مقدمه ای برای طراحی قالبهای فلزی

طراحي نوعي تصميم گيري است كه با توجه به مطالب خواسته شده توسط طراح صورت گرفته و تصميم نهايي به طرق مختلف به سفارش دهنده انتقال مي يابد.راههاي مختلفي جهت توضيح طرح به سفارش دهنده وجود دارد كه چند نمونهاز آنها عبارتند از :نمونه سازي،ترسيم نقشه و توضيح از روي آن براي سفارش دهنده ،توضيح بياني ،ماكت سازي و ...
امروزه كوتاهترين ،با صرفه ترين و بي نقص ترين روش انتقال تصميم گرفته شده در كارهاي صنعتي،ترسيم نقشه مي باشد كه در مجامع صنعتي به عنوان يك زبان بين المللي كاربرد دارد.بر روي نقشه مي توان به راحتي بحثهاو محاسبات مربوطه قبل از ساخت را روي طرح مربوطه انجام داد .با اين عمل ميزان هزينه و زمان ساخت دستگاه به حداقل مقدار ممكن تقليل مي يابد.
بدين ترتيب روشن است كه يك طراح صنعتي موفق كسي است كه به جزئيات نقشه كشي صنعتي آگاه و بر آن تسلط كافي داشته باشد.
در اينجا به كليه كساني كه در زمينه طراحي قالب فعاليت دارند و يا علاقمند به طراحي بوده و هنوز در شروع كار مي باشند توصيه مي شود كه قبل از مطالعه هر مطلبي در اين رابطه ،به مطالعه مطالب نقشه كشي صنعتي پرداخته و كليه مطالب آن را بخوبي فرا گيرند تا به هنگام طراحي بتوانند آنچه را كه در ذهن خود مي پرورانند به راحتي بر روي كاغذ بياورند.
مطلب ديگري را كه بايستي طراح به آن تسلط كافي داشته باشد ،تصميم گيري و بكاربردن مكانيزمها و قطعات مناسب در موقعيت هاي مختلف يك طرح است،و اين امكان پذير نيست مگر با مطالعه و تحقيق در مورد مطلب خواسته شده كه حاصل كار و تحقيق متخصصين مربوطه مي باشد ،در دست است.
در مورد طراحي قالب برش ،بايستي طراح آن به كليه اجزا ،قطعات،مكانيزمها،روشهاي ساخت قطعات ،جنس و محاسبات مربوط به آنها آگاهي كامل داشته باشد.

 

اولین قدم در طراحی قالب های برش طراحی نوار ورق است

مراحل طراحي قالبهاي برش

در روشهاي جديد طراحي قالب ،جهت بهتر شدن كيفيت و كمتر شدن هزينه،مراحل طراحي را به صورت رده بندي مشخص كرده و طبق آن عمل مي كنند و چون مراحل آن تحقيقا طبق محاسبات و تجارب خاص قالبسازي به دست آمده است مسلم است كه با رعايت و اجراي اين مراحل ،قالب شكلي ايده ال و مهندسي به خود مي گيرد . اين مراحل به شرح زير مي باشد :

طراحی نوار

اولين قدم در طراحي قالب برش ، طراحي نوار مي باشد به نحويكه نوار ترسيم شده نشانگر تمامي عملياتي است كه از اولين تا آخرين  ايستگاه روي آن انجام مي گيرد. از روي اين نوار به راحتي مي توان نحوه برش در ايستگاههاي مختلف را مشاهده كرد .با توجه به اين توضييح درمي يابيم كه اساسي ترين مرحله طراحي قالب طراحي نوار آن مي باشد،از آن پس مي توان به راحتي زمان و هزينه لازم جهت ساخت قالب را پيش بيني كرد.با توجه به اينكه پنجاه تا هفتاد درصد قيمت تمام شده قطعاتي كه توسط قالب برش توليد مي شوند (مواد اوليه) و بقيه را هزينه هاي توليد (كارگر،دورريز،....) تشكيل مي دهند ،مي بايستي در طراحي نوار توجه داشت كه دورريز را حداقل مقدار ممكن در نظر گرفت.

