Trang Chính
nhi45271@gmail.com
Thiết kế chế tạo khuôn mẫu là lĩnh vực hot trên lĩnh vực gia công cơ khí chế tạo khuôn mẫu hiện nay. Công việc này đòi hỏi đội ngũ kỹ sư ngoài kỹ năng thiết kế khuôn còn cần trang bị kinh nghiệm thực tế gia công trên máy CNC, kinh nghiệm khắc phục sự cố lỗi khuôn.
Quy trình thiết kế sản xuất khuôn mẫu gồm những bước cơ bản nào?
Mỗi khuôn mẫu được sản xuất và sử dụng cho một sản phẩm khác nhau. Kích thước và kết cấu của khuôn quyết định bởi hình dáng, kích thước, chất lượng và số lượng của sản phẩm cần tạo ra.
Thiết kế sản xuất khuôn mẫu nhựa là 2 bước rất quan trọng trong quy trình thiết kế sản xuất khuôn mẫu nhựa theo yêu cầu. Để đảm bảo được chất lượng sản phẩm hoàn chỉnh, không bị lỗi thì quy trình thiết kế khuôn nhựa phải được làm chuẩn xác, trơn tru và chuyên nghiệp.
Thiết kế sản xuất khuôn mẫu diễn ra theo trình tự sau:
Phân tích thông tin đầu vào
Phân tích kỹ các thông tin đầu vào là bước đầu tiên khi thiết kế sản xuất khuôn mẫu. Các thông tin này được cung cấp theo nhu cầu của khách hàng và có sự tư vấn của đơn vị sản xuất. Những thông tin cần thiết cho đầu vào bao gồm:
✦ Vật liệu chế tạo khuôn.
✦ Số lòng khuôn.
✦ Loại khuôn.
✦ Vật liệu nhựa thành phẩm.
✦ Yêu cầu chính xác về kích thước, độ bóng hoặc độ nhám của bề mặt,…
✦ Vị trí đặt cổng bơm phun.
✦ Vị trí đặt chốt đẩy sản phẩm.
Thiết kế khuôn mẫu
Từ những số liệu nêu trên, bộ phận thiết kế sẽ thiết kế bản vẽ khuôn với đầy đủ các chi tiết. Trên cơ sở đó xưởng sản xuất họp và thống nhất về kết cấu, phương án gia công, kiểm soát chất lượng và lắp ráp khuôn. Từ đó, tạo nên một bản thiết kế khuôn mẫu hoàn chỉnh. Công đoạn này giúp vạch hướng đi cho quá trình sản xuất được dễ dàng và đảm bảo chính xác.
Mua vật liệu tạo khuôn và các linh kiện khuôn
Bước tiếp theo để chế tạo khuôn mẫu là mua vật liệu tạo khuôn và các linh kiện khuôn dựa trên bản vẽ thiết kế. Vật liệu tạo khuôn nhựa thường là kim loại có độ cứng và độ bền cao, chịu được lực ép tốt. Trong đó thép là vật liệu được lựa chọn phổ biến vì đáp ứng được các yêu cầu cần thiết.
Gia công chế tạo khuôn
● Gia công tạo phôi: Các khối thép đã chọn sẽ được gọt thành những chi tiết kim loại có kích thước chuẩn. Trong quá trình này, sử dụng máy phay để phay cạnh, phay mặt và mài phẳng các bề mặt tạo nên khuôn mẫu khối ngoài.
● Gia công CNC: Tiến hành gia công CNC để tạo hình lòng khuôn và các chi tiết cấu thành khuôn. Sử dụng máy CNC sẽ mài mòn các khối thép theo tạo hình chính xác trên bản vẽ thiết kế.
● Gia công cắt dây: Máy cắt dây thực hiện các chi tiết có độ chính xác cực cao, dung sai chỉ 0,005mm.
● Gia công xung tia lửa điện: Bước này có nhiệm vụ tạo hình tại các vị trí không thể thực hiện gia công CNC hay gia công cắt dây.
● Gia công hoàn thiện: Ở công đoạn này sẽ tiến hành tạo được nước, tạo lỗ bắt bu lông,…
Đánh bóng bề mặt lòng khuôn và lắp ráp khuôn
Chất lượng sản phẩm nhựa phụ thuộc rất lớn vào độ bóng của lòng khuôn. Độ bóng càng cao thì chất lượng càng tốt. Do đó, việc đánh bóng bề mặt đòi hỏi phải có sự tỉ mỉ và chính xác.
Thử khuôn
Tiến hành thử khuôn để kiểm tra khả năng tạo hình, độ chính xác của kích thước, chất lượng thành phẩm. Cũng như độ co ngót, độ bóng, độ phẳng,… của khuôn đã đáp ứng được yêu cầu của khách hàng hay chưa.
Quy trình thiết kế khuôn mẫu
Tương tự như các sản phẩm cơ khí nói chung khác, quá trình thiết kế khuôn mẫu dựa trên 5 quy trình công nghệ chính đó là:
Thiết kế
Gia công
Nhiệt luyện
Đo kiểm
Lắp ráp
Trong số đó, các công ty có thể đảm nhiệm một hoặc toàn bộ quá trình sản xuất để tạo ra sản phẩm cuối.
Các loại khuôn mẫu phổ biến
Các khuôn dùng trong sản xuất sản phẩm nhựa bao gồm rất nhiều loại như dưới đây:
Khuôn ép phun
Khuôn nén
Khuôn thổi
Khuôn gia cường
Khuôn dịch chuyển
Khuôn đúc
Khuôn đùn
Khuôn quay
Các khuôn ép được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để chế tạo các chi tiết với nhiều loại vật liệu khác nhau như nhựa, kim loại, cao su, kính… Các sản phẩm từ khuôn ép gồm các chi tiết kim loại và nhựa trong ô tô, máy bay, hay đồ gia dụng, thiết bị điện, điện tử,… Trong đó, khuôn ép phun được sử dụng rộng rãi nhất.
