Chương một: Khuôn dập kim loại là gì?

Khuôn dập kim loại là một quy trình tạo hình nguội bắt đầu bằng một dải kim loại, được gọi là phôi hoặc thép dụng cụ. Thông qua việc sử dụng một hoặc nhiều khuôn, phương pháp này cắt và định hình kim loại để đạt được hình dạng mong muốn của tấm hoặc hồ sơ. Lực tác dụng vào phôi làm thay đổi hình dạng của nó, tạo ra ứng suất khiến phôi phù hợp để uốn hoặc định hình thành các hình dạng phức tạp. Dập Các bộ phận được sản xuất thông qua phương pháp này có thể thay đổi rất nhiều về kích thước, từ cực kỳ nhỏ đến cực kỳ lớn, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể.

Đường kính dập kim loại, còn được gọi là ép, bao gồm nhiều kỹ thuật khác nhau như đục lỗ, đục lỗ, đục lỗ, đúc khuôn và một số thao tác khác. Độ chính xác trong thiết kế là điều cần thiết để đảm bảo mỗi lần đục lỗ đạt được chất lượng tối ưu.

Khuôn dập được sử dụng trong dập khuôn là các công cụ chuyên dụng được thiết kế riêng để tạo ra các thiết kế cụ thể, từ các vật dụng đơn giản hàng ngày đến các thành phần máy tính phức tạp. Chúng có thể được thiết kế cho các hoạt động chức năng đơn lẻ hoặc như một phần của một loạt các chức năng tuần tự được thực hiện theo từng giai đoạn. Có bốn loại khuôn dập kim loại: khuôn đột đơn, khuôn tiến bộ, khuôn ghép và khuôn chuyển.

Khi bắt đầu thiết kế khuôn dập, hãy chú ý đến thép và vật liệu như sau:

Nếu vật liệu dập có độ cứng cao, chẳng hạn như thép không gỉ, khuôn dập cần sử dụng thép có vật liệu chống mài mòn tốt, chẳng hạn như Cr12MoV.

1.2 Đối với vật liệu mềm,chẳng hạn như nhôm, yêu cầu về khả năng chống mài mòn của khuôn dập thấp hơn một chút, nhưng cần xem xét độ dính của vật liệu để tránh vật liệu dính vào khuôn. Bạn có thể chọn thép khuôn có đặc tính chống dính tốt.

Đối với khuôn phải chịu tải trọng va đập lớn trong quá trình hoạt động, chẳng hạn như khuôn dập cho nắp ô tô lớn, vật liệu phải có độ dẻo dai cao và có thể chọn thép như SKD11.

Nếu môi trường làm việc của khuôn có nguy cơ bị ăn mòn, chẳng hạn như làm việc trong môi trường ẩm ướt, bạn nên chọn loại thép làm khuôn có khả năng chống ăn mòn, chẳng hạn như thép không gỉ.

Đối với các lô nhỏ, có thể giảm yêu cầu về hiệu suất của vật liệu khuôn một cách hợp lý, lựa chọn vật liệu giá rẻ hơn như thép 45 và thực hiện xử lý nhiệt thích hợp để cải thiện hiệu suất.

Đối với các lô lớn, bạn nên chọn thép khuôn có hiệu suất cao, khả năng chống mài mòn cao và tuổi thọ cao. Các vật liệu như cacbua xi măng có thể được sử dụng cho khuôn dập để sản xuất hàng loạt.

Khuôn có độ chính xác cao yêu cầu biến dạng vật liệu nhỏ, chẳng hạn như thép CrWMn, có biến dạng dập nhỏ và thích hợp để sản xuất khuôn dập có độ chính xác cao.

Dưới tiền đề đáp ứng yêu cầu hiệu suất, giá thép khuôn, chi phí gia công, v.v. được xem xét toàn diện. Ví dụ, một số thép khuôn mới có hiệu suất tốt nhưng giá cao, phải cân nhắc chi phí và lợi ích.

Khuôn đột hoặc khuôn dập đơn bao gồm một khuôn lõm và một khuôn đột hoặc nhiều khuôn lõm và nhiều khuôn đột. Mỗi khuôn đột chỉ hoàn thành một lần tạo lỗ đột hoặc một hình dạng vì cấu trúc và chức năng của nó được cố định và thiết kế cho một quy trình cụ thể. Kim loại được chế tạo và không thể áp dụng cho các quy trình khác. Thông thường nó dành cho sản xuất quy mô nhỏ hoặc vừa, đặc biệt là đối với các tình huống cần thay đổi vị trí hoặc hình dạng đột thường xuyên. Nó có thể được điều chỉnh và thay thế linh hoạt trong quá trình sản xuất và chi phí khuôn đột đơn thấp. Nó phù hợp để sản xuất các lô dập kim loại nhỏ với các quy trình tương đối đơn giản.

Đầu tiên, đặt tấm kim loại cần đột vào vùng làm việc của khuôn đột đơn. Phôi thường được kẹp chặt để đảm bảo độ ổn định trong quá trình dập. Đục của khuôn đột đơn hạ xuống, tạo lực tác động lên phôi kim loại. Tạo lỗ hoặc hình dạng mong muốn. Sau khi va chạm hoàn tất, đục sẽ được nhấc ra khỏi phôi để chuẩn bị cho lần dập tiếp theo. Sau đó, tháo phôi thủ công và lặp lại thao tác trên.

2.1 Sản xuất nhanh hơn – Có thể thực hiện nhiều lần cắt từ nhiều khuôn.

2.2 Định vị phôi – Việc nạp và định vị lại phôi rất dễ dàng. Có thể xoay, lật và dịch chuyển phôi mà không tốn nhiều công sức.

2.3 Hình học phức tạp – Tạo ra hình học phức tạp mà không cần tính toán hoặc điều chỉnh đặc biệt.

2.4 Xử lý khuôn – Khuôn nhẹ hơn và ít tốn kém hơn khi xử lý.

2.5 Dụng cụ – Dụng cụ nhỏ hơn và dễ tiếp cận hơn.

Khuôn dập liên tục, còn được gọi là khuôn dập liên tục hoặc khuôn đúc, là khuôn dập nguội sử dụng nguyên liệu dập dạng dải trong một lần dập và sử dụng nhiều trạm khác nhau để hoàn thành nhiều quy trình dập cùng lúc trên một bộ khuôn. Mỗi quy trình dập của khuôn được hoàn thành. Một lần, băng vật liệu di chuyển ở một khoảng cách cố định và các bộ phận phôi được tạo hình dần dần trong khuôn liên tục. Tạo hình liên tục là phương pháp quy trình có các quy trình tập trung, dễ dàng thực hiện cắt, rạch, tạo rãnh, đục lỗ, biến dạng dẻo, tạo phôi. Quy trình này được hoàn thành trên khuôn.

Progressive die có thể hoàn thành nhiều quy trình trong một lần cấp liệu. Sau đây là quy trình làm việc điển hình của một progressive die:

(1) Tấm kim loại hoặc dải kim loại được đưa vào khuôn tiến bộ dưới dạng cuộn. Hệ thống cấp liệu dẫn hướng vật liệu kim loại để đảm bảo định vị chính xác trong khuôn.

(2) Hệ thống dẫn dải kim loại vào khuôn, hệ thống kẹp đảm bảo dải kim loại vẫn ổn định trong toàn bộ quá trình dập và hệ thống dẫn hướng đảm bảo dải kim loại được định vị chính xác.

(3) Dập quy trình đầu tiên: Trong quy trình đầu tiên của khuôn dập liên tục, dải kim loại đi qua khuôn và đục đầu tiên để hoàn thành quy trình dập đầu tiên, có thể là đục, cắt hoặc tạo hình, v.v.

(4) Đai kim loại dẫn hướng phôi đã hoàn thành quy trình đầu tiên đến vị trí của quy trình tiếp theo thông qua hệ thống chuyển động.

(5) Dập quy trình thứ hai: Trong quy trình thứ hai, dải kim loại lại đi qua một bộ đột và khuôn khác để hoàn thành quy trình thứ hai. Quy trình này được lặp lại trong toàn bộ khuôn, với mỗi thao tác được hoàn thành trên một dải kim loại liên tục.

(6) Tiếp tục cho đến khi phôi vượt qua tất cả các quy trình được thiết kế.

(7) Xả: Sau khi hoàn tất tất cả các quá trình, phôi được xả khỏi khuôn để thực hiện các thao tác tiếp theo như lắp ráp hoặc gia công tiếp theo.

3.1 Khuôn dập liên tục lý tưởng để sản xuất các chi tiết từ đơn giản đến phức tạp vừa phải với hình dạng lặp lại và các đặc điểm đồng nhất.

3.2 Chúng có hiệu quả cao trong việc cung cấp vật liệu liên tục và đòi hỏi sự can thiệp tối thiểu của người vận hành.

3.3 Khuôn dập liên tục rất phù hợp cho các đợt sản xuất dài với thiết kế chi tiết đồng nhất.

3.4 Mỗi vị trí trong khuôn có nhiệm vụ thực hiện một hoạt động cụ thể, chẳng hạn như cắt, uốn, đục lỗ hoặc tạo hình khi dải tiến về phía trước.

