Học thiết kế khuôn nên bắt đầu từ đâu ?

Last updated on 04 Th03 2025

Mình đọc được nhiều câu hỏi kiểu như thế này rải rác trên các diễn đàn, câu lạc bộ, group mạng xã hội, đại loại là cần học thiết kế khuôn thì nên học ở đâu? chương trình học như thế nào ? thời gian học là bao lâu? học phần mềm nào? cần những kỹ năng gì?...

Là một người đã công tác nhiều năm trong ngành khuôn mẫu cơ khí chính xác, với phương châm chia sẻ vì một cộng đồng phát triển, mình tự cảm thấy có trách nhiệm cần truyền đạt lại những kiến thức, kinh nghiệm mà mình lĩnh hội được trong suốt khoảng thời gian dài đã làm việc trong lĩnh vực này. Có thể là không nhiều, nhưng phần nào sẽ giúp cho các bạn định hướng được lộ trình nghề nghiệp của mình, những việc cần làm và những việc không nên làm, giúp bạn rút ngắn được nhiều thời gian và công sức.

Nếu bạn cảm thấy quan tâm, yêu thích và muốn dấn thân vào nghiệp thiết kế khuôn nhưng chưa biết phải bắt đầu từ đâu thì đây là bài viết dành riêng cho bạn. Bài viết này sẽ giúp bạn lên kế hoạch cho bản thân và chuẩn bị những hành trang cần thiết cho một hành trình dài và đầy thú vị, đó là trở thành một nhà thiết kế khuôn mẫu nhựa chuyên nghiệp.

Để đạt được mục tiêu, ngoài hành trang kiến thức dài lê thê, bạn cũng cần chuẩn bị cho mình một tâm lý vững vàng cho chặn đường nhiều gian nan ở phía trước.

Hành trình của tôi

Ngày được thông báo đậu phỏng vấn vào làm cho một công ty chuyên sản xuất khuôn mẫu của Nhật, mình còn là một anh chàng kỹ sư cơ khí vừa mới ra trường với kinh nghiệm như một tờ giấy trắng. Trong tay ngoài tấm bằng kỹ sư cơ khí, mình chỉ có thêm vỏn vẹn một tờ chứng chỉ AutoCAD căn bản. Mấy kiến thức chuyên ngành cơ khí như cắt gọt kim loại, sức bền vật liệu, hình chiếu trục đo thì hầu như đã trả hết lại cho thầy.

Vậy mà chỉ sau chưa đầy một năm được công ty đào tạo và được hướng dẫn thêm từ những người đàn anh đi trước, vừa học vừa làm vừa sửa sai, mình đã có thể bắt đầu tự thiết kế hoàn chỉnh những bộ khuôn với nhiều kết cấu khá là hay ho.

Niềm hạnh phúc và vui sướng nhất của một người làm thiết kế là được nhìn thấy tác phẩm khuôn do chính tay mình tạo ra được đưa lên máy để tiến hành sản xuất hàng loạt, cứ sau mỗi chu kỳ mươi giây là có thể tạo ra những mẩu linh kiện nhựa nhỏ nhắn, tinh xảo, chính xác và đều đặn đến mức khó tin.

Ngoài việc trực tiếp thiết kế khuôn trên phần mềm AutoCAD, mình được công ty đào tạo thêm phần mềm Pro/Engineer, sau này được đổi tên thành PTC Creo và cũng là phần mềm chính mà mình đang sử dụng cho công việc thiết kế cho tới nay.

Phần cơ sở lý thuyết về kỹ thuật thiết kế và chế tạo khuôn ép phun thì hầu như mình chỉ được học lỏm từ kinh nghiệm của những người đi trước, bằng cách tham khảo những thư viện dữ liệu khuôn đã được thiết kế và chế tạo thành công trước đó, học từ những lần yêu cầu chỉnh sửa thiết kế của các anh cấp quản lý trong quá trình kiểm tra và phê duyệt bản vẽ.

Kỹ thuật thiết kế cũng được học và trau dồi qua những dự án khuôn được giao việc hàng ngày tại công ty, từ việc triển khai thiết kế dự khuôn mới, theo dõi sát quá trình chế tạo, hoàn thiện, thử mẫu và nghiệm thu khuôn. Theo dõi cả quá trình khuôn được đưa vào sản xuất hàng loạt để tự đánh giá thiết kế của mình xem còn những vấn đề gì cần rút kinh nghiệm hay cải tiến thêm và đem áp dụng ngay trong những bản thiết kế lần sau.

