TÓM TẮT NHANH

Một bộ khuôn là một dụng cụ sản xuất chính xác dùng để cắt và tạo hình tấm kim loại thành một hình dạng cụ thể. Các thành phần thiết yếu của nó hoạt động đồng bộ để đảm bảo độ chính xác và khả năng lặp lại. Các bộ phận chính bao gồm các tấm khuôn (hoặc đế khuôn) làm nền tảng giữ toàn bộ cấu trúc, chốt dẫn hướng và ống lót để căn chỉnh chính xác, cùng các bộ phận làm việc như chày dập và khối khuôn thực hiện các thao tác cắt và tạo hình thực tế. Các thành phần bổ sung như lò xo và tấm đệm điều khiển dòng vật liệu và cung cấp lực cần thiết.

Nền tảng: Cấu tạo cốt lõi của bộ khuôn

Trung tâm của mọi quá trình dập là bộ khuôn, đóng vai trò nền tảng vững chắc cho tất cả các thành phần làm việc khác. Các yếu tố chính của nền tảng này là các tấm khuôn, còn được gọi là giày khuôn. Một bộ khuôn hoàn chỉnh bao gồm một giày trên (đựng cụm chày) và một giày dưới (đựng khối khuôn), được đưa vào vị trí căn chỉnh chính xác nhờ các thành phần dẫn hướng. Những tấm này được gia công cẩn thận từ thép hoặc nhôm chất lượng cao để đảm bảo phẳng tuyệt đối và song song, đây là yêu cầu thiết yếu nhằm sản xuất các chi tiết đồng đều và đạt chất lượng cao. Việc lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào ứng dụng; trong khi thép thường được dùng do độ bền cao, thì nhôm lại được ưa chuộng hơn nhờ trọng lượng nhẹ, tốc độ gia công nhanh và khả năng hấp thụ xung lực tốt, làm cho nó lý tưởng cho các khuôn cắt có tác động mạnh.

Thiết kế và độ dày của giày khuôn trực tiếp liên quan đến lượng lực mà khuôn phải chịu đựng. Ví dụ, một khuôn đóng tiền, vốn nén kim loại dưới áp lực cực lớn, cần có giày khuôn dày và chắc chắn hơn đáng kể so với một khuôn đơn giản dùng cho các thao tác uốn nhẹ. Độ bền nền tảng này ngăn ngừa sự biến dạng và đảm bảo rằng lực từ máy ép được truyền hiệu quả đến phôi. Giày khuôn dưới thường được gia công với các lỗ được đặt chiến lược. Những lỗ mở này cho phép các mẩu vụn và phế liệu sinh ra trong quá trình đục lỗ hoặc cắt phôi rơi xuống và được loại bỏ khỏi máy ép, ngăn ngừa hư hại khuôn và sự cố ngừng hoạt động.

Hơn nữa, bộ khuôn là giao diện giữa công cụ và máy ép. Các đế trên và dưới có các yếu tố gắn kết, chẳng hạn như cán hoặc lỗ bu-lông, để cố định toàn bộ cụm khuôn vào đầu trượt và tấm đỡ của máy ép. Việc lắp đặt chắc chắn này là cần thiết để đảm bảo an toàn và độ chính xác trong vận hành. Đối với các ứng dụng phức tạp, đặc biệt trong các ngành như sản xuất ô tô, thiết kế bộ khuôn đóng vai trò then chốt. Các công ty như Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. chuyên tạo ra các khuôn dập tùy chỉnh, trong đó các thành phần nền tảng được kỹ thuật hóa nhằm đáp ứng những yêu cầu khắt khe khi sản xuất các bộ phận ô tô phức tạp với độ chính xác cao và tuổi thọ lâu dài.

Độ Chính Xác Trong Chuyển Động: Chốt Dẫn, Ống Lót và Khối Heel

Trong khi giày die tạo thành nền tảng, độ chính xác đáng kinh ngạc của khuôn dập được thực hiện thông qua hệ thống dẫn hướng. Các thành phần chính đảm nhận vai trò này gồm có chốt dẫn (còn được gọi là trụ hoặc cột dẫn) và bạc dẫn. Những bộ phận này hoạt động đồng bộ để đảm bảo hai nửa trên và dưới của khuôn luôn được căn chỉnh chính xác tuyệt đối trong từng hành trình của máy ép, thường duy trì dung sai chặt chẽ tới 0,0001 inch. Sự căn chỉnh chính xác này là yếu tố then chốt để duy trì khoảng cách đúng giữa các chày cắt và khối khuôn, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng chi tiết, mức độ mài mòn dụng cụ và tuổi thọ khuôn.