Khuôn ghép là khuôn dập hoàn thành đồng thời cả quy trình tạo lỗ bên trong và tạo hình bên ngoài tại cùng một vị trí của khuôn (có thể thực hiện nhiều thao tác dập đồng thời trong một lần dập). Nhiều quy trình có thể được hoàn thành trong một lần dập, bao gồm nhiều lỗ đục hoặc tạo hình dạng. Thiết kế đa quy trình kết hợp những ưu điểm của khuôn đục đơn và khuôn dập liên tục ở một mức độ nhất định.

Khuôn ghép được áp dụng trong nhiều hoạt động dập kim loại. Khi bộ phận dập kim loại cần nhiều hơn một tính năng để dập và các hoạt động này có thể được chạy độc lập với nhau, có thể sử dụng khuôn ghép. Khuôn ghép sẽ cung cấp nhiều tính năng dập kim loại với mỗi lần nhấn. Hơn nữa, khuôn ghép cung cấp độ phẳng tuyệt vời cho bộ phận.

4.1 Hiệu quả - Khuôn ghép cắt các chi tiết phức tạp chỉ bằng một lần cắt, tránh phải sử dụng nhiều khuôn.

4.2 Hiệu quả về chi phí - Dập khuôn hỗn hợp sản xuất các bộ phận một cách nhanh chóng, tiết kiệm thời gian và tiền bạc.

4.3 Tốc độ - Dập khuôn hỗn hợp tạo ra các chi tiết trong vài giây và có thể sản xuất hơn 1000 chi tiết trong một giờ.

4.4 Khả năng lặp lại - Sử dụng một khuôn duy nhất trong dập khuôn ghép đảm bảo rằng mọi bộ phận đều có cùng kích thước và cấu hình.

Đưa nguyên liệu thô cần gia công vào vị trí chỉ định thông qua các thiết bị tự động hoặc thủ công. Khi khuôn trên hạ xuống dưới tác động của thanh trượt ép, khuôn và bộ phận tháo dỡ và đục lỗ trong khuôn trên trước tiên tiếp xúc với dải và tiếp tục tạo áp suất, sau đó các cạnh ngoài của đục lỗ và khuôn lõm tác động lên khuôn và đục lỗ Đục lỗ và va đập và lõm. Lỗ bên trong của khuôn được đục lỗ đồng thời để tách bộ phận khỏi dải.

Nguyên liệu thô được định hình trực tiếp sau khi được dập bằng khuôn composite.

Dập khuôn chuyển tương tự như khuôn tiến bộ, nhưng các bộ phận được chuyển từ trạm này sang trạm khác thông qua hệ thống chuyển cơ học. Chủ yếu được sử dụng khi các bộ phận phải được tháo ra khỏi dải để cho phép các hoạt động được thực hiện ở trạng thái tự do. Khuôn chuyển có thể là một khuôn đơn hoặc nhiều khuôn hoặc máy được sắp xếp thành một hàng để tạo thành một dây chuyền sản xuất. Thường được sử dụng để sản xuất các bộ phận phức tạp hơn, trong đó mỗi trạm làm việc có thể thực hiện các hoạt động khác nhau như đục lỗ, uốn, kéo căng và nhiều hơn nữa.

5.1 Khuôn chuyển giao phù hợp với các bộ phận phức tạp đòi hỏi nhiều thao tác và định vị chính xác.

5.2 Chúng có khả năng sản xuất các bộ phận phức tạp với dung sai chặt chẽ.

5.3 Khuôn chuyển thường được sử dụng trong sản xuất hàng loạt vì hiệu quả và khả năng tự động hóa của chúng.

5.4 Phôi di chuyển giữa các vị trí và mỗi vị trí có thể thực hiện các hoạt động như cắt, uốn, đột hoặc dập.

Dập khuôn chuyển sử dụng thiết bị truyền động để chuyển phôi. Sau khi mỗi trạm được dập, phôi được di chuyển bằng cơ học hoặc thủ công đến trạm tiếp theo để xử lý dập. Hệ thống dập khuôn chuyển có thể bao gồm nhiều khuôn riêng biệt hoặc một loạt khuôn.

Nhìn chung, thép, nhôm, đồng, thép không gỉ và đồng thau thường được sử dụng để dập nguyên liệu thô.

6.1 Khuôn đột đơn giản và linh hoạt, nhưng tốc độ chậm.

6.2 Dập khuôn liên tục có thể sản xuất các chi tiết có hình dạng phức tạp một cách nhanh chóng, tiết kiệm chi phí và có khả năng lặp lại cao.