مقدار جابجايي مجاز ضايعات (دورريز): اين مقدار رابطه مستقيمي با شكل نهايي و محيط خارجي قطعه توليدي دارد و به طور كلي قطعات توليديرا از نظر شكل خارجي مي توان به چهار دسته كلي تقسيم كرد تا با مبنا قرار دادن آنها مقدار مجاز ضايعات در نوارهاي مختلف را بر حسب آنها بيابيم:

دسته اول: اين دسته شامل قطعاتي است كه محيط خارجي قوس داري دارند و قوس آنها طوري است كه از ديد دو ايستگاه پشت سر هم ،قوسها نسبت به هم حالت واگرايي دارند. دراين حالت مقدار دورريز A را برابر 70% ضخامت ورق در نظر مي گيرند.(شكل شماره 7)
A=7% ×T


اشکالی که نسبت به هم قوس واگرا دارند (شکل 7)
دور ریز ورق1

دسته دوم: اين دسته شامل قطعاتي است كه داراي لبه هاي برشي موازي و مستقيم نسبت به همديگر و نسبت به لبه هاي نوار مي باشند در اين حالت مقدار دورريز (B ) بستگي به طول مستقيم (L ) لبه قطعه توليدي دارد و با توجه به جدول شماره 5 مي توان مقدار آن را يافت.(شكل-8)،(جدول -5)

اشكالي كه نسبت به هم لبه هاي موازي دارند (شکل 8)
دور ریز ورق2
(جدول-5) مقدار دورريز بر حسب ضخامت ورق    

دورريز

طول مستقيم قطعه
L(mm)

T

0-60

11/4 T

60-200

11/2 T

بزرگتر از 200


دسته سوم: اين دسته شامل قطعاتي است كه ازديد دو ايستگاه پشت سر هم داراي منحني هاي موازي نسبت به يكديگر مي باشند،در اين حالت مقدار دورريز داراي منحنيهاي موازي نسبت به يكديگر مي باشند،در اين حالت مقدار دورريز (C ) بستگي مستقيم به طول قوس (L ) دارد.(شكل-9) و (جدول6)

(شكل-9): اشكالي كه نسبت به هم منحني هاي موازي دارند.

دور ریز ورق3

(جدول-6): تعيين مقدار دور ريز بر حسب ضخامت ورق 

طول قوس( L )

دورريز بر حسب ضخامت ورق

0-60

T

60-200

11/4 T

بزرگتر از 200

11/3 T


دسته چهارم: اين ديته شامل قطعاتي است كه از ديد دو ايستگاه پشت سر هم نسبت به هم داراي گوشه هاي تيزند ،كه در اين حالت مقدار دورريز را مساوي يا بزرگتر ازT ¼ 1 در نظر مي گيرند.(شكل-10)
C= 1¼× T

(شكل-10): اشكالي كه نسبت به هم گوشه هاي تيز دارند


دور ریز ورق4

تعيين مقدار دورريز براي نوارهاي چندراهه :مقادير توصيه شده در چهار حالت بالا فقط براي حالتي است كه نوار يك راهه باشد ولي وقتي نوار چند راهه باشد مقدار مجاز دورريز را در همه حالات و شكلهاي مختلف برابر با T ⅓1 در نظر مي گيرند.

تعيين مقدار دورريز براي مواد غير فلزي: وقتي جنس مواد از مواد غير فلزي باشد ،مقدار دورريز به جنس مواد بستگي داشته و با توجه به آن از جدول زير اين مقادير را مي يابيم.(جدول-7)


(جدول -7):تعيين دور ريز براي مواد غير فلزي

فاصله بين رو برش متوالي از لبه نوار
(mm )

ضخامت نوار
T(mm)

نام ماده (جنس نوار)