Cuối cùng là tự chuẩn hóa những kinh nghiệm đã học được bằng cách tham khảo thêm sách hướng dẫn từ những tác giả và nhà xuất bản uy tín (sách về nghề khuôn thì chủ yếu chỉ bằng tiếng Anh), và học thêm kinh nghiệm từ các bài viết, video, blog trên nhiều trang mạng và diễn đàn chuyên ngành khuôn mẫu, ví dụ như mấy cái trang blog kiểu Blogkysu.net

Đã trải qua nhiều khó khăn trong quá trình tiếp cận với nghề thiết kế khuôn trong điều kiện hãy còn nhiều hạn chế về thông tin từ thuở mới chập chững bước vào nghề nên mình có thể hiểu và cảm thông được những khó khăn mà các bạn đang gặp phải. Mong muốn của mình là làm sao để truyền đạt lại cho thế hệ kế tiếp thật nhiều những kiến thức và kinh nghiệm về ngành khuôn mà mình đã lĩnh hội được, bằng những phương pháp tiếp cận dễ hiểu hơn, nhiều cơ sở khoa học hơn, cung cấp nhiều ví dụ mang tính thực tiễn và cụ thể hơn.

Việc đầu tiên mình nghĩ hãy bắt đầu với những định nghĩa và tập làm quen với những thuật ngữ trong ngành khuôn mẫu:

Các Định Nghĩa

Linh kiện nhựa

Là thành phần linh kiện cấu tạo nên bất kỳ một sản phẩm gia dụng, điện tử, ô tô xe máy hay sản phẩm công nghiệp nào có sử dụng linh kiện nhựa.

Linh kiện nhựa được sản xuất ra từ những bộ khuôn qua quá trình gọi là đúc khuôn và được thực hiện trên máy ép phun với nguyên vật liệu là hạt nhựa. Linh kiện nhựa sau khi được đúc khuôn ra tuỳ theo yêu cầu mà có thể được đem đi trang trí hoặc xử lý bề mặt như sơn, in hoặc xi mạ kim loại, sau đó đem lắp ráp lại với nhau và lắp cùng với những linh kiện khác như chi tiết kim loại, bo mạch điện tử, motor, để tạo nên những sản phẩm hoàn thiện như chiếc điện thoại, máy chụp ảnh, máy nghe nhạc, hoặc những bộ máy giặc, tủ lạnh với nhiều mẫu mã và thiết kế đa dạng, sản phẩm được kiểm tra, đóng gói, dán nhãn và phân phối đến tay người tiêu dùng.

Ngoài ra, quá trình sản xuất nhựa cũng cho ra những dòng sản phẩm có công dụng khác ví dụ dùng làm bao bì đóng gói, sản phẩm nhựa dùng một lần, màng bọc công nghiệp hay thực phẩm. Những dòng sản phẩm này sử dụng công nghệ chế tác nhựa khác với công nghệ ép phun, mình sẽ viết thêm về những dòng sản phẩm này trong những chuyên đề riêng.

Vật liệu nhựa

Là nguyên vật liệu để sản xuất ra linh kiện nhựa. Vật liệu nhựa thương phẩm thường được cung cấp dưới dạng hạt, cỡ hạt đậu xanh, không màu hoặc có màu rất đặc trưng theo từng loại nhựa. Vật liệu nhựa được phân làm 2 loại chính dựa trên đặc tính gia công của nó bao gồm:

Nhựa nhiệt rắn
Nhựa nhiệt dẻo

Nhựa nhiệt rắn: là một dạng polymer được phát minh để chuyên dùng sản xuất những dòng sản phẩm chịu được nhiệt độ cao, có khả năng chống cháy như những linh kiện nhựa dùng trong thiết bị điện, các linh kiện yêu cầu tiếp xúc trực tiếp với nguồn nhiệt trong các thiết bị nhà bếp,...

