ریپورتر
23rd October 2009, 12:27 PM
http://i14.tinypic.com/8f3pliw.gif
تئوري برش:
براي شکل دادن ضخامت فلزي از عملياتي نظير برش،فرم(خم کاري) و کشش استفاده مي شود.
که معمولا اين عمليات را پرسکاري يا سنبه کاري مي نامند.
موارد استفاده قالبها:
از قالبها براي بريدن و فرم دادن فلزات نازک استفاده مي کند.قالبها معمولا از قطعات متعددي ساخته شده اند که قسمت عمده همه آنها را سنبه و ماتريس و يا سنبه و قطعه فرم دهنده تشکيل مي دهند عملياتي که در کارهاي قالبسازي موارد استفاده بيشماري دارند در زير داده شده است.
۱-بلانك زني:
در عمل،يک سنبه و ماتريس سرتا سر محيط قطعه کار را از نواري فلزي جدا مي کند.آنچه که از قالب بيرون مي افتد،قطعه کار، و آنچه که به صورت توخالي با قي مي ماند ، دم قيچي است.
۲-سوراخ زني:
در اينحالت با استفاده از يک سنبه ،در روي قطعه کار سوراخ يا سوراخ هائي ايجاد مي کنند.در اين حالت آنچه که در قالب با قي مانده، قطعه کار و آنچه که از قالب بيرون مي افتد دور ريز خواهد بود.
بايد توجه داشت که عمليات سوراخ زني و بلانک زني معمولا در يک قالب واحد صورت مي گيرند.
۳-خم کاري:
بطور کلي خم کاري عبارت است از فرم دادن يک قطعه فلزي بين يک سنبه و ماتريس فرم داده شده به صورت دلخواه است.در اين روش بدليل خاصيت فنريت فلزات، زاويه دهانه ماتريس فرم دهنده کمي کوچکتر از ميزان فنريت فلزات،زاويه دهانه ماتريس فرم دهنده کمي کوچکتر از ميزان دلخواه مي باشد. خمکاري صفحات بزرگ بوسيله پرس هاي هيدروليکي يا پنوماتيکي دو مرحله اي صورت مي گيرد.حرکت ضربه زدن اينگونه پرسها را مي توان در هر لحظه دلخواه متوقف ساخته و يا سرعت آنها را تغيير داد.
۴-کشش:
پوسته ها،کاسه ها و قطعات را از طريق قالبهاي کششي توليد مي کنند.نحوه کار اين قالبها باين صورت است که نوارفلزي بين سنبه و ماتريس،که بين آنها يک فضاي خالي وجود دارد قرار گرفته و پائين آمدن سنبه بر روي ماتريس، نوار فلزي را بفرم سنبه يا ماتريس شکل مي دهد.در اينجا نيز خاصيت فنريت بازگشتي فرم داده شده يک اشکال اساسي ايجاد مي کند به اين ترتيب که قطعه فرم داده شده وارد يک کانال گشاد تر شده و قدري جا باز مي کند. در موقع برگشت سنبه بطرف بالا،دهانه باز شده قطعه کار به لبه ماتريس گير کرده و تعداد عمل موجب خرابي اين لبه مي گردد.
۵-قالب بلانک زني ساده:
در اين قالبها،ماتريس يا بستر قطعه کار از جنس فولاد مي باشد که سطح آنرا سخت کرده اند و يا اصلا از جنس فولاد آلياژي مي باشد که اول آنرا آبکاري کرده و سپس تمپره(برگشت دادن يا نرم کردن)مي کنند.
در هر حالت ،ماتريس در روي يک پايه يا بالشتک قرار مي گيرد.آنچه که باعث جدا کردن قطعه کار از نوار فلزي مي شود،سنبه اي است که از جنس فولاد آلياژي با فولاد ريختگي مي باشد(در هر دو حالت فولاد تحت تاثير عمليات حرارتي قرار گرفته است).يک راهنما موجب هدايت نوار بداخل قالب شده و يک پين استپ آنرا در موقعيت مناسبي نسبت به سنبه متوقف مي کند. براي موقعيت دادن نوار فلزي از پين استپ به اين صورت استفاده مي کنند که سوراخ ايجاد شده به خاطر اولين بلانک در اين پين افتاده و وضعيت خاصي را براي اين نوار فراهم مي کنند.
