Tài liệu Tài liệu về thiết kế khuôn doc

Ti liệu về thiết kế khuôn

Kích cỡ buồng ép v số lỗ khuôn l những nhân tố cần quan tâm, đặc biệt l đối với các nh
sản xuất sử dụng máy ép đồng bộ; điều chủ yếu ở hai nhân tố ny l năng xuất đợc quyết định
trớc. Trong máy ép đồng bộ, tốc độ ram lớn nhất l một giá trị cố định đợc quyết định bởi đầu ra
gallon/phút của bơm vo xylanh thuỷ lực. Nói chung, đối với kiểu máy ép ny thí tốc độ ram
khoảng 30

mỗi phút. Phần lớn các máy ép có nhiều tốc độ ram khác nhau

a

c
d
b


Hình1: Bản vẽ biểu thị các số liên quan đến tính toán lực ép khối khuôn, sử dụng công thức sau:
P1= P (A-D)
(C-D)
Trong đó:
A = Diện tích mặt khuôn hoặc diện tích i.d của tấm đệm.
B = Diện tích lỗ khuôn
C = Diện tích tiếp xúc của tấm đệm phụ
D = Diện tích lỗ đệm khuôn
P1 = áp lực đùn ép (psi)
Lực ép khối khuôn (lớn nhất 165,000 psi)
Chú ý: Container, lực ép tối đa 45,000 psi; các tấm lót (trên vòng kẹp khuôn) lực ép tối đa 75,000
psi.
Tỉ số truyền đợc xác định bởi diện tích mặt cắt ngang của container (buồng chứa) chia cho tổng
diện tích mặt cắt ngang của các lỗ khuôn. Công thức dới đây chứng minh hiệu quả trực tiếp của tỉ

số truyền về hiệu suất:
Hiệu suất (fpm) = (Tốc độ ram (ipm)/ 12) x tỉ số truyền.
Các khuôn phải chịu đợc áp lực lớn khi đang đùn ép nhôm nóng thnh các hình dạng cụ thể. Thêm
vo đó, các khuôn cần đợc thiết kế để bù vênh, xoắn m có khuynh hớng thờng xảy ra đối với
kim loại đùn ép. Một số những khó khăn vận hnh v thiết kế có liên quan đến áp lực bề mặt khuôn.
Thờng gặp áp lực có thể lên tới 50 tấn/in
2
.
Trang
1
Đầu tiên, áp lực bề mặt khuôn cao nhng giảm dần khi lợng nạp giảm. áp lực giảm khi nhiệt độ
tăng v chiều di Billet giảm. Tuy nhiên, áp lực luôn tăng ở một vi insơ cuối cùng (1 insơ =
2,54cm). Một biện pháp quyết định giá trị ép cho áp lực khối khuôn đợc thể hiện ở hình 1.
Độ lệch l do sự hỗ trợ khuôn không có hiệu quả, bởi áp lực lên khuôn quá lớn. Điều ny lm bề
mặt trục chệch hớng, do đó lm giảm hiệu suất
Các nh sản xuất khuôn luôn sử dụng một số kỹ thuật sửa đổi khuôn để lm phù hợp trong sự đa
dạng xử lý. Hơn nữa, lm sạch v bôi trơn khuôn l rất cần thiết đối với việc bảo dỡng khuôn v tỉ
lệ phục hồi cao. Điều kiện bề mặt khuôn có ảnh hởng đến các đặc tính dòng chảy.
Những vận hnh bằng tay l cần thiết trong việc chế tạo khuôn cỡ trung bình. Một sự hiểu biết rõ về
dung sai l rất cần thiết. Những điều ny sẽ đợc thảo luận ở một phần tơng ứng. Dung sai của các
nh sản xuất khuôn bao gồm:
Mẫu khuôn, 0.001
Cách bố trí, 0.010
Mặt dới mi: +0.015, - 0.000
Bearing: +1/32
Rũa hon thiện(góc), phẳng (bằng) tới thắt 1/4
0
.
Rũa hon thiện(lỗ), 0.002 trên khuôn
Các bộ phận dụng cụ

Lắp ráp dụng cụ khuôn cơ bản đợc chỉ ra ở hình 2.

Trang
2











tool carrier
die
die ring
sub-bolster
bolster
backer
Hình 2: Một bộ lắp ráp khuôn điển hình
Các bộ phận bao gồm khuôn, khuôn phụ v đi kèm l áo khuôn, đệm khuôn v đệm phụ.Các
bộ phận ny đợc lắp vo một bộ phận gọi l bộ phận chứa dụng cụ (tool carrier), hoặc l container.
Một cửa trợt đóng giữ việc lắp đặt bảo vệ khỏi lực của máy ép. Khuôn phụ v đệm khuôn giúp
Trang
3
phân bổ áp lực đồng đều v hỗ trợ khuôn. Một số khuôn dùng cho đùn ép hình dạng nhôm đợc chỉ
ra ở hình 2a.(tham khảo ti liệu tiếng anh)
Container- Đây l một xylanh thép, có một tấm đệm lót có thể thay chuyển đợc. Container có

