Khuôn dập là gì? Tìm hiểu về cấu tạo và phân loại khuôn dập

Khuôn dập là một trong những yếu tố cốt lõi quyết định độ chính xác, năng suất và chất lượng của sản phẩm gia công kim loại tấm. Vậy khuôn dập là gì, cấu tạo gồm những bộ phận nào và được phân loại ra sao? Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về khái niệm khuôn dập, cấu tạo tiêu chuẩn của khuôn dập cũng như các loại khuôn dập phổ biến hiện nay, giúp doanh nghiệp và kỹ thuật viên lựa chọn giải pháp phù hợp, tối ưu chi phí và hiệu quả sản xuất.

Khuôn dập là gì?

Khuôn dập là loại khuôn mẫu chuyên dùng trong gia công đột dập, có chức năng tạo hình sản phẩm từ kim loại, hợp kim, da, giấy… dưới tác dụng của lực dập lớn, làm phôi biến dạng và định hình theo hình dạng mong muốn. Phôi trong gia công khuôn dập thường ở dạng tấm mỏng, và máy dập sẽ được sử dụng để lắp đặt, vận hành khuôn dập trong suốt quá trình sản xuất.

Nhờ khả năng gia công chính xác, tốc độ cao và tính lặp lại ổn định, khuôn dập được ứng dụng rộng rãi trong ngành cơ khí công nghiệp. Công nghệ này đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất hàng loạt sản phẩm cho nhiều lĩnh vực như ô tô, hàng không, điện tử, viễn thông và đồ gia dụng, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

Cấu tạo của khuôn dập

Khuôn dập (stamping die/mold) gồm 2 phần chính: chày (punch - phần trên di động) và cối (die - phần dưới cố định), được dẫn hướng chính xác để tạo hình kim loại tấm qua lực ép máy dập (20-2000 tấn). Cấu tạo cơ bản theo 7 bộ phận tiêu chuẩn công nghiệp

1. Phần khuôn trên (Chày - Punch assembly)

• Chày dập (Punch): Tạo lỗ/hình dạng, vật liệu SKD11 (60-62HRC)
• Tấm gá chày (Punch plate): Cố định chày, SKD11/S45C
• Tấm đế trên (Upper die shoe): Chịu lực máy, S50C tôi cứng
• Đệm đàn hồi (Pressure pad): Giữ phôi phẳng, lò xo thép

2. Phần khuôn dưới (Cối - Die assembly)

• Cối dập (Die): Tạo biên dạng sản phẩm, SKD11/D2 (60HRC)
• Tấm gá cối (Die plate): Cố định cối, SKD11
• Tấm đế dưới (Lower die shoe): Gắn bàn máy, S50C dày 40-60mm

3. Hệ thống dẫn hướng & định vị

• Trục dẫn hướng (Guide pillar): Ø10-50mm H7/g6, ±0.005mm
• Bạc dẫn hướng (Guide bushing): Phủ graphite chống mòn
• Lỗ định vị (Dowelling): Ø6-12mm căn chỉnh lắp máy

4. Hệ thống gạt phôi (Stripper)

• Tấm gạt phôi: Đẩy phôi về vị trí gốc, lực đàn hồi 5-20%

5. Hệ thống đẩy liệu (Feeder - tùy chọn)

• Rôto cuốn phôi: Tự động cho sản xuất lớn

Phân loại khuôn dập

Có một số loại khuôn dập phổ biến như:

Khuôn dập nguội

Khuôn dập nguội là loại khuôn được sử dụng trong hệ thống máy dập nguội, hoạt động trực tiếp lên bề mặt phôi vật liệu ở trạng thái nguội để tạo hình sản phẩm. Do đặc thù làm việc dưới lực dập lớn, khuôn dập nguội yêu cầu độ bền cơ học cao, khả năng chịu áp lực tốt và độ ổn định lớn, nhằm đảm bảo độ chính xác của chi tiết cũng như tuổi thọ khuôn trong quá trình gia công.

Khuôn dập nóng

Khuôn dập nóng là loại khuôn được sử dụng để gia công các tấm kim loại ở trạng thái nóng, đối lập với khuôn dập nguội. Trong quá trình dập nóng, phôi kim loại được nung nóng đến nhiệt độ xác định, đủ để vật liệu đạt độ dẻo cần thiết, sau đó được đưa vào máy dập để tạo hình theo yêu cầu kỹ thuật. Sau khi hoàn tất quá trình dập, phôi được làm nguội để ổn định kích thước và hình dạng, tạo thành sản phẩm hoàn thiện với độ chính xác và độ bền cao

Khuôn dập liên hoàn

Khuôn dập liên hoàn là loại khuôn dùng để tạo hình sản phẩm từ các tấm kim loại dưới tác dụng lực của hệ thống dập (thường là thủy lực hoặc cơ khí). Loại khuôn này có cấu tạo phức tạp, bao gồm nhiều chi tiết khuôn được lắp ghép và bố trí theo từng công đoạn khác nhau trong cùng một bộ khuôn.

Về nguyên lý hoạt động, khuôn dập liên hoàn làm việc theo chu trình liên tục và tuần tự. Phôi kim loại sẽ được dịch chuyển qua nhiều vị trí trong khuôn, tại mỗi bước sẽ thực hiện một nguyên công như cắt, đột, uốn, tạo hình dựa trên bản vẽ thiết kế kỹ thuật. Nhờ đó, khuôn dập liên hoàn cho phép gia công hàng loạt với năng suất cao, độ chính xác ổn định và tiết kiệm thời gian sản xuất.

Khuôn dập vuốt

Khuôn dập vuốt là công nghệ được ứng dụng phổ biến hiện nay trong ngành công nghiệp chế tạo. Nó có khả năng gia công phôi phẳng hoặc phôi rỗng để tạo ra các chi tiết có hình dạng và kích thước xác định. Sử dụng loại khuôn này giúp nhà sản xuất có thể tạo ra đa dạng các sản phẩm khác nhau, góp phần cải thiện năng suất lao động đáng kể.

Quy trình chế tạo khuôn dập

Quy trình chế tạo khuôn dập thường có 5 giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Tính toán lực dập, cắt phôi

Bước đầu tiên trong quá trình chế tạo khuôn dập là bạn cần phải tính toán lực dập cho các tấm phôi kim loại. 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 vì 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 là bước đệm 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

Ở bước này, việc lựa chọn máy dập phù hợp để lắp bộ khuôn mẫu là yếu tố then chốt, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và độ an toàn của quá trình gia công. Máy dập cần có khả năng cung cấp lực dập lớn hơn lực yêu cầu của khuôn, đồng thời cho phép điều chỉnh công suất linh hoạt, nhằm đảm bảo khuôn hoạt động ổn định, hạn chế quá tải và nâng cao tuổi thọ khuôn cũng như chất lượng sản phẩm.

Giai đoạn 3: Tính toán kích thước của bộ khuôn mẫu

Ở giai đoạn này, bạn có thể 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: Thiết kế khuôn

Sau khi đã có đầy đủ thông tin kỹ thuật cần thiết, 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: Gia công khuôn

Dựa trên bản vẽ thiết kế kỹ thuật, khuôn dập sẽ được gia công trên máy CNC để tạo thành bộ khuôn vật lý hoàn chỉnh. Quy trình gia công khuôn dập về cơ bản tương đồng với gia công khuôn nhựa, tuy nhiên do khuôn dập phải làm việc dưới áp lực lớn và tần suất cao, nên vật liệu khuôn bắt buộc phải trải qua quá trình nhiệt luyện. Công đoạn này nhằm nâng cao độ bền, độ cứng, độ dẻo dai và khả năng chống mài mòn, từ đó đảm bảo hiệu suất làm việc ổn định và tuổi thọ khuôn lâu dài.

Trong suốt các giai đoạn thiết kế và gia công, máy quét laser 3D có thể được ứng dụng để đo lường kích thước sản phẩm mẫu hoặc khuôn dập, hỗ trợ tính toán độ chính xác hình học và kiểm tra mức độ hoàn thiện của khuôn, giúp giảm sai số và tối ưu chất lượng sản phẩm cuối cùng.

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 cơ bản, trong đó một bộ khuôn hoàn chỉnh gồm hai phần chính: phần cố định (khuôn cái) và phần di động (khuôn đực), phối hợp với nhau để tạo hình sản phẩm theo yêu cầu kỹ thuật.

Tuy nhiên, xét về cấu tạo chi tiết, hai loại khuôn này có nhiều điểm khác biệt rõ rệt. Đối với khuôn ép nhựa, yếu tố quan trọng nhất trong thiết kế là hệ thống dẫn nhựa nóng chảy vào lòng khuôn, bao gồm kênh dẫn, miệng phun và hệ thống làm nguội. Trong khi đó, khuôn dập không có hệ thống dẫn nhựa, mà hoạt động dựa trên lực dập trực tiếp để làm biến dạng phôi kim loại. Vì phải làm việc dưới áp lực lớn và môi trường khắc nghiệt, vật liệu chế tạo khuôn dập yêu cầu độ cứng và khả năng chống mài mòn cao hơn so với vật liệu dùng cho khuôn ép nhựa.

Xét về vật liệu tạo sản phẩm, khuôn dập sử dụng các tấm kim loại và hợp kim, trong khi khuôn ép nhựa sử dụng nhựa ở trạng thái nóng chảy để định hình sản phẩm.

Về ứng dụng

Cả khuôn dập và khuôn ép nhựa đều được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp và sản xuất. Khuôn dập thường được dùng để chế tạo các chi tiết, phụ kiện và phụ tùng kim loại, trong khi khuôn ép nhựa chuyên dùng để sản xuất các sản phẩm nhựa với hình dạng và kích thước đa dạng, đáp ứng nhu cầu của nhiều lĩnh vực khác nhau

Trên đây là toàn bộ thông tin về khuôn dập, Đức Phong đã cùng bạn tìm hiểu khuôn dập là gì? Cấu tạo và phân loại khuôn dập. Hy vọng những thông tin trên sẽ hữu ích cho bạn, giúp bạn hiểu rõ hơn về khuôn dập cũng như giúp doanh nghiệp mình chọn được loại khuôn phù hợp. Nếu như bạn có thắc mắc hoặc có nhu cầu về khuôn dập, vui lòng liên hệ tới Đức Phong để được tư vấn, giải đáp:

THIẾT BỊ CƠ KHÍ ĐỨC PHONG

Hà Nội: Tầng 7, Căn số 32V5A, KĐT Văn Phú, phường Phú La, quận Hà Đông, TP. Hà Nội

Hotline: 0985779287 (Zalo)

website: https://ducphongstore.vn/

Mail: Info@ducphong.vn

Hỗ trợ 24/7

Chi nhánh Hồ Chí Minh: 228/55, Thống Nhất, P. 10, Q. Gò Vấp, TP. HCM