Thiết kế khuôn CNC đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các sản phẩm có độ chính xác cao, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật khắt khe. Vậy thiết kế khuôn CNC là gì, quy trình thực hiện ra sao và đâu là những yếu tố quan trọng cần lưu ý? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết dưới đây!

Thiết kế khuôn CNC là gì?

Thiết kế khuôn CNC là quá trình tạo ra bản vẽ và mô hình khuôn mẫu sử dụng phần mềm CAD/CAM, sau đó gia công trên máy CNC để đảm bảo độ chính xác cao. Khuôn CNC được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như đúc kim loại, ép nhựa, dập khuôn, giúp tạo ra các sản phẩm có hình dạng đồng nhất và chất lượng ổn định. 

Quá trình thiết kế khuôn CNC bao gồm nhiều bước, từ phân tích yêu cầu sản phẩm, lựa chọn vật liệu khuôn, lập trình gia công cho đến kiểm tra và tối ưu hóa. Nhờ vào công nghệ CNC, khuôn mẫu có thể được sản xuất nhanh chóng, chính xác và đáp ứng được các tiêu chuẩn kỹ thuật khắt khe trong sản xuất công nghiệp.

Tầm quan trọng của thiết kế khuôn CNC

Thiết kế khuôn đóng vai trò quan trọng trong ngành gia công cơ khí, quyết định trực tiếp đến chất lượng, độ chính xác và hiệu quả sản xuất của sản phẩm. Một khuôn được thiết kế tối ưu sẽ giúp quá trình gia công diễn ra trơn tru, giảm thiểu lỗi kỹ thuật, hạn chế hao mòn dụng cụ cắt và tiết kiệm chi phí sản xuất. 

Bên cạnh đó, thiết kế khuôn CNC còn ảnh hưởng đến tốc độ gia công và khả năng sản xuất hàng loạt, giúp doanh nghiệp nâng cao năng suất và tăng tính cạnh tranh trên thị trường. Với sự hỗ trợ của phần mềm CAD/CAM hiện đại, quá trình thiết kế khuôn không chỉ đảm bảo tính chính xác mà còn giúp tối ưu hóa vật liệu, nâng cao tuổi thọ khuôn và giảm thiểu phế phẩm. 

Do đó, việc đầu tư vào thiết kế khuôn chất lượng cao là một bước quan trọng giúp doanh nghiệp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao hiệu quả kinh tế.

Quy trình thiết kế khuôn CNC chuẩn kỹ thuật

Thiết kế khuôn CNC là một quy trình phức tạp, yêu cầu độ chính xác cao để đảm bảo khuôn mẫu đạt chất lượng tốt nhất. Dưới đây là các bước cơ bản trong quy trình thiết kế khuôn CNC chuẩn kỹ thuật:

Bước 1: Phân tích yêu cầu và thu thập thông tin

• Xác định yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm, bao gồm kích thước, hình dạng, vật liệu và dung sai.
• Thu thập dữ liệu từ bản vẽ thiết kế sản phẩm hoặc mẫu thực tế.

Bước 2: Lựa chọn vật liệu khuôn

• Chọn vật liệu phù hợp với đặc tính của sản phẩm, đảm bảo độ bền và khả năng chịu nhiệt, chịu lực tốt.
• Một số vật liệu phổ biến gồm thép P20, thép SKD61, nhôm, đồng…

Bước 3: Thiết kế bản vẽ khuôn bằng phần mềm CAD

• Sử dụng phần mềm CAD (như SolidWorks, AutoCAD, NX, Catia…) để tạo mô hình 2D hoặc 3D của khuôn.
• Đảm bảo khuôn có các yếu tố quan trọng như hệ thống làm mát, kênh dẫn nhựa (đối với khuôn ép nhựa), cơ cấu tách khuôn…

Bước 4: Phân tích và mô phỏng khuôn

• Kiểm tra dòng chảy vật liệu, áp suất và nhiệt độ để đảm bảo sản phẩm đúc ra không bị lỗi.
• Dùng phần mềm mô phỏng như Moldflow, Ansys để đánh giá và tối ưu thiết kế.