đờng kính bên trong lớn hơn một chút so với đờng kính billet đợc đùn ép. Chiều di của nó thay
đổi theo lợng công suất v nh chế tạo máy ép.
Vòng khuôn- l một ống lồng (bọc ngoi) để giữ khuôn v khuôn phụ trong mối liên kết trục với
nhau.
Khuôn phụ- giống nh khuôn nhng thờng dy hơn 2 đến 3 lần. Nó nh l một đĩa thép v nó có
một lỗ lớn hơn lỗ của khuôn. Khuôn phụ thờng đợc trang bị các chốt hoặc vấu lồi để có thể gắn
nó với khuôn đùn ép hợp lý. Khuôn phụ hỗ trợ khuôn chống lại áp lực billet v l phơng tiện giữ
khuôn.
Đệm khuôn (Bolster)- l một bộ phận bằng thép hợp kim hình đĩa đợc gia công cứng, có đờng
kính bằng đờng kính áo khuôn. Đệm khuôn hỗ trợ khuôn v khuôn phụ v nhằm giảm thiểu độ
vênh lệch. Đệm phụ (Sub-boster) tơng tự nh đệm khuôn.
Giá đỡ khuôn (Die holder)- đây l một bộ phận của máy ép. Nó nằm giữa container v trục ép. Nó
có thể tháo ra đợc hoặc có thể vuông góc với hớng đùn ép (tuỳ thuộc vo kiểu máy ép) để m có
thể tháo khuôn ra nhằm loại bỏ đầu mẩu hoặc phế phẩm.
Chy ép (Dummy block)- l một đĩa thép, dy khoảng 3, có đờng kính nhỏ hơn bên trong
container một chút(khoảng 0.025). Nó tạo thnh một sự bảo vệ khỏi việc nạp ngợc giữa billet
nóng v Stem.
Stem (ram)- l một bộ phận đùn ép có chức năng cho billet vo trong container v nó tiếp xúc với
dummy block. L một đoạn của xylanh chính, stem phải có khả năng chịu đợc lợng ép tối đa.
Thuật ngữ stem đợc sử dụng thay cho hoặc đôi khi đồng nghĩa với ram trong những trờng
hợp nhất định.
Các kiểu khuôn- Nói ngắn gọn, một khuôn ép l một kết cấu thép dạng đĩa có một hoặc nhiều lỗ
hoặc những lỗ có diện tích mặt cắt giống nhau (ngoại trừ phần co lại) v có đờng nét nh sản phẩm
cụ thể.
Các khuôn rỗng đợc phân loại thnh các kiểu khuôn khác nhau nh khuôn spider, khuôn porthole
v khuôn bridge. Chúng đợc sử dụng cho việc đùn ép các billet đặc thnh hình dạng rỗng hoặc bán
rỗng.
Các billet rỗng có một lỗ (đợc khoan, đúc) dọc thông qua tâm. Chúng đợc sử dụng với một lõi
trục (mandrel) riêng rẽ. Những lõi trục nh thế ny hoặc l cố định hoặc l không cố định. Trong cả
hai trờng hợp, các mandrel phải tách khỏi v không phải l một phần của khuôn. Một lõi trục

quyết định kích thớc bên trong của các thanh đùn ép rỗng. Khuôn quyết định kích thớc bên
ngoi.
Khi một lõi trục tách biệt khỏi khuôn nhng nó cố định với phần cuối của stem, thì nó đợc mang
thuật ngữ kiểu Đức. Nó hoặc l đi qua một billet rỗng hoặc l khoan thủng lỗ qua một billet đặc.
Trang
4
Khi mandrel không cố định thì nó đợc gọi l kiểu Pháp. Một mandrel nh thế đợc đặt trong một
khe rãnh trong dummy block (chy ép) v tâm của nó trong khuôn khi kim loại chảy dới áp lực.
Các billet rỗng đợc sử dụng khi trục lõi không cố định đợc dùng. Cả hai loại cố định v không cố
định nói chung đợc sử dụng với lắp ráp máy ép.
Các khuôn Spider, Porthole, Bridge: Các khuôn ny đều có lỗ trục nh một phần đồng bộ của
khuôn. Các thanh rỗng hoặc bán rỗng đợc chế tạo từ các khuôn ny có một hoặc nhiều mối hn
hoặc các đờng hn dọc. Điều ny do có thực tế l kim loại chảy xung quanh các trụ lõi v hn với
nhau bên trong khoang hn trớc khi qua khuôn. Những khuôn ny phù hợp với các hình dạng rỗng
hoặc bán rỗng.
Khuôn Spider bao gồm một khuôn đùn ép có hình dạng đờng nét cụ thể, đợc gắn với một kết cấu
spider thép đỡ một lõi trục kéo di qua khuôn.
Khuôn Porthole tơng tự nh khuôn Spider, chỉ khác l khuôn Spider đợc thay thế bằng một đĩa
đợc khoan m có một vi lỗ chạy qua nó.
Khuôn Bridge có một phần giống nh chiếc cầu đợc bắt chặt vo phía sau khuôn v ở đây gắn lỗ
trục (mandrel) ngắn. Mặt khuôn trũng vo để tạo hốc hn.
Thuật ngữ khuôn
Để thuận tiện cho ngời đọc, thuật ngữ cơ bản đợc sử dụng trong thiết kế khuôn v chế tạo khuôn
đợc định nghĩa trong các đoạn dới đây. Các thuật ngữ ny v thuật ngữ đùn ép nhôm khác sẽ
đợc tìm thấy trong từ điển thuật ngữ khác.
Back Taper (côn ngợc): L phần cấu trúc bên trong của khuôn bắt đầu từ điểm rời v rẽ góc về
phía sau của khuôn khoảng từ 1,5
0
đến 10
0,

