Bài giảng Công nghệ khuôn mẫu - Nguyễn Quận

Quảng Ngãi , 05/2017 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHẠM VĂN ĐỒNG 
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ 
-------o0o-------- 
BÀI GIẢNG 
CÔNG NGHỆ KHUÔN MẪU 
Bậc: Đại học – Ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ khí – Số tín chỉ: 02 
GV: TS. Nguyễn Quận (Chủ biên) 
GV: KS. Bùi Trung Kiên 
  i 
MỤC LỤC 
MỤC LỤC ............................................................................................................... i 
LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................... iv 
Chương 1 : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP NHỰA ...................................... 1 
1.1 TỔNG QUAN .............................................................................................. 1 
1.2 CÔNG NGHỆ TẠO SẢN PHẨM NHỰA ................................................... 3 
1.2.1 Thiết bị .................................................................................................. 3 
1.2.2 Công nghệ ............................................................................................. 3 
1.3 MÁY PHUN NHỰA .................................................................................... 4 
1.3.1 Phân loại ................................................................................................ 4 
1.3.2 Cấu tạp máy ép phun ............................................................................. 6 
1.4 NHỰA VÀ ĐẶC TÍNH CỦA NHỰA ......................................................... 7 
1.4.1 Khái niệm .............................................................................................. 7 
1.4.2 Phân loại nhựa ....................................................................................... 7 
1.4.3 Một số đặc tính của nhựa ...................................................................... 8 
1.4.4 Ứng dụng ............................................................................................. 11 
CÂU HỎI ÔN TẬP .......................................................................................... 12 
Chương 2 : CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA KHUÔN ÉP NHỰA.............................. 13 
2.1 CÁC CHI TIẾT CƠ BẢN CỦA KHUÔN ................................................. 13 
2.1.1 Cấu tạo cơ bản của khuôn ................................................................... 13 
2.1.2 Các chi tiết cơ bản trong khuôn .......................................................... 14 
2.2 HỆ THỐNG KÊNH DẪN NHỰA ............................................................. 20 
2.2.1 Cấu tạo chung kênh dẫn nhựa ............................................................. 20 
2.2.2 Nguyên tắc hoạt động.......................................................................... 20 
  ii 
2.2.3 Các chi tiết cơ bản trong kênh dẫn nhựa ............................................. 21 
2.3 HỆ THỐNG TY ĐẨY SẢN PHẨM .......................................................... 29 
2.3.1 Khái niệm hệ thống đẩy ...................................................................... 29 
2.3.2 Nguyên lý hoạt động ........................................................................... 30 
2.3.3 Các hệ thống đẩy thường dùng ........................................................... 30 
2.4 HỆ THỐNG LÀM NGUỘI KHUÔN ........................................................ 33 
2.4.1 Mục đích.............................................................................................. 33 
2.4.2 Cấu tạo ................................................................................................ 34 
2.4.3 Các qui luật khi thiết kế kênh làm nguội ............................................ 35 
2.4.4 Các kiểu kênh làm nguội khuôn ........................................................ 38 
2.4.5 Tính lưu lượng nước làm nguội .......................................................... 40 
2.4.6 Thời gian làm nguội ............................................................................ 41 
2.5 CƠ CẤU DẪN ĐỘNG CÓ CỤM DI TRƯỢT SLIDE .............................. 41 
2.5.1 Cụm di trượt cho Undercut mặt ngoài ................................................ 43 
2.5.2 Cụm di trượt cho Undercut mặt trong ................................................. 45 
2.6 MỘT SỐ KẾT CẤU KHUÔN ĐIỂN HÌNH ............................................. 46 
2.6.1 Khuôn hai tấm ..................................................................................... 46 
2.6.2 Khuôn ba tấm ...................................................................................... 46 
