Tìm hiểu về khuôn dập, cấu tạo và phân loại
Trong gia công cơ khí thì khuôn dập là một trong những loại khuôn được sử dụng rất phổ biến. Bài viết này, hãy cùng Tinh Hà tìm hiểu về khuôn dập, cấu tạo, phân loại và quy trình chế tạo ra loại khuôn này.
Khuôn dập là gì?
Khuôn dập là loại khuôn mẫu dùng trong gia công đột dập nhằm tạo hình sản phẩm từ kim loại, hợp kim, da, giấy… dưới tác dụng của áp lực làm biến dạng phôi tạo thành hình dạng sản phẩm theo mục đích. Phôi thường có dạng tấm mỏng và máy dập sẽ được sử dụng để lắp khuôn dập trong quy trình gia công này.
Khuôn dập được sử dụng khá phổ biến trong lĩnh vực gia công cơ khí công nghiệp, được ứng dụng để tạo sản phẩm trong nhiều ngành khác nhau như ô tô, hàng không, điện tử, viễn thông, đồ dân dụng,…
Cấu tạo của khuôn dập
Khuôn dập được cấu thành bởi hai bộ phận chính là chày (punch) và cối (die), ngoài ra còn có thể có thêm bộ gạt phôi (stripper).
Chày còn được gọi là phần đực, phần di chuyển, là phần trên của khuôn, được gắn với búa, chuyển động để tạo áp lực lên phôi. Cối được gọi là phần cái, là phần dưới của khuôn và được giữ cố định.
Phân loại khuôn dập
Có một số loại khuôn dập được sử dụng phổ biến như dưới đây.
Khuôn dập nguội
Là loại khuôn được sử dụng trong hệ thống máy dập nguội. Khuôn dập nguội cần có khả năng chịu áp lực cao, nó được sử dụng trực tiếp lên bề mặt phôi vật liệu ở trạng thái nguội.
Khuôn dập nóng
Ngược lại với khuôn dập nguội thì khuôn dập nóng được sử dụng để gia công các tấm kim loại ở trạng thái nóng. Phôi sẽ được nung nóng đến một vật liệu nhất định, sau đó được chuyển vào máy dập để tạo hình. Sau đó phôi được để nguội để thành hình sản phẩm hoàn thiện.
Khuôn dập liên hoàn
Khi một sản phẩm không thể được tạo hình hoàn chỉnh chỉ sau một lần dập thì khuôn dập liên hoàn sẽ được sử dụng để tạo hình sản phẩm nhanh chóng nhất. Khuôn dập liên hoàn có cấu tạo khá phức tạp, được chia thành các giai đoạn mà ở mỗi giai đoạn sẽ thực hiện một thao tác đột dập để tạo hình chi tiết, cho đến vị trí cuối cùng thì chi tiết được tạo hình hoàn thiện. Về nguyên lý, khi loại khuôn này hoạt động, nó chuyển dịch liên tục và tuần tự qua các vị trí để cắt uốn các chi tiết dựa theo thiết kế.
Khuôn dập vuốt
Khuôn dập vuốt được sử dụng để thực hiện các nguyên công dập vuốt. Nó có khả năng biến đổi phôi phẳng hoặc phôi rỗng để tạo thành các chi tiết có hình dạng và kích thước xác định. Quá trình dập vuốt xảy ra nhờ biến dạng dẻo kèm theo sự dịch chuyển phần lớn kim loại thành chiều cao. Khuôn dập vuốt cho phép nhà sản xuất tạo ra được đa dạng các sản phẩm khác nhau.
Quy trình chế tạo khuôn dập
Thông thường trong quy trình chế tạo khuôn dập có 5 giai đoạn như sau.
Giai đoạn 1: Tính toán lực dập, cắt phôi
Bước đầu tiên trong quá trình chế tạo khuôn dập là phải tính toán lực dập cho các tấm phôi kim loại. Cần tính toán càng chính xác lực dập tác động lên bộ phận khuôn càng tốt, làm sao cho mức độ sai số về lực dập là nhỏ nhất. Sai lệch độ lớn của lực sẽ ảnh hưởng đến độ biến dạng của phôi. Độ lớn của lực sẽ phụ thuộc vào vật liệu và độ dày của tấm kim loại.
Việc tính toán lực dập, cắt phôi cũng phục vụ cho việc lựa chọn vật liệu thiết kế khuôn dập cho phù hợp, bởi khi khuôn làm việc không những chịu áp lực lớn mà còn chịu ứng suất uốn, lực va đập và ma sát lớn. Vật liệu làm khuôn cần phù hợp điều kiện làm việc của loại khuôn dập, tần suất làm việc và vật liệu phôi dập.
Giai đoạn 2: Lựa chọn máy dập
Bước này cần lựa chọn máy dập phù hợp để lắp bộ khuôn mẫu. Nên lựa chọn máy có khả năng cung cấp lực dập lớn hơn bộ khuôn yêu cầu và có thể điều chỉnh công suất.
Giai đoạn 3: Tính toán kích thước của bộ khuôn mẫu
Dựa theo sản phẩm mẫu hoặc theo bản vẽ của sản phẩm cần gia công mà chúng ta sẽ tính toán kích thước phù hợp cho bộ khuôn. Tất cả những kích thước này sẽ được biểu diễn trong phần mềm thiết kế. Và nó sẽ giúp dễ dàng hơn cho giai đoạn gia công lắp ráp khuôn.
Giai đoạn 4: Tiến hành thiết kế khuôn
Sau khi đã có đầy đủ những thông tin chi tiết về kích thước của từng bộ phận khuôn, các kỹ sư sẽ tiến hành thiết kế trên phần mềm chuyên dụng để tạo ra bản vẽ 2D hoặc 3D của khuôn dập hoàn thiện.
Giai đoạn 5: Tiến hành gia công khuôn
Dựa theo bản thiết kế, khuôn sẽ được gia công trên máy CNC để tạo thành bộ khuôn vật lý hoàn chỉnh. Quá trình gia công này cũng khá tương đồng với gia công khuôn nhựa. Tuy nhiên do phải chịu áp lực lớn trong quá trình sử dụng nên khuôn dập phải được nhiệt luyện để đạt đến độ bền, độ cứng, độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn cao nhằm đạt được hiệu năng làm việc.
Trong các giai đoạn trên, người ta có thể sử dụng máy quét laser 3D để hỗ trợ trong việc đo lường kích thước của sản phẩm mẫu hoặc của khuôn gia công để tính toán kích thước, cũng như kiểm tra độ hoàn thiện của khuôn.
Yêu cầu kỹ thuật khi chế tạo gia công khuôn dập
- Bề mặt lòng khuôn và các vị trí tiếp xúc cần có độ bóng cao.
- Độ khớp giữa các tấm khuôn cần đạt độ chính xác cao.
- Vật liệu chế tạo khuôn cần đạt được độ cứng, độ bền, chịu lực và chịu nhiệt tốt.
- Đảm bảo đúng chế độ nhiệt luyện cho từng bộ phận khuôn để đạt độ cứng yêu cầu.
- Dung sai của khuôn cần đạt ở mức thấp nhất.
So sánh khuôn dập và khuôn nhựa
Về công nghệ khuôn
Khuôn dập và khuôn ép nhựa đều được thiết kế dựa trên nguyên lý chế tạo khuôn chung, cả hai đều có 2 phần cố định (khuôn cái) và di động (khuôn đực) được ghép lại thành một bộ khuôn hoàn chỉnh.
Tuy nhiên về các thành phần chi tiết của khuôn thì có nhiều sự khác nhau giữa hai loại khuôn này. Đối với khuôn ép nhựa thì phần quan trọng nhất trong thiết kế khuôn là hệ thống dẫn nhựa lỏng điều vào lòng khuôn. Trong khi đó, khuôn dập không có hệ thống này. Đồng thời vật liệu chế tạo khuôn dập cần có độ cứng, độ chống mài mòn tốt hơn vật liệu chế tạo khuôn nhựa.
Khuôn dập, vật liệu được sử dụng để chế tạo sản phẩm là các tấm kim loại, hợp kim. Còn với khuôn nhựa, chúng sử dụng vật liệu nhựa nóng chảy để tạo hình sản phẩm.
Về ứng dụng
Cả hai loại khuôn này đều được sử dụng để chế tạo nhiều loại sản phẩm, chi tiết, bộ phận trong nhiều ngành công nghiệp, sản xuất. Khuôn dập được sử dụng phổ biến để chế tạo các phụ kiện, phụ tùng kim loại. Còn khuôn nhựa được sử dụng để chế tạo các sản phẩm nhựa.
Tinh Hà chuyên cung cấp các công cụ gia công khuôn
Công ty Tinh Hà chúng tôi chuyên cung cấp các loại dao cụ gia công CNC, bầu kẹp dao, máy gia công CNC đáp ứng cho các yêu cầu về gia công khuôn mẫu cho các doanh nghiệp gia công cơ khí. Chúng tôi có đầy đủ những dao cụ với đầy đủ kích thước, chủng loại của nhiều hãng nổi tiếng, phục vụ chuyên sâu những nhu cầu gia công khuôn.
Ngoài ra, chúng tôi cũng cung cấp dòng máy quét laser 3D FARO phục vụ cho nhu cầu thiết kế ngược, đo kiểm khuôn mẫu các loại. Vui lòng liên hệ với chúng tôi qua thông tin trên website tinhha.com.vn này để được tư vấn, hỗ trợ nhiều hơn.
