TÓM TẮT NHANH

Các hệ thống tự động hóa khuôn chuyển đại diện cho một quy trình sản xuất hiệu quả, sử dụng khuôn nhiều công đoạn kết hợp với cơ chế chuyển bằng cơ khí hoặc điều khiển bằng servo để tự động di chuyển và tạo hình các chi tiết kim loại. Phương pháp này rất phù hợp để sản xuất các bộ phận phức tạp, khối lượng trung bình đến cao, mang lại khả năng thiết kế linh hoạt hơn cho các chi tiết phức tạp so với phương pháp dập khuôn liên tục. Ưu điểm chính của nó là khả năng xử lý các chi tiết tách biệt, cho phép thực hiện các thao tác phức tạp hơn tại mỗi công đoạn.

Hệ thống tự động hóa khuôn chuyển là gì?

Một hệ thống tự động hóa khuôn chuyển dời là một quá trình tạo hình kim loại tinh vi, tập trung vào khuôn nhiều công đoạn. Khác với các phương pháp dập đơn giản hơn, hệ thống khuôn chuyển dời thực hiện nhiều thao tác—như tạo hình, đục lỗ, cắt biên và kéo sâu—theo một trình tự nhất định. Đặc điểm nổi bật là cơ chế chuyển dời tự động, cơ chế này sẽ nhấc phôi lên bằng cơ học, di chuyển nó đến công đoạn tiếp theo và định vị chính xác để thực hiện thao tác kế tiếp. Quá trình này được thiết kế dành cho các chi tiết quá phức tạp hoặc quá lớn đối với thiết lập khuôn một công đoạn hoặc khuôn liên tục.

Nguyên tắc cốt lõi là xử lý từng phôi như một thành phần riêng biệt, độc lập ngay từ trạm đầu tiên. Trong hầu hết các trường hợp, bước thao tác ban đầu là cắt phôi từ cuộn vật liệu thô. Kể từ thời điểm đó, chi tiết được tách hoàn toàn khỏi dải vật liệu. Sự tách rời này cho phép thực hiện các thao tác mà phương pháp dập khuôn liên tục không thể thực hiện được, vì trong dập khuôn liên tục, chi tiết vẫn được giữ kết nối với dải vật liệu cho đến bước cuối cùng. Ví dụ, các chi tiết có thể được xoay, nâng lên hoặc định vị lại ở các góc độ khác nhau, cho phép tạo ra các hình dạng dập sâu, các hình học bất quy tắc và các thành phần có đặc điểm trên nhiều mặt.

Các nhà sản xuất chọn hệ thống khuôn chuyển dời khi yêu cầu sản xuất cần cân bằng giữa khối lượng lớn, độ phức tạp và hiệu quả chi phí. Mặc dù chi phí ban đầu cho dụng cụ có thể khá cao, nhưng việc tự động hóa giúp giảm đáng kể chi phí nhân công và tăng năng suất trong các đợt sản xuất kéo dài. Công nghệ này đặc biệt phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô để sản xuất các sản phẩm như bộ phận cấu trúc, vỏ bọc và các bộ phận gầm xe. Để hiểu rõ hơn về vị trí của nó trong sản xuất, sẽ hữu ích nếu so sánh với các phương pháp dập khuôn thông dụng khác.

Các Thành Phần Chính và Các Loại Hệ Thống Chuyển

Một hệ thống tự động hóa khuôn chuyển hoàn chỉnh là sự tích hợp của nhiều thành phần quan trọng hoạt động đồng bộ. Các yếu tố chính bao gồm máy ép dập, cung cấp lực; khuôn đa vị trí, chứa dụng cụ cho từng công đoạn tạo hình; và cơ cấu chuyển, đóng vai trò là trung tâm tự động của hệ thống. Chính cơ cấu chuyển là yếu tố thực sự phân biệt công nghệ này, quyết định tốc độ, độ chính xác và tính linh hoạt của nó.

Các cơ cấu chuyển đã phát triển đáng kể, từ các hệ thống hoàn toàn cơ khí đến robot điều khiển bằng servo tiên tiến. Sự phát triển này đã mở rộng khả năng của công nghệ dập khuôn chuyển, cho phép đạt tốc độ cao hơn và thao tác chi tiết phức tạp hơn. Việc lựa chọn hệ thống phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của ứng dụng, bao gồm kích thước chi tiết, tốc độ sản xuất và cấu hình máy ép. Ví dụ, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. chuyên về các khuôn dập ô tô tùy chỉnh, tận dụng các hệ thống tiên tiến để đáp ứng các yêu cầu khắt khe về độ chính xác và hiệu quả của các hãng sản xuất thiết bị gốc lớn.