2.6.3 Khuôn nhiều tầng ................................................................................ 48 
CÂU HỎI ÔN TẬP .......................................................................................... 49 
Chương 3 : CƠ SỞ THIẾT KẾ KHUÔN ............................................................. 50 
3.1 NHỮNG NGUYÊN TÁC THIẾT KẾ KHUÔN ........................................ 50 
3.1.1 Góc thoát khuôn .................................................................................. 50 
3.1.2 Bề dày.................................................................................................. 51 
3.1.3 Dòng đồng hướng .............................................................................. 52 
  iii 
3.1.4 Cân bằng dòng.................................................................................... 52 
3.2 TIẾP CẬN HỆ THỐNG ĐỂ THIẾT KẾ KHUÔN ................................. 52 
3.3 ƯỚC TÍNH ĐỘ CO RÚT SẢN PHẨM................................................... 53 
3.4 PHÂN BỐ SẢN PHẨM VÀ XÁC ĐỊNH LÒNG KHUÔN ................... 56 
3.4.1 Số lòng khuôn tính theo số lượng lô sản phẩm ................................... 56 
3.4.2 Số lòng khuôn tính theo năng xuất phun của máy .............................. 56 
3.4.3 Số lòng khuôn tính theo năng xuất làm dẻo của máy ......................... 57 
3.4.4 Số lòng khuôn tính theo lực kẹp khuôn của máy ................................ 57 
3.4.5 Số lòng khuôn theo kích thước tấm gá đặt trên máy ép ...................... 57 
CÂU HỎI ÔN TẬP .......................................................................................... 57 
Chương 4 : CÔNG NGHỆ CAD/CAM/CAE TRONG THIẾT KẾ, LẬP TRÌNH 
GIA CÔNG VÀ PHÂN TÍCH DÒNG CHẢY nhựa .......................................... 58 
4.1 KHÁI NIỆM............................................................................................... 58 
4.2 ỨNG DỤNG CAD TRONG THIẾT KẾ KHUÔN ................................. 59 
4.3 ỨNG DỤNG CAM TRONG LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT ...... 63 
4.4 ỨNG DỤNG CAE TRONG PHÂN TÍCH TỐI ƯU DÒNG CHẢY ..... 68 
4.4.1 Giới thiệu chung về phần mềm Moldflow: ......................................... 69 
4.4.2 Trình tự phân tích, tối ưu thiết kế bằng Moldflow Plastics Insight .... 72 
4.4.3 Mô phỏng các quá trình ...................................................................... 76 
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 79 
  iv 
LỜI NÓI ĐẦU 
Trong những năm gần đây, việc sử dụng các khuôn mẫu để đúc ra những 
chi tiết phức tạp và chính xác có tốc độ phát triển nhanh do tính công nghệ và hiệu 
quả cao của công nghệ này. Một trong những sản phẩm được sản xuất việc đúc đó 
là sản phẩm nhựa. Sản phẩm nhựa Việt Nam đã có mặt trên 40 quốc gia và vẫn 
không ngừng tăng trưởng. Ngành nhựa phát triển lớn mạnh kéo theo sự ra đời của 
nền công nghiệp khuôn mẫu để hỗ trợ là điều tất yếu. Chính điều này đã tạo nên 
một cơ hội cũng như những thách thức cho đội ngũ các kỹ sư trong lĩnh vực khuôn 
mẫu. 
Hiện nay, ngành công nghệ khuôn mẫu có nhiều phát triển vượt bậc, cùng 
với sự phát triển mạnh mẽ của việc ứng dụng CAD/CAM/CNC-CAE vào thiết kế 
và lập quy trình sản xuất, ngành công nghiệp khuôn mẫu dần khẳng định được vị 
trí của mình trong nền công nghiệp nước nhà. 
Học phần “Công nghệ khuôn mẫu” là học phần khối kiến thức chuyên môn, 
học phần này trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về cơ sở lý thuyết của 
khuôn mẫu và chế tạo khuôn mẫu trong ngành nhựa. 
Trong quá trình biên soạn, không thể tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm tác 
giả rất mong nhận được sự góp ý của người đọc để các lần biên soạn sau được 
hoàn thiện hơn. 
Quảng Ngãi, 05/2017 
 Nhóm biên soạn
Chương 1: Tổng quan về công nghiệp nhựa  1 
Chương 1 : 
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHIỆP NHỰA 
1.1 TỔNG QUAN 
Trong hơn 10 năm qua, ngành nhựa Việt Nam liên tục phát triển với tốc độ 
bình quân 16-18%/năm (chỉ sau nghành viễn thông và dệt may). Có những mặt 
hàng tốc độ tăng trưởng đạt gần 100%. Với tốc độ phát triển nhanh, ngành Nhựa 
đang được coi là một ngành năng động trong nền kinh tế Việt Nam. Sự tăng trưởng 
đó xuất phát từ thị trường rộng, tiềm năng lớn và đặc biệt là ngành nhựa Việt Nam 
mới chỉ ở bước đầu của sự phát triển so với thế giới và sản phẩm nhựa được phát 
huy sử dụng trong tất cả các lĩnh vực của đời sống bao gồm sản phẩm bao bì nhựa, 
sản phẩm nhựa vật liệu xây dựng, sản phẩm nhựa gia dụng và sản phẩm nhựa kỹ 
thuật cao. 
Năm 2015, ngành Nhựa sản xuất và tiêu thụ gần năm triệu tấn sản phẩm. 