Xem thêm: Khám phá các dòng máy tiện CNC Mazak phổ biến trên thị trường

Bước 5: Lập trình gia công CNC 

• Chuyển đổi bản vẽ thiết kế thành mã G-code sử dụng phần mềm CAM (Mastercam, PowerMill, Fusion 360…).
• Tính toán các thông số cắt như tốc độ trục chính, tốc độ tiến dao, độ sâu cắt… để đảm bảo độ chính xác và hiệu suất gia công.

Bước 6: Gia công khuôn trên máy CNC

• Sử dụng máy CNC 3 trục, 4 trục hoặc 5 trục để gia công khuôn theo thiết kế.
• Kiểm tra kích thước và độ hoàn thiện bề mặt trong quá trình gia công.

Bước 7: Kiểm tra và thử nghiệm khuôn

• Đánh giá độ chính xác của khuôn bằng các phương pháp đo lường như CMM, quang học…
• Tiến hành chạy thử khuôn để kiểm tra chất lượng sản phẩm. Nếu có sai số, điều chỉnh thiết kế hoặc thông số gia công.

Bước 8: Hoàn thiện và bàn giao khuôn

• Xử lý bề mặt khuôn bằng mài, đánh bóng hoặc phủ lớp chống mài mòn.
• Bàn giao khuôn cho khách hàng hoặc đưa vào sản xuất hàng loạt.

Các phần mềm phổ biến trong thiết kế khuôn CNC

Trong quá trình thiết kế khuôn CNC, việc sử dụng phần mềm chuyên dụng giúp đảm bảo độ chính xác cao, tối ưu hóa quá trình gia công và giảm thiểu sai sót. Dưới đây là một số phần mềm phổ biến được sử dụng trong thiết kế khuôn CNC:

1. SolidWorks

Là phần mềm CAD 3D mạnh mẽ, chuyên dùng để thiết kế mô hình khuôn mẫu. Hỗ trợ tạo bản vẽ kỹ thuật chi tiết, mô phỏng dòng chảy vật liệu và kiểm tra độ bền khuôn.

2. Autodesk Fusion 360

Tích hợp cả CAD, CAM và CAE, giúp thiết kế, phân tích và lập trình gia công CNC trên một nền tảng duy nhất. Có tính năng mô phỏng giúp tối ưu hóa thiết kế trước khi đưa vào sản xuất.

3. NX Siemens (Unigraphics NX)

Là phần mềm cao cấp được sử dụng trong ngành công nghiệp khuôn mẫu và gia công CNC. Hỗ trợ thiết kế sản phẩm, mô phỏng, lập trình gia công CNC và kiểm tra chất lượng khuôn.

4. Mastercam

Phần mềm CAM mạnh mẽ giúp lập trình gia công CNC hiệu quả. Được sử dụng để tạo đường chạy dao tối ưu, giúp giảm thời gian gia công và tăng tuổi thọ dao cụ.

5. PowerMill

Phần mềm CAM chuyên dụng cho gia công khuôn CNC 3 trục, 4 trục và 5 trục. Hỗ trợ lập trình gia công tốc độ cao, tối ưu hóa đường chạy dao để nâng cao hiệu suất sản xuất.

Xem thêm: Tìm hiểu quy trình gia công cơ khí chính xác chi tiết nhất

Tiêu chí đánh giá một thiết kế khuôn CNC chất lượng

Một thiết kế khuôn CNC chất lượng không chỉ giúp tối ưu quá trình gia công mà còn đảm bảo độ bền, tính chính xác và hiệu quả sản xuất. Dưới đây là các tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng của một thiết kế khuôn CNC:

• Khuôn phải được thiết kế với dung sai phù hợp để đảm bảo sản phẩm đạt kích thước và hình dạng mong muốn. Đảm bảo độ đồng nhất giữa các lần gia công, đặc biệt quan trọng đối với sản xuất hàng loạt.
• Thiết kế khuôn cần phù hợp với phương pháp gia công CNC để giảm thiểu thời gian và chi phí sản xuất. Hạn chế các yếu tố phức tạp không cần thiết, giúp đường chạy dao đơn giản và hiệu quả hơn.
• Vật liệu khuôn phải có độ bền cao, chịu được áp lực và nhiệt độ trong quá trình gia công. Các loại thép như P20, SKD61 hoặc nhôm có thể được lựa chọn tùy vào ứng dụng cụ thể.
• Thiết kế khuôn CNC cần có hệ thống làm mát hợp lý để đảm bảo quá trình gia công ổn định và tránh quá nhiệt. Vị trí và kích thước kênh làm mát cần được tính toán kỹ để tăng tuổi thọ khuôn và cải thiện chất lượng sản phẩm.
• Khuôn cần được thiết kế để dễ tháo lắp, bảo trì và thay thế linh kiện khi cần. Các bộ phận như lõi khuôn, chốt định vị, tấm khuôn phải được bố trí hợp lý để đơn giản hóa quá trình bảo dưỡng.

Ứng dụng của thiết kế khuôn CNC trong sản xuất 

Thiết kế khuôn đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp, giúp tối ưu hóa quá trình gia công, nâng cao độ chính xác và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Dưới đây là một số ứng dụng tiêu biểu của thiết kế khuôn CNC trong sản xuất:

• Khuôn CNC được sử dụng để sản xuất các linh kiện nhựa có độ chính xác cao, như vỏ điện thoại, linh kiện ô tô, thiết bị gia dụng.
• Thiết kế khuôn giúp tạo ra khuôn đúc kim loại chính xác, ứng dụng trong sản xuất động cơ, linh kiện máy móc và thiết bị công nghiệp.
• Khuôn CNC được ứng dụng trong sản xuất các chi tiết kim loại mỏng như vỏ máy móc, chi tiết ô tô, linh kiện điện tử.
• Các bộ phận như vỏ động cơ, cánh quạt, hệ thống khung gầm đều được sản xuất từ khuôn CNC với yêu cầu dung sai cực nhỏ.
• Thiết kế khuôn giúp sản xuất các thiết bị y tế như ống tiêm, vỏ máy đo huyết áp, linh kiện máy trợ tim với độ chính xác cao.
• Khuôn CNC giúp tạo ra các loại bao bì nhựa, hộp thực phẩm, chai lọ với độ đồng đều cao.
• Được ứng dụng trong sản xuất bảng mạch, vỏ điện thoại, laptop, tai nghe, giúp đảm bảo độ chính xác và tính năng của sản phẩm.

Thiết kế khuôn CNC đóng vai trò quan trọng trong ngành gia công cơ khí, giúp nâng cao độ chính xác, tối ưu hiệu quả sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Nhờ vào sự phát triển của công nghệ CNC, quá trình thiết kế và chế tạo khuôn ngày càng trở nên nhanh chóng, chính xác và hiệu quả hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các ngành công nghiệp hiện đại.

Để cập nhật thêm nhiều kiến thức bổ ích về máy CNC và thông tin liên quan đến ngành gia công cơ khí, đừng quên theo dõi trang TULOCTECH ngay hôm nay!

CÔNG TY TNHH MTV KỸ THUẬT TÚ LỘC

• Trụ Sở Chính: 451 Lý Thường Kiệt, Phường 9, Quận Tân Bình, TP.HCM ( Số mới 373/1/133 Lý Thường Kiệt, Phường 9, Quận Tân Bình, TP. HCM)
• Chi nhánh TLT – Hồ Chí Minh: 197 Võ Văn Bích, X. Tân Thạnh Đông, H. Củ Chi, TP. HCM
• Chi Nhánh TLT – Hà Nội: Km 6 Võ Văn Kiệt, Thôn Đoài, X.Nam Hồng, H. Đông Anh, Thủ đô Hà Nội
• Chi nhánh TLT – Bắc Ninh: Đ. Lê Thái Tổ, P. Võ Cường, TP. Bắc Ninh (Kế bên Honda, đối diện Toyota)
• Hotline: 1900.98.99.06