phụ thuộc vo góc cắt đợc côn. Nếu cần thiết, để hỗ trợ
một phần mỏng của khuôn chẳng hạn nh lỡi, góc có thể nhỏ đến 0
0
, nhng chỗ cắt cần đợc giảm
0.015 hoặc hơn thế. Thờng thì đầu mi song song với bề mặt Bearing, lúc ny không còn độ giảm
nữa.
Bearing- l bề mặt tại lỗ, tại các góc bên phải với bề mặt khuôn, m kiểm soát dòng chảy kim loại
(v đôi khi tốc độ độ chảy); l bề mặt dọc dòng chảy nhôm v đợc tạo hình.
Breakaway Point (điểm tách): thờng l vị trí nơi Relief khuôn bắt đầu v bề mặt bearing kết thúc;
l vị trí nơi thanh đùn ép rời Bearing.
Choke (góc thắt): l góc đợc mi trên bề mặt bearing tại điểm nơi bearing v bề mặt khuôn gặp
nhau v nơi nhôm vo lỗ. Độ di thắt thay đổi với các góc thắt- ít góc thì kéo di chỗ thắt v ngợc
lại.
Enter Point (Điểm vo): l nơi nhôm vo các bearing; góc đợc tạo bởi bề mặt khuôn v bearing.
Short Choke: L mặt vạt cạnh ngắn hơn choke thờng lệ, khoảng 45
0
đợc so sánh với 5
0
hoặc ít
hơn. Điều ny có khuynh hớng lm chậm dòng chảy kim loại khi điểm vo xa hơn tính từ mặt
khuôn.
Trang
5
Short speed (tốc độ ngắn): l nơi bearing có một góc xiên ngắn khoảng 45
0
tại điểm tách. Góc xiên
ny lm tăng tốc độ dòng chảy của kim loại. Một góc xiên di khoảng 3
0
tại điểm tách, mặc dầu
đợc hiểu l tốc độ l có một khuynh hớng lm chậm về dòng chảy kim loại.

Bố trí v thiết kế khuôn
Trớc tiên cần thiết lập kích cỡ container v số lỗ khuôn cho việc đùn ép một thanh trớc khi thiết
kế khuôn. Bớc tiếp theo l phải phác thảo trên giấy, trình by ra (1) độ co (2) sự giảm độ kéo (độ
co l kết quả từ việc kéo căng hoặc kéo thẳng các thanh ép) v (3) Bearing.
Sau đó bản vẽ đợc chuyển tới xởng máy nơi m mẫu khuôn đợc chế tạo bằng thép hoặc nhôm có
độ dy khoảng 1/8. Thanh đợc vạch giới hạn cả trớc v sau trên một khoảng trống khuôn tiêu
chuẩn. Những khoảng trống có độ dy tơng đơng bằng khoảng 1/5 đờng kính của chúng, nhng
thay đổi đáng kể với khối lợng máy ép. Các khoảng trống thờng có cỡ tiêu chuẩn, để lm khớp
với giá kẹp khuôn tiêu chuẩn. Bản thân khuôn có thể l 1 inch hoặc dy hơn thế v đợc lm bằng
thép đợc rèn, gia công xử lý nóng. Thanh lớn nhất m có thể đợc chế tạo trên một khuôn cụ thể
phải khớp trong đờng tròn ngoại tiếp có đờng kính không lớn hơn đờng kính đợc nêu trong
Bảng 2 hoặc 80% của i.d. của container.



Bảng 2: Sử dụng đờng kính đờng tròn ngoại tiếp của các thanh để quyết định khuôn v kích cỡ
container tối thiểu.
Các đờng kính khuôn tối thiểu
Đờng kính
đờng tròn thanh
lớn nhất
4 5 6 8 10
Các khuôn lỗ đơn 2 3 3
1
/
2
4
7
/

8

6
1
/
8

Các khuôn đa lỗ 2
1
/
2
3
1
/
2
4 5
3
/
8
6
5
/
8


Các đờng kính khuôn tối thiểu Đờng kính
đờng tròn thanh
lớn nhất
5 6 7 8 9
Hợp kim mềm 4 5 6 7 8

Hợp kim cứng 3
1
/
2
4
1
/
2
5
1
/
2
6
1
/
2
7
1
/
2


Mặc dầu các bớc thay đổi với các xởng khác nhau, nói chung vận hnh máy đầu tiên phải cắt bớt
phần giảm ở phía sau, thờng với một độ mi côn cuối. Sau đó, khoảng trống đợc lật, đợc khoan
ở các góc, v hình dạng đợc ca trên một ca dây. Lỗ khuôn đợc gia công gọt giũa tạo hình dạng
của khuôn. Tiếp đó l sự chỉnh sửa cuối cùng bằng tay v lắp ráp khuôn, với xử lý nhiệt v đánh
bóng l những công đoạn cuối cùng.

Xử lý Bearing
Những điều chỉnh hợp lý đối với khuôn nhằm chỉnh sửa hoặc thay đổi các tỉ lệ dòng chảy kim loại

đợc thực hiện bằng cách thay đổi lợng kim loại khuôn tại các lỗ, đợc hiểu nh l độ rộng, độ cao
hoặc độ di Bearing. Bằng cách giảm độ di của Bearing tại một vị trí đặc biệt, tỉ lệ dòng chảy đợc
tăng lên; tăng độ di, dòng chảy giảm xuống.
Xử lý các bề mặt Bearing phía trớc v phía sau của lỗ khuôn đợc hiểu nh choke-góc thắt hoặc
relief-góc giảm tơng ứng lần lợt nh ở hình 3.
back
taper
ori ginal
bearing
choke
degree of
ghoke needed
undercut
back
taper as
specified
back
taper
back
taper as
specifi ed
undercut
original
bearing
ori ginal
bearing
relief


Hình 3: Các biện pháp lm chậm hoặc tăng dòng chảy kim loại qua một khuôn đùn ép: lỗ khuôn

thắt để lm chậm dòng chảy kim loại (hình trái); lỗ khuôn giảm để lm tăng nhanh dòng chảy kim
loại (hình bên phải). Góc cắt dới (undercut) của côn ngợc (back taper) đợc quyết định bởi góc
cắt mi- 1
1
/
2
o
, 3
0
hoặc 5
0
l phổ biến. Sự chỉnh sửa, chẳng hạn nh tốc độ (giảm) đợc chỉ ra ở hình
phải, hiếm khi đợc kết hợp trong một khuôn mới, nhng đợc thêm vo khi cần thiết để kiểm soát
dòng chảy kim loại.
Nếu ngời thiết kế muốn giải quyết khó khăn trong việc xử lý lm đầy các góc nhọn hoặc hon tất
các thanh mỏmg, Bearing có thể đợc thắt một góc khoảng 3
1
/
2
0
. Điều ny lm chậm dòng chảy kim
loại v lm đầy lỗ khuôn. Việc tăng góc lên tới 7
0
ở phía sau hoặc hoặc phía thoát của Bearing l để
tăng vận tốc của dòng chảy kim loại.
ảnh hởng của Bearing lên dòng chảy đợc miêu tả đầy đủ hơn ở trang 21.
Thiết lập độ di Bearing
Độ di Bearing di hay ngắn đợc sử dụng nh một phơng tiện điều chỉnh dòng chảy kim loại. Sự
đa dạng khác nhau về độ di Bearing có thể đợc tìm thấy trong mỗi khuôn. Ví dụ nh, nếu các
cạnh kề của một thanh có các độ dy khác nhau, thì một độ di bearing xấp xỉ tơng đơng hoặc

Trang
6
Trang
7
nhỏ hơn độ dy mỗi cạnh sẽ gây ra một dòng chảy cân bằng hơn ngang trên thanh v lm giảm
nguy cơ bị xoắn.
Đối với việc quyết định kích thớc của một bearing thứ hai, nơi một cạnh kề đã đợc thiết lập trớc
thì nhiều công thức đang đợc tính toán. Tuy nhiên, chúng hiếm đợc sử dụng bên ngoi dây
chuyền đặc biệt. Tuy nhiên, phần lớn công thức l giống nhau v kết quả cũng nh nhau. thờng
thờng, đối với việc tính toán độ di Bearing, ngời thiết kế bắt đầu với con số thực tế nhỏ nhất để
kiểm soát đầy đủ hơn những sự biến đổi thanh.
Thực tế ở Châu âu với các thanh nhỏ thì phải dùng một Bearing khoảng 4 lần độ dy thanh . Trong
đất nớc ny, thờng sử dụng một Bearing tơng đơng chiều dy thanh. Một số nh thiết kế cố
gắng giữ một thanh tối thiểu khoảng 3/32 v điều chỉnh các bearing kề nhằm kiểm soát dòng chảy.
Độ di bearing tối thiểu thờng đợc thiết lập cho các kích cỡ nhất định của các lỗ khuôn, với
bearing bắt đầu tối thiểu đợc thiết lập theo một kích cỡ lỗ khuôn, không kể đến vị trí trên mặt của
khuôn. Thờng vị trí đợc chọn l gần vách container nhất. Đầu hoặc cuối của cạnh,( nhng không
phải các điểm giao nhau hoặc các đờng dọc), sẽ chiếm khoảng 4/5 mức bình thờng Bearing cho
lỗ khuôn
Sau khi thiết lập đợc một điểm khởi đầu khoảng 3/32 bearing tối thiểu, theo nh hình dạng thanh
phác thảo, chiều di bearing đ
ợc tăng 1/32 mỗi 1/2 tới phía trung tâm của khuôn. Nguyên tắc
ngón tay cái ny có thể đợc áp dụng trên mọi thứ khoảng một vách 3/16. Nguyên tắc tơng tự
cũng thờng áp dụng nơi m độ dy vách không tạo các thay đổi đột ngột nhng thay đổi dần dần
theo độ biến đổi thanh.
Khi một thanh có các yếu tố kích cỡ khác nhau, một điểm khởi đầu đợc thiết lập v tất cả độ di
Bearing đợc thực hiện cân xứng với kích cỡ lỗ, dựa trên chiều di bearing của lỗ nhỏ nhất. Cần
phải tính toán chiều di Bearing l gì dựa trên lỗ nhỏ nhất nếu tại một vùng nhất định, sau đó nhân
tỉ lệ của ứng dụng bearing yêu cầu lỗ khuôn. Ví dụ: một thanh rộng 4 có một vách 0.125 tại 2,
m l điểm xa nhất tính từ tâm khuôn, v một vách 0.250 tại trung tâm khuôn. Bearing nhỏ nhất

3/32 đợc thiết lập cho độ dy vách 0.125 tại 2; nếu vách 0.125 ny ở tại trung tâm thì nó sẽ
cần một Bearing 7/32. Vì 0.250 l gấp đôi 0.125, 7/16 (gấp đôi l 7/32) đợc yêu cầu cho tâm
khuôn nơi có vách l 0.250.
Một ngoại trừ đối với nguyên tắc ny liên quan đến các thanh m bị Toe hoặc Wing nh ở hình
4.

Các đầu (Tip) của các cạnh (Leg) lõm vo cần các Bearing ngắn nhất. Điều ny do độ lệch dẫn tới
mút chìa (Cantilever). Mút chìa ny tạo ra một vấu hoặc độ thắt tại Bearing.
Một ví dụ điển hình của một khuôn đùn ép cho một thanh đợc yêu cầu có độ dy vách khác nhau
đợc chỉ ra ở hình 5.


Hình 4 Hình 5
Hình 4: Ví dụ về độ di Bearing trên thanh m có Wings in
Hình 5: Thiết lập độ di Bearing cho một thanh có độ di khác nhau.
Ngời thiết kế khuôn đã gửi một con số 3/32 nh l chiều di Bearing tại điểm xa nhất tính từ tâm
(2
1
/
2
), nơi có độ dy thanh l 0.125
Bằng cách tăng độ di Bearing 1/32 cho mỗi 1/2 gần tâm, bearing đợc tăng tơng ứng l 5/32
cho inch đầu tiên. Tại điểm ny, độ di thanh thay đổi bất ngờ tới 0.250 nơi m cần sự hỗn hợp
côn. Các nh thiết kế phải tăng độ di theo tỉ lệ cân xứng v thêm 30% để kiểm soát phần lồi hợp
lý(Nose?). Do đó, thanh 0.250 phù hợp với chiều di bearing 13/32, tăng tới 15/32 chỉ trớc khi
có sự thay đổi thanh tiếp theo. ở đây, một sự kết hợp góc côn (taper blend) khác l cần thiết vì chiều
di bearing với độ dy 0.750 đợc tăng tới 1-13/10; sự kết hợp góc côn ny đa ra một bearing
cân xứng giữa độ dy thanh 0.250 v 0.750, cộng thêm 30%. Từ điểm ny, chiếu từ tâm, do đó
bearing giảm 1/32 mỗi 1/2 tới khoảng 1-11/16. Bởi vì cạnh ngắn của L giữ nguyên tính từ tâm
trung tâm v không có thay đổi no về thanh nên độ di bearing ở đây cố định 1-11/16

Kết hợp bearing:
Khi một thanh đang đợc hoạt động trong dạng hợp kim mềm, các Bearing có sự biến đổi lớn hơn
1/32 thờng đợc kết hợp 45
0
(3/16x45
0
l đủ). Điều ny cũng đúng đối với các Bearing kề trên
các khuôn đợc sử dụng cho hợp kim 7075, có một sự khác nhau 1/8 hoặc lớn hơn thế. Các
bearing có sự khác nhau nhỏ hơn 1/2 thì yêu cầu một đờng thẳng đứt (break). Định rõ sự bắt đầu
hay kết thúc một bearing côn cũng yêu cầu đờng đứt đơn ny.
Các Bearing cận kề đối với các hợp kim ,ngoại trừ các hợp kim nh 7075, có sự khác nhau tối thiểu
nh bảng dới đây sẽ yêu cầu một góc chi tiết:



Độ côn của cắt
mi
7
0
5
0
3
0
1
1
/
2
0
0
0

Trang
8
Trang
9
Sự khác biệt nhỏ
nhất của các
bearing kề nhau
0.250 0.375 0.500 1.000


Nếu lợng góc côn (taper) nhỏ hơn 1/32 thì nói chung bearing không côn nữa.
Nói chung, một Bearing không nên côn nếu số độ côn nhỏ hơn 1/2 độ dy vách liên quan. Một
ngoại lệ l hỗ cuối (đầu) một cạnh phải đợc giảm.
Một cạnh hoặc một vách phải có độ dy đồng nhất hoặc có thể đợc côn, nhng để có một Bearing
đợc côn thì ít nhất nó phải di 1/4 v di gấp 4 lần độ rộng, tại vị trí mỏng nhất. Điều ny tính
toán một Bearing tại một điểm gấp 4 lần độ rộng cuối tính từ điểm cuối, nếu gấp 4 lần độ rộng cuối
ít nhất l 1/2 v nhỏ hơn tổng chiều di cạnh (Leg-chân, cạnh).
Khi quyết định độ dy trung bình phần cuối (đầu) của cạnh (m có một Bearing đợc côn), thì yếu
tố cuối (đầu) 4/5 có thể đợc sử dụng.
Chỗ nhô ra (Projection- Chỗ nhô ra; Hình chiếu) đợc tính toán độc lập cần có dộ di ít nhất 3/32
v di hơn chiều rộng của nó. Độ di ny đợc đo từ đờng tách chứ không phải đợc đo từ phần
chính.
Bearing ở chỗ giao nhau của hai bức vách trở lên cần bằng hoặc lớn hơn hơn các Bearing kề. Một
thực tế nói chung l Bearing nhỏ nhất nên nhỏ hơn 1/16; một số nơi thì lấy l 1/32 v đa ra một
vi chỉ số dới đây đợc coi l chỉ số trung bình điển hình trong việc kiểm soát các định cỡ tại các
Bearing có chiều di khác nhau.
Các định cỡ 1/32 trên các Bearing từ 1/32 tới 1
Các định cỡ 1/16 trên các Bearing từ 1 tới 3
Các định cỡ 1/8 trên các Bearing từ 3 trở lên.
Lỗ

