تحقیق مقاله طراحی قالب

طراحی قالب

مقدمه

جهت طراحی قالب یک قطعه حداقل نیاز به یکی از مدارک زیر می باشد :

         1 نمونه تولید شده قطعه به صورت CKD

         2 نقشه دوبعدی قطعه

         3 مدل سه بعدی قطعه

         4 در صورت نبود مدارک فوق طراحی قطعه محصول براساس شرایط و محل مورد استفاده در خودرو و نیروهای وارده بر آن انجام می شود .

در اینجا برای طراحی قالب های مورد نیاز برای تولید قطعه مورد نظر ، نمونه قطعه به صورت CKD و همچنین نقشه دو بعدی محصول در اختیار می باشد . پس از بررسی های اولیه ، برای تولید قطعه مورد نظر طراحی و ساخت پنج دست قالب مورد نیاز به نظر می رسد که عبارت اند از :

1 برش گسترده 

2 پانچ      

  3 نک      

 4 خم اولیه  

      5 خم نهایی

که به غیر از قالب مرحله سوم یعنی قالب نک  که شباهت زیادی به قالب پانچ دارد سایر قالب ها به وسیله نرم افزار mechanical desktop طراحی شده است و به صورت CD موجود است و همچنین قالب های برش گسترده و خم اولیه به صورت کامل به همراه مراحل طراحی آن در ادامه آورده شده است .

طراحی براساس نمونه CKD و نقشه دو بعدی قطعه

چون قطعه فوق به صورت مجموعه مونتاژ شده در اختیار می باشد ، لذا ابتدا به دست آوردن ابعاد برش گسترده با مشکل همراه می باشد و باید مراحل زیر طی شود .

با توجه به محاسبات مقدار کشش و خم های موجود ابتدا نیاز به ساخت قالب های خم و فرم    می باشد .

 با محاسبات اولیه تار خنثی ابعاد برشی اولیه را تعیین می کنیم و نمونه ای را توسط دستگاه وایرکات و یا فرز CNC  به دست می آوریم .

 با قالب های خم و فرم ساخته شده نمونه را به شکل نهایی درمی آوریم .

 ابعاد را توسط ابزارهای اندازه گیری از قبیل : CMM ، کولیس و میکرومتر کنترل می کنیم .

در صورت تصویب و تطابق با نمونه CKD اقدام به ساخت قالب برش براساس قطعه به دست آمده در مرحله 2 می کنیم . در غیر این صورت برنامه داده شده به دستگاه وایرکات یا فرز CNC را اصلاح و مراحل را تکرار می کنیم .

ابعاد پس از تأیید به صورت فایل نهایی جهت طراحی قالب برش به صورت دو بعدی طراحی  می شود .

« طراحی قالب برش گسترده »

در طراحی قالب ها برش باید مسائلی از قبیل :

تعداد ضرب پرس ، مقدار دو ریز ورق ( کم کردن ضایعات ) ، سرعت عمل ، این اپراتور و تأمین و نگهداری قالب در حین تولید رعایت شود .

لازم به ذکر است در بعضی از قالب های برش مراحل پانچ رانیز به صورت پروگروسید می توان در قالب طراحی کرد ، اما طراحی قالب مذکور به صورت تک مرحله می باشد .

در ضمن روش طراحی در بعضی موارد به نسبت موجودیت پرس های تولید کننده قابل تغییر می باشد که در این صورت درصد کمی از حالت استاندارد خارج می شود .

« مراحل طراحی »

1 سنبه و ماتریس   Punch & Matrix

ابتدا سنبه و ماتریس طبق ابعاد نقشه طراحی می شود به صورتی که مواردی از قبیل : نیروی پرس ، محل های احتمالی شکست ، ضخامت سنبه ( تقریباً 10 برابر ورق ) و ماتریس ، مقدار سختی فولاد ، موقعیت پیچ و پین ها ، استپ ورق و تلرانس ( گپ ) بین سنبه و ماتریس به نسبت ضخامت ورق       ( برابر استاندارد ) رعایت شود .

در ماتریس دیواره صافی لبه پرش به حدی باید باشد که تعدادی بین 64 قطعه درون ماتریس بماند و مابقی دیواره ماتریس باید mm 5/0 آزادتر باشد تا قطعه به راحتی از ماتریس جدا شود .

جنس سنبه و ماتریس که اجزای اصلی قالب را تشکیل می دهند باید قابلیت سایشی بالا و دارای سختی 58 الی 62 راکول باشد . برای این کار از فولاد spk و از جدول موجود در بازار ( R و 2080 ) استفاده می کنیم .

با توجه به امکانات دستگاهی موجود معمولاً سنبه و ماتریس ها بعد از انجام عملیات سخت کاری با کمک دستگاههای وایرکات و CNC نهایی می شوند .

برای بستن سنبه از 5 پیچ M8 که بر روی کفشک بسته می شود استفاده می کنیم و برای بستن ماتریس از 4 پیچ M10 که در ماتریس گیر رزوه می شود استفاده می شود .

2 سنبه گیر   Punch  Retainer

سنبه گیر جهت معمار کردن سنبه به کار می رود .

شیار داخلی آن براساس ابعاد سنبه می باشد و ابعاد بیرونی آن باید طوری طراحی شود که فضای کافی جهت پیچ و پین ها وجود داشته باشد.

محل پیچ و پین ها در سنبه گیر از اهمیت بالایی برخوردار است و باید کارایی لازم را داشته باشد چون سنبه جهت پین و پیچ کردن فضای کمی دارد و از سنبه گیر برای این منظور استفاده می شود . در اینجا از 4 پیچ M10  که بر روی کفشک بالا بسته می شود استفاده می کنیم . و برای تثبیت آن نیز از دو پین 012 به صورت اوریب استفاده می کنیم .

چون فقط جهت مهار کردن سنبه به کار می رود و فشار سایشی روی آن نیست و حالت کمربندی دور سنبه قرار می گیرد جنس آن باید سختی تا 50 راگول را تحمل کند که برای این منظور از   CK – 45  استفاده می کنیم .

3 ضربه گیر بالا   Upper  Bumper  Plate      

موارد استفاده ضربه گیر هنگامی است که بر اثر ضربات مداوم سنبه روی ورق فشار بر پشت سنبه و روی کفشک زیاد می باشد و باعث پس زدن و فرو رفتن سنبه روی کفشک می شود .

ابعاد ضربه گیر براساس سنبه گیر می باشد و ضخامت آن 10-20mm مجاز است .

برای ضربه گیر براساس از نوعی فولاد مانند CK-45 که بتوان آنرا تا 50HRC سخت کاری کرد استفاده می کنیم .

این قطعه باعث خنثی کردن ضربه سنبه به کفشک می شود .

4 ماتریس گیر     Matrix  Retainer

شرایط ماتریس گیر در این قالب تقریباً شبیه به سنبه گیر است با این تفاوت که به دلیل پله دار بودن نقش ضربه گیر پایین را نیز دارد .

طراحی ماتریس گیر به صورت پله دار و حذف ضربه گیر به این دلیل است که فشار کمی بر ماتریس وارد می شود به طوری که می توان آنرا به وسیله خود ماتریس گیر مهار کرد .

ابعاد شیار داخل ماتریس گیر از 4 پیچ M12 که به روی کفشک پایین بسته می شود استفاده می کنیم و برای تثبیت آن نیز از دو پین 012 به صورت اوریب استفاده می کنیم .

5 کفشک   S  hoe

ابعاد کفشک بعد از طراحی قطعات اصلی قالب طوری عددگذاری می شود که موقعیت فلنچ و راهنما در آن لحاظ شده باشد .

ضخامت آن براساس محاسبات نیروی فشاری و مقدار حفره ایجاد شد . در ماتریس تعیین می شود ، جهت قطعه فوق ضخامت کفشک 30-40 mm باید باشد .

دیواره حفره کفشک نسبت به دیواره ماتریس گیر 0/5mm آزادتر باید باشد . ( جهت جلوگیری احتمالی از گیرکردن قطعه درون قالب )

برای کفشک از نوعی فولاد ارزان قیمت مانند ST-37 استفاده می کنیم .

6 فلنچ و میله راهنما    F lanch  &  Guide  Pillar

براساس ارتفاع مجموعه قالب از فلنچ های استاندارد موجود در بازار استفاده می کنیم .

در اینجا از کتاب SETAK و کد مجموعه D132 / 25 * 160 برای فلنچ و برای میله راهنما از کد مجموعه Do13 / 25 * 160 استفاده می کنیم .

7 ورق گیر  P  ad

ابتدا براساس ابعاد قطعه .رق موردنیاز را تهیه و آنرا طوری طراحی می کنیم که ضایعات کمتری روی آن باقی بماند .

پس برای قرار گرفتن ورق در جای خود و هماهنگی با سنبه و ماتریس قطعه ای به نام ورق گیر طراحی کرده که دارای کانالی به عرض ورق باشد .

محل ورق گیرها و طرز بستن آنها در قالبهای مختلف ، متفاوت است و دراینجا آن را روی    ماتریس گیر می بندیم .

8 استوپرها  S toper

برای ایجاد فاصله های لازم روی ورق براساس طراحی ای که در مرحله قبل بر روی آن انجام دادیم محل استوپرها را که به صورت استوانه های کوچک روی ماتریس می باشند مشخص می کنیم .

در اینجا استوپرها طوری طراحی شده اند که بتوان پس از یک بار پرس کردن کامل ورق یک بار دیگر و این بار به صورت برعکس از ورق استفاده کرد و به این ترتیب ضایعات به حداقل برسد .