وقتي که سنبه نوار فلزي را سوراخ کرد نوار به گلوله سنبه مي چسبد. در موقع بازگشت سنبه،يک صفحه فولادي بنام روبنده،باعث جدا شدن آن از سنبه مي شود. براي اينکه کار را بتواند پين استپ و وضعيت نوار فلزي نسبت به آن را در هر لحظه مشاهده نمايد،در روي روبند يک سوراخ کوچک تعبيه مي کنند.
۶-قالبهاي مرکب سوراخ زني و بلانک زني:
يک نمونه از اين قالبها را که هر دو عمل سوراخ زني و بلانک زني را انجام داده و يک واشر فلزي توليد مي کند، شامل قطعاتي است که ابتدا قطعه نوار فلزي را سوراخ کرده و سپس همان سوراخ در يک وضعيت مناسب در زير قطعه قرار مي گيرد. در اين مرحله پائين آمدن سنبه موجب توليد يک واشر کامل مي گردد. بايد توجه داشت که با هر ضربه پرس يک واشر کامل توليد مي شود. براي موقعيت دادن به نوار فلزي،از سوراخي که اثر عمل بلانک زني بر روي نوار باقي مانده استفاده مي کنند.
تفاوتي که سيستم استپ اينگونه قالبها با قالب هاي قبلي دارد در فنري بودن مکانيزم استپ آنها است، براي تثبيت موقعيت صفحات بالائي و پايني قالب ، از يک جفت ميله راهنما بهره مي گيرند و همچنين وجود يک راهنماي برجسته در نوک سنبه موجب هدايت صحيح و مناسب آن بداخل قالب مي گردد.
الف): براي کاهش فشار وارد شده به پرس، نوک سنبه يا ماتريس را بصورت شيبدار يا زاويه اي درست مي کنند و اين به خاطر ايجاد برش تدريجي در قطعه کار است. معمولا " شيبهاي يک طرفه باعث ايجاد يک نيروي محوري مزاحم مي گردد اگر چه که با ايجاد شيب مضاعف در روي سنبه يا ماتريس با اين اشکال هم مي توان مقابله کرد.
ب): در قالبهاي که چندين سنبه متعدد دارند، براي کاهش نيروي وارد شده به پرس ، ميتوان از سنبه هاي با طول مختلف استفاده نمود بطوريکه همه آنها در يک زمان با نوار فلزي درگير نشوند.
ج): در کليه قالبهاي بلانک زني يا سوراخ زني ، پيرامون محيط کار پاره شده و قطعه مورد نظر از نوار فلزي جدا مي شود. براي حصول يک لبه تميز و صاف در کناره هاي قطعه پرس شده ، بين سنبه و ماتريس بايد يک فضاي خالي پيش بيني نمود. ميزان اين فضاي آزاد به خواص مکانيکي نوار فلزي و همچنين ضخامت آن بستگي دارد.
غالبا" اين اندازه را ضخامت نوار فلزي انتخاب مي کنند. در کارهاي بلانک زني، ماتريس را به ابعاد کار ساخته و فضا ي آزاد را بر روي سنبه محاسبه کرده و آنرا کوچکتر مي سازند. در موقع سوراخکاري، سنبه به اندازه کار ساخته شده و ماتريس را بزرگتر مي کنند.
د): پس از عمليات سوراخ کاري يا بلانک زني ، قطعه جدا شده از نوار بايد به سادگي از دهانه ماتريس خارج شود و باين لحاظ دهانه ماتريس را شيبدار و تحت زاويه مي سازند.
معمولا" پس از اينکه قالب تعداد معيني قطعه توليد نمود لبه هاي ماتريس آن کند مي شود، براي رفع اين اشکال کف بالائي ماتريس را سنگ مي زنند. براي اينکه اين سنگ زدن ، لقي بين سنبه و ماتريس را زياد نکند، دهانه ماتريس شيب يکنواخت ندارد و در ابتداي کف دهانه ماتريس قسمت صافي پيش بيني کرده اند.
ه): براي جلوگيري از اتلاف مواد، قبل از ساخت قالب بايد وضعيت قرار گرفتن قطعات مورد پرسکاري را به دقت بررسي کرده و يک نقشه کامل از آنها رسم نمود.
