Để tạo được sản phẩm chính xác yêu cầu khi thiết kế sản phẩm và khuôn phải chính xác. Nếu một phần nào đó  không chính xác sẽ dẫn  đến nhiều lỗi cho sản phẩm.

Thiết kế khuôn đúng phương pháp là phải có một quá trình tổ chức, có danh mục kiểm tra từng bước hệ thống của các qui tắc thiết kế cơ bản. Khi bắt đầu thiết kế khuôn ta cần tham khảo người sử dụng, người làm khuôn, phòng kiểm tra chất lượng ,. . . Việc lựa chọn miệng phun phương pháp tháo khuôn điều rất quan trọng .

Khi thiết kế khuôn ta cần phải có sự tin cậy hoàn toàn rằng khuôn sẽ thiết kế như định trước, nếu có chỉnh sửa thì chỉnh sửa ngay từ đầu bản vẽ vì khi đã thành khuôn chỉnh sửa trên khuôn rất khó khăn. Khi thiết kế người nhận đơn từ khách hàng phải biết đầy đủ mọi thông tin về vật liệu sản phẩm, độ bóng cần đạt, các yêu  cầu về dung sai, và mọi thông tin quan trọng khác. Đặc biệt các thông tin về máy mà bộ khuôn lắp lên là hết sức quan trọng trong thiết kế khuôn .

Sau khi có các thông tin về máy, vật liệu sản phẩm ta bắt đầu  phân tích kiểu khuôn mà chúng  ta thiết kế. Ta phải xác định loại máy nào gia công bằng phương pháp nào từ đó ta có thể thiết kế hệ thống cơ khí cho khuôn.

Chú ý sau khi thiết kế khuôn nên sử dụng kỹ thuật CAE để mô phỏng xem việc thiết kế đó đạt hiệu quả chưa. Điều này giúp ta giảm thời gian và chi phí hiệu chình khuôn.

2.Nguyên tắt thiết kế khuôn

Để thiết kế khuôn ta phải tuân theo các nguyên tắc cơ bản sau:

• Làm cho dòng đồng hướng.
• Làm cân bằng dòng.
• Phân bố đều áp suất trong khuôn.
• Ứng suất trượt cực đại.
• Kiểm soát vị trí đường hàn.
• Tránh nghẽn dòng.
• Tránh dòng chảy dưới.
• Kiểm soát nhiệt.
• Hệ thống cổng tự cách nhiệt.
• Tỉ lệ giữa lòng khuôn và rãnh dẫn.
• Làm cho dòng đồng hướng :

Khi thiết kế sản phẩm nên bố trí dòng nhựa chảy theo cùng một hướng và cùng trên một sản phẩm. Do hướng của dòng chảy ảnh hưởng đến:

-Sự co rút của sản phẩm theo các hướng.

-Độ chịu lực theo các hướng chịu lực tác dụng.

Khi dòng chảy theo các phương chiều khác nhau sẽ làm cho sản phẩm khó đạt được hình dạng mong muốn, việc kiểm nghiệm lực tác dụng gặp nhiều khó khăn.

• Cân bằng dòng:

Dòng chảy được gọi là cân bằng khi các điểm cực (các điểm xa vị trí phun…) được điền đầy trong cùng một thời gian. Cân bằng dòng làm cho định hướng đồng đều và ít bị ứng suất bên trong gây ra cong vênh sản phẩm. Nó làm giảm chi phí do sử dụng ít nguyên liệu. Vì vậy khi thiết kế sản phẩm ta phải chú ý sao cho tất cả các dòng chảy được cân bằng có nghĩa là điền đầy cùng áp suất và thời gian.

Để đạt được sự cân bằng dòng, ta phải:

ü  Chọn vị trí cổng nhựa cho phù hợp.

ü  Thay đổi kích thước các kênh dẫn vào các lòng khuôn.

• Phân bố áp suất:

Ảnh hưởng gián tiếp đến chất lượng sản phẩm do nhựa lỏng chảy vào khuôn được nhờ vào sự chênh lệch áp suất, nên việc phân bố áp suất rất quan trọng, điều đó  thể hiện qua sơ đồ:

Muốn tạo sản phẩm tốt thì ta phân bố áp suất đều từ đầu đến cuối dòng chảy, điều này chỉ đạt được với sản phẩm có bề dày thành thay đổi. Khi thiết kế ta cần chú ý các yếu tố ảnh hưởng đến phân bố áp suất trong khuôn, bao gồm:

-Hình thức điền đầy khuôn: hướng dòng chảy và cân bằng dòng.

-Hệ thống cấp liệu: áp suất phân bố dọc theo các rãnh dẫn.

-Thiết kế sản phẩm: Chú ý đến bề dày sản phẩm.

-Độ nhớt vật liệu: gây nên trở lực cho dòng chảy.