Các loại hệ thống chuyển khác nhau mang lại những ưu điểm riêng biệt và được lựa chọn dựa trên môi trường sản xuất:

• Hệ thống gắn trên máy ép: Những hệ thống này được tích hợp trực tiếp vào máy ép dập. Chúng có thể là cơ khí, được dẫn động bởi trục khuỷu chính của máy ép, hoặc điều khiển bằng servo, cho phép kiểm soát độc lập các thông số chuyển động. Các hệ thống servo cung cấp độ linh hoạt vượt trội, cho phép tối ưu hóa các chuyển động nhằm nâng cao độ chính xác, mặc dù các máy ép cơ khí truyền thống thường đạt tốc độ cao hơn trong sản xuất số lượng lớn.
• Hệ thống chuyển kiểu qua cửa (Through-the-Window): Như tên gọi, các hệ thống này được trang bị ray chuyển động đi qua các khe hở bên hông của máy ép. Thiết kế này, thường là hệ thống servo 3 trục, mang lại khả năng quan sát và tiếp cận khu vực khuôn tốt để thuận tiện cho bảo trì và thay đổi khuôn. Đây là một giải pháp linh hoạt có thể được lắp thêm vào các máy ép hiện có.
• Hệ thống Chuyển động bằng Robot (Dây chuyền Tandem): Mặc dù khác biệt so với một máy ép chuyển động đơn, phương pháp tự động này sử dụng robot công nghiệp để di chuyển các bộ phận lớn giữa nhiều máy ép được bố trí theo hàng. Giải pháp này mang lại sự linh hoạt cao đối với các chi tiết rất lớn, chẳng hạn như các tấm thân xe ô tô, nhưng thường đòi hỏi mức đầu tư ban đầu cao hơn và chiếm nhiều diện tích hơn.

Các hệ thống hiện đại chủ yếu sử dụng điều khiển servo-điện, vì chúng cung cấp khả năng điều khiển chính xác và có thể lập trình trên cả ba trục chuyển động: kẹp, nâng và chuyển/góc nghiêng. Điều này cho phép định vị mượt mà, lặp lại được và vận hành tốc độ cao, cùng với các tính năng như trục nâng cân bằng đối trọng và vòng bi trượt tuyến tính không cần bảo trì, đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất lâu dài.

Giải thích quá trình dập khuôn chuyển tiếp

Quá trình dập khuôn chuyển tiếp biến một tấm kim loại phẳng thành một chi tiết hoàn chỉnh, có hình dạng ba chiều thông qua một chuỗi các thao tác được đồng bộ hóa chính xác. Mỗi chu kỳ của máy ép sẽ đẩy đồng thời nhiều chi tiết, trong đó mỗi chi tiết trải qua một giai đoạn khác nhau trong quá trình tạo hình. Quy trình này là biểu tượng của hiệu quả tự động hóa, diễn ra một cách hợp lý từ vật liệu thô đến chi tiết hoàn chỉnh.

Mặc dù các thao tác cụ thể có thể khác nhau tùy theo thiết kế của chi tiết, nhưng quy trình làm việc cơ bản tuân theo một chuỗi nhiều bước nhất quán:

