تحقیق مقاله طراحی قالب

بخش یک

مقدمه ای بر طراحی قالب

مقدمه

طراحی قالب که بخش بزرگی از مهندسی ابزار را تشکیل می دهد موضوعی پیچیده و جالب                        می باشد. همچنین یکی از ضروریترین بخشهای مباحث طراحی ابزار است. طراحان قالب به واسطه ی طراحی قالب هایی جهت تولید قطعات  پرس کاری، وایجاد قطعات از ورقه های فلز،مونتاژ قطعات، و همچنین انجام پروسه های گسترده ی دیگری، به وجود آمده اند.

1_ کپی نقشه

پس از آنکه قالب روی کاغذ رسم طراحی شد، یک کپی از نقشه جهت استفاده آن در کارگاه تهیه          می شود. این کارگاه جایی است که قالب در آن عملا ساخته می شود. با توجه به کچی نقشه، قالب ساز، قالب را دقیقا طبق خواسته ی طراح، می سازند.

چنین نقشه ای باید کامل و دقیق باشد و نماهای مورد نیاز، ابعاد، توضیحات، و خصوصیات را دقیقا بیان کند. اگر قالب ساز در حین کار مجبور به پرسش سوالات متعددی شود، مطمئنأ طراحی و نقشه ی ضعیفی به او ارائه شده است. طراحان قالب زبردست جهت کار یابی مشکلی ندارند و کمتر در دسترس هستند، زیرا صنعت پرس کاری و قالب سازی که طراحان با آن در تماس هستند، بسیار پر تحرک و پر کار می باشد. کپی نمونه نقشه درصفحه 4 نشان داده شده است.

قطعات پرسکاری

این گونه قطعات از ورقه هایی از مواد مورد نظر بریده و شکل داده شده اند.

به اطراف خود نگاه کنید هر جا ممکن است موجود باشد. بسیاری از قطعات ممکن است در لباس و بر روی بدنتان باشد.حلقه ای که بر روی انگشت دارید ویا بیشتر قطعات ساعت مچی ممکن است قطعات پرسکاری باشد. قلاب کمربند و حلقه هاای فلزی روی کفش، قاب عینک، گیره ی خودکار همگی قطعات پرسکاری می باشد. به اطراف هر اتاقی که نگاه کنید قطعاتی را می یابیید که از پرسکاری فلزات ایجاد شده اند. بیشتر قطعات اتصالات وسایل روشنایی، قطعات پرسکاری می باشد. همچنین در مورد دستگیره در، پوشش رادیاتورها، و زیر سیگاری. در خانه نیز قطعات پرسکاری یافت می شود،مانند:قابلمه یا تابه، کارد، چنگال،قاشق، قهوه جوش، قوطیهای فلزی، دستگیره قفسه بندیها، کتری و در قوطی            باز کن.

یخچال نیز از ؤ پرسکاری تهیه شده است، اجاق گاز، تست نان و وسایل دیگر نیز چنین هستند. هر کدام از قطعات این وسایل به کمک 3الی 6 قالب ساخته شده است. هر اتومبیل صدها قطعه پرسکاری دارد. بزرگترین این قطعات درها و سقف است. ؤ کوچک دیگری استند که از زیر پوشش دیگر اجزاء هستند و ممکن است هیچ گاه به چشم نیایند. برای مثال حتی قطعات کوچک هم به قالبهای چند مرحله ای نیاز دارد که هر کدام مبالغ زیادی را جهت ساخت به خود اختصاص                      می دهد.علاوه بر آن، قالبهای مونتاژ هم ممکن است مورد استفاده قرار گیرد.

ماشینهای اداری نیز شامل گروه کثیری از قطعات  پرسکاری می باشد.دستگاه تایپ نیز دارای صدها نمونه از این نوع قطعات است. این فهرست را می توان مرتبا ادامه داد،زیرا این قطعات  پایان ناپذیر هستند. قطعات رادیو و تلویزیون نیاز به هزاران قالب دارد. همین موشکها، هواپیماها و قطارها. این وسایل سال به سال دچار تغییرات می شوند، بنابراین مستقیما به تعداد عظیمی قالب نیاز خواهد بود.

آن چه در ادامه می آید می تواند نمایی از ابعاد بزرگ صنایع پرسکاری را پیش روی شخص قرار دهد. مهندسی پرسکاری در پنجاه سال اخیر در دامنه وسیعی رشد کرده است که زمینه ای برای فعالیت افراد با هوش می باشد.