Quá trình sản xuất linh kiện nhựa sử dụng nguyên liệu là nhựa nhiệt rắn đòi hỏi phải trải qua một công đoạn ủ đóng rắn nhằm để tạo ra một phản ứng hoá học gọi là trùng ngưng, phản ứng hoá học này làm các chuỗi phân tử polymer hình thành thêm các chuỗi liên kết ngang dạng cấu trúc 3 chiều, cấu trúc này vì thế mà giúp cho sản phẩm làm từ nhựa nhiệt rắn có thể chịu được nhiệt độ cao. Sản phẩm làm từ nhựa nhiệt rắn sau khi đã định hình, không thể đem gia nhiệt cho nóng chảy lần nữa để định hình trở lại.

Nhựa nhiệt dẻo: ngược lại với nhựa nhiệt rắn, nhựa nhiệt dẻo là một dạng polymer có khả năng hoá dẻo bằng cách gia nhiệt và có thể tái định hình lại nhiều lần từ hình dạng này sang hình dạng khác bằng phương pháp đúc khuôn. Chúng được biết đến với khả năng tái chế, tính chất cơ lý đa dạng, trọng lượng nhẹ so với kim loại, tính thẩm mỹ bề mặt sản phẩm tốt hơn so với nhiệt rắn, khả năng kháng hóa chất tốt và quá trình sản xuất tiết kiệm năng lượng. Do tính chất này mà nhựa nhiệt dẻo được sử dụng trong nhiều ứng dụng do ít có sự biến đổi liên quan đến tính cơ lý hoặc chất hóa học sau quá trình gia nhiệt và định hình trở lại.

Nhựa nhiệt dẻo là nguyên liệu chủ lực phục vụ sản xuất bằng công nghệ ép phun nên trong blog này chúng ta cũng chỉ đề cập phần lớn những nội dung liên quan đến loại nhựa này. Đây là một chủ đề khá rộng, mình sẽ viết thêm về đặc tính và ứng dụng của các loại nhựa nhiệt dẻo trong những bài đăng sắp tới.

Khuôn ép nhựa

Là một thiết bị được chế tạo bằng kim loại, thường là bằng thép hoặc nhôm. Khuôn được dùng cho máy ép nhựa để sản xuất các linh kiện nhựa hàng loạt. Cấu tạo của khuôn bao gồm vỏ khuôn và lõi khuôn. Võ khuôn dùng để để chứa lõi khuôn và các linh kiện hỗ trợ. Lõi khuôn được khoét rỗng thành từng khoang để tạo hình dáng của linh kiện nhựa. Mỗi một khoang rỗng gọi là một Cavity, có thể tạo cùng lúc nhiều Cavity trên cùng một bộ khuôn để tăng sản lượng cho mỗi chu kỳ sản xuất. Khuôn được thiết kế có thể tách ra làm hai nửa tại vị trí mặt phân khuôn và có cơ cấu lói để đẩy phần linh kiện nhựa ra khỏi khuôn sau mỗi chu kỳ sản xuất.

😵

Đọc xong định nghĩa này nếu thấy bắt đầu lùng bùng hai lỗ tai, bạn cứ tự nhiên lướt qua không cần phải hiểu vội, khi nào thấy cần hãy quay lại, không cũng chẳng sao, chẳng ai thèm truy vấn bạn mấy vấn đề này !

Máy ép nhựa

Là một thiết bị máy móc hoàn chỉnh được thiết kế và sản xuất bởi những công ty có trình độ kỹ thuật cao và uy tín trên thế giới. Máy ép nhựa phục vụ cho quá trình sản xuất hàng loạt các linh kiện nhựa. Máy ép nhựa có 2 bộ phận chính là bộ phận phun nhựa và bộ phận kẹp khuôn.

Bộ phận phun nhựa có chức năng lấy hạt nhựa thô từ phễu cấp liệu, gia nhiệt bằng điện trở làm nóng chảy hạt nhựa sang dạng lỏng trong bộ phận nòng có chứa trục vít, trục vít xoay để vận chuyển nhựa lỏng về phía trước và dùng áp lực bơm nhựa vào khuôn để điền đầy lòng khuôn và tạo hình dáng sản phẩm.

Bộ phận kẹp khuôn được thiết kế để cố định bộ khuôn lên máy ép, máy sử dụng lực kẹp bằng cơ cấu cơ hoặc xy lanh thuỷ lực để giữ chặt hai nửa khuôn trong quá trình bơm nhựa, sau đó giải phóng lực kẹp và mở ra để tách hai nửa khuôn đồng thời hỗ trợ đẩy sản phẩm nhựa đã được làm nguội và định hình ra ngoài.