Có hai loại chính của hệ thống chốt dẫn, mỗi loại phù hợp với các yêu cầu vận hành khác nhau. Loại truyền thống là các chốt ma sát, đây là những chốt bằng thép đã qua tôi cứng và mài chính xác, trượt bên trong các bạc đạn bằng hợp kim nhôm-đồng. Những bạc đạn này thường được tích hợp các nút graphite để tự bôi trơn, giảm thiểu ma sát và mài mòn. Phương án thay thế là hệ thống kiểu vòng bi, trong đó các chốt di chuyển trên một dãy bi được giữ trong một giá đỡ. Thiết kế này giảm đáng kể ma sát, cho phép tốc độ máy ép cao hơn mà không sinh nhiệt quá mức, đồng thời giúp kỹ thuật viên dễ dàng tách rời hai nửa khuôn để bảo trì.

Trong các hoạt động tạo ra lực đẩy ngang đáng kể — ví dụ như trong các khuôn dập tạo hình hoặc khuôn được dẫn động bằng cam — các chốt dẫn hướng riêng lẻ có thể không đủ để ngăn ngừa độ lệch. Trong những trường hợp này, người ta thêm các khối chống lệch (heel blocks). Đây là những khối thép chắc chắn, được gia công chính xác và gắn trên cả hai đế khuôn, khi làm việc sẽ ăn khớp với nhau để chịu các lực ngang. Chúng thường sử dụng các tấm mòn (wear plates) làm bằng kim loại khác loại nhau, chẳng hạn như thép kết hợp với đồng-bronze nhôm, nhằm ngăn ngừa hiện tượng dính bề mặt (galling) và đảm bảo hoạt động trơn tru. Một nguyên tắc quan trọng trong thiết kế khuôn là các bộ phận dẫn hướng có chức năng căn chỉnh khuôn đang hoạt động đúng cách, chứ không phải để bù đắp cho phần trục trượt máy dập được bảo trì kém hoặc bị lệch.

Phần Làm Việc: Chày Dập, Khối Khuôn và Ốc Giữ Khuôn

Các thành phần thực hiện công việc cắt và tạo hình tấm kim loại là chày và cối. Chày là thành phần nam, thường được lắp trên đế khuôn trên, dùng để đẩy vào vật liệu. Cối, hay hốc khuôn, là thành phần nữ, được lắp trên đế dưới, định hình dạng cuối cùng của chi tiết. Mối quan hệ chính xác và khe hở giữa chày và cối quyết định chất lượng của vết cắt hoặc hình dạng tạo thành.

Chày và cối được sử dụng cho nhiều thao tác khác nhau, và thuật ngữ của chúng phản ánh chức năng tương ứng. Ví dụ, thao tác 'đột dập phôi' (blanking) là khi phần bị đục ra khỏi tấm kim loại chính là chi tiết mong muốn, gọi là phôi. Ngược lại, thao tác 'đột lỗ' (piercing) là khi chày tạo ra một lỗ trên chi tiết, và phần vật liệu bị tách ra, gọi là mảnh vụn (slug), sẽ bị loại bỏ như phế liệu. Các thành phần làm việc này chịu trách nhiệm cho nhiều quá trình, bao gồm:

• Dập phôi: Cắt biên dạng ngoài của chi tiết từ tấm vật liệu ban đầu.
• Đục lỗ: Tạo các lỗ hoặc chi tiết bên trong trên bộ phận.
• Dập nổi: Áp dụng áp suất cao để dập một ấn nổi chi tiết lên bề mặt kim loại.
• Kéo dây: Kéo dài và tạo hình tấm kim loại thành các hình dạng sâu, giống như cái cốc.
• Uốn: Tạo hình vật liệu dọc theo một trục thẳng.

Để thuận tiện cho việc bảo trì và thay thế nhanh chóng, các chày thường được cố định bằng các bộ giữ. Một trong những loại phổ biến nhất là bộ giữ kiểu bi khóa (ball-lock). Thiết bị này sử dụng một viên bi có lò xo đàn hồi, tự động khớp vào rãnh hình giọt nước trên phần cán của chày. Hệ thống này cho phép kỹ thuật viên bảo trì khuôn tháo nhanh chày bị mài mòn hoặc gãy và lắp chày mới mà không cần tháo dỡ toàn bộ khuôn, giảm đáng kể thời gian ngừng hoạt động. Tính mô-đun này là một đặc điểm quan trọng trong thiết kế khuôn hiện đại và hiệu quả.