Nếu sản phẩm nhựa tính trên đầu người năm 1990 chỉ đạt 3,8 kg/năm thì nay đã 
tăng lên 41 kg/năm. Mức tăng này cho thấy nhu cầu sử dụng sản phẩm của ngành 
Nhựa ở trong nước ngày một tăng lên. Nhiều doanh nghiệp tạo dựng được những 
thương hiệu sản phẩm uy tín trong nước như: ống nhựa của Bình Minh, Tiền 
Phong, Minh Hùng; bao bì nhựa của Rạng Đông, Tân Tiến, Vân Ðồn; chai PET và 
chai ba lớp của Oai Hùng, Ngọc Nghĩa, Tân Phú v.v. 
Hình 1.1: Biểu đồ tiêu thụ Nhựa theo các năm 
Chương 1: Tổng quan về công nghiệp nhựa  2 
Hơn 70% tổng sản lượng là của khối doanh nghiệp tư nhân. Nhiều doanh 
nghiệp tư nhân có quy mô lớn như Duy Tân, Tân Đại Hưng, Phước Thạnh, Thành 
Lợi, Long Thành, Đệ Nhất, Đạt Hòa, Đại Đồng Tiến, Quán Quân, Biti's, Hừng 
Sáng... Giá trị tài sản của những đơn vị này lên đến hàng chục triệu USD, có đơn 
vị hàng trăm triệu USD. Hầu hết những công ty nhựa lớn của Việt Nam đều tập 
trung tại TP Hồ Chí Minh và các tỉnh thành lân cận. 
Sản phẩm nhựa có mặt hầu hết các ngành công nghiệp, nông nghiệp, giao 
thông vận tải, thủy sản, xây dựng, điện điện tử. Ngay trong mỗi gia đình cũng xuất 
hiện nhiều sản phẩm của ngành nhựa Việt Nam, từ những chiếc hộp đựng tăm, xà 
phòng, ly, tách, dày dép Những sản phẩm cấp cao đòi hỏi chất lượng cao như 
ống dẫn dầu, đồ nhựa cho ô tô, máy vi tính cũng đã được các doanh nghiệp nhựa 
sản xuất thành công. 
Trong vài năm gần đây thì đồ trang trí nội thất bằng nhựa cũng đã được 
người tiêu dùng chấp nhận. Những sản phẩm nội thất nhựa như giường, tủ, bàn 
ghế, giá sách, kệ tivi... được sản xuất từ nguyên liệu cao cấp kết hợp với xử lý nhờ 
các công nghệ mới của các doanh nghiệp Đại Đồng Tiến, Duy Tân... được người 
tiêu dùng đánh giá không chỉ rẻ mà còn tiện dụng, dễ lắp ráp và độ bền của sản 
phẩm cao. Những sản phẩm này đa dạng về mẫu mã, màu sắc, cơ động khi tạo 
hình, tiện lợi khi kê, lắp ráp cho nhà cửa. Ngoài ra chúng còn chịu được nước, độ 
ẩm không khí và có tính kháng lão hóa. 
Hình 1.2: Biểu đồ tỉ lệ dùng nhựa cho các lĩnh vực 
Chương 1: Tổng quan về công nghiệp nhựa  3 
1.2 CÔNG NGHỆ TẠO SẢN PHẨM NHỰA 
1.2.1 Thiết bị 
Thiết bị máy móc ngành nhựa được phản ánh rất rõ thông qua các giai đoạn 
đầu tư. Sau năm 1975, cả Thành phố Hồ Chí Minh có 1200 cơ sở sản xuất nhựa, 
có khoảng 2000 máy móc các loại. Nhiều cơ sở có tên, có máy móc nhưng chỉ để 
nhập nguyên liệu nhựa về bán theo cơ chế quản lý của chế độ cũ; có cơ sở sản xuất 
gia đình chen lẫn một số nhà máy lớn như Rạng Ðông, Bình Minh và các nhà máy 
thuộc Liên Hiệp Nhựa thành phố. 
Ðến nay, cả nước có hơn 5000 máy bao gồm: 3000 máy ép (injection), 1000 
máy thổi (bowling injection) và hàng trăm profile các loại trong đó 60-70% là máy 
đời mới. Tỷ lệ nhập máy móc thiết bị thông qua cảng Thành phố Hồ Chí Minh với 
hơn 99% là máy đời mới (tổng giá trị hơn 26 triệu USD). 
Máy móc thiết bị chủ yếu được nhập từ Châu Á. Các công nghệ mới hiện 
đại trong 8 ngành kinh tế kỹ thuật nhựa đều đã có mặt tại Việt Nam, tiêu biểu như 
các công nghệ sản xuất vi mạch điện tử bằng nhựa, DVD, CD, chai 4 lớp, chai Pet, 
Pen, màng ghép phức hợp cao cấp BOPP 
1.2.2 Công nghệ 
Các công nghệ mà Việt Nam sử dụng để sản xuất các sản phẩm nhựa bao 
gồm: 
Công nghệ phun ép (Injection technology): công nghệ này được sử dụng để 
làm cho các thành phần nhựa và phụ tùng cho các thiết bị điện tử, điện lực, xe máy 
và ngành công nghiệp ô tô. Theo các chuyên gia công nghiệp, có khoảng 3.000 
loại thiết bị phun ép tại Việt Nam. 