Máy ép phun có thể được phân thành nhiều loại khác nhau dựa trên hệ thống truyền động của chúng, ví dụ truyền động bằng thủy lực, cơ khí hoặc điện. Việc lựa chọn loại máy phụ thuộc vào các yếu tố như ứng dụng của sản phẩm, năng suất sản xuất, độ chính xác sản phẩm, ... Dựa trên cấu tạo thì máy ép nhựa được phân ra làm các loại:

Máy ép nhựa trục đứng: Là loại máy có cấu tạo và hoạt động theo chiều trục thẳng đứng so với mặt đất, trong đó quá trình kẹp khuôn xảy ra theo chiều dọc theo hướng chuyển động lên xuống nhằm cho phép máy tận dụng trọng lực. Cơ cấu kẹp và cơ cấu phun nhựa được đặt dọc theo cùng một mặt phẳng thẳng đứng. Máy ép phun thẳng đứng được sử dụng trong một số ứng dụng thích hợp như insert molding- tức sản xuất những linh kiện nhựa có gắn thêm linh kiện bằng vật liệu khác như kim loại ví dụ kéo có cán bằng nhựa. Máy ép đứng cũng được dùng để ép các sản phẩm hai màu như thân bàn chải đánh răng.
Máy ép nhựa trục ngang: Là loại máy có hoạt động đóng mở khuôn theo chiều trục nằm ngang. Cấu hình này thường được sử dụng trong các máy ép phun cỡ lớn và vừa và đang là loại máy ép thông dụng nhất hiện nay. Hướng ngang của máy cho phép kết cấu thiết kế tinh gọn, trọng lượng máy nhẹ, hoạt động ổn định, dễ vận hành và bảo dưỡng, sản phẩm có thể tự rớt khi mở khuôn nên có thể áp dụng quy trình sản xuất tự động 24/7.

Công nghệ ép phun

Là công nghệ sản xuất linh kiện nhựa sử dụng máy ép nhựa để chuyển hoá vật liệu nhựa từ dạng hạt sang hình dáng của linh kiện nhựa thông qua quá trình gia nhiệt và tạo hình trên một thiết bị gọi khuôn ép nhựa.

Quy trình phát triển sản phẩm nhựa sử dụng công nghệ ép phun có thể được mô tả bằng lưu đồ sau:

Thiết kế khuôn chỉ là một bước trong quá trình sản xuất khuôn ép phun, nhưng là một bước hết sức quan trọng. Nó góp phần rất lớn vào sự thành bại của một dự án sản phẩm nhựa mới. Thời gian để hoàn thành một thiết kế khuôn có thể chỉ mất chỉ vài giờ đối với những sản phẩm nhựa vô cùng đơn giản, cũng có thể kéo dài vài tuần đến cả tháng đối với những chi tiết sản phẩm phức tạp hơn.

Đầu ra của quá trình thiết kế khuôn là dữ liệu thiết kế, bao gồm dữ liệu 2D và 3D, dữ liệu 2D chủ yếu được trình bày dưới dạng bản vẽ, khi cần thiết có thể được in ra, xét duyệt và ban hành đến xưởng chế tạo để gia công, lắp ráp, kiểm tra và hoàn thiện bộ khuôn.

Làm thiết kế khuôn cần trang bị những kiến thức gì?

Để trở thành một kỹ sư thiết kế khuôn ép phun, trước tiên bạn cần bắt tay vào trang bị cho mình một số hành trang kiến thức sau đây:

1- Chọn và học thành thạo một phần mềm thiết kế khuôn

Không giống như những thập niên 1980 trở về trước, khi mà công tác thiết kế khuôn mẫu cơ khí hầu như phải thực hiện bằng cách vẽ tay hoặc sử dụng những phần mềm đồ hoạ 2D đơn giản, thiếu chính xác. Hiện tại hầu như mọi công việc thiết kế khuôn đều được thực hiện trên những phần mềm đồ họa 3D chuyên dụng với độ phức tạp và chính xác cao.