طراحي قابهاي پرس:
وسعت عملياتي که توسط قالبها مي توان روي فلز انجام داد بسيار زياد است و بستگي کامل به طرح و ساخت قالب دارد. اگر مقدار توليد بالا باشد قالب کاملتر و اگر تعداد قطعه مورد نياز کم باشد قالبهاي ساده تري ساخته مي شود.
مزاياي توليد بوسيله قالب عبارتند از:
۱- سطح توليد بالا مي رود.
۲- قطعه توليدي ارزانتر تمام مي شود.
۳- قطعات داراي اندازه يکسان هستند.
۴- قطعات توليدي تميزتر و دقيقتر بدست مي آيند.
طراحي قالبهاي پرس:
براي طراحي يک قالب پرس بايستي خيلي از مسائل مربوط به پرسکاري، قالبها، طرز استفاده قالبها و قطعه اي که مي خواهيم توليد کنيم را مورد مطاله و بررسي قرار مي دهيم و طرحي ارائه دهيم که از هر لحاظ مقرون به صرفه و قابل توجه بوده و در مدت زمان کمتري قطعات توليدي زيادي ارائه دهد.
يک قالب برش از قسمت هاي زير تشکيل شده است.
رديف
نام قطعات
رديف
نام قطعات
۱
سنبه
۸
روبنده(ورق گير)
۲
ماتريس
۹
پين استپ
۳
کفشک بالائي
۱۰
سنبه گير
۴
کفشک پايني
۱۱
ضربه گير
۵
ميله راهنما
۱۲
پين انگشتي
۶
بوش راهنما
۱۳
توپي
۷
بيرون انداز
۱۴
قطعه کار(نوار)
قالبها از دو قطعه بالائي و پائيني تشکيل شده اند. معمولا" نيمه بالائي محل استقرار سنبه ها بوده و همچنين توپي نيز به کفشک بالائي سنبه مي شود. نيمه پائيني محل نصب ماتريس مي باشد.
قابهاي برش:
به کمک قالبهاي برش، قطعات از نوار، تسمه هاي فلزي، صفحات يا پروفيلهاي از مواد مصنوعي،کاغذ،چرم ، پارچه و مواد آب بندي ساخته مي شود. قالبهاي دو تکه غالبا" در پرس بسته شده و در نتيجه حرکت مستقيم الخط ماشين به هم نزديک و دور مي شوند. از روشهاي ساخت و توليد طبق DIN8580 غالبا" فرآيندهاي شکل دادن، قطع کردن و اتصال به کار مي رود. مطابق با روش توليد قالبهاي به کار رفته با عنوان قالبهاي شکل دادن، قالبهاي برش و قابهاي اتصال مشخص مي شود. قالبهاي که عمليات برش و شکل دادن و گاهي اتصال را انجام مي دهند به عنوان قابهاي مرکب(سري يا يک مرحله)مشخص مي شود.
مراحل برش:
برش قيچي با قالبهاي برش مانند عمل قيچي مي باشد،که قطع شدن قطعه کار با سنبه و ماتريس انجام مي گيرد.
عمل برش طي مراحل زير صورت مي گيرد:
مرحله ۱:
مواد در نتيجه نفوذ سنبه ابتدا به صورت الاستيک تغير شکل مي دهد.
مرحله۲:
با ادامه نفوذ سنبه در قطعه کار، الياف مواد باز هم کشيده مي شود، به طوري که از حد الاستيک تجاوز و تغيير شکل ماندگار ايجاد مي شود. مواد از خارج به داخل لبه برش کشيده شده و در اين منطقه قوس تو کشيدگي مي دهد.
مرحله ۳:
با نفوذ عميق سنبه،الياف مواد باز هم کشيده شده به طوري در نهايت بر استحکام برشي(قيچي) غلبه مي شود.مواد در لبه برش قيچي مي شود. ترکهاي ايجاد شده از گوشه لبه هاي سنبه و ماتريس به طرف هم حرکت مي کنند.
مرحله۴:
استحکام سطح باقيمانده اکنون آنقدر کوچک است که با ادامه نفوذ سنبه، ترکي ادامه و شکست مواد روