Hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của khuôn đột dập giúp tối ưu hóa thiết kế, kéo dài tuổi thọ và nâng cao chất lượng sản phẩm. Khuôn đột dập là hệ thống cơ khí chính xác với nhiều bộ phận phối hợp đồng bộ.
Các bộ phận chính của khuôn đột dập
Khuôn đột dập gồm nhiều bộ phận được thiết kế và gia công chính xác, lắp ráp thành một hệ thống hoàn chỉnh. Mỗi bộ phận có chức năng riêng và đóng vai trò quan trọng trong quá trình dập.
Bộ phận tạo hình (Punch và Die):
Punch (chày đột): Phần chuyển động, gắn trên đế trên (upper shoe). Là phần lồi, đẩy vào vật liệu để tạo hình hoặc cắt. Được làm từ thép gió SKD11, SKH51 với độ cứng 58-62 HRC. Yêu cầu độ chính xác gia công ±0.005-0.01mm và độ nhám bề mặt Ra 0.2-0.8 μm.
Die (khuôn cái): Phần cố định, gắn trên đế dưới (lower shoe). Là phần lõm, tiếp nhận punch để tạo hình hoặc cắt vật liệu. Làm từ thép tương tự punch, đôi khi cứng hơn 2-3 HRC. Khe hở giữa punch và die (clearance) rất quan trọng, thường 5-10% độ dày vật liệu.
Hệ thống dẫn hướng:
Trụ dẫn hướng (Guide Post): Đảm bảo punch và die chuyển động đồng trục, không lệch. Đường kính 20-80mm tùy kích thước khuôn. Làm từ thép SUJ2, độ cứng 58-62 HRC, mạ crom hoặc nitrat hóa. Độ chính xác ±0.005mm, độ nhám Ra 0.4 μm.
Ống lót (Guide Bushing): Ôm sát trụ dẫn hướng, giảm ma sát và mài mòn. Làm từ đồng đúc có graphite tự bôi trơn. Khe hở với guide post 0.02-0.05mm.
Hệ thống đẩy và giữ liệu:
Tấm đẩy (Stripper Plate): Tách sản phẩm ra khỏi punch sau khi dập. Có hai loại: Fixed stripper (cố định) và Spring stripper (dùng lò xo). Lò xo đẩy thường dùng loại màu vàng (medium load) hoặc xanh (heavy load).
Gá kẹp (Die Block): Giữ chặt vật liệu trong quá trình dập, tránh trượt hoặc nhăn. Đặc biệt quan trọng trong khuôn kéo sâu để kiểm soát dòng chảy vật liệu.
Hệ thống chặn định vị:
Chốt định vị (Pilot Pin): Định vị chính xác vật liệu trước khi dập. Đường kính thường 2-10mm, độ chính xác H7. Được thiết kế hình côn đầu để dễ lọt vào lỗ định vị. Thường có 2-4 pilot pin trên một khuôn.
Hệ thống khung và đế:
Đế trên/dưới (Upper/Lower Shoe): Khung chịu lực chính của khuôn, kết nối với máy ép. Làm từ thép S45C hoặc S50C, độ dày 40-100mm. Gia công phẳng với độ phẳng 0.02mm/100mm.
Tấm đệm (Backing Plate): Đệm dưới die để tránh punch chọc thủng đế khuôn. Làm từ thép SKD11 tôi đạt 58-60 HRC.
Các chi tiết tiêu chuẩn:
Bulông allen: Lắp các chi tiết khuôn, thường dùng cấp 12.9.
Đinh khóng (Dowel Pin): Định vị chính xác các tấm khuôn khi lắp ráp, ±0.005mm.
Lò xo: Đẩy sản phẩm hoặc tấm stripper, chọn theo tải trọng cần thiết.
Ốc vít đầu lục giác đặc biệt: Dùng cho vị trí quan trọng, chịu lực cao.
Nguyên lý hoạt động khi đột dập
Khuôn đột dập hoạt động theo chu kỳ lặp đi lặp lại với các bước được điều khiển chính xác bởi máy ép. Hiểu rõ nguyên lý giúp tối ưu thông số và giải quyết vấn đề trong sản xuất.
Chu kỳ hoạt động cơ bản:
Bước 1 – Nạp liệu: Tấm kim loại được đưa vào khuôn thủ công hoặc tự động bằng hệ thống roll feed (nạp cuộn). Vật liệu chạm vào pilot pin để định vị chính xác. Stripper plate giữ vật liệu phẳng, không cong vênh.
Bước 2 – Hành trình xuống: Máy ép hoạt động, đế trên mang punch chuyển động xuống. Tốc độ ban đầu nhanh (200-500mm/s) khi chưa chạm vật liệu. Giảm tốc độ khi sắp chạm vật liệu (50-100mm/s) để giảm shock.
Bước 3 – Biến dạng vật liệu: Punch tiếp xúc với vật liệu và tạo lực dập. Vật liệu bắt đầu biến dạng dẻo khi ứng suất vượt giới hạn chảy (250-400 MPa với thép tấm). Với công đoạn cắt: vật liệu bị cắt đứt khi ứng suất cắt đạt cực đại (khoảng 80% độ dày). Với uốn/dập: vật liệu biến dạng theo hình dạng punch và die. Lực dập cực đại xảy ra ở cuối hành trình (bottom dead center – BDC).
Bước 4 – Giữ tại điểm chết dưới: Punch giữ tại vị trí BDC trong 0.1-0.5 giây. Giúp vật liệu ổn định hình dạng, giảm springback. Đặc biệt quan trọng với công đoạn tạo hình phức tạp.
Bước 5 – Hành trình lên: Đế trên mang punch chuyển động lên. Stripper plate hoặc lò xo đẩy sản phẩm ra khỏi punch. Sản phẩm rơi xuống hoặc được đẩy sang trạm tiếp theo (với khuôn liên hoàn).
Bước 6 – Thoát sản phẩm: Sản phẩm rơi qua lỗ trên đế dưới. Phế liệu (scrap) cũng rơi qua các khe thiết kế sẵn. Hệ thống thu gom tự động hoặc thủ công lấy sản phẩm.
Bạn đang cần chế tạo khuôn dập?
Công ty Khuôn mẫu và sản phẩm kim loại Vina cung cấp dịch vụ thiết kế và gia công chế tạo khuôn dập theo yêu cầu, từ phân tích bản vẽ, thiết kế khuôn, gia công chính xác, nhiệt luyện, lắp ráp đến test mẫu và kiểm tra chất lượng.
Bạn có nhu cầu về khuôn dập hoặc đang cần tư vấn giải pháp?
Hãy gửi bản vẽ và yêu cầu kỹ thuật cho chúng tôi để được tư vấn các phương án phù hợp.
Vui lòng liên hệ đến Công ty Khuôn mẫu và sản phẩm kim loại Vina, đường 06, khu chế xuất Tân thuận, phường Tân thuận, Tp.HCM.
Tel: 0965703570 hoặc 0909224023 gặp Ngọc Minh.