Song song với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ phần cứng đã tạo ra những máy tính có cấu hình mạnh mẽ, khả năng xử lý đồ hoạ vượt trội. Phần mềm thiết kế khuôn vì thế đã được bổ sung thêm nhiều tính năng cũng như tích hợp thêm nhiều thư viện linh kiện dựng sẵn, giao diện người dùng ngày một thân thiện và trực quan. Sự kết hợp giữa phần cứng máy tính mạnh mẽ cùng với phần mềm đồ hoạ tốt đã giúp cho công việc thiết kế khuôn ngày một trở nên dễ dàng, nhanh chóng, chính xác và đạt hiệu suất cao.

Trên thị trường hiện nay có khá nhiều phần mềm đồ họa 3D chuyên dụng phục vụ công tác thiết kế khuôn rất chính xác và hiệu quả. Việc của bạn là làm sao chọn cho mình một phần mềm phù hợp với sở thích cũng như đáp ứng được những nhu cầu cần thiết cho công việc thiết kế. Có thể kể tên một số phần mềm chuyên dụng như bên dưới:

NX Unigraphics
PTC CREO
SOLIDWORKS
CATIA
CIMATRON
MASTERCAM
AUTOCAD
DELCAM
VISI Mould

Mình bắt đầu học vẽ khuôn trên phần mềm AutoCAD, ngày đó còn sử dụng phiên bản R14 (được hãng Autodesk phát hành năm 1997), song song được học thêm phần mềm Pro/Engineer 2000i2 hay gọi là Pro/E (được hãng PTC phát hành năm 2001), sau này đổi tên thành Creo và khi mình đang viết bài này, hãng PTC đã ban hành tới phiên bản Creo 9.0.

Hai năm đầu mình chưa lĩnh hội hết công năng của phần mềm Pro/E nên phải sử dụng kết hợp hai phần mềm AutoCAD và Pro/E cùng lúc. Pro/E dùng để xử lý dữ liệu 3D sản phẩm, tách khuôn và tạo điện cực, sau đó mình chuyển dữ liệu hình chiếu chi tiết từ Pro/E sang AutoCAD để ghi kích thước, tạo bản vẽ gia công. Về sau mọi công việc thiết kế khuôn đều được mình thực hiện trên phần mềm Pro/E để tiện cập nhật và kiểm soát dữ liệu thiết kế.

Nếu bạn quyết tâm, thiết lập mục tiêu rõ ràng và tìm được một người thầy có kinh nghiệm để hướng dẫn, bạn có thể thông thạo và làm chủ một phần mềm đồ hoạ 3D bất kỳ dùng trong thiết kế khuôn trong khoảng thời gian 3 tháng.

2- Cơ sở lý thuyết và thực hành kỹ thuật thiết kế khuôn ép phun

Học kỹ thuật thiết kế khuôn đòi hỏi đầu tư nhiều thời gian và chất xám hơn việc học sử dụng một phần mềm đồ hoạ. Lý do là ta cần áp dụng nhiều kiến thức chuyên ngành kỹ thuật vào trong công việc song song với kỹ năng sử dụng phần mềm thiết kế.

Ví dụ: Để thiết kế một cụm lắp ráp chốt bạc dẫn hướng trên khuôn, kỹ năng sử dụng phần mềm sẽ giúp ta dựng hình từng linh kiện chốt bạc riêng lẻ. Để thiết kế các linh kiện trên theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật sử dụng cho khuôn ép phun thì bạn cần hiểu rõ linh kiện chốt bạc giữ chức năng gì trong kết cấu bộ khuôn, kích cỡ, số lượng và vị trí lắp ráp chốt bạc được quy định như thế nào, tiêu chuẩn dung sai chế tạo và lắp ráp chốt bạc dẫn hướng trên tấm khuôn ra sao, vật liệu chế tạo chốt bạc là gì, vân vân mây mây...

