Quy trình dập kim loại: công đoạn, loại khuôn và khi nào dùng loại nào
Khuôn dập cắt, uốn, tạo hình hoặc dập vuốt kim loại tấm chỉ trong một nhịp dập. Trang này trình bày các công đoạn, các loại khuôn kết hợp chúng và mức sản lượng mà mỗi loại bắt đầu có lợi.
Các công đoạn dập
Mọi chi tiết dập đều là một chuỗi các công đoạn này. Một khuôn kết hợp nhiều công đoạn, mỗi trạm một công đoạn.
| Công đoạn | Tác dụng | Cần lưu ý |
|---|---|---|
| Cắt phôi (blanking) | Cắt hình dạng ngoài của chi tiết từ dải hoặc tấm. | Ba via nằm ở phía xa chày. Cạnh có vùng cắt nhẵn và vùng gãy thô hơn. |
| Đột lỗ (piercing) | Đột lỗ tròn và lỗ rãnh bên trong chi tiết. | Giữ đường kính lỗ bằng hoặc lớn hơn độ dày vật liệu. Inox và trạng thái cứng cần lớn hơn nữa. |
| Xén mép và cắt tỉa | Loại bỏ kim loại ở mép hoặc cắt chi tiết theo biên dạng cuối cùng. | Đường cắt tỉa quyết định phía có ba via và cạnh lắp ghép với chi tiết khác. |
| Xẻ lưỡi (lancing) | Cắt và nâng kim loại lên mà không bỏ đi phần phôi. Tạo tai, cửa gió và kẹp. | Đặc điểm xẻ lưỡi có thể làm biến dạng phần vật liệu kế bên khi vật liệu mỏng. |
| Uốn | Gấp kim loại theo đường thẳng bằng khuôn chữ V, chữ U hoặc khuôn gạt. | Độ đàn hồi ngược và hướng thớ quyết định góc cuối cùng và bán kính nhỏ nhất. |
| Tạo hình và dập nổi | Tạo gân, vết lõm và đường gờ làm cứng vùng phẳng hoặc định vị chi tiết. | Vật liệu bị mỏng cục bộ ở bán kính nhọn và vết dập nổi sâu. |
| Dập tinh (coining) | Ép kim loại dưới lực lớn để giữ độ dày, làm phẳng cạnh hoặc làm sắc chi tiết. | Cần lực ép lớn hơn nhiều so với cắt phôi cùng biên dạng. |
| Đùn cổ (extruding) | Kéo một cổ ống từ lỗ đã đột để vít có thêm chiều sâu ăn ren. | Phổ biến cho lỗ ren trên tấm mỏng. Chiều cao cổ bị giới hạn bởi độ dày. |
| Dập vuốt (drawing) | Kéo kim loại phẳng thành cốc, hộp hoặc vỏ. | Độ sâu mỗi lần vuốt có giới hạn, nên chi tiết sâu cần vuốt nhiều lần và đôi khi cần ủ. |
| Cắt tinh (fine blanking) | Kẹp chặt tấm và cắt với khe hở rất nhỏ để có cạnh cắt hoàn toàn. | Chi phí khuôn cao hơn. Phù hợp với chi tiết dày như bánh răng, cam và đòn bẩy. |
Các loại khuôn
Loại khuôn quyết định chi phí khuôn, giá mỗi chi tiết và số chi tiết một xưởng làm được trong một giờ.
Khuôn một công đoạn
Một công đoạn mỗi nhịp dập. Chi tiết được chuyển giữa các khuôn bằng tay hoặc bằng robot. Chi phí khuôn thấp nhưng nhân công trên mỗi chi tiết cao, nên phù hợp với lô ngắn và chi tiết đơn giản.
Khuôn phức hợp
Cắt phôi và đột lỗ trong cùng một nhịp. Chi tiết ra phẳng và quan hệ giữa lỗ và biên dạng chặt chẽ. Giới hạn ở chi tiết phẳng có ít đặc điểm.
Khuôn liên hoàn
Dải cuộn tiến qua một hàng các trạm. Mỗi trạm làm một công đoạn và chi tiết hoàn chỉnh rơi ra ở trạm cuối. Lựa chọn mặc định cho chi tiết sản lượng cao vẫn nằm trên dải dẫn.