Kiểm soát vật liệu và truyền lực: Tấm ép và lò xo

Việc kiểm soát hiệu quả tấm kim loại trong quá trình dập tốc độ cao quan trọng không kém gì thao tác cắt và tạo hình. Đây chính là vai trò của các tấm đệm và lò xo khác nhau bên trong bộ khuôn. Một tấm đệm là một tấm chịu áp lực dùng để giữ, điều khiển hoặc tách kim loại. Ví dụ, một tấm đệm tách liệu là một tấm có lò xo bao quanh các chày cắt. Sau khi chày xuyên qua vật liệu, độ đàn hồi của kim loại khiến nó bám vào chày; lúc này tấm đệm tách liệu sẽ giữ vật liệu xuống để chày có thể rút ra một cách sạch sẽ.

Trong các thao tác tạo hình, người ta sử dụng các loại đệm khác nhau. Các tấm ép rất cần thiết trong uốn trượt, nơi chúng giữ vật liệu chắc chắn trên phần cối dưới để đảm bảo nếp uốn sắc nét và chính xác. Trong các thao tác kéo sâu, các tấm kéo (còn gọi là kẹp biên) áp lực được điều khiển lên chu vi của phôi. Áp lực này rất quan trọng để điều tiết dòng chảy vật liệu vào buồng khuôn. Áp lực quá thấp sẽ làm vật liệu nhăn, trong khi áp lực quá cao sẽ hạn chế dòng chảy và có thể khiến chi tiết bị rách hoặc nứt. Những tấm đệm này thường được cố định bằng các chi tiết như ống lót hay bulông vai, cho phép chúng di chuyển lên xuống trong khi duy trì lực ép ổn định.

Lực cho các tấm đệm này được cung cấp bởi lò xo. Việc lựa chọn lò xo phụ thuộc vào yêu cầu về lực, hành trình và tuổi thọ của ứng dụng. Có ba loại chính là:

• Lò xo xoắn ốc: Làm từ thép lò xo, loại này phổ biến, hiệu quả về chi phí và phù hợp với các ứng dụng yêu cầu lực vừa phải.
• Lò xo urethane: Những sản phẩm này cung cấp áp lực tách tốt và thường được sử dụng trong khuôn mẫu thử nghiệm hoặc sản xuất số lượng nhỏ do chi phí thấp hơn.
• Lò xo khí Nitơ: Đây là các xi-lanh được nạp đầy khí nitơ, có thể tạo ra lực cực lớn và ổn định trong suốt hành trình ép. Chúng có tuổi thọ rất dài và được ưu tiên sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi cao như dập sâu.

Các câu hỏi thường gặp

1. Bộ phận khuôn là gì?

Một thành phần khuôn là bất kỳ bộ phận riêng lẻ nào tạo nên một bộ khuôn dập hoàn chỉnh. Các thành phần này phối hợp với nhau để cắt hoặc tạo hình tấm kim loại. Các ví dụ chính bao gồm các tấm khuôn (nền tảng), chốt dẫn và bạc dẫn (để căn chỉnh), chày và khối khuôn (các yếu tố cắt/tạo hình), lò xo (tạo lực) và tấm tách phôi (kiểm soát vật liệu). Mỗi thành phần đều có chức năng cụ thể, đóng vai trò quan trọng đối với hiệu suất và độ chính xác tổng thể của khuôn.

2. Các thành phần của khuôn đúc áp lực là gì?

Mặc dù nghe có vẻ tương tự, nhưng đúc khuôn ép là một quy trình sản xuất khác với dập khuôn. Đúc khuôn ép liên quan đến việc đưa kim loại nóng chảy vào buồng khuôn dưới áp lực cao, buồng này được gọi là khuôn hoặc die. Các thành phần chính bao gồm hai nửa của khuôn (nửa khuôn cố định và nửa khuôn đẩy), hệ thống chốt đẩy để đẩy chi tiết đã đông đặc ra ngoài, và các rãnh dẫn hoặc cổng dẫn hướng kim loại nóng chảy vào buồng. Các vật liệu thường dùng là các hợp kim màu như nhôm, kẽm và magiê.

3. Các thành phần cắt khuôn là gì?

Các thành phần cắt khuôn là các bộ phận được sản xuất thông qua quá trình gọi là cắt khuôn, thường được sử dụng cho các vật liệu mềm hơn như giấy, nhựa, vải hoặc xốp, ngoài ra còn cả kim loại mỏng. Từ 'khuôn' ở đây có thể chỉ một lưỡi cắt sắc, được tạo hình theo yêu cầu (khuôn thép dạng thanh), được ép xuống vật liệu để cắt ra hình dạng cụ thể, tương tự như một cái khuôn làm bánh quy. Các sản phẩm tạo thành được dùng trong mọi thứ, từ bao bì và gioăng đệm đến cách điện điện tử và thiết bị y tế.