1. Cấp liệu và dập phôi: Một cuộn vật liệu thô được đưa vào trạm đầu tiên của khuôn. Tại đây, máy ép thực hiện thao tác dập phôi, cắt ra hình dạng phẳng ban đầu của chi tiết và tách hoàn toàn nó khỏi dải vật liệu. Phôi tự do này hiện đã sẵn sàng để chuyển tiếp.
2. Lấy và Chuyển Chi Tiết: Khi cần ép di chuyển lên trên, cơ chế chuyển tiếp được kích hoạt. Một bộ "ngón tay" cơ khí hoặc khí nén được gắn trên các thanh chuyển tiếp sẽ giữ chặt phôi. Các thanh này sau đó nâng chi tiết lên theo phương thẳng đứng, dịch chuyển ngang đến trạm tiếp theo và hạ nó vào buồng khuôn kế tiếp.
3. Các Thao Tác Dập Tạo Hình và Khoan Lỗ: Khi chi tiết được định vị chính xác tại trạm thứ hai, cần ép đi xuống để thực hiện thao tác tiếp theo. Đây có thể là một công đoạn dập sâu để tạo độ sâu, công đoạn khoan lỗ để tạo lỗ, hoặc công đoạn cắt viền để định hình các cạnh. Bước này được lặp lại qua nhiều trạm, mỗi trạm thêm ngày càng nhiều chi tiết và độ tinh xảo cho chi tiết.
4. Các Thao Tác Phức Tạp và Định Vị Lại: Tại các trạm trung gian, hệ thống chuyển tiếp có thể xoay hoặc định hướng lại chi tiết để cho phép thực hiện các thao tác trên các bề mặt khác nhau. Khả năng này rất quan trọng để tạo ra các hình dạng phức tạp mà nếu không sẽ cần xử lý thứ cấp. Các thao tác có thể bao gồm dập nổi, uốn cong, tạo gờ, hoặc thậm chí khoan ren trong khuôn.
5. Tạo hình cuối cùng và đẩy chi tiết ra: Tại các trạm cuối cùng, chi tiết trải qua các thao tác tạo hình, cắt biên hoặc vê mép cuối cùng để đáp ứng các thông số kỹ thuật cuối cùng. Khi chi tiết hoàn thành, hệ thống chuyển tiếp đưa nó đến trạm thoát, nơi chi tiết được đẩy ra khỏi máy ép lên băng chuyền hoặc vào thùng chứa.

Toàn bộ quá trình được đồng bộ hoàn hảo. Chuyển động của hệ thống chuyển tiếp được tính toán chính xác theo hành trình của máy ép để đảm bảo chi tiết đã được di chuyển ra khỏi khuôn trước khi khuôn đóng và được định vị chính xác cho mỗi lần dập. Mức độ tự động hóa cao này đảm bảo tính nhất quán, chất lượng và năng suất sản xuất số lượng lớn.

Các ứng dụng chính và lợi thế trong ngành

Tự động hóa khuôn chuyển tiếp mang đến sự kết hợp độc đáo giữa tính linh hoạt và hiệu quả, làm cho nó trở thành phương pháp sản xuất được ưu tiên cho các bộ phận kim loại phức tạp trong nhiều ngành công nghiệp chủ chốt. Khả năng tạo ra các chi tiết lớn, dập sâu với các đặc điểm phức tạp ở khối lượng cao mang lại lợi thế cạnh tranh rõ rệt nơi mà cả hình dạng lẫn chức năng đều quan trọng. Công nghệ này đặc biệt thiết yếu trong các lĩnh vực đòi hỏi độ chính xác và khả năng lặp lại cao.

Các ngành công nghiệp chính sử dụng dập khuôn chuyển tiếp bao gồm ô tô, thiết bị gia dụng, HVAC và thiết bị phụ kiện ống nước. Trong lĩnh vực ô tô, nó được dùng để sản xuất mọi thứ từ các bộ phận khung kết cấu, giá đỡ động cơ đến các thùng nhiên liệu và cárter nhớt. Đối với thiết bị gia dụng, nó tạo ra các vỏ máy phức tạp, thùng giặt dập sâu và các vỏ máy nén. Điểm chung là nhu cầu về các chi tiết có hình học phức tạp, chắc chắn, nhẹ và được sản xuất với chi phí hiệu quả lên tới hàng triệu chiếc.

Các lợi thế chính thúc đẩy việc áp dụng công nghệ này là:

• Tự do thiết kế: Vì chi tiết được tách khỏi dải mang, các nhà thiết kế có độ linh hoạt cao hơn. Các chi tiết dập sâu, đục lỗ bên hông và các yếu tố trên nhiều trục đều có thể thực hiện trong một quy trình duy nhất, điều này bạn có thể thấy trong các thiết kế của các nhà sản xuất như Layana .
• Tính Kinh Tế Với Số Lượng Lớn: Mặc dù chi phí khuôn dập cao, nhưng chi phí thấp cho từng chi tiết khi sản xuất hàng loạt mang lại lợi nhuận đầu tư đáng kể. Tự động hóa giảm thiểu lao động, và việc sử dụng vật liệu hiệu quả cao giúp giảm thiểu lãng phí.
• Phù Hợp Với Các Chi Tiết Lớn Hơn: So với dập dải liên tục, các hệ thống chuyển tiếp có thể xử lý các vật liệu lớn và dày hơn đáng kể, làm cho chúng lý tưởng cho các bộ phận cấu trúc chắc chắn.
• Tích Hợp Các Quy Trình: Nhiều bước, bao gồm các thao tác tạo hình phi truyền thống và thậm chí cả lắp ráp hoặc tarô ren trong khuôn, có thể được tích hợp vào một máy ép duy nhất, loại bỏ nhu cầu gia công thứ cấp.

