Khuôn mẫu nhựa dùng trong sản xuất có thể được chia thành hai loại cấu trúc chính:
- Khuôn 2 tấm (2-plate mold)
- Khuôn 3 tấm (3-plate mold)
Mỗi loại đều có những đặc điểm riêng biệt.
Khuôn 2 tấm là loại khuôn được chia thành hai phần:
- Phần cố định được gắn vào máy ép phun.
- Phần di động sẽ di chuyển khi khuôn đóng/mở.
Khuôn 3 tấm ngoài hai phần trên còn có thêm một tấm trung gian gọi là tấm đẩy (stripper plate). Khi khuôn mở ra, nó sẽ tách thành ba phần riêng biệt.
1. Nguyên lý hoạt động của khuôn 2 tấm
Khuôn 2 tấm là loại khuôn phổ biến và tiêu chuẩn nhất.
Sau khi nhựa được ép vào bên trong và được làm nguội, sản phẩm sẽ đông đặc lại. Khi khuôn mở, phần giữa của khuôn tách ra làm hai, và sản phẩm sẽ được lấy ra từ phần trung tâm này.
Cấu tạo của khuôn 2 tấm
Khuôn 2 tấm (2-plate mold) được cấu thành từ rất nhiều bộ phận khác nhau.
Bảng dưới đây sẽ giới thiệu tên gọi và chức năng của từng bộ phận chính trong khuôn 2 tấm một cách đơn giản và dễ hiểu.
Các bộ phận chính trong khuôn ép nhựa 2 tấm
- Sản phẩm → Hình dạng chi tiết được tạo ra từ khuôn.
- Lõi khuôn – Core insert → Là phần lõi được gia công rời rồi lắp vào tấm khuôn chính (thay vì gia công trực tiếp lên tấm khuôn). Giúp thay thế dễ dàng khi bảo trì hoặc thay đổi thiết kế.
- Lỗ làm mát → Lỗ dẫn nước hoặc dầu làm mát nhằm giữ nhiệt độ ổn định khi nhựa nóng được đổ vào khuôn.
- Ống dẫn nhựa – Sprue bushing → Cổng chính dẫn nhựa nóng từ máy ép phun vào khuôn. Do tiếp xúc trực tiếp với vòi phun, dễ mài mòn nên thường được làm rời để thay thế.
- Vòng định vị – Locate ring → Giúp định vị khuôn chính xác khi gắn lên máy ép.
- Sprue & Runner → Sprue: đường nhựa chảy từ vòi phun vào khuôn. Runner: kênh dẫn nhựa đến từng lòng khuôn tạo sản phẩm.
- Tấm gắn bên cố định → Tấm lắp vào phần cố định của máy ép nhựa.
- Tấm khuôn bên cố định → Phần chính tạo hình sản phẩm, phía không di chuyển.
- Ống lót chốt dẫn hướng → Ống chèn cho chốt dẫn hướng đi xuyên qua, tránh mài mòn.
- Tấm khuôn bên di động → Tấm gắn vào phần di chuyển của máy ép.
- Chốt dẫn hướng → Giúp hai nửa khuôn khớp đúng vị trí khi đóng/mở. Thường có 4 cái.
- Chốt hồi → Đẩy tấm đẩy (ejector plate) về vị trí ban đầu sau khi đẩy sản phẩm ra.
- Chốt khóa sprue → Giúp phần sprue dễ dàng tách khỏi khuôn khi mở khuôn.
- Tấm đỡ khuôn → Gắn ở mặt sau khuôn di động, giữ các bộ phận như lõi khuôn, chốt dẫn hướng…
- Lò xo hồi → Lò xo đẩy tấm đẩy (ejector plate) trở lại vị trí ban đầu sau khi sản phẩm được lấy ra.
- Tấm đệm – Spacer block → Tạo khoảng trống để hệ thống đẩy hoạt động; nằm giữa tấm khuôn và tấm gắn di động.
- Tấm đẩy trên → Cố định chốt đẩy (ejector pin), chốt hồi; hoạt động cùng nhau để đẩy sản phẩm ra.
- Tấm đẩy dưới → Cố định chốt đẩy (ejector pin), chốt hồi; hoạt động cùng nhau để đẩy sản phẩm ra.
- Tấm gắn khuôn di động→ Tấm dùng để gắn khuôn vào phần di động của máy ép.
- Lỗ đẩy → Lỗ để thanh đẩy từ máy ép chọc vào và nâng tấm đẩy (ejector plate) lên.
- Chốt đẩy – Ejector pin → Còn gọi là pin đẩy. Được gắn trong khuôn để đẩy sản phẩm ra ngoài sau khi làm mát.
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của khuôn 3 tấm
Khuôn 3 tấm có thêm một tấm trung gian gọi là “tấm tách (Stripper Plate)”, vì vậy khi khuôn mở ra, nó sẽ tách thành 3 phần.
Sự khác biệt so với khuôn 2 tấm: Khác biệt chính nằm ở cách lấy ra phần nhựa thừa (Sprue và Runner) – tức phần nhựa dẫn đường, không phải sản phẩm chính.
Đặc điểm nổi bật của khuôn 3 tấm:
- Phần nhựa thừa (Sprue và Runner) được tách rời tự động khỏi sản phẩm sau khi mở khuôn.
- Dễ dàng bố trí nhiều cửa dẫn nhựa (Gate), giúp:
- Tạo nhiều sản phẩm cùng lúc trong một chu kỳ ép.
- Phân bố nhựa đều hơn, đặc biệt hữu ích cho các sản phẩm có hình dạng phức tạp hoặc nhiều lòng khuôn.
Vì vậy, khuôn 3 tấm rất phù hợp cho các ứng dụng sản xuất đa chi tiết, hoặc cần kiểm soát chất lượng cổng nhựa đầu vào.
Ở giai đoạn đầu tiên của quá trình mở khuôn, phần nhựa dẫn từ máy ép đến sản phẩm (gọi là Sprue và Runner) sẽ được lấy ra trước. Tiếp theo, ở giai đoạn mở khuôn thứ hai, phần sản phẩm chính mới được lấy ra khỏi khuôn.
3. Lời kết
Qua nội dung trên, ta có thể thấy rằng việc lựa chọn cấu trúc khuôn – khuôn 2 tấm hay khuôn 3 tấm – phụ thuộc rất lớn vào yêu cầu sản xuất và đặc điểm của sản phẩm.
- Khuôn 2 tấm đơn giản, chi phí thấp, phù hợp với sản phẩm đơn giản.
- Khuôn 3 tấm có khả năng tự động tách phần nhựa thừa, dễ thiết kế nhiều cổng nhựa, phù hợp với sản phẩm yêu cầu cao về thẩm mỹ hoặc sản xuất nhiều chi tiết cùng lúc.
Việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động và cấu tạo của từng loại khuôn giúp kỹ sư thiết kế đưa ra lựa chọn hợp lý, tối ưu hóa chi phí sản xuất và nâng cao hiệu suất làm việc.