Học kỹ thuật thiết kế khuôn cần kết hợp song song giữa hai nội dung: cơ sở lý thuyết tính toán kết cấu khuôn và thực hành thiết kế khuôn trên phần mềm. Phần cơ sở lý thuyết trang bị cho bạn kiến thức về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và chức năng của từng linh kiện hoặc cụm linh kiện cấu thành nên một bộ khuôn, bao gồm:

Vỏ khuôn
Lõi khuôn
Hệ thống kênh dẫn nhựa
Hệ thống định vị và dẫn hướng khuôn
hệ thống hỗ trợ đóng mở khuôn
Hệ thống đẩy sản phẩm ra khỏi khuôn
Hệ thống làm nguội khuôn
Hệ thống thoát hơi trên khuôn
Cơ cấu slide trượt
Cơ cấu ty đẩy xiên
Cơ cấu thoát ren
Các phụ kiện và hạng mục khác

Phần thực hành trên phần mềm thiết kế giúp bạn phát triển kỹ năng dựng hình không gian 3 chiều các chi tiết khuôn, kỹ năng sử dụng module tách khuôn từ dữ liệu 3D sản phẩm để tạo chi tiết lòng khuôn, kỹ năng lắp ráp từng cụm linh kiện để hoàn thiện một bộ kết cấu khuôn hoàn chỉnh, kỹ năng trình bày bản vẽ chi tiết chế tạo và lắp ráp các thành phần khuôn để ban hành xuống xưởng triển khai chế tạo.

3- Kiến thức về hình chiếu, góc chiếu, tiêu chuẩn bản vẽ kỹ thuật cơ khí

Người làm việc trong lĩnh vực cơ khí chế tạo thường giao tiếp với nhau thông qua một hình thức ngôn ngữ chuyên ngành vô cùng hiệu quả, đó là bản vẽ.

Nhiệm vụ của người kỹ sư thiết kế khuôn đòi hỏi phải tạo ra một khối lượng lớn những bản vẽ kỹ thuật bao gồm nhiều chủng loại như bản vẽ chế tạo chi tiết, bản vẽ lắp ráp khuôn, bản vẽ gia công điện cực EDM, bản vẽ cắt dây, bản vẽ tiện, ...

Việc giao tiếp càng hiệu quả và chính xác khi người thiết kế luôn tuân thủ các quy chuẩn kỹ thuật trong trong phương pháp trình bày bản vẽ. Vì vậy, tự trang bị cho mình các kiến thức về hình hoạ kỹ thuật, tiêu chuẩn bản vẽ, hình chiếu, góc chiếu, cách ghi dung sai kích thước sẽ giúp cho việc giao tiếp giữa người thiết kế với người chế tạo thêm rõ ràng, tránh những nhầm lẫn không đáng có, tăng tỉ lệ thành công của dự án chế tạo khuôn.

4- Kiến thức về quy trình công nghệ chế tạo chi tiết cơ khí

Kỹ sư thiết kế mới vào nghề thường mắc một lỗi khá dễ thương là có những chi tiết vẽ thì được mà không thể triển khai gia công chế tạo được. Lỗi này nguyên nhân do người thiết kế chưa nắm vững kiến thức về quy trình công nghệ chế tạo.

Để lĩnh hội những kiến thức về quy trình gia công chi tiết cơ khí không có cách nào nhanh hơn là được tham gia các khóa đào tạo thực tế tại xưởng cơ khí chế tạo hoặc tham gia trực tiếp vào khâu vận hành máy gia công tại xưởng một khoảng thời gian nhất định. Quá trình đào tạo hoặc làm việc tại xưởng chế tạo sẽ trang bị cho bạn kiến thức về công năng và nguyên lý vận hành của từng loại máy gia công, dưới đây là một số máy cần thiết phục vụ cho quá trình chế tạo khuôn ép phun:

Máy phay CNC
Máy cắt dây EDM
Máy bắn điện EDM
Máy tiện CNC
Máy mài phẳng
Máy khoan Cần
Máy Tiện
Máy phay
Máy bào
Máy Ta-rô
Máy đánh bóng
Máy hàn
Máy đo kiểm chi tiết

Một khi đã nắm vững được nguyên lý hoạt động và chức năng của từng loại máy gia công, bạn cần học cách lập quy trình công nghệ, sơ đồ nguyên công chế tạo và lắp ráp cho từng chi tiết khuôn trên file thiết kế của bạn. Điều này sẽ giúp bạn hiểu được mỗi một chi tiết khuôn riêng lẽ cần làm qua bao nhiêu bước, bước nào trước bước nào sau, cần thực hiện trên bao nhiêu loại máy, thời gian thực hiện mỗi bước là bao lâu,

Kiến thức này giúp bạn thêm tự tin với thiết kế của mình rằng mỗi một chi tiết được thiết kế ra đều khả thi trong vấn đề gia công lẫn lắp ráp.