Khuôn chuyển tiếp (transfer)
Chi tiết được cắt khỏi dải từ sớm, sau đó các ngón gắp chuyển chi tiết từ trạm này sang trạm khác. Xử lý được chi tiết lớn hơn và sâu hơn khuôn liên hoàn và cho phép gia công trên mọi mặt.
Khuôn dập vuốt sâu
Kéo phôi phẳng thành cốc và vỏ qua nhiều lần vuốt. Chạy dưới dạng một khuôn đơn, bộ liên hoàn hoặc dây chuyền chuyển tiếp tùy độ sâu và sản lượng.
Máy bốn trượt hoặc đa trượt (fourslide)
Các thanh trượt dẫn động bằng cam tạo hình dây hoặc dải từ nhiều hướng. Làm được lò xo, kẹp và các đường uốn phức tạp mà khuôn trên máy dập xử lý kém, với chi phí khuôn thấp.
Quy trình nào phù hợp với sản lượng nào
Các khoảng điển hình được tổng hợp từ cách các xưởng thường báo giá. Đây không phải cam kết. Xưởng báo giá cho chi tiết của bạn mới đặt ra con số thực.
| Quy trình | Chi tiết điển hình | Sản lượng năm điển hình | Chi phí khuôn điển hình | Thời gian giao hàng điển hình |
|---|---|---|---|---|
| Khuôn một công đoạn | Chi tiết phẳng đơn giản và lô ngắn | Dưới 50,000 | $2k đến $20k | 4 đến 10 tuần làm khuôn |
| Khuôn phức hợp | Chi tiết phẳng cần độ phẳng và độ chính xác lỗ so với biên dạng | 5,000 trở lên | $5k đến $40k | 6 đến 12 tuần làm khuôn |
| Khuôn dập liên hoàn | Chi tiết phẳng và chi tiết tạo hình có nhiều đặc điểm | 50,000 trở lên | $10k đến $80k | 10 đến 20 tuần làm khuôn |
| Khuôn dập chuyển tiếp (transfer) | Chi tiết lớn hoặc sâu hơn, tách khỏi dải phôi | 20,000 trở lên | $20k đến $150k | 12 đến 24 tuần làm khuôn |
| Dập vuốt sâu | Cốc, vỏ, lon và vỏ hộp kín | 25,000 trở lên | $15k đến $100k | 12 đến 20 tuần làm khuôn |
| Máy dập bốn trượt hoặc đa trượt (fourslide) | Kẹp, lò xo, đầu cốt và chi tiết uốn từ dây | 100,000 trở lên | $3k đến $20k | 6 đến 12 tuần làm khuôn |
| Cắt laser kết hợp chấn gấp | Mẫu thử và giá đỡ sản lượng thấp | Dưới 10,000 | Ít hoặc không có | 1 đến 4 tuần |
| Cắt tinh | Chi tiết phẳng dày có cạnh cắt hoàn toàn | 50,000 trở lên | $40k đến $200k | 14 đến 26 tuần làm khuôn |
Giới hạn thiết kế điển hình
Điểm xuất phát để xem bản vẽ lần đầu, không phải thông số kỹ thuật. Xưởng sẽ xác nhận chúng theo vật liệu và trạng thái của bạn.
- Đường kính lỗ độtÍt nhất 1 lần độ dày vật liệu với thép mềm. Dùng 1.5 đến 2 lần với inox và thép lò xo.
- Từ lỗ đến mépÍt nhất 1.5 đến 2 lần độ dày, nếu không mép sẽ phồng.
- Từ lỗ đến đường uốnÍt nhất 2 lần độ dày cộng bán kính uốn, nếu không lỗ bị kéo thành hình bầu dục.
- Bán kính uốn trongÍt nhất 1 lần độ dày với thép dẻo. Lớn hơn với nhôm 6061 và các trạng thái cứng.
- Rãnh thoát uốnMột rãnh có bề rộng ít nhất bằng độ dày vật liệu, để kim loại không bị rách ở góc.
- Chiều dài cánh gấpÍt nhất 2.5 lần độ dày cộng bán kính uốn, để cánh gấp vẫn nằm trong khuôn khi uốn.
- Lần vuốt đầu tiênTỷ lệ đường kính phôi trên đường kính cốc khoảng 1.8 đến 2 với thép mềm. Sâu hơn nữa cần vuốt lại ở mức khoảng 1.2 đến 1.4.