Luôn mong muốn sử dụng số lỗ nhiều nhất trong một khuôn khi sử dụng các hợp kim xử lý nhiệt vì
các hợp kim ny sẽ đùn ép tơng đối chậm. Nếu hình dạng phức tạp, 4 lỗ l nguyên tắc.
Khi các thanh l loại nhỏ v đơn giản thì khuôn có thể l 6 lỗ. Số lợng các thanh đùn ép cng lớn
thì có khuynh hớng lm xớc lẫn nhau vì chúng đùn ép ở những tốc độ khác nhau; khi thực hiện
sản xuất các thanh nhỏ v để bảo đảm các dụng cụ đặc biệt, một số các khối chặn chạy bằng điện
có thể đợc sử dụng để giữ các thanh đợc độc lập thông qua áp lực. Sẽ có thêm thuận lợi bằng cách
sử dụng các khuôn đa lỗ trên câc hợp kim nh 1100 v 3003 vì chúng dễ đùn ép.
Hình 6 chỉ ra một lỗ khuôn điển hình.

original
bach taper
bearing relief
b
c
d
relief

Hình 6: Giảm Bearing nhằm giảm thiểu áp lực trong quá trình đùn ép.
A l kích thớc mặt cắt của lỗ khuôn (die opening)
B: độ di Bearing
C: Phần đợc giảm
D: Phần côn ngợc
Độ dy thực tế của thanh đợc đùn ép đợc quyết định bởi lỗ A nhng để giảm thiểu áp lực trong
khi đùn ép thì kim loại sẽ qua die bearing ( khoảng cách B ). Vợt quá điểm ny, khuôn bị
giảm (relieved).
Khuôn cho đùn ép nhôm có các cạnh (edge) vo (entry-lối vo) bearing sắc (sharp-sắc nhọn). Thử
nghiệm với các khuôn kiểu miệng chuông (bell-mouthed) chẳng hạn nh các khuôn đợc dùng cho
bạc, hình 7 cho thấy sự cần thiết cho áp lực đùn ép lớn hơn với chỉ một chút cải tiến trong sự hon
thiện bề mặt.

Hình 7: Khuôn đùn ép nhôm có cả phần thắt v giảm (hình trái) v đôi khi đợc gọi l Bearing
vơng miện. Hình phải l một lỗ điển hình cho đùn ép.
Bố trí các thanh
Bố trí một lỗ đơn thì đơn giản. Thực chất l đặt lỗ sao cho trọng tâm của lỗ phù hợp tơng ứng với
tâm của khuôn. Nếu có sự biến đổi đáng kể độ dy, thì việc đặt lỗ phải thực hiện phần mỏng nhất tại
tâm. Điều ny sẽ nâng cao vận hnh đùn ép. Hình 8 chỉ ra những ví dụ điển hình.

Trang
10


Hình 8: Khi tỉ lệ dòng chảy lớn hơn về phía tâm thì thờng có thể đặt các thanh mỏng hơn cùng một
hình dạng ở đó v đặt các thanh dy hơn về phía rìa (ngoại biên).
Nếu một thanh mỏng v chiếm phần lớn nhất của khuôn, Bearing sẽ phải đợc tăng về phía tâm v
giảm phía cuối.
Có nhiều quan điểm để xắp xếp các thanh phù hợp nhất cho khuôn đa lỗ. Chúng có thể đợc bố trí
xuyên tâm toả tròn hoặc bố trí phẳng(Radially or flat). Cách bố trí trớc thờng đợc a chuộng
hơn. Trong cách bố trí xuyên tâm, trục chính của mỗi hình dạng nằm dọc theo một bán kính, tạo
cho mỗi phần của bề mặt Bearing mối quan hệ đối với tâm của khuôn giống nh các phần tơng tự
trên những hình dạng khác.
Trong cách bố trí phẳng, trục chính của mỗi hình dạng nằm tại các góc phải hoặc song song với một
bán kính. Một điểm mạnh của kiểu bố trí ny l tất cả các phần đợc đùn ép có thể nằm trên bn
dẫn ra với độ xoắn nhỏ nhất.
Thờng cũng phải xem xét vận dụng thực tế để thiết lập một vòng tròn tiêu chuẩn cho mỗi kích cỡ
khuôn (khoảng 2/3 đờng kính khuôn), trong đó các lỗ nằm ở tâm. Điều ny đảm bảo khả năng hỗ

trợ hoán đổi nhau Hình 9 ra các thanh đợc bố trí theo hệ thống, cân xứng với tâm của khuôn. Việc
bố trí có hệ thống sẽ lm đơn giản việc chỉnh sửa khuôn v lm giảm thiểu độ xoắn tại khuôn.