5- Kiến thức về đặc tính, công năng và hành vi của các loại vật liệu nhựa

Thế giới nguyên vật liệu nhựa thì đa chủng loại và vô cùng mênh mông, các loại nguyên vật liệu nhựa mới thì vẫn đang được các nhà nghiên cứu phát minh và cung cấp ra thị trường liên tục hàng ngày để đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của các nhà sản xuất và người tiêu dùng.

Kỹ sư thiết kế khuôn cần trang bị những kiến thức tối thiểu về loại nguyên vật liệu nhựa dùng cho sản phẩm nhựa mà mình cần thiết kế và chế tạo khuôn sẽ giúp cho những quyết định trong quá trình thiết kế được hợp lý và mang tính khoa học hơn.

Ví dụ: hệ số co ngót của từng loại nhựa là khác nhau, một số loại nhựa có hệ số co ngót cao hơn rất nhiều so với loại nhựa khác. Thiết lập sai thông số co ngót cho nhựa trong quá trình thiết kế khuôn có thể phải gia công mới chi tiết lòng khuôn mà không thể phục hồi hay sửa chữa được.

Hệ số co ngót là gì ?

Hãy tham khảo bài đăng trong link này, nếu link chưa mở được thì khả năng mình vẫn đang viết.

Nhựa có pha thành phần sợi thuỷ tinh gia cường lực có hệ số chảy thấp hơn nhựa không có pha sợi gia cường, do đó khuôn sử dụng nhựa có thành phần sợi gia cường cần thiết kế hệ thống dẫn nhựa và cổng bơm khác với loại nhựa thông thường.

Cả hai loại nhựa PS và PC đều dùng để ép cho sản phẩm trong suốt nhưng nhiệt độ làm việc của khuôn ép nhựa PC cần cao hơn nhiệt độ làm việc của khuôn ép nhựa PS, do đó cần loại thép cho khuôn khác nhau và thiết kế chế độ giải nhiệt cho khuôn cũng khác nhau.

Sản phẩm sau khi ép cần thực hiện thêm công đoạn xi mạ cần chọn loại vật liệu là ABS do vật liệu này có hệ số tĩnh điện tốt, phù hợp cho quá trình tráng phủ tĩnh điện.

Bên trên là một số ví dụ cho thấy khả năng am hiểu về đặc tính và hành vi của nguyên vật liệu nhựa sẽ giúp ích rất nhiều cho quá trình thiết kế khuôn ép phun.

6- Kiến thức về DFM và thiết kế sản phẩm nhựa cho khuôn ép phun

Việc thành bại của một dự án khuôn mới phụ thuộc rất lớn vào bản thiết kế sản phẩm nhựa cần triển khai chế tạo khuôn, có thể nói chiếm tỉ lệ lên đến 40-50%.

Công tác thiết kế sản phẩm nhựa được thực hiện bởi những kỹ sư thiết kế sản phẩm trực thuộc phòng nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới (gọi tắt là phòng R&D) - những người dành hầu hết thời gian để tập trung nghiên cứu tạo ra những công năng của sản phẩm, đa phần họ không có nhiều kinh nghiệm đối với quy trình thiết kế và chế tạo khuôn.

Để tăng khả năng giao tiếp và thông hiểu giữa những kỹ sư thiết kế sản phẩm và kỹ sư thiết kế khuôn, người ta thực hiện thêm một bước trong quy trình sản xuất khuôn đó là yêu cầu phải lập DFM (Design for Manufacturability) trước mỗi dự án khuôn mới.

DFM là một bảng báo cáo đánh giá và đề xuất hiệu chỉnh liên quan đến bản thiết kế sản phẩm nhựa nhằm đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế và chế tạo khuôn theo tiêu chí: đơn giản, hiệu quả, chất lượng, tối ưu chi phí.

DFM giúp chuyển đổi một "bản thiết kế sản phẩm nhựa" thành một "bản thiết kế sản phẩm nhựa có thể chế tạo khuôn" .