2 _ نوار تغذیه  

آن چه ملاحظه می شود، نوار تغذیه دسته گیرنده برای تیغ های اصلاح " Shick" می باشد. این قطعات در یک قالب چند مرحله ای برش و فرم داده شده است. با ورود کامل نوار تغذیه، با هر ضربه ی پرس یک قطعه کامل ایجاد می شود. این طرح به خوبی نشان می دهد که یک قطعه ی پرسکاری و پیچیده، چگونه به تعداد زیاد قابل تولیداست. البته پروسه باید به خوبی برنامه ریزی و قالب نیز به دقت طراحی شده باشد.

طراحی قالب

حال چگونه باید وارد مبحث طراحی قالب شد؟ باید آگاهانه و هوشیار عمل کرد. هر مطلبی را ابتدا باید کاملا فرا گرفت. در غیر این صورت نا امید شده و در گیر و دار پیچیدگیهای مطلب افتاده و دچار تعداد تنوع اصول گیج کننده ای شده که همگی باید آموخته شود. بنابراین قالب چیست؟ کلمه ی قالب(( Die)) بسیار کلی و جامع است و باید بخوبی  تعریف شود. در متون انگلیسی این کلمه به دو معنی مورد استفاده قرار می گیرد. در معنای کلی به تمام قسمتهای ابزار پرسکاری اطلاق می شود و در معنای محدودتر به قسمت پایینی و یا ماتریس گفته می شود که در برابرقسمت بالایی ویا سنبه قرار می گیرد. در این کتاب کلمه ی قالب فقط به کل ابزار پرسکاری گفته خواهد شد.

در این مقدمه به اجزاء مختلف یک قالب و نحوه ی عملکرد آنها با یکدیگر پرداخته می شود. به علاوه مراحلی که جهت طراحی ساخت و بررسی یک قالب در کارگاه پرس استفاده  می شود،مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرد. و نهایتا پروسه هایی که در قالبها صورت می گیرد فهرست شده و به تصویر کشیده می شود. در قسمتهای دیگر کتاب طراحی قالب و قسمتهای مختلف آن تشریح خواهد شد.

3 _ دستگاه پرس

شکل 1 _ 3 نمونه ای از دستگاه پرس است که قالبها در آن به کار افتاده تا قطعات پرسکاری را ایجاد کنند. ممیز پرس A که صفحه ای فلزی و ضخیم است به بدنه محکم شده است. بخش پایینی قالب به این میز بسته می شود و قسمت بالایی روی سینه پرس B متصل می شود. سینه پرس توسط یک لنگ، حرکتی رفت و بر گشتی به بالا و پایین خواهد شد. و ضمنا نوار تغذیه وارد مجموعه قالب             می شود، سنبه که روی سینه پرس شده است، قطعاتی را از آن کنده و جدا می کند.

4 _ مجموعه ی کفشکها

شکل 1 _ 4 مجموعه ی کامل از کفشکهای قالب را نمایش می دهد،این مجموعه توسط تولید کنندگان مختلفی ساخته می شود و در ابعاد و انواع گوناگونی قابل خریداری باشد.دنباله ی کفشک بالا A در سینه ی پرس محکم می شود. در عمل قسمت بالایی کفشک B، نگهدارنده ی سنبه نامیده می شود و به همراه سنبه پرس بالا و پایین می رود.

بوش های C که در کفشک بالا هستند، روی میله ی راهنما D به صورت کشویی بالا و پایین                  می رود.این عمل باعث حفظ دقیق راستای حرکت قطعات قالب می باشد. نگه دارنده ی ماتریس یا کفشک پایین E، به میز پرس محکم شده است. این کار توسط پیچهایی صورت می گیرد که از شکاف F عبور کرده است. در بخش 17 (( روش انتخاب کفشکها )) انواع این قطعات مورد بررسی قرار گرفته و اصولی جهت انتخاب صحیح کفشکها ارائه خواهد شد.

5- نقشه قطعه کار

در شروع شناسایی اجزاء مختلفی که یک قالب را تشکیل می دهند، ابتدا به نقشه قطعه کار که یک رابطه است توجه شود . این قطعه باید از یک نوار فولادی در آورده شود و جهت تهیه شمار بالا از این قطعه قالبی باید طراحی شود . اولین قدم در طراحی هر قالبی مطالعه دقیق نقشه قطعه مورد نظر         می باشد ، زیر اطلاعات موجود در نقشه سر نخهای زیادی برای طراحی فراهم می کند .

6- نوار تغذیه

نوارتغذیه جهت تعیین نماهای قالب واقعی طراحی می شود در شکل نوار تغذیه پس از ایجاد سوراخها و تهیه قطعه مورد نظر از آن نشان داده شده است ابتدا به حالتی پرداخته می شود که قطعه از راه پهنا از نوار تغذیه کنده میشود مانند شکل A . در این روش نوار باید عرضی متناسب با بیشترین طول از قطعه به کار می رود و در عین حال بیشترین تعداد قطعه از طول نوار کنده خواهد شد همچنین فاصله بین قطعات کم بوده و مدت زمان کمی جهت حرکت ایستگاهی نوار تغذیه صرف خواهد شد. این روش برای قطعه مورد نظر ایجاد معایب جدی میکند از آنجا که کشیدگی دانه بندی ماده در جهت طول نوار می باشد امتداد کشیدگی دانه بندی در قطعه ایجاد شده در امتداد عرض         می باشد که با عث می شود قطعه ایجاد شده از استحکام و پایداری کم برخوردار شود.

اهمیت این نقص تا اندازه ای است که روش مورد بحث کنار گذاشته شود  و در عوض قطعات در جهت طولی از امتداد طولی نوار تغذیه کنده شود مانند شکل B. بنابراین امتداد کشیدگی دانه بندی ماده در امتداد طولی قطعه خواهد بود باعث افزایش استحکام و صلبیت تا حد ممکن خواهد شد.

7- نقشه قالب

شکل 1-7 نقشه ای کامل از یک قالب است که جهت گرفتن کپی آماده می باشد برای شخص نا اشنا ممکن است این نقشه چیزی جزء یک دسته خطوط در هم و گیج کننده نباشد اما در حقیقت هر خطی نمایشگر اطلاعات مهمی است که قالب ساز جهت ساخت موفق قالب باید بداند. در تصاویری که در ادامه می آید سعی شده است قطعات به صورت مجزا و جدا نمایش داده شود و همچنین نماهای مختلف و پرسپکتیو قطعات برای فهم ترکیب و شکل قطعات آورده شده است در ادامه مطالعات باید سعی شود مرتبا به این اشکال رجوع شود تا مشخص شود هر قطعه ای چگونه در جای خود قرار می گیرد در انتها باید تصورات خوبی از نحوه قرار گیری قطعات مختلف در کنار هم جهت ایجاد یک مجموعه قالب کامل را داشت .

8- مجموعه قالب

شکل 1-8 پرسپکتیو قالب کاملی است که در شکل 1-7 آمده است قالب در ایستگاه اول ایجاد دو سوراخ می کند و سپس در ایستگاه دوم قطعه از نوار کنده می شود جنسی که قطعات از آن کنده        می شود نوارهای فولاد نورد سرد می باشد. این فولاد صاف و با سختی متوسط می باشد و نام آن به خاطر پروسه ای است که در تولید به کار رفته است این فولاد را بین غلتکهایی در دمای محیط و فشار بالا نورد کرده اند تا سطوح صافی ایجاد شود . نوارA که از سمت راست در حال وارد شدن به قالب      می باشد نشان داده شده است.

9- قطعات قالب

شکل 1-9 نقشه انفجاری قالب شکل 1-8 است اسامی فهرست شده نام قطعات مختلف این قالب است این اسامی باید به خوبی به خاطر سپرده شوند زیرا در ادامه کار مکررا به آنها رجوع خواهد شد. شکل 1-8 و 1-9 عملکرد یک قالب " سوراخکاری و پولک زنی را نشان می دهد نوار تغذیه تا برخورد به استپ انگشتی که توسط شخص جلو برده می شود به طرف جلو حرکت می کند پرس حرکت کرده و پانچ سوراخ کاری در انتهای نوار تغذیه دو سوراخ ایجاد می نماید. سپس استپ انگشتی کنار رفته و نوار تغذیه تا برخورد با استپ خودکار به طرف جلو پیش می رود حرکت مجدد پرس باعث ایجاد دو سوراخ در قسمت ایستگاه اول شده و در عین حال در ایستگاه دوم پانچ پولک زنی باعث کنده شدن قطعه از نوار شده و آن را به داخل قسمت پایین قالب می فرستد . راهنماها سپس با سوراخهای ایجاد شده در ایستگاه اول درگیر شده و موجب صحیح قرار گرفتن نوار پیش از تکرار چرخه         خواهد شد.