• Ứng suất trượt cực đại:

Ứng suất trượt khi gia công không được vượt quá một giá trị cho phép. Ứng suất trượt sinh ra khi gia công do vận tốc phun cao, vật liệu bị nén quá chặt, dòng ngược sau khi đóng dòng, trong quá trình đóng dòng và giữ áp, tại vị trí cuối của quá trình điền đầy do nhiệt độ thấp.

Giá trị này phụ thuộc vào loại vật liệu sử dụng và cách áp dụng.

Ứng suất trượt có liên quan đến dòng chảy, cải tiến dòng chảy có thể làm giảm được ứng suất.Các cải tiến gồm:

ü  Tăng tốc độ chảy (làm dày thành sản phẩm).

ü  Giảm độ nhớt (thay đổi vật liệu, tăng nhiệt độ).

ü  Kiểm soát nhiệt (thiết kế hệ thống kênh dẫn nhựa).

• Vị trí đường giao lưu (đường hàn), liên lưu:

Khi hai dòng chảy gặp nhau tại một vị trí chúng sẽ tạo thành các đường giao lưu (đường hàn) và liên lưu.

Hai đường này được phân biệt bởi góc định hướng khi gặp nhau.

Đường giao lưu và liên lưu không thể tránh khỏi khi sử dụng hệ thống nhiều cổng hoặc có hai dòng nhựa gặp nhau. Tuy nhiên ta có thể hạn chế chúng bằng cách đưa vào vùng ít nhạy cảm nhất của sản phẩm nhờ:

ü  Thay đổi vị trí cổng đến vị trí phù hợp.

ü  Thiết kế hệ thống kênh dẫn có kích thước khác nhau.

ü  Thay đổi bề dày sản phẩm tại nơi phù hợp.

• Tránh nghẽn dòng:

Sự nghẽn dòng là do dòng chảy chậm hoặc bị ngừng theo một lưu trình riêng. Khi nhựa điền một khuôn có cả vùng mỏng lẫn vùng dày nhựa sẽ ưu tiên điền đầy vùng dày trước. Điều này có thể dẫn đến nghẽn dòng tại vùng mỏng.

Nghẽn dòng sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm do làm biến đổi ngoại quan, độ chặt kém, ứng suất cao và không định hướng đồng đều thêm vào đó nó có thể làm mũi dòng chảy bị đông và sản phẩm bị khuyết.

Cách khắc phục nghẽn dòng:

ü  Dời vị trí cổng bơm ra xa vùng bị nghẽn, điều này làm giảm thời gian nhựa bị nghẽn dòng.

ü  Dời vị trí cổng đến chỗ dày nhất của sản phẩm.

ü  Dời vị trí cổng đến nơi gây ra áp suất lớn nhất khi bị nghẽn.

ü  Tăng bề dày tại nơi bị nghẽn.

ü  Sử dụng vật liệu có độ nhớt thấp hơn vật liệu đang sử dụng.

• Tránh dòng chảy dưới:

Dòng chảy dưới xảy ra khi mũi dòng chảy bị đảo ngược hướng do hai hoặc nhiều dòng chảy gặp nhau khi chưa điền hết khuôn. Dòng này làm cho sự định hướng của sản phẩm không đồng nhất làm ảnh hưởng đến cơ tính và ngoại quan của sản phẩm.

Để tránh dòng chảy dưới ta bố trí các cổng lại sao cho các dòng gặp nhau khi vừa điền đầy.

• Kiểm soát nhiệt nội sinh (nhiệt sinh ra bên trong):

Khi dòng nhựa chảy trong hệ thống kênh dẫn do ma sát của vật liệu với thành khuôn  thì nhiệt độ của nhựa sẽ được tăng lên. Kích thước kênh dẫn càng nhỏ, nhiệt sinh ra bên trong ngày càng cao với cùng điều kiện vận tốc phun (khối lượng/giây).

Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt vật liệu giảm làm cho vật liệu điền khuôn tốt hơn và giảm ứng suất bên trong, giảm cong vênh, tuy nhiên nếu sử dụng nhiệt độ cao trong nòng máy ép phun thì sẽ làm cho vật liệu dễ bị phân hủy, đứt mạch.

Sử dụng kênh dẫn nhỏ sẽ làm tăng nhiệt độ cao trong thời gian ngắn giúp cho việc điền khuôn tốt đồng thời lại tránh được việc giảm cấp, tiết kiệm vật liệu.

Tuy nhiên khi sử dụng rãnh dẫn nhỏ thì phải tăng áp suất phun nên phải tính đến khả năng của máy.

• Hệ thống cổng tự cách nhiệt:

• Tỉ lệ lòng khuôn trên rãnh dẫn:

Khi thiết kế khuôn chú ý sử dụng hệ thống kênh dẫn nhỏ và áp suất phun cao. Điều này làm tiết kiệm vật liệu phải tái chế, làm tăng nhiệt nội sinh làm cho sản phẩm điền tốt hơn. Tuy nhiên cần chú ý đến các yếu tố khác như áp lực của máy, khả năng chịu áp lực của vật liệu.