6.3 Dập khuôn composite được tạo hình trong một bước nên phù hợp với các chi tiết có cấu trúc tương đối đơn giản.

6.4 Khuôn chuyển phù hợp với những tình huống cần hoàn thành nhiều quy trình trong một lần di chuyển.

BẢO TRÌ

Loại bỏ các mảnh kim loại, mảnh vụn và cặn chất bôi trơn khỏi khuôn sau mỗi lần sử dụng hoặc theo định kỳ. Sử dụng chổi, máy thổi khí hoặc dung môi làm sạch (phù hợp với vật liệu khuôn) để giữ cho bề mặt khuôn sạch sẽ. Ví dụ, trong hoạt động dập khối lượng lớn các bộ phận ô tô, khuôn có thể cần được vệ sinh hàng ngày.

Sử dụng chất bôi trơn thích hợp thường xuyên để giảm ma sát giữa các bộ phận chuyển động của khuôn. Dầu hoặc mỡ dập chất lượng cao có thể ngăn ngừa mài mòn và quá nhiệt. Tần suất bôi trơn phụ thuộc vào tốc độ dập và tải; đối với khuôn được sử dụng ở mức trung bình, có thể cần bôi trơn một lần một tuần.

Kiểm tra thường xuyên các dấu hiệu hao mòn, chẳng hạn như vết mòn trên khuôn đột và khuôn dập, vết nứt hoặc biến dạng. Sử dụng phương pháp kiểm tra trực quan, kính lúp hoặc các phương pháp kiểm tra không phá hủy như kiểm tra hạt từ tính. Ví dụ, kiểm tra các cạnh cắt của khuôn dập để tìm dấu hiệu xỉn màu sau mỗi vài nghìn chu kỳ dập.

Mài hoặc thay thế các đầu đột và khuôn

Nếu các cạnh cắt của đầu đột và khuôn bị cùn, chúng có thể được mài sắc để khôi phục khả năng cắt. Trong trường hợp mòn nghiêm trọng, cần phải thay thế các thành phần bị mòn. Ví dụ, đầu đột dùng để đục lỗ có thể cần được mài sắc sau một số lần sử dụng nhất định để giữ cho các cạnh lỗ sạch.

Đối với các vết nứt nhỏ hoặc các khu vực bị hư hỏng trên thân khuôn, hàn có thể là một lựa chọn sửa chữa khả thi. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải sử dụng quy trình hàn và vật liệu trám phù hợp với vật liệu khuôn để đảm bảo khu vực được sửa chữa có các đặc tính tương tự như vật liệu ban đầu. Sau khi hàn, bộ phận được sửa chữa thường cần xử lý nhiệt và gia công để khôi phục hình dạng và kích thước của nó.

Nếu các thành phần khuôn bị lệch do rung động hoặc va đập trong quá trình dập, cần phải điều chỉnh lại sự căn chỉnh. Điều này có thể bao gồm việc chèn hoặc sử dụng các cơ chế điều chỉnh chính xác để căn chỉnh lại các đầu đột và khuôn. Ví dụ, trong khuôn dập liên tục, sự lệch có thể dẫn đến việc tạo thành chi tiết không chính xác và việc căn chỉnh lại các trạm có thể khắc phục vấn đề này.

Khuôn dập kim loại là một công cụ chuyên dụng được sử dụng trong quá trình sản xuất. Nó được thiết kế để cắt, định hình hoặc tạo hình các tấm kim loại thành các hình dạng và thành phần mong muốn cụ thể.

- Nó thường bao gồm nhiều bộ phận như bộ khuôn (bao gồm cả nửa khuôn trên và dưới), đầu đột và khoang. Đầu đột được sử dụng để tạo lực làm biến dạng hoặc cắt kim loại.

- Có 4 loại khuôn dập dựa trên các thao tác chúng thực hiện, như khuôn cắt để cắt các hình dạng từ một tấm lớn hơn, khuôn đột để tạo lỗ và khuôn uốn để gấp kim loại.

- Khuôn được làm từ những vật liệu như thép dụng cụ có thể chịu được áp suất cao và va đập liên tục trong quá trình dập.

- Độ chính xác trong thiết kế và sản xuất là rất quan trọng vì nó quyết định độ chính xác và chất lượng của các bộ phận dập. Chúng cần được bảo dưỡng đúng cách để đảm bảo hiệu suất nhất quán và tuổi thọ dài trong các thiết lập sản xuất công nghiệp, nơi chúng đóng vai trò chính trong việc sản xuất hàng loạt các thành phần kim loại một cách hiệu quả.