Khuôn dập vuốt – Thiết kế khuôn dập vuốt sản xuất oto, xe máy

Khuôn dập vuốt là gì?

Khuôn dập vuốt còn được gọi là khuôn DRAW. Được dùng nhiều nhất trong công nghiệp ô tô, đặc biệt là trong dập hàng loạt, tạo ra nhiều bộ phận cấu thành sản phẩm hoàn thiện.

DRAW là quá trình tạo hình kim loại, trong đó phôi sẽ được kẹp (giữ) ở phần viền, phần còn lại của phôi sẽ bị đẩy, tạo thành hình dạng rỗng. Nhiều người sẽ dễ bị nhầm lẫn DRAW với quá trình kéo dãn, nhưng thực ra thì không phải. Phần phôi bị kẹp vẫn có khả năng dịch chuyển trong khuôn DRAW do lực kéo giữa các phần tử của tấm kim loại lớn hơn lực ma sát giữa phôi và khuôn. Thành ra chiều dày của tấm kim loại sẽ ít bị biến đổi, khác hẳn với quá trình kéo dãn.

Cấu tạo và cách khuôn dập vuốt hoạt động

Khuôn DRAW gồm 3 bộ phận chính: Punch, Blank Holder và Die. 

Cấu tạo khuôn dập vuốt
Cấu tạo khuôn dập vuốt

Trong bài này thì em làm khuôn đúc, còn thép để làm khuôn chủ yếu là S50C, ngoài ra ở các khuôn đột, cắt thì có thêm các loại khác như là SS400, SKD11, SK3…

Khuôn dập vuốt DRAW hoạt động thế nào?

via GIPHY

Lực kẹp phôi được tạo ra từ lực đẩy của Cushion Pin lên Blank Holder, làm Blank Holder đi lên và ép chặt vào Die. Khi dập với số lượng lớn (dập hàng loạt), để tránh Blank Holder bị xê dịch dẫn đến lực kẹp không ổn đinh, Cushion Pin được thay thế bởi Gas Cushion.

Cụ thể, người ta dùng dẫn hướng cho Blank Holder. Trường hợp này là khuôn Draw nên thường dẫn hướng kiểu Heel Guide (dẫn hướng bằng mặt bởi các tấm trượt).

Thứ tự ưu tiên lựa chọn phương pháp tạo lực kẹp cho BH theo quan điểm hiệu quả và giá thành

  • Cushion Pin – đẩy bằng Cylinder trong chính máy dập.
    • Ưu điểm: Rẻ, hành trình pin đẩy lớn, kết cấu khuôn đơn giản, điều chỉnh lực kẹp dễ dàng.
    • Nhược điểm: Các máy dập khác nhau dẫn tới sơ đồ cushion pin là khác nhau nên các khuôn khó lắp vào máy dập khác hơn.
  • Gas Spring – Lò xo khí
    • Ưu điểm: Một bộ khuôn có thể lắp ở các máy dập khác nhau, có thể điều chỉnh lực kẹp.
    • Nhược điểm: Đắt đỏ, kết cấu khuôn phức tạp, hành trình BH càng lớn (150mm trở lên) thì khuôn cao không ổn định)
  • Coil Spring – Lò xo thép
    • Ưu điểm: Rẻ, dễ thay thế.
    • Nhược điểm: Không điều chỉnh được lực kẹp, khó tạo lực kẹp lớn, hành trình thường nhỏ, lực kẹp giảm dần theo số lần sử dụng nên không ổn định.
  • Urethan – Lò xo cao su
    • Ưu điểm: Rất rẻ, Lực kẹp lớn.
    • Nhược điểm: Không điều chỉnh được lực kẹp, Hành trình thường rất nhỏ.

Lưu ý về lựa chọn lò xo

Trong trường hợp khuôn DR thì lò xo thép hay lò xo cao xu gần như không sử dụng vì nhược điểm của nó là không điều chỉnh tự động được lực kẹp, lực có xu hướng giảm dần theo thời gian. Lò xo cao xu Urethane thường chỉ dùng tạo lực cho Pad hoặc Lifter khuôn cắt Blank. Nhưng với yêu cầu một khuôn DR giá rẻ sản lượng thấp với một số yếu tố phù hợp thì hoàn toàn có thể dùng vào.
Về lực kẹp thì cùng đường kính 60, chiều dài 80, hành trình khoảng 20 mm thì với lò xo cao xu A60-80 (Misumi) sẽ có lực khoảng là
(1800-300)/(0.25*80 )= 75Kgf/mm (chú ý nó không tuyến tính).
Còn loại tương ứng của lò xo thép SWM60-80 (Misumi) chỉ là 28.1 Kgf/mm.

Lúc này kết cấu của khuôn sẽ phức tạp thêm nhiều.

>>> Dịch vụ gia công khuôn ép nhựa cho ngành công nghiệp ô tô, xe máy.

Ưu điểm và nhược điểm của khuôn dập vuốt

Ưu điểm của khuôn DRAW là có thể tạo hình được phần lớn các chi tiết trên khung vỏ ô tô, chất lượng bề mặt sản phẩm cao, ít xuất hiện nhăn, độ dày cũng không bị biến đổi nhiều.

Nhược điểm là kích thước khuôn lớn, kết cấu phức tạp, kích thước phôi dập lớn gây tốn kém vật liệu, phần sườn của sản phẩm dễ biến dạng cong vênh.

Gia công khuôn dập vuốt
Gia công khuôn dập vuốt

Ví dụ thực thế thiết kế sản phẩm bằng khuôn DRAW

Chia sẻ của anh Hảo trong Group Facebook Khuôn dập và đồ gá ô tô.

Gia công khuôn dập vuốt
Thành phẩm của ví dụ thực tế thiết kế và gia công khuôn dập vuốt

Nhìn qua sản phẩm cần chế tạo có vẻ đơn giản, tuy nhiên nó có độ sâu khá lớn tới 115mm. Ngoài ra sử dụng vật liệu CR340X có ứng suất chảy tới 440MPa. Anh Hào lựa chọn thiết kế khuôn DRAW trước để xem có phù hợp hay không. Mọi người đang học thiết kế khuôn mẫu có thể tham khảo cách nghĩ là thiết kế thế nào để càng ít khuôn dập thì càng tốt.

Thiết kế gia công khuôn dập vuốt draw

Thiết kế gia công khuôn dập vuốt sản xuất ô tô, xe máy
Thiết kế gia công khuôn dập vuốt sản xuất ô tô, xe máy

Với sự phát triển của các phần mềm mô phỏng thiết kế hiện đại như bây giờ, việc thiết kế đã nhanh hơn rất nhiều. Không cần phải thiết kế bề mặt khuôn mà bạn có thể đưa trực tiếp sản phẩm vào phần mềm mô phỏng. Từ đó trực tiếp tạo bề mặt cho khuôn bằng cả tự động và tùy chỉnh thủ công. Đồng nghĩa với việc bạn có thể kiểm thử trước cả khi khuôn được thiết kế hoàn thiện. Bạn cũng có thể thực hiện thao tác dập thử xem sản phẩm đầu ra có vấn đề gì không. 

Kết quả được mô tả như ảnh dưới đây. Đúng như dự đoán, một khuôn DRAW không thể thành hình được.

Hình ảnh dưới đây cho thấy chi tiết bị rách ở 2 vị trí, đồng thời 1 mảng lớn ở giữa sản phẩm bị nhăn. Ngoài ra, nhiều vị trí bị cong vênh khác. Vậy nên cần phải thay đổi quy trình dập.

Sử dụng phần mềm Autoform thiết kế khuôn draw
Sử dụng phần mềm Autoform thiết kế khuôn draw

Phương pháp giảm chiều sâu của khuôn DRAW -> RESTRIKE

Bây giờ dựa vào kinh nghiệm tôi sẽ thử phương án giảm chiều sâu khuôn DRAW đầu tiên, sau đó RESTRIKE lại (khuôn RESTRIKE), quy trình của tôi sẽ như sau:

DRAW -> TRIM -> RESTRIKE -> TRIM

Mô phỏng khuôn dập vuốt
Mô phỏng khuôn dập vuốt

Tìm hiểu thêm về khuôn TRIM

Sau khi lựa chọn được quy trình, anh Hảo tiếp tục đưa quy trình dập lên mô phỏng. Nếu không có phần mềm mô phỏng, chắc chắn sẽ tạo ra rất nhiều phế phẩm. 