Để xác định xem công nghệ này có phù hợp hay không, nhà sản xuất nên cân nhắc các yếu tố sau:

Dập khuôn chuyển đổi có phải là lựa chọn phù hợp cho dự án của bạn?

• Độ Phức Tạp Của Phụ Tùng: Chi tiết có các đặc điểm dập sâu, tỷ lệ chiều dài trên đường kính cao, hoặc yêu cầu thao tác trên nhiều mặt không?
• Khối lượng sản xuất: Nhu cầu sản xuất nằm trong khoảng trung bình đến cao (từ vài chục nghìn đến hàng triệu chi tiết)?
• Kích thước chi tiết: Chi tiết có quá lớn hoặc cồng kềnh để quản lý một cách thực tế trên dải mang khuôn dập liên tục không?
• Loại và độ dày vật liệu: Ứng dụng có liên quan đến vật liệu độ dày lớn hơn, đòi hỏi dụng cụ và xử lý chắc chắn không?

Nếu câu trả lời cho một số câu hỏi trên là có, thì tự động hóa khuôn chuyển đổi có khả năng là giải pháp sản xuất hiệu quả và tiết kiệm chi phí nhất.

Các câu hỏi thường gặp

1. Khuôn chuyển đổi là gì?

Một khuôn chuyển dời là một loại dụng cụ dập được sử dụng trong máy ép có nhiều trạm để thực hiện một chuỗi các thao tác. Đặc điểm nổi bật của nó là làm việc với các chi tiết đã được tách khỏi cuộn vật liệu. Một hệ thống chuyển dời cơ khí hoặc robot sẽ di chuyển các chi tiết riêng lẻ này từ trạm này sang trạm khác, cho phép tạo ra các bộ phận lớn hoặc phức tạp mà không thể sản xuất bằng khuôn dập liên tục.

2. Các loại cơ chế chuyển dời khác nhau được sử dụng trong hệ thống tự động hóa là gì?

Các loại hệ thống chuyển phổ biến nhất là hệ thống 2 trục và 3 trục (hoặc tam trục). Một hệ thống 2 trục thường di chuyển chi tiết theo hướng tiến và kẹp/thả nó. Hệ thống 3 trục bổ sung thêm chuyển động nâng theo phương đứng, điều này rất quan trọng đối với các chi tiết dập sâu. Những hệ thống này có thể được lắp trên máy ép hoặc tích hợp trực tiếp vào khuôn. Các hệ thống hiện đại thường sử dụng động cơ servo, cho phép chuyển động hoàn toàn lập trình được, trong khi các máy ép cũ hơn có thể dùng tự động hóa cơ khí cố định. Trong một số ứng dụng, đặc biệt là các dây chuyền dàn trải (tandem), robot công nghiệp cũng được sử dụng để chuyển chi tiết giữa các máy ép.

3. Sự khác nhau giữa khuôn dàn trải (tandem die) và khuôn chuyển (transfer die) là gì?

Một hệ thống khuôn chuyển dời thực hiện nhiều thao tác dập trong một máy ép lớn duy nhất, sử dụng cơ chế chuyển tích hợp để di chuyển chi tiết giữa các trạm khuôn bên trong máy ép đó. Một dây chuyền khuôn nối tiếp bao gồm nhiều máy ép riêng biệt được bố trí theo trình tự, với việc chuyển chi tiết từ máy ép này sang máy ép khác, thường là bằng robot công nghiệp. Các khuôn chuyển dời thường dùng cho các chi tiết phức tạp cỡ nhỏ đến trung bình, trong khi các dây chuyền nối tiếp thường được sử dụng cho các chi tiết rất lớn như các tấm thân xe ô tô.