Những ngời ủng hộ việc bố trí m sẽ đảm bảo sự hỗ trợ đầy đủ trên bn dẫn ra, sẽ đặt các thanh
giống nh cách bố trí nh hình 10. Bằng cách hạn chế khuynh hớng xoắn trên bn dẫn ra, thì việc
xoắn tại khuôn cũng sẽ đợc hạn chế


Hình 9 Hình 10
Hình 9 : Các thanh đợc đặt cùng khoảng cách từ tâm khuôn do đó có thể đùn ép với cùng tỉ lệ tốc
độ
Hình 10: Bằng cách bồ trí các thanh ở vị trí nh hình vẽ đảm bảo sự hỗ trợ đầy đủ hơn tại bn dẫn ra
Trang
11
Ma sát vách cạnh, vì billet tiếp xúc với vách xilanh (cylinder), sẽ tạo ảnh hởng đáng kể lên
đờng nét của thanh đùn ép v có thể góp phần vo .OXIDE ENTRAPMENT v các vết vạch khi
anod hoá. Do đó, ít nhất một khoảng trống 3/4 tính từ vách cạnh tới lỗ khuôn l cần thiết cho các
thanh nhỏ v khoảng 1
1
/
2
cho các thanh lớn hơn v phức tạp. Trong mọi trờng hợp, thanh đợc
chia đều, theo chiều dọc v chiều ngang, do đó tác động một xu hớng ổn định cân bằng đối với
vách cạnh.
Khi một thanh không thể đợc đùn ép chính xác với hình dạng, thì cần có một vận hnh thứ hai.
Hình 11 l một ví dụ chứng minh một thanh hình chữ U.

11.a
11.b
Hình 11

Hình 11: Các hình dạng có lỡi di trong khuôn rất khó để đùn ép. Tuy nhiên hình dạng có thể đợc
sửa đổi để củng cố lỡi khuôn (xem hình11.b).Đùn ép ở dạng trớc thì thanh sau đó đợc tạo hình
lại theo chỉ số yêu cầu
Nó gây ra áp lực không hợp lí tại Lỡi - tongue trong quá trình đùn ép. Một biện pháp l phải
tạo một mẫu của thanh nhôm mong muốn, v sau đó uốn cong nó thnh hình dạng nh dạng bên
phải. Dới hình dạng ny, thanh đã sẵn sng cho đùn ép v khuôn cắt tơng ứng.
Bridge Widths (Rộng cầu)- l khoảng cách giữa các hình dạng kề nhau (Adjacent-gần kề, kế
liền) của một khuôn đa lỗ thì đợc gọi l Bridge. Khoảng cách Bridge tối thiểu đợc quyết định bởi
một số hệ số, chẳng hạn nh độ dy khuôn v thiết kế dụng cụ hỗ trợ. Hình 12 chỉ ra một phơng
pháp tính toán các hệ số cứng (strength) lên Bridge của khuôn. Chiều rộng Bridge điển hình đợc
đa ra ở bảng 3
Bảng 3:
Đờng kính
khuôn
4 5 6 8 9
5
/
8
11
7
/
8
14
7
/
8
16
7
/
8

18
7
/
8
22
7
/
8

Độ rộng
Bridge
1 1 1
1
/
8
1
1
/
8
1
3
/
8
1
1
/
2

Lớn hơn 1
1

/
2



Trang
12



m
n
m
n
y



B =N+M N BRIDGE B=N
CA = Z CA=Z+Y
M BRIDGE B=M
CA= Z+Y(
NM
M
+
)

m
m
z

Hình 12: Hệ số v công thức tính độ cứng của khuôn
Bản vẽ phác thảo lm rõ giá trị công thức B v CA theo nh

thiết kế .trong phần lớn trờng hợp cần nhỏ nhất l 7/8
Công thức
T(B-D) - T
1

(B
1
- 0.062) + T
2
(B
2
- 0.062)
F
2 CA

T: Độ dy khuôn
T
1
= Độ dy khuôn sau B
2
= Độ rộng cầu đệm lót
T
2
=Độ dy tấm đệm lót D= Khoảng hở côn trung bình
B = Độ rộng cầu khuôn CA= Diện tích tâm
B

1
= Độ rộng cầu khuôn sau (Backer) F= Hệ số cứng


Chế tạo khuôn vừa l khoa học vừa l nghệ thuật. Thậm chí khi hai khuôn đợc chế tạo ra giống
nhau v đợc vận hnh trong cùng điều kiện, chúng cũng hiếm khi thực hiện chính xác giống
nhau.
Một số nh máy đùn ép có đợc khuôn bằng những dụng cụ thiết bị chế tạo khuôn mặc dù phần lớn
những chỉnh sửa đợc thực hiện bởi một hoặc nhiều chuyên gia về khuôn.
Các công đoạn dới đây v gia công một khuôn thực tế đợc sử dụng trong đùn ép nhôm chỉ ra
những công đoạn khác nhau đợc yêu cầu.
Trang
13
Trang
14
Mặc dầu thời gian đợc đa ra trong các công đoạn chế tạo khuôn, thì cũng luôn phải ghi nhớ rằng
thời gian l một nhân tố tơng đối cho từng trờng hợp v thay đổi đáng kể; phụ thuộc vo từng nh
chế tạo khuôn; điều kiện v kiểu dụng cụ chế tạo, các hệ số dung sai v các nhân tố liên quan.
Các quy trình vận hnh cơ khí trong việc chế tạo khuôn- Việc gia công cơ khí trên một khuôn
đặc biệt đợc chỉ ra trong các bức ảnh dới đây, đợc yêu cầu tổng số khoảng 48 tiếng, cộng thêm
thời gian cho xử lý nhiệt v đánh bóng. Trớc khi công việc thực sự bắt đầu trên khuôn, phải dnh
thêm 7 tiếng cho chuẩn bị khuôn. Khuôn đợc lm bằng nhôm, hình 13, v đợc kiểm tra trên máy
chiếu (Projector) Leitz #GP 650.
Bề mặt v tiện, hình 15, sẽ mất 50 phút trên một máy tiện có dụng cụ gia công cacbua (Carbide).
Tốc độ l 250 rmp. Nạp cho cắt thô l 0.024/rev. v 0.006 cho hon thiện (finish). Độ sâu cắt l
1/16 cho thô v 0.05 đến 0.010 cho hon thiện. Mặt vạt cạnh (Chamfer) đợc lm thnh 4 đờng
cắt bằng tay.
Tốc độ đề nghị cho các khoảng trống (Blank) khuôn có kích cỡ khác nhau trên các thép có thể so
sánh đợc l đờng kính 6-7: 330 rmp; 8-9: 250 rmp; 10-12: 180 rmp; v đờng kính 14: 125
rmp.