Khi thay đổi quy trình dập và chiều sâu của khuôn DRAW thì phải tạo lại biên dạng của từng khuôn. Không quá khó khăn để thực hiện thay đổi, bởi các phần mềm công cụ đã hỗ trợ rất nhiều rồi.

Mô phỏng khuôn dập vuốt sản xuất ô tô, xe máy
Mô phỏng thiết kế khuôn dập vuốt

Cứ thực hiện theo đúng quy trình đã tạo ra từ trước, anh Hảo đã xử lý được cả biên dạng của phôi. Kết quả khá mĩ mãn là không rách, không nhăn, chỉ còn 1 chút cong vênh ở rìa sản phẩm. 

Phần xử lý cong vênh khá phức tạp, nên sẽ có 1 bài viết chia sẻ kỹ hơn. Nếu bạn quan tâm có thể đăng ký email để nhận thông báo khi có bài viết mới cập nhật tại đây.

Mô phỏng sản xuất sản phẩm bằng khuôn dập vuốt
Mô phỏng sản xuất sản phẩm bằng khuôn dập vuốt

Sau khi đã ưng ý về bản thiết kế bề mặt khuôn, xuất dữ liệu bề mặt khuôn DRAW và RESTRIKE từ phần mềm mô phỏng ra rồi đưa vào trong phần mềm CAD để thiết kế tiếp. Sau đó hoàn thiện các kết cấu chi tiết khác của 2 phần khuôn rồi mang đi chế tạo.

Khuôn draw và khuôn restrike
Khuôn draw và khuôn restrike

Phần mềm nên dùng để thiết kế và mô phỏng khuôn mẫu

Bạn nên sử dụng phần mềm chuyên cho việc mô phỏng dập như JSTAMP, AutoForm. Các phần mềm này thao tác rất nhanh. Nếu đã mô phỏng trước thì khi chuyển vào phần mềm CAD sẽ không cần chỉnh sửa.

Phần mềm Autoform có thể xuất các kết quả Formability, Thinning, Wrinkles…không cần kèm code. Rất tiện lợi và nhanh chóng, giảm bớt nhiều thao tác trong thiết kế.

Giải thích nhỏ: 

Giải thích một chút cho các bác thắc mắc là sao khuôn của tôi lại trông đơn giản và có phần thô sơ thế, trông không giống những chiếc khuôn mà các bác thường thấy. Ở đây tôi muốn truyền tải phần quan trọng nhất trong thiết kế khuôn đó là thiết kế quy trình dập (die layout) và thiết kế bề mặt phân khuôn. Số lượng chi tiết sản xuất càng nhiều thì kết cấu khuôn càng phức tạp lên, nhưng mặt khuôn thì vẫn thế nên các bác cứ xử lý tốt bề mặt phân khuôn, kết hợp với một quy trình dập hợp lý là sẽ thành hình được thôi. 

Khuôn này cũng chỉ để dập thử, không phải khuôn dập số lượng lớn nên các chi tiết bị lược bỏ nhằm giảm thời gian thiết kế và chế tạo.


Công ty cổ phần Khuôn mẫu chính xác Năng Lực Việt

Địa chỉ: Lô B2-3-3b, Khu công nghiệp Nam Thăng Long, Thụy Phương, Bắc Từ Liêm, Bắc Từ Liêm, Hà Nội

SĐT: (+84)24 6687 8283

Email: contact@vcc-group.vn

Hotline/Zalo: 0934683166

Website: www.vcc-mold.vn

Google map: https://goo.gl/maps/u6TrPvLWSb3bXAwQ6

5 1 vote
Đánh giá
Đăng ký
Thông báo về
guest
0 Bình luận
Phản hồi nội tuyến
Xem tất cả bình luận
0
Would love your thoughts, please comment.x