Một số đánh giá và đề xuất hiệu chỉnh thiết kế sản phẩm quan trọng phải kể đến khi làm DFM đó là:

Độ dày thiết kế của thành sản phẩm
Xác định đường phân khuôn
Góc nghiêng thoát khuôn cho sản phẩm
Vị trí và số lượng cổng bơm nhựa trên sản phẩm
Vị trí đặt ty đẩy sản phẩm
Phương án thoát khuôn cho các vị trí Undercut
Xử lý độ nhám bề mặt sản phẩm
Các chạm khắc trên sản phẩm
Dung sai lắp ráp với các linh kiện khác

Người thực hiện DFM cần có kinh nghiệm và kiến thức chuyên sâu về quy trình thiết kế và chế tạo khuôn. Đa phần những người làm DFM đều xuất thân từ những kỹ sư thiết kế khuôn nên có thể xem năng lực làm DFM là một mục tiêu phấn đấu của kỹ sư thiết kế khuôn.

Hiểu về quy trình thiết kế sản phẩm nhựa cũng như làm phân tích DFM sẽ giúp hỗ trợ rất nhiều cho công tác thiết kế khuôn. Bằng cách áp dụng các nguyên tắc DFM trong quá trình thiết kế khuôn, ta có thể xác định sớm các vấn đề hoặc nguy cơ tiềm ẩn từ giai đoạn thiết kế và thực hiện ngay các hiệu chỉnh cần thiết trên thiết kế sản phẩm trước khi bắt tay vào chế tạo bộ khuôn. Không đợi tới khi khuôn đã chế tạo xong mới quay lại hiệu chỉnh hoặc thay đổi thiết kế sản phẩm gây tốn kém, vừa làm trì hoãn quá trình sản xuất.

Lời Kết ...

Hi vọng bài viết này đã giúp bạn phần nào định hướng được lộ trình của mình trên con đường trở thành một kỹ sư thiết kế khuôn mẫu chuyên nghiệp. Tuy sẽ gặp nhiều gian nan vất vả ở phía trước nhưng cũng sẽ mở ra cho bạn nhiều cơ hội khi bước chân vào một ngành công nghiệp nhựa rộng lớn với sản phẩm tạo ra được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày, từ những sản phẩm gia dụng, điện tử, xe cộ đến công nghiệp hàng không vũ trụ.

Mình đã gặp vài người, họ đã chọn thiết kế khuôn làm sự nghiệp cả đời của họ, mục tiêu của họ là trở thành chuyên gia trong lĩnh vực thiết kế khuôn mẫu. Chứng tỏ nghề thiết kế khuôn mẫu không phải là một nghề quá nhàm chán. Người ta có thể làm ngày này qua ngày khác, tháng này qua tháng khác, hết năm này sang năm khác. Ví mỗi một bản thiết kế khuôn như là một tác phẩm, không có tác phẩm nào giống tác phẩm nào, và hầu như rất khó lập lại cho dù là thiết kế nhiều bộ khuôn cho cùng một sản phẩm nhựa giống nhau.

Với nhiều người có lộ trình sự nghiệp rõ ràng, cần có sự thăng tiến trong công việc, từ một kỹ sư thiết kế khuôn, mình thấy người ta có thể phát triển sự nghiệp theo một số hướng sau:

Một là leo tiếp lên nấc thang để trở thành một nhà quản lý trong công ty khuôn mẫu, tiếp tục với những vị trí cao hơn như trưởng phòng thiết kế, giám đốc xưởng khuôn, hoặc trở thành chủ doanh nghiệp sản xuất khuôn mẫu.
Hai là dùng kinh nghiệm thiết kế khuôn mẫu để tiếp tục phát triển nghề nghiệp thành một nhà thiết kế sản phẩm, trở thành một nhà quản lý dự án phát triển sản phẩm mới, và xa hơn nữa là có thể điều hành một trung tâm R&D chuyên nghiên cứu và phát triển các dự án sản phẩm mới.
Ba là ...ai mà biết được bạn có thể đi xa tới đâu, vì khả năng của con người là vô hạn. Hãy tự tin vào năng lực của chính mình.

Vậy hãy bắt đầu trang bị cho mình những kiến thức cần thiết như liệt kê ở trên để gia nhập và tự hào là một thành viên của cộng đồng kỹ sư cơ khí chế tạo tại Việt Nam.

Nếu bạn quan tâm có thể đăng ký email để nhận thông báo khi có bài viết mới sắp tới về kỹ thuật thiết kế khuôn mẫu trên blog của mình.