Sau 5 phút mi bề mặt, khoảng trống (Blank) đã sẵn sng cho Layout. Đánh dấu các giới hạn vị trí
dằng trớc v sau trên khuônmất khoảng 1 tiếng (xem hình 16). Cần một tiếng rỡi để phác hoạ vẽ
can khuôn trớc v sau (xem hình 17). Cần 3 tiếng để tính toán v phác thảo phía sau cho mi
(Milling).
Mất khoảng 2 tiếng cho việc khoan 9 lỗ khởi điểm (Starting) trong mỗi lỗ (xem hình 18). Mi côn
ngợc mất 14 tiếng (hình 19). Máy cán (mi) đợc sử dụng l 3/32 (1
1
/
2
0
v 3
0
). Tốc độ l 650 rpm.
Nạp bằng tay.
Khoan v gọt giũa các lỗ khởi đầu để cho ca cắt mất khoảng 1 tiếng. Một lỗ (hole) trong mối lỗ
(Opening) phải đợc gọt giũa sao cho hợp với một lỡi ca 0.038 x 1/16.
Máy ca (hình 20) mất khoảng 5
1
/
4
tiếng. Máy ca ny (0.038 x 1/16)có 32 răng, khía lợn sóng.
Tốc độ từ đến 100 ft/ phút.
Vì hai cạnh (Leg) của mỗi lỗ (Opening) đợc đo 0.034 v tơng ứng, chúng quá hẹp
để cho nên loại ca của thợ kim hon đợc sử dụng (hình 21). V mất khoảng 1
1
/
2
tiếng cho
công đoạn ny.
Thêm 1

1
/
2
tiếng nữa để mi cán côn trên độ sâu Bearing.
Rũa bằng máy (hình 22) v dũa bằng tay (hình 23), v đánh bóng cuối cùng mất nhiều thời gian
nhất khoảng 17 tiếng.
Chi phí ban đầu cho thép chế tạo khuôn khoảng $20.
Kim loại đợc sử dụng (H12) l thép chế tạo khuôn 5% Crom, lm cứng bằng khí (Air-hardening).
Nó l loại đợc sử dụng rộng rãi trong các khuôn cho đùn ép nhôm, kẽm, magiê. Thép tơng tự
cũng đợc dùng cho lõi trục (Mandrel), khối đệm lót, dummy block, v Punch (máy dập, máy
khoan). Các phân tích điển hình l: C: 0.35; Cr: 5.00; V: 0.40; W: 1.50; Mo: 1.50.
Trang
15
Thép đợc tôi ny đợc cung cấp thnh: (1) các thanh- đợc cán nóng (hot rolled), đợc rèn
(forged), (2) kim loại hình - các khối, đĩa (disk), các hình dạng đặc biệt (3) Thanh khoan
ủ: Yêu cầu vật liệu lm kín trong khoang đợc lm kín. Vật liệu có thể l mạt gang mới (cast-iron
chip) hoặc cát trong đó thêm một số lợng nhỏ vật liệu cácbon. Nung tại 1550 F một tiếng mỗi inch
của độ dy thùng, sau đó lm lạnh từ từ cùng lò. Độ cứng đạt đợc l 207Brinell.
Tôi cứng: Yêu cầu gia nhiệt trớc, chậm khoảng từ 1250 F đến 1400 F. Sau đó nhiệt độ đợc
tăng lên 1850 F. Để hạn chế decarbuiation v lm kín trong xử lý nhiệt, bộ phận đợc tôi cứng trong
lò đợc kiểm soát bởi không khí hoặc đợc lm kín trong một hỗn hợp lm kín trung tính chẳng hạn
nh mạt gang xám, sạch hoặc một trong những hợp chất lm kín thơng mại. Nếu vật liệu lm kín
đợc sử dụng, thì cần tiếp tục đợc gia nhiệt cao ít nhất l một tiếng cho mỗi inch độ dy container.
Tôi: Đối với một độ cứng 420-460 (44-48 Rockwell C), thì cần nhiệt độ từ 1075 đến 1110 F. Đối
với tuổi thọ khuôn lâu hơn thì cần thời gian tôi lâu. Việc hớng dẫn tôi có thể t vấn các nh chế tạo
thép
.