10- نوار تغذیه

سه نما از نوار تغذیه به همان صورت که در شکل 1-7 آمده است نشان داده شده است بعلاوه یک نمای پرسپکتیو در بالا و سمت راست شکل جهت تجسم درست آورده شده است به عبارت دیگر این روشی است که شخص نوار را در ذهن تصور می کند و سه نمای آن را رسم می کند نمای بالا یا نمایش گر دور تا دور نوار و حفره ها می باشد این قسمت با ابعاد واقعی در نقشه آمده است سوراخها به وسیله دایره در قسمت ایستگاه اول نمایش داده شده است و قسمت جدا شده در ایستگاه دوم مشخص شده است . در پایین و سمت چپ نمای جانبی نوار به همان صورتی که در قسمت ته کورس پرس آمده است نشان داده شده است.

پولکهای حاصل از سوراخکاری در ایستگاه نخست و قطعه کنده شده ازنوار توسط پولک زنی، درایستگاه دوم به خارج از نوار برده شده است. نمای انتهایی نیز در قسمت پایین و راست به صورت مقطعی از قسمت پولک زنی نمایش داده شده است که در آن قسمت پولک زنی شده به خارج از نوار جابجا شده است. نوار تغذیه در موارد بسیاری به صورت سایه خورده نمایش داده می شود تا وجه تمایزی باشد بین نوار تغذیه و خطوطی که قسمتهای دیگر قالب را نمایش می دهد. در نمای از بالا خطوط سایه بر روی سطح فلز می باشد ودر دو نمای پایینی خطوط به صورت سیاه و تو پر هستند تا به خوبی ازدیگر خطوط مربوط  به اجزاءدیگر قابل تمایز باشد.

11 – ماتریس

قسمت پایینی قالب یا ماتریس ازفولاد ابزاری سخت شده ساخته می شود. حفره ها چه در قسمت سوراخ کاری و چه در قسمت پولک زنی ماشینکاری شده وسپس توسط عملیات حرارتی سختکاری شده است. این حفره ها دقیقا به شکل و ابعاد حفره هایی هستند که از نوار تغذیه کنده می شود سوراخهای دیگر که پیچ نیز شده اند جهت بستن ماتریس به کفشک به کار میرود.

سوراخ های دیگر برقو زده می باشد که برای پینهای محکم کننده ی ماتریکس به کفشک است.این کار باعث ثابت شدن مکان ماتریکس روی کفشک می شود.نمای بالایی نمای پلان است .نمای پایین و سمت چپ مقطع حفره های پولک زنی و سوراخکاری می باشد.خطوط با زاویه 45 که خطوط سطح مقطع نامیده می شود، به این معنی است که مقطع مرکز قالب در نظر گرفته شده است و قسمت برش خورده را نمایش می دهند. به طور مشابه نمای راست نیز مقطعی از ایستگاه پولک زنی را نمایش می دهد. سوراخی پیچ شده در قسمت چپ و سوراخی برقو زده شده در قمت راست نیز مشاهده می شود.اینها برای پیچها و پینهایی است که ماتریس را به قسمت های دیگر قالب متصل می کند.رسم مقطع قالب به معنی برش و جدا کردن قسمتی از قالب جهت نمایندن خطوط حفره ها و فضاهای داخلی روش مرسومی است. بنابراین قالب ساز راحتر از حالتی که فقط نماهای خارجی نشان داده شده، می تواند نقشه را بخواند. زیرا در نقشه های نما خطوط و خط چینهای بسیاری نشانداده شده است. همیشه باید به خاطر داشت آنچه رسم شده است در حقیقت نوعی زبان گویشی است. نقشه ی یک قالب نوعی خلاصه نویسی می باشد که از آن برای انتقال اطلاعات زیادی به قالب ساز استفاده می شود. هر آنچه باعث آسانتر شدن نقشه خوانی برای قالبساز شود، باعث صرفه جویی زمان زیادی در کار گاه خواهد شد.