Công nghệ đùn-thổi (Blow-Extrusion technology): đây là công nghệ thổi 
màng, sản xuất ra các loại vật liệu bao bì nhựa từ màng, dùng trong các công nghệ 
thổi túi PE, PP và màng (cán màng PVC). Hiện nay nhiều doanh nghiệp nhựa sử 
dụng công nghệ đùn thổi bằng nhiều thiết bị nhập từ các nước, nhiều thế hệ để sản 
xuất các sản phẩm bao bì nhựa. 
Chương 1: Tổng quan về công nghiệp nhựa  4 
Công nghệ sản xuất nhựa sử dụng thanh Profile (Profile Technology): ở 
Việt Nam, công nghệ này được sử dụng để làm các sản phẩm như ống thoát nước 
PVC, ống cấp nước PE, ống nhôm nhựa, cáp quang, cửa ra vào PVC, khung hình, 
tấm lợp, phủ tường, v.v 
Nói chung, rất nhiều công nghệ sản xuất nhựa tiên tiến đang được áp dụng 
tại Việt Nam, tuy nhiên chưa được phổ biến. Từ năm 2005, nhiều nhà sản xuất 
nhựa tại Việt Nam đã đầu tư đáng kể vào việc nâng cấp trang thiết bị sản xuất và 
máy móc của họ để cải thiện sản phẩm nhựa của họ về chất lượng và thiết kế, từ 
đó nâng cao khả năng cạnh tranh tại thị trường trong nước và quốc tế. Ví dụ, một 
vài công ty lớn đang sản xuất sản phẩm nhựa chất lượng và công nghệ cao sử dụng 
thiết bị tiên tiến và máy móc nhập khẩu từ Đức, Italy và Nhật Bản. Xu hướng này 
sẽ tiếp tục khi mà ngành công nghiệp nhựa Việt Nam phấn đấu để duy trì khả năng 
cạnh tranh của mình và mở rộng năng lực thâm nhập trên thị trường thế giới. 
1.3 MÁY PHUN NHỰA 
1.3.1 Phân loại 
Máy ép nhựa còn được gọi là máy thành hình hay máy ép phun, là loại máy 
móc chuyên dụng được sử dụng nhiều trong dây chuyền công nghệ ép phun. Máy 
ép nhựa có tác dụng giữ khuôn đóng lại cố định trong quá trình đẩy nhựa nóng 
chảy bằng một áp lực phun vào bên trong lõi khuôn để điền đầy lòng khuôn và mở 
khuôn ra sau khi sản phẩm được làm nguội sau đó đẩy sản phẩm ra ngoài thông 
qua hệ thống lói. 
Có 2 loại máy ép nhựa chính đó là máy ép nhựa ngang (Horizontal Ejection 
Molding machine, Hình 1.3) và máy ép nhựa đứng (Vertical Ejection Molding 
machine, Hình 1.4). Về nguyên lý hoạt động thì 2 loại máy ép nhựa này giống 
nhau. Tuy nhiên về cách bố trí thì khác nhau. Máy ép nhựa đứng thì chiếm nhiều 
không gian về chiều cao. Máy ép nhựa ngang thì chiếm nhiều không gian về chiều 
rộng. 
Chương 1: Tổng quan về công nghiệp nhựa  5 
Hình 1.3: Máy ép nhựa ngang 
Hình 1.4: Máy nhựa đứng 
Trong thực tế, máy ép nhựa ngang được sử dụng phổ biến hơn nhờ giá thành 
rẻ hơn, an toàn hơn va ... ần mềm Creo trong việc tách khuôn sản phẩm 
nhựa. 
Chi tiết thiết kế được tạo sẵn trước như hình: 
Hình 4.1. Chi tiết khay 
Trình tự tiến hành tách khuôn được tiến hành như sau: 
Mở creo và chọn môi trường làm việc: 
Vào menu File / New / Manufacturing và chọn lựa chọn Mold cavity 
Nhập chi tiết cần gia công: 
Vào menu MOLD / Mold Model / Assemble / Ref Part / Chi tiết gia công / Open / 
OK 
Tạo cơ cấu trượt mặt bên theo kiểu Gather 
Click icon Mold Volume sau đó vào menu Edit > Gather volume 
VOL GATHER > Define > GATHER STEPS > Done (chấp nhận 2 tùy chọn 
mặc định Select và Close) 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  60 
GATHER SEL > Surf & Bnd > Done 
Chọn bề mặt như hình và chú ý dưới thanh trạng thái của Pro/E đưa ra thông báo 
Specify bounding surfaces to limit the surfaces 
Click chọn thành bên của chi tiết 
Hình 4.2: Chọn mặt trượt bên 
FEATURE REFS > Done Refs > SUR BND > Done Return 
CLOSE LOOP > Define > CLOSURE > Cap Plane & All Loop > Done 
Xuất hiện dòng thông báo 
Select or create a plane to cap the gathered volume 
Chọn mặt ngoài cùng bên phải của phôi 
CLOSURE > Done > CLOSE LOOP > Done/Return > VOL GATHER 
>Done 
Kết quả được 1 volume như hình sau 
Hình 4.3: Tạo thể tích cho UnderCut 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  61 
Click để kết thúc quá trình tạo Slide 
Tạo đường silhouette và mặt phân khuôn Skirt 
Tương tự như những bài trước. Chú ý dùng tùy chọn Slide để loại bỏ đường 
curve không cần thiết khi tạo đường Silhoutte Curve 
Tách khuôn 
Click nút trên thanh công cụ Mold/Cast Manufacturing 
SPLIT VOLUME > Two volumes > All Wrkpcs > Done 
Chọn mặt phân khuôn Skirt. Click OK trong menu Select và click OK trong hộp 
thoại Split 
Xuất hiện hộp thoại Properties, bạn có thể click OK để chấp nhận tên mặc định 
hoặc click nút Shade để coi hình dạng của volume được tách ra và đặt tên 
(CORE hay CAVITY) cho dễ nhớ 
Thực hiện tương tự cho volume thứ hai 
Hình 4.4: Khuôn được tách 
Tách phần con trượt ra khỏi tấm khuôn dưới 
Click nút trên thanh công cụ Mold/Cast Manufacturing 
SPLIT VOLUME > One volume > Mold Component > Done 
Trong hộp thoại Search Tool, chọn đúng thể tích khuôn cần tách sau đó đóng 
hộp thoại Search Tool 
Chọn mặt phân khuôn là phần con trượt tạo lúc ban đầu 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  62 
Trong menu ISLAND LIST, chọn đánh dấu chọn Island 2 và click Done Sel 
Click OK để đóng của số Split 
Đặt tên cho thể tích khuôn mới là SLIDE 
Xuất ra các tấm khuôn và mở khuôn 
Từ menu MOLD > Mold Comp > Extract 
Xuất hiện hộp thoại Create Mold Component, click nút để chọn tất cả các 
tấm khuôn và click OK 
Click Done/Return trong menu MOLD COMP để hoàn tất việc tách khuôn Kết 
quả được như hình 
Hình 4.5: Phần con trượt được tách 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  63 
4.3 ỨNG DỤNG CAM TRONG LẬP TRÌNH GIA CÔNG CHI TIẾT 
Bước 1: Tạo file mới gia công 
Khởi động creo chọn New/ Manufacturing/ NC Assembly/ đặt tên cho thư mục 
làm việc Name 
Pick chuột chọn OK thoát khỏ hộp thoại New ngay lập tức xuất hiện cửa sổ New 
File Option chọn dơn vị là mmns_mfg_nc 
Hình 4.6: Thiết lập ban đầu 
Chọn Ok để thoát khỏi hộp thoại New File Option. Giao diện chính của 
Modul/MFG xuất hiện 
Bước 2: Tiến hành nhập chi tiết gia công : 
Trên Menu Manager chọn Mfg Model/Assemble/Ref Model/ chọn thư mục lấy 
file cần gia công pick Ok. Chi tiết xuất hiện như hình dưới: 
Hình 4.7: Chèn chi tiết gia công 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  64 
Sau đó chọn chi tiết gia công khuon_tren_bai9 như hình sau 
Hình 4.8: Hộp thoại chèn chi tiết 
Chi tiết gia công khuon_tren_bai9 được hiển thị như hình 
Hình 4.9: Chi tiết gia công được chèn vào 
Chọn Default để định nghĩa vị trí chuẩn cho mẫu chọn để kết thúc lệnh bạn chọn 
Ok/Done/Return, như vậy ta đã thực hiện xong phần nhập chi tiết gia công 
Bước 3: Tạo phôi cho quá trình gia công 
Việc tạo phôi đựơc thực hiện theo 2 cách: 
Cách 1: (nhanh nhất) pick chuột vào biểu tượng tạo phôi tự động bên phải màn 
hình. 
Cách 2: Vào Mfg Model/Create/Workpiece/đặt tên phôi. 
Tiếp tục ta chọn Solid/Protruction/Extrude/Done để tiến hành vẽ phôi. 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  65 
Chọn để thoát khỏi môi trường tạo phôi 
Chi tiết sau khi lồng phôi 
Hình 4.10: Tạo phôi cho chi tiết gia công 
Bước 4: Thiết lập gốc toạ độ cho quá trình gia công: tạo hệ tọa độ tại mặt trên 
tâm chi tiết như hình sau 
Hình 4.11: Thiết lập gốc tọa độ gia công 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  66 
Bước 5: Chọn máy gia công 
Từ Menu/MANUFACTURE chọn Mfg Setup cửa sổ Operation Setup xuất hiện 
Pick chuột chọn biểu tượng hộp thoại khai báo máy Machine Tool Setup 
xuất hiện ở đây ta chọn máy là Mill (Máy phay) số trục là 3Axis/ Apply/ Ok như 
hình bên 
Hình 4.12: Thiết lập máy gia công 
Bước 6: Khai báo dao cắt. Thực hiện: Machine Tool Setup > Tool Manager. 
Hình 4.13: Thiết lập thông số dao 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  67 
Bước 7: Chuẩn bị chu trình (gồm chọn chuẩn máy và mặt phẳng an toàn). 
Thực hiện: Operation > Ok. 
Hình 4.14: Thiết lập mặt phẳng an toàn 
Bước 8: Tạo các chu trình gia công như gia công Mill Face, Mill Volume,... 
Bước 9: Mô phỏng chuyển động chạy dao. 
Thực hiện: trên cây lệnh click chuột phải vào chu trình Roughing, chọn Play 
Path. 
Hình 4.15: Mô phỏng phay mặt phẳng 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  68 
Hình 4.16: Mô phỏng phay thể tích 
Bước 10: Xuất chương trình NC. Thực hiện: Chọn chu trình > 
Pay Path > File > Save as MCD > output > chọn Post Processer. 
Vào thư mục làm việc mở file *.tap, đó chính là chương trình NC 
mà phần mềm tự động tạo ra. 
4.4 ỨNG DỤNG CAE TRONG PHÂN TÍCH TỐI ƯU DÒNG CHẢY 
Để tạo được sản phẩm nhựa tốt là phải nắm rõ thuyết lưu biến nhựa, các 
vấn đề áp suất, nhiệt độ, độ nhớt, vận tốc dòng chảy của nhựa trong khuôn,  
Những vấn đề này nghe có vẻ mơ hồ nhưng cực kỳ quan trọng trong công tác thiết 
kế. Vì đa phần những lỗi phát sinh trên sản phẩm như điền không đầy (Short shot), 
đường hàn (Welding line), Ba via (Flash), cháy nhựa (Burn), cong vênh 
(Warpage), nứt gãy (Crack), trầy sướt (Splay), đều là do vấn đề thứ hai này mà 
ra. Câu hỏi đặt ra cho vấn đề này thường là: “Làm sao chọn vị trí và kích thước 
cổng bơm nhựa tối ưu? Hệ thống làm mát như vậy đạt chưa? Cổng thoát khí nên 
đặt ở chổ nào? Sản phẩm này ép ra bị co rút bao nhiêu, co nhiều nhất ở đâu, kích 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  69 
thước sai lệch cho những vị trí lắp ghép là bao nhiêu? Tại sao sản phẩm ép ra để 
trong kho khoảng một tháng lại bị rạn nứt? Khắc phục như thế nào? .... Và câu hỏi 
thường làm cho người làm khuôn lúng túng, kể cả những người đã có mấy chục 
năm trong nghề. 
 Thực tế trên thế giới người ta vẫn đang cố gắng trả lời các câu hỏi mà chúng 
ta cũng đang quan tâm, nhưng có lẽ đáp án tối ưu nhất chỉ có thể là kỹ thuật mô 
phỏng CAE. Giải pháp CAE giúp người ta mô phỏng các công đoạn từ thiết kế đến 
sản xuất ngay trên máy tính trước khi đưa vào sản xuất thực tế, dự đoán trước các 
vấn đề có thể phát sinh, tối ưu hóa bảng vẽ thiết kế, gia công, lắp ráp, do đó hạn 
chế đến mức tối thiểu rủi ro phát sinh. 
CAE trong lĩnh vực khuôn mẫu cho phép ta tính toán kết cấu và sức bền 
của khuôn, mô phỏng dòng chảy của nhựa trong khuôn từ đó dự đoán trước các 
vấn đề phát sinh, đề suất giải pháp xử lí tối ưu. Do đó hạn chế được số lần thử 
khuôn, chất lượng sản phẩm ép ra được đảm bảo. 
Độ chính xác của những phân tích CAE phụ thuộc vào độ chính xác của 
phần mềm tính toán, khả năng thao tác phần mềm và kinh nghiệm chuyên môn của 
những kỹ sư CAE, mà phần mềm CAE là những phần mềm đắt và ít phổ biến bằng 
các phần mềm CAD/CAM khác. Số lượng người sử dụng không nhiều do đòi hỏi 
kinh nghiệm chuyên môn. 
 Xu hướng mô phỏng CAE đang phát triển mạnh mẽ trên thế giới, và tại 
Việt Nam cũng không thể nằm ngoài xu hướng đó. Khai thác và ứng dụng các 
phần mềm CAE vào sản xuất là một nhu cầu cấp thiết đặt ra cho các nhà sản xuất 
nước ta hiện nay 
4.4.1 Giới thiệu chung về phần mềm Moldflow: 
Moldflow là hãng chuyên cung cấp các phần mềm và giải pháp trong lãnh 
vực phân tích, mô phỏng, tối ưu hóa điều kiện công nghệ ứng dụng trong ngành 
sản xuất ra sản phẩm nhựa bằng công nghệ ép phun. 
Moldflow của hãng AutoDesk là sản phẩm hàng đầu sử dụng công nghệ mô 
phỏng chuyên sâu để kiểm tra tính hợp lý của bản thiết kế chi tiết và khuôn, cung 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  70 
cấp những thông số cần thiết hỗ trợ việc thiết kế khuôn mẫu để sản xuất ra các chi 
tiết nhựa có chất lượng. Là một phần mềm CAE, Moldflow phân tích chuyên sâu 
quá trình đúc phun và dùng để dự đoán và giải các bài toán sản xuất trước khi 
chúng được đưa vào thực tế. Moldflow có khả năng mô phỏng các quá trình phun 
nhựa, nén đặc, làm mát và những hiện tượng xảy ra cho vật đúc như co nhiệt, cong 
vênh. Moldflow sử dụng một công nghệ dựa trên lưới phần tử hữu hạn cho phép ta 
tiến hành mô phỏng trên nền 3D cho mọi chi tiết nhựa từ thành mỏng tới vật rất 
dày hoặc vật có cả thành mỏng lẫn thành dày. 
Moldflow có những điểm mạnh như: 
- Dễ triển khai trong nhóm làm việc 
- Thực hiện cả quá trình phân tích kết cấu lẫn phân tích dòng chảy nhựa 
- Có giao diện CAD mạnh. 
- Moldflow có thể sử dụng được tất cả các loại mô hình hình học CAD, bao 
gồm mô hình midplane truyền thống, mô hình khung dây, mô hình mặt cong, mô 
hình vậtthể đặc có thành mỏng và thành dày. 
- Với mọi thiết kế hình học, người dùng dễ dàng thực hiện công việc mô 
phỏng trong môi trường trực quan và tích hợp. 
Một số chức năng của Moldflow: 
- The shear modulus result: mô tả ứng mô đun trượt của sản phẩm sau khi 
đúc 
- The shear rate, bulk result: xác định độ lớn của tốc độ trượt ở mỗi mặt cắt. 
- The shear stress at wall result: mô tả ứng suất cắt ở chỗ tiếp xúc nhựa lỏng 
và nhựa đông đặc. 
- The temperature at flow front result: mô tả nhiệt độ ở đầu dòng chảy trong 
quá trình đúc. 
- The bulk temperature result: mô tả nhiệt độ nhựa ở các vùng khác nhau 
trong lòng khuôn theo thời gian. 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  71 
- The pressure at injection location result: là một biểu đồ mô tả áp suất ở đầu 
phun trong các thời điểm khá nhau khi điền đầy và nén chặt. 
- The time to freeze result: chỉ ra tổng thời gian cần thiết từ lúc khuôn được 
điền đầy tới lúc nhiệt độ của nhựa bằng nhiệt độ đẩy. 
- The frozen layer fraction result: mô tả chiều dày của các lớp nhựa được làm 
nguội mô tả dưới hệ số nhân (0÷1) so với chiều dày của chi tiết. 
- The % shot weight result: là một biểu đồ mô tả tổng khối lượng nhựa được 
phun vào lòng khuôn. 
- The air traps result: mô tả những vị trí mà cản khí có thể xảy ra.. 
- The bulk temperature at end of fill result: biểu diễn nhiệt độ lòng khuôn ở 
thời điểm cuối của quá trình điền đầy. 
- The clamp force centroid result: biểu diễn trọng tâm của lực kẹp lớn nhất 
lên chitiết. 
- The clamp force result: là một đồ thị mô tả lực kẹp theo thời gian trong hai 
giai đoạn điền đầy và nén chặt. 
- The flow rate, beams result: biểu diễn khối lượng và tốc độ nhựa được 
chuyển vào kênh dẫn để tới lòng khuôn. 
- The frozen layer fraction at end of fill result: mô tả chiều dày của lớp nhựa 
đôngvào cuối giai đoạn điền đầy. 
- The Poisson's ratio (fiber) result: thể hiện hệ số Poisson của sản phẩm nhựa. 
- The pressure at end of fill result: mô tả sự phân bố áp suất trong lòng khuôn 
tạithời điểm cuối quá trình điền đầy. 
- The recommended ram speed result: mô tả tốc độ trục vít theo đề nghị. 
- The weld lines result: biểu diễn nơi mà đường hàn có thể xuất hiện. 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  72 
4.4.2 Trình tự phân tích, tối ưu thiết kế bằng Moldflow Plastics Insight 
Hình 4.17: Sơ đồ trình tự phân tích trong Moldflow 
Trong phần ví dụ cụ thể này, ta sẽ phân tích cho chi tiết sản phẩm khay cá 
được thiết kế sẵn. 
Thiết lập các điều kiện ban đầu 
- File/Import: để nhập sản phẩm cần mô phỏng. Ok và đặt tên cho Project ta 
được chi tiết trong môi trương Moldflow như sau 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  73 
Hình 4.18: Chi tiết khay cá được chèn vào Moldflow 
- Vào Menu Analysis để chọn quá trình cần phân tích. 
Ở đây ta chọn quá trình ép phun nhựa nhiệt dẻo như hình dưới 
Hình 4.19: Thiết lập quá trình phân tích nhiệt dẻo 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  74 
Trong Analysis vào Set Analysis Sequence để chọn các quá trình cần mô 
phỏng như quá trình điền đầy, vị trí cổng phun, phân bố nhiệt, áp suất,... 
Hình 4.20: Chọn quá trình phân tích vị trí cổng phun 
Vào Select Material để chọn vật liệu nhựa với đầy đủ các thông số kỹ thuật. 
Đề tài này vật liệu PEHD được chọn để nghiên cứu mô phỏng và thực nghiệm 
Hình 4.21: Thông số nhựa khuyến nghị của nhà sản xuất 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  75 
- Vào Set Process Setting hình bên để thiết lập các thông số ép phun: áp suất 
phun, nhiệt độ khuôn, nhiệt độ nhựa, số cổng phun,...như hình dưới 
Hình 4.22: Hộp thoại thiết lập thông số ép phun 
- Tạo lưới cho sản phẩm như hình bên bằng cách vào Create Mesh/Generate 
Mesh 
 Khi đó xuất hiện hộp thoại thông số của lưới như hình dưới 
Hình 4.23: Hộp thoại thiết lập lưới phần tử 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  76 
- Sau khi tạo lưới xong, chúng ta tiến hành kiểm tra thuộc tính của lưới, sửa 
lỗi của lưới nhằm đạt được kết cấu lưới tốt nhất bằng cách vào hộp thoại Mesh 
statistics 
Hình 4.24: Chỉnh sửa lưới tự động 
4.4.3 Mô phỏng các quá trình 
a. Mô phỏng vị trí cổng phun 
Vào menu Analysis Set Analysis Sequence Gate Location. 
Trong bảng công cụ bên trái, double click vào dòng chữ Analyze Now ! 
Quá trình mô phỏng trên Moldflow cho ta được kết quả Gating suitablity như hình 
sau 
Hình 4.25: Phân tích vị trí cổng phun 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  77 
Theo biểu đồ vị trí thích cổng phun, thì tại vị trí màu đỏ tại vị trí tâm sản 
phẩm là vị trí thích hợp nhất cho cổng phun. Đây cũng là vị trí cổng phun được 
chọn cho kết cấu khuôn này. 
Tương tự ta chọn các quá trình khác, và tiến hành phân tích ta sẽ có được các 
kết quả mô phỏng. 
b. Một số kết quả mô phỏng 
- Độ cong vênh 
Hình 4.26: Độ cong vênh sản phẩm 
- Rổ khí 
Hình 4.27: Rổ khí trên sản phẩm 
Chương 4: Công nghệ CAD/CAM/CAE  78 
- Đường hàn sản phẩm 
Hình 4.28: Vị trí đường hàn sản phẩm 
- Tỷ lệ cu rút sản phẩm 
Hình 4.29: Tỷ lệ co rút sản phẩm 
  79 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. TS Vũ Hoài Ân, Thiết kế khuôn cho sản phẩm nhựa, Viện máy và dụng 
cụ công nghiệp, 1994. 
[2]. PGS.PTS Hoàng Trọng Bá, Sử dụng vật liệu phi kim loại trong 
ngành Cơ khí, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, 1995 
[3]. TS Phạm Minh Sơn, ThS. Trần Minh Thế Uyên, Giáo trình thiết kế 
và chế tạo khuôn ép nhựa, NXB ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ 
CHÍ MINH 
 [4]. Jerry M Fischer (2003), Handbook of Molded Part Shrinkage and 
Warpage, William Andrew, Inc. 
[5]. M. Joseph Gordon (2006), Total Quality Process Control for Injection 
Molding, John Wiley & Sons, Inc.