2.3-3.9

براي تمام اندازه ها

پارچه- كاغذ

1.6

براي تمام اندازه ها

نمد-چرم-لاستيك نرم

0.4 T

براي تمام اندازه ها

لاستيك سخت-سلونوئيد

0.6 T

براي تمام اندازه ها

ميكا –ميكانيت

T

براي تمام اندازه ها

پرمالوي

1.6 T

0-0.8

تخته-نئوپان-تخته از جنس پنبه نسوز

2T

بالاتر از 0.8

0.8 T

در تمام اندازه ها

فيبرگو گرد دارو سخت


ايستگاههاي بيكار :وقتي كه تعداد ايستگاههاي برشي در روي يك نوار زياد مي شود به همان مقدار تعداد سنبه ها و ساير قطعات قالب زياد مي شود  و بعضي اوقات به دليل نزديكي زياد ايستگاهاي برشي به همديگر عملا امكان جاسازي و نصب سنبه  ها و ساير قطعات قالب عملي نمي باشد و براي جلوگيري از اين حالت و همچنين براي بالا بردن استحكام نوار و حركت سريع و راحت آن معمولا در مكانهاي مناسب  يك ايستگاه بيكار در نظر مي گيرند كه در آن هيچ عملياتي روي ورق انجام نمي شود و فضاي بازي جهت نصب سنبه و يا ديگر قطعات قالب ايجاد مي شود.(شكل-11)


(شكل-11): ايستگاههاي شماره 3 در هر دو نوار محل استراحت مي باشد

ایستگاههای بیکار 1

(شكل-12): شكل پایین نشان دهنده نمونه اي از طراحي نوار به صورت چند رديف يا چند راهه مي باشد

ایستگاههای بیکار 1

چگونگي قرار گيري قطعه در نوار: در بيشتر اوقات براي ساخت قطعات برشي از نوارهاي فلزي با عرض استاندارد استفاده مي شود و در اين مرحله طراح بايد با مهارت قطعه را در داخل نوار جاي دهد به طوري كه شكل قرار دادن قطعه طوري باشد كه كمترين دورريز را داشته باشد. همانطور كه در شكلهاي زير مي بينيد ممكن است قطعات در دل يكديگر جا گرفته و ياغ به صورت يك يا چند رديف روي نوار طراحي شوند . در شكل 12 چند نمونه از حالات فوق الذكر را مي بينيد.(شكل 12)



مراحل طراحي قالبهاي برش

سنبه

يكي از لبه هاي قيچي در قالب برش را سنبه مي گويند و اغلب لبه هايي است كه فشار لازم جهت برش نوار را به سطح ورق اعمال مي كند و بر حسب نوع مقطع برش مي تواند شكل هندسي خاصي داشته باشد. معمولا در بيشتر اوقات سنبه ها جز قطعات بالايي قالب برش هستند كه به كفشك بالا متصل مي شوند . جهت سهولت ساخت و پر دوام بودن سنبه ها مي بايستي نكات زير را در طراحي آنها رعايت كرد :

شكل عمومي سنبه هاي برش: در شكل زير يك نمونه از سنبه هاي برشي را مشاهده مي كنيد كه ذيلا به توضيح اجزا آن مي پردازيم :(شكل-13)


بیشتر سنبه های ساخته شده مانند شکل زیر می باشند (شکل 13)
شکل عمومی سنبه ها

H: اين پله جهت كنترل حركت طولي سنبه طراحي مي شود و ضخامت اين قسمت هميشه با تلرانس مثبت در نظر گرفته مي دشود ،به طوري كه وقتي سنبه در سنبه گير مي نشيند اين قسمت نسبت به كفه سنبه گير بيرون تر و يا هم سطح مي باشد .
D : اين قطر براي جا زدن  سنبه در سنبه گير طراحي مي شود و مي بايستي به صورت پرسي در اين محل جا زده شود (H7/n6 )
R : اين قطر كه به شعاع راكورد معروف است براي كم كردن تنش در گوشه هاي تيز نياز مي باشد.
d : قطري است كه اندازه سوراخ  روي نوار را تعيين مي كند و دقتش به لقي و دقت اندازه هاي قطعه توليدي بستگي دارد .

جنس و سختي سنبه ها : جنس سنبه ها مي بايستي از فولاد سخت و مقاوم در مقابل سايش و ضربه انتخاب كرد تا در كاركرد زياد استهلاك كمتري داشته باشند و فولادي توصيه مي شود كه پس از آبكاري از سطح تا مغز آن به يك ميزان ميزان سخت شود و همچنين اين فولاد بايد شكل و اندازه اصلي خود را حفظ كند و فولاد از نوع SPK نمونه اي با مشخصات فوق است . سنبه ها را پس از ساخت تا 55 راكول سخت مي كنند.

طول سنبه ها : تا حد امكان سعي شود كه طول سنبه ها كوتاه گرفته شود تا مقاومت سنبه در مقابل شكسته شدن بيشتر شود.

قطر سنبه ها : در حالتيكه قطر مقطع برش سنبه ها 4 ميليمتر يا كمتر باشد معمولا سنبه را به صورت دو پله در نظر مي گيرند.(قطر بزرگ يك و نيم برابر قطر كوچك مي باشد)

سنبه هاي استاندارد:اين سنبه ها توسط شركت هاي ابزارسازي ساخته و به بازار عرضه مي گرند. جنس اين سنبه ها از نوع مرغوبي انتخاب مي شود و طراح مي تواند جهت كم كردن هر چه بيشتر هزينه و زمان ساخت قالب از اين ابزارها استفاده كنند.

تكه چيني (خشكه چيني):

سنبه هايي كه مقطع برش پيچيده اي دارند جهت ساخت به تكنيك و مهارت زيادي احتياج دارند .ولي مي توان آنها را از چند تكه ساخت تا وقتي كنار هم قرار گرفتند شكل نهايي سنبه را تشكيل دهند. در شكل زير چند نمونه از اين سنبه ها نشان داده شده اند.(شكل 14)


در هر دو شكل سنبه ها از سه تكه مجزا ساخته شده اند (شکل14)
تکه چینی یا خشکه چینی

نمايشي از استفاده از ساچمه و فنر ،خار پايين و يا روشهاي ديگر جهت فرار سنبه (شکل15)

قرار سنبه به همراه ساچمه و فنر
http://i12.tinypic.com/82sfj1e_th

قرار و تعويض سنبه ها

جهت قرار خوب معمولا از صفحه اي به نام سنبه گير استفاده مي كنند كه سنبه ها را بنا به موقعيت خود در اين صفحه جا گذاري مي كنند .با اين عمل مي توان به راحتي هر يك از سنبه ها را تعويض كرد .براي جلوگيري از چرخش سنبه ها اغلب آنها را توسط خار پايين در سنبه گير ثابت مي كنند. براي اين منظور از پيچ يا ساچمه فنر نيز مي توان استفاده كرد .(شكل-15)

زاويه دار كردن سر سنبه: اكثرا در قالبهاي برش ،سنبه طوري طراحي مي شود كه به هنگام عمل برش،محيط سنبه به طور يكنواخت با ورق  تماس پيدا كرده ،آن را به سطح ماتريس فشرده،و پولكي  را از آن جدا مي كند.


(شكل-16): دو نوع از سنبه هايي كه مقطع برش آنها زاويه دار شده است
سنبه هایی با مقطع برش زاویه دار

مقدار نيرويي كه جهت برش در اين حالت لازم با پرس تامين مي شود و در صورت جواب ندادن پرس موجود ،مي توان با زاويه دار كردن سر سنبه ،مقدار نيروي لازمه را تقليل داد،چرا كه در اين حالت تماس سنبه و ماتريس از حالت سطحي كامل به خطي تغيير مي يابد.(شكل-16)
مقدار قيچي(h ) در سنبه يا ماتريس را با توجه به مقدار نيروي برش لازم و تناژ پرس تعيين مي كنند و معمولا سعي مي شود كه اين مقدار از ضخامت ورق بيشتر نباشد.
مسلم است كه با افزايش مقدار قيچي (h ) نيروي برشي لازم جهت برش قطعه كاهش مي يابد.