thang hiệu chỉnh): S MAX =5 (mm)
Tính toán thiết kế kênh dẫn nhựa nguội
Hình 9 3: Tiết diện hình thang hiệu chỉnh
Hình 9 4: Kênh dẫn nhựa nguội
Tính toán thiết kế miệng phun
- Do khuôn 3 tấm nên sử dụng miệng phun điểm chốt (cổng rót điểm)
Hình 9 5: Cổng rót điểm
Hình 9 6: Hình dáng miệng phun
Mô phỏng quá trình Filling bằng phần mềm Moldex 3D
9.4.1 Thời gian Filling (Filling_Melt Front Time)
Hình 9 7: Thời gian điền đầy mô phỏng
Có thể thấy thời gian điền đầy của sản phẩm rất nhanh chỉ 0.229 giây do kích thước nhỏ, nhưng sản phẩm vẫn được điền đầy hoàn toàn, việc này thể hiện ở màu sắc mô phỏng thời gian dòng chảy điền đầy ổn định.
9.4.2 Áp suất Filling (Filling_Pressure)
Áp suất phun lớn nhất sau khi mô phỏng là 117.690 MPa < 186 Mpa (Áp suất phun lớn nhất của máy phun ép nhựa Haitian MA 1200III type B), điều này cho thấy chi tiết đã thỏa mãn điều kiện áp suất phun.
Hình 9 9: Nhiệt độ điền đầy
Nhiệt độ lớn nhất khi nhựa vào khuôn là 273.630 °C cao hơn nhiệt độ nóng chảy của nhựa ABS là 80-255°C và sau khi quá trình điền đầy kết thúc sản phẩm đạt nhiệt độ 77.297°C thấp hơn nhiệt độ hóa rắn của nhựa ABS 80-125°C Có thể thấy sau khi quá trình Filling kết thúc, nhiệt độ đã đạt mức thấp hơn nhiệt độ hóa rắn của vật liệu xấp xĩ 3%, có thể xảy ra hiện tượng co rút Tuy nhiên có thể chấp nhận được, để quá trình Packing hoàn tất công việc điền đầy.
Quá trình Packing
9.5.1 Thời gian Packing (Packing_Melt Front Time)
Hình 9 10: Thời gian Packing
Thời gian quá trình Packing diễn ra là 4.345 giây, đây là thời gian mà nhựa được tiếp tục bơm vào sau quá trình Filling để bù lại những vị trí bị co rút trong quá trình nguội của sản phẩm Thời gian Packing trên là hợp lý vì có thể thấy dòng chảy của nhựa được điền bù đều vào tất cả vị trí trên sản phẩm.
9.5.2 Áp suất Packing (Packing_Pressure)
Hình 9 11: Áp suất Packing
Áp suất tối đa trong quá trình Packing là 40.654 MPa đạt xấp xĩ 57% so với quá trình Filling 117.690 MPa và Áp suất tối thiểu trong quá trình Packing là 10.362 MPa đạt xấp xĩ 10% so với quá trình Filling Áp suất được giữ lại ở mức phù hợp trong quá trình này để sản phẩm sau khi phun ép ít biến dạng nhất có thể.
Hình 9 12: Nhiệt độ Packing
Nhiệt độ lớn nhất của quá trình Packing 248.480°C thấp hơn quá trình Filling xấp xĩ9% (273.630°C) và nhiệt độ thấp nhất là 60.028°C thấp hơn quá trình Filling xấp xĩ 22%(77.297°C) Từ đó, kết luận rằng nhiệt độ được giữ lại trong quá trình Packing là
Mật độ biến dạng của sản phẩm sau quá trình phun ép
Tổng quan sản phẩm sau khi mô phỏng có màu lục, đây là vùng có mật độ biến dạng trung bình, co rút ổn định.
Thiết kế hệ thống làm nguội
Mô phỏng quá trình làm nguội (Cooling) trên phần mềm Moldex 3D
Hình 9 14: Quá trình Cooling
Nhiệt độ sau khi quá trình làm nguội diễn ra được thể hiện qua vùng màu lam bao bọc toàn bộ sản phẩm với nhiệt độ thấp nhất đạt được là 59.502°C thấp hơn nhiệt độ hóa rắn của vật liệu nhựa ABS là 80°C (xấp xĩ 25%) Điều này cho thấy sau quá trình Cooling sản phẩm có thể được lấy ra khỏi khuôn một cách dễ dàng.
Hệ thống thoát khí
Chọn hệ thống rãnh thoát khí trên mặt phân khuôn
Hình 11 1: Kích thước hệ thống thoát khí trên mặt phân khuôn
+ Rãnh dẫn: nằm ở phần đầu của rãnh thoát khí và được thiết kế để không cho vật liệu chảy vào các lỗ thông hơi trong suốt quá trình điền đầy
+ Do sản phẩm làm bằng nhựa PVC nên độ sâu rãnh dẫn 0.0127mm ≤ d ≤ 0.01778mm, chọn d = 0.015 (mm)
+ Độ sâu của rãnh thoát D = 20d = 20 x 0.015 = 0.3 mm
+ Chiều dài rãnh dẫn: 0.762 mm ≤ l ≤ 3.175mm; chọn l = 2.5mm
+ Chiều rộng của rãnh dẫn: 3.175mm ≤ W ≤ 12.7mm; chọn w = 6 mm
+ Chu vi của một rãnh thoát khí: a = 2(W + d) = 2(6 + 0.02) = 12.04 mm
+ Chu vi gần đúng của sản phẩm A = 2πR= (2 x 3.14 x 35) = 219.8 mm
+ Số lượng rãnh thoát khí X: X.a = 0.3A => X = 0.3A/a = (0.3 x 219.8)/12.04 5.47 Chọn X = 6.
Hệ thống đẩy
Tính toán kích thước hệ thống đẩy theo lý thuyết
+ Diện tích mặt cắt ngang chi tiết: Aeff = 1330 mm² = 1330×10 ⁶ m²⁻ + Góc thoát khuôn: Φ = 1°
+ Nhiệt độ lấy sản phẩm ra khỏi khuôn: Tejection = 80°C + Nhiệt độ hóa rắn của nhựa ABS: Tsolidification = 100°C (giá trị trung bình) + Hệ số giãn nở vì nhiệt (CTE) của ABS: 9×10 ⁵ /°C⁻
+ Mô đun đàn hồi (E) của ABS: 2,1 GPa = 2,1×10 Pa⁹
- Tính toán theo công thức lý thuyết:
1 Độ biến dạng do nhiệt: μs = CTE × (Tsolidification − Tejection)= 9×10 ⁵ × (100 − 80) = 1,8×10 ³⁻ ⁻
2 Ứng suất sinh ra do co nguội: σ = E × μs = 2,1×10 × 1,8×10 ³ = 3,78×10⁶ Pa = 3,78 MPa⁹ ⁻
Lực đẩy cần thiết để lấy sản phẩm ra khỏi khuôn: F eject ≈ 9,05 N
- Kết quả phụ thuộc nhiều vào các giá trị CTE, E và nhiệt độ.
- Trong thực tế, lực đẩy có thể cao hơn do ảnh hưởng của ma sát khuôn, độ nhám bề mặt, và hình dạng sản phẩm.
Hình 11 2: Hệ thống chốt đẩy
Thiết kế các chi tiết tiêu chuẩn và lắp ráp bộ khuôn hoàn chỉnh
Vòng định vị (Locating Ring)
Vòng định vị (Located Ring) là một linh kiện quan trọng trong khuôn ép nhựa, có chức năng chính là định vị chính xác bộ khuôn với thành máy ép nhựa Chi tiết này giúp căn chỉnh cho vòi phun của máy ép khớp chính xác với bạc cuống phun của khuôn, đảm bảo nhựa nóng chảy được bơm vào khuôn ổn định và chính xác.
Hình 14 1: Vòng định vị Hình 14 2: Thông số vòng định vị
Chốt dẫn hướng (Guide Pin)
Chốt dẫn hướng (Guide Pin) có vai trò là định vị và dẫn hướng chính xác chuyển động của hai nửa khuôn (khuôn đực và khuôn cái) trong quá trình đóng mở.
Bạc dẫn hướng
Hình 14 3: Chốt dẫn hướng Hình 14 4: Thông số chốt dẫn hướng
Hình 14 5: Bạc dẫn hướng khuôn âm Hình 14 6: Bạc dẫn hướng khuôn dương
Hình 14 7: Thông số bạc dẫn hướng khuôn âm
Hình 14 8: Thông số bạc dẫn hướng khuôn dương
Bạc cuống phun
Dùng để dẫn nhựa từ máy ép phun đến lòng khuôn.
Hình 14 9: Bạc cuống phun Hình 14 10: Thông số bạc cuống phun
Tấm kẹp trên
Hình 14 11: Tấm kẹp trên Hình 14 12: Kích thước tấm kẹp trên
tấm kẹp dưới
Hình 14 13: Tấm kẹp dưới Hình 14 14: Kích thước tấm kẹp dưới
Tấm đỡ
Hình 14 15: Tấm đỡ Hình 14 16: Kích thước tấm đỡ
15.1 Gia công tấm khuôn dương (Core)
Quy trình gia công tấm Core
Vật liệu Thép C45 Đồ gá Eto
Bước Trình tự gia công Loại dao
F (mm/ph) n (vg/ph) t (mm) Nguyên công 1
2 Phay biên dạng ngoài mặt dưới
4 Khoan hệ lỗ D6.8, sâu 19 mm
2 Phay biên dạng ngoài mặt trên
3 Phá thô mặt trên tấm core
4 Phay bán tinh mặt trên tấm core
5 Phay tinh mặt trên tấm core
6 Phay tinh các hóc nhỏ, mặt phẳng cong
15.2 Gia công tấm khuôn âm (Cavity)
Hình 15 2: Gia công tấm Cavity
Vật liệu Thép C45 Đồ gá Eto
Bước Trình tự gia công Loại dao
F (mm/ph) n (vg/ph) t (mm) Nguyên công 1
2 Phay biên dạng ngoài mặt dưới