طراحی قالب خم اولیه

پس از تولید قطعه با استفاده از قالبهای برش گسترده ، پانچ و نک حال نوبت به طراحی و ساخت قالبهایی برای ایجاد فرم و شکل نهایی قطعه می باشد که در اینجا برای این منظور پس از بررسی های ظاهری قطعه ، نمونه ، طراحی 2 دست قالب ضروری به نظر می رسد .

در قالب خم اولیه قطر سر قطعه را که برای عبور پین و اتصال آن به قسمت مادگی مجموعه لولا در نظر گرفته شده است ایجاد می کنیم .

این کار باید با محاسبه دقیق محل ایجاد خم انجام شود و درنتیجه قطعه را برای مرحله خم نهایی آماده کند .

مراحل طراحی

1 سنبه  P  unch

طراحی سنبه براساس قطر داخلی قسمت سر قطعه انجام می شود که در اینجا 5mm می باشد .

ضخامت لبه سنبه را با توجه به باریک بودن مقطعه آن و برای جلوگیری از شکستن و انحراف ، تا حد ممکن کوتاه در نظر می گیریم .

با توجه به کم بودن فضا در سطح مقطع لبه سنبه و به منظور پیچ کردن سنبه و همچنین تقویت ان قسمت انتهایی را بزرگتر در نظر می گیریم .

جنس سنبه باید قابلیت سایشی بالایی داشته و سختی مابین 58 تا 62 راکول را تحمل کند . برای این منظور از فولاد SPK استفاده می کنیم .

برای ساخت سنبه در این قالب به دلیل دقت بالا و وجود فرم خاص قطعه باید از دستگاه وایرکات استفاده شود .

برای بستن سنبه از دو عدد پیچ M8 که بر روی سنبه گیر بسته می شود استفاده می کنیم .

2 سنبه گیر P unch  Retainer

سنبه گیر در این قالب پله دار طراحی می شود تا بتواند نقش ضربه گیر بالا را نیز داشته باشد .

ابعاد سنبه گیر براساس سنبه طراحی می شود .

برای سنبه گیر از نوعی فولاد مانند CK-45 استفاده می کنیم تا بتواند تا 50 راکول سختکاری شود .

برای بستن سنبه گیر از 4 پیچ M6 که بر روی کفشک بالا بسته می شود استفاده می کنیم و برای تثبیت آن از دو پین 06 به صورت اوریب استفاده می کنیم .

3 ماتریس   MATRIX

ماتریس در این قالب علاوه بر مشارکت در ایجاد خم ، نقش قرار قطعه را نیز بر عهده دارد و برای این منظور به صورت پله دار طراحی می شود . این پله باید کاملاً مطابق با ابعاد قطعه بوده و همچنین محل اثر سنبه بر روی قطعه در آن رعایت شود .

شیار روی ماتریس که برای خم کردن قطعه به کار می رود باید در عرض از هر طرف به اندازه ضخامت ورق که در اینجا 3mm است بزرگتر از ابعاد سنبه باشد و در طول نیز باید مطابق ابعاد سنبه بوده تا بتواند نقش راهنمای سنبه را نیز برعهده بگیرد .

در زیر ماتریس نیز شیاری ایجاد می کنیم تا برای محل قرار گرفتن بیرون انداز و قطعه استوپ کننده مورد استفاده قرار گیرید که در ادامه به آنها نیز می پردازیم .

جنس ماتریس نیز به دلایل تشابه شرایط ان به سنبه از فولاد SPK استفاده می کنیم .

برای ابعادزنی و ایجاد پله از فرز معمولی و برای ایجاد شیار روی ماتریس از دستگاه وایرکات استفاده می کنیم .

برای بستن ماتریس از 4 عدد پیچ M8 که بر روی کفشک پایین بسته می شود و از ضربه گیر پایین عبور می کند استفاده می کنیم .

و برای تثبیت آن از دو عدد پین 08 که به صورت طولی قرار می گیرد استفاده می کنیم .

4 بیرون انداز  E jector

­  برای بیرون آوردن قطعه پس از هر ضرب پرس از درون ماتریس از قطعه ای به نام بیرون انداز استفاده می کنیم که با استفاده از درون ماتریس از دو فنر که بین بیرون انداز و کفشک نصب می شود و درون سوراخ های استوپر قرار می گیرد استفاده می کنیم .

ابعاد بیرون انداز مطابق با شیار روی ماتریس می باشد و فرم روی آن براساس فرم لبه سنبه می باشد به طوری که به اندازه ضخامت ورق ( 3mm ) از آن بزرگتر است . این فرم برای قرار گرفتن بهتر ورق خم خورده روی بیرون انداز ایجاد می شود