Quy trình thiết kế sản xuất khuôn mẫu gồm những bước cơ bản nào?
Mỗi khuôn mẫu được sản xuất và sử dụng cho một sản phẩm khác nhau. Kích thước và kết cấu của khuôn quyết định bởi hình dáng, kích thước, chất lượng và số lượng của sản phẩm cần tạo ra.
Thiết kế sản xuất khuôn mẫu nhựa là 2 bước rất quan trọng trong quy trình thiết kế sản xuất khuôn mẫu nhựa theo yêu cầu. Để đảm bảo được chất lượng sản phẩm hoàn chỉnh, không bị lỗi thì quy trình thiết kế khuôn nhựa phải được làm chuẩn xác, trơn tru và chuyên nghiệp.
Thiết kế sản xuất khuôn mẫu diễn ra theo trình tự sau:
Phân tích thông tin đầu vào
Phân tích kỹ các thông tin đầu vào là bước đầu tiên khi thiết kế sản xuất khuôn mẫu. Các thông tin này được cung cấp theo nhu cầu của khách hàng và có sự tư vấn của đơn vị sản xuất. Những thông tin cần thiết cho đầu vào bao gồm:
✦ Vật liệu chế tạo khuôn.
✦ Số lòng khuôn.
✦ Loại khuôn.
✦ Vật liệu nhựa thành phẩm.
✦ Yêu cầu chính xác về kích thước, độ bóng hoặc độ nhám của bề mặt,…
✦ Vị trí đặt cổng bơm phun.
✦ Vị trí đặt chốt đẩy sản phẩm.
Thiết kế khuôn mẫu
Từ những số liệu nêu trên, bộ phận thiết kế sẽ thiết kế bản vẽ khuôn với đầy đủ các chi tiết. Trên cơ sở đó xưởng sản xuất họp và thống nhất về kết cấu, phương án gia công, kiểm soát chất lượng và lắp ráp khuôn. Từ đó, tạo nên một bản thiết kế khuôn mẫu hoàn chỉnh. Công đoạn này giúp vạch hướng đi cho quá trình sản xuất được dễ dàng và đảm bảo chính xác.
Mua vật liệu tạo khuôn và các linh kiện khuôn
Bước tiếp theo để chế tạo khuôn mẫu là mua vật liệu tạo khuôn và các linh kiện khuôn dựa trên bản vẽ thiết kế. Vật liệu tạo khuôn nhựa thường là kim loại có độ cứng và độ bền cao, chịu được lực ép tốt. Trong đó thép là vật liệu được lựa chọn phổ biến vì đáp ứng được các yêu cầu cần thiết.
Gia công chế tạo khuôn
● Gia công tạo phôi: Các khối thép đã chọn sẽ được gọt thành những chi tiết kim loại có kích thước chuẩn. Trong quá trình này, sử dụng máy phay để phay cạnh, phay mặt và mài phẳng các bề mặt tạo nên khuôn mẫu khối ngoài.
● Gia công CNC: Tiến hành gia công CNC để tạo hình lòng khuôn và các chi tiết cấu thành khuôn. Sử dụng máy CNC sẽ mài mòn các khối thép theo tạo hình chính xác trên bản vẽ thiết kế.
● Gia công cắt dây: Máy cắt dây thực hiện các chi tiết có độ chính xác cực cao, dung sai chỉ 0,005mm.
● Gia công xung tia lửa điện: Bước này có nhiệm vụ tạo hình tại các vị trí không thể thực hiện gia công CNC hay gia công cắt dây.
● Gia công hoàn thiện: Ở công đoạn này sẽ tiến hành tạo được nước, tạo lỗ bắt bu lông,…
Đánh bóng bề mặt lòng khuôn và lắp ráp khuôn
Chất lượng sản phẩm nhựa phụ thuộc rất lớn vào độ bóng của lòng khuôn. Độ bóng càng cao thì chất lượng càng tốt. Do đó, việc đánh bóng bề mặt đòi hỏi phải có sự tỉ mỉ và chính xác.
Thử khuôn
Tiến hành thử khuôn để kiểm tra khả năng tạo hình, độ chính xác của kích thước, chất lượng thành phẩm. Cũng như độ co ngót, độ bóng, độ phẳng,… của khuôn đã đáp ứng được yêu cầu của khách hàng hay chưa.
Quy trình thiết kế khuôn mẫu
Tương tự như các sản phẩm cơ khí nói chung khác, quá trình thiết kế khuôn mẫu dựa trên 5 quy trình công nghệ chính đó là:
Thiết kế
Gia công
Nhiệt luyện
Đo kiểm
Lắp ráp
Trong số đó, các công ty có thể đảm nhiệm một hoặc toàn bộ quá trình sản xuất để tạo ra sản phẩm cuối.
Các loại khuôn mẫu phổ biến
Các khuôn dùng trong sản xuất sản phẩm nhựa bao gồm rất nhiều loại như dưới đây:
Khuôn ép phun
Khuôn nén
Khuôn thổi
Khuôn gia cường
Khuôn dịch chuyển
Khuôn đúc
Khuôn đùn
Khuôn quay
Các khuôn ép được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để chế tạo các chi tiết với nhiều loại vật liệu khác nhau như nhựa, kim loại, cao su, kính… Các sản phẩm từ khuôn ép gồm các chi tiết kim loại và nhựa trong ô tô, máy bay, hay đồ gia dụng, thiết bị điện, điện tử,… Trong đó, khuôn ép phun được sử dụng rộng rãi nhất.