Giới hạn chiều cao ba via và dung sai làm tăng chi phí bàn về hai yêu cầu làm giá thay đổi nhiều nhất.
Một chi tiết dập được làm ra như thế nào
Từ bản vẽ đến giao hàng. Khuôn đi trước, nên tiến độ do khuôn quyết định chứ không phải máy dập.
Xem xét bản vẽ
Xưởng kiểm tra vật liệu, độ dày, dung sai và các đặc điểm, rồi chỉ ra những gì làm tăng chi phí khuôn. Phần lớn thay đổi về giá đến từ bước này.
Thiết kế và chế tạo khuôn
Xưởng làm khuôn bố trí dải, thiết kế các trạm và chế tạo khuôn bằng cắt dây EDM, phay và mài. Thời gian làm khuôn điển hình là 6 đến 24 tuần.
Chạy thử và mẫu đầu tiên
Khuôn chạy trên máy dập, mẫu được đo so với bản vẽ và người mua phê duyệt trước khi bắt đầu sản xuất.
Chạy từ cuộn
Cuộn cấp vào máy dập với tốc độ nhịp đã đặt. Cảm biến theo dõi lỗi cấp liệu và cấp thiếu, trong khi người vận hành kiểm tra chi tiết theo lịch.
Công đoạn thứ cấp
Chi tiết cần nhiều hơn những gì khuôn làm được sẽ chuyển sang mài ba via, taro ren, hàn, mạ hoặc lắp ráp.
Kiểm tra và giao hàng
Xưởng lấy mẫu theo kế hoạch kiểm soát, đóng gói chống gỉ và hư hại, và giao hàng theo lịch giao.
Công đoạn thứ cấp
Công việc thực hiện sau máy dập khi khuôn không làm được hoặc khi làm ngoài khuôn rẻ hơn. Mỗi công đoạn làm tăng thao tác, và thường cần thêm một đơn vị bên ngoài cùng một chặng vận chuyển, nên hãy liệt kê chúng trong RFQ.
- Mài ba via, quay thùng và hoàn thiện rung
- Taro ren và tạo ren
- Hàn điểm, hàn gờ và hàn laser
- Mạ kẽm, mạ niken và mạ thiếc
- Thụ động hóa cho inox
- Sơn tĩnh điện, sơn điện di (e-coat) và sơn
- Nhiệt luyện cho thép lò xo và ủ khử ứng suất
- Tán đinh và chi tiết kẹp tự ép
- Lắp ráp và đóng bộ
- Đánh dấu, làm sạch và đóng gói
Câu hỏi thường gặp
Làm sao biết quy trình dập nào phù hợp với chi tiết của tôi?
Bốn yếu tố quyết định: sản lượng hằng năm, kích thước chi tiết, độ sâu dập vuốt và số lượng đặc điểm. Chi tiết sản lượng cao có nhiều đặc điểm thường phù hợp với khuôn liên hoàn. Cốc sâu phù hợp với khuôn dập vuốt. Chi tiết lớn không giữ được trên dải phù hợp với khuôn chuyển tiếp. Dưới vài nghìn chi tiết mỗi năm, cắt laser kết hợp chấn gấp thường rẻ hơn bất kỳ loại khuôn nào.
Một chi tiết có thể dùng nhiều hơn một quy trình không?
Có. Một chi tiết có thể được cắt phôi và tạo hình trong khuôn liên hoàn, sau đó taro ren, hàn và mạ bên ngoài máy dập. Hãy yêu cầu mỗi báo giá liệt kê mọi công đoạn và ai thực hiện.
Dập có rẻ hơn gia công CNC không?
Tính theo từng chi tiết thì có ở sản lượng lớn, vì khuôn tạo ra một chi tiết chỉ trong một nhịp dập. Nhưng khuôn phải được trả tiền trước, nên gia công cơ khí hoặc cắt laser thường có lợi hơn ở sản lượng thấp. Điểm giao thường nằm trong khoảng từ vài nghìn đến vài chục nghìn chi tiết mỗi năm, tùy chi tiết.
Đã có bản vẽ? Hãy được kết nối.
Hãy gửi bản vẽ kèm vật liệu, độ dày và sản lượng hằng năm. Chúng tôi kết nối bạn với tối đa 3 xưởng dập và phản hồi trong vòng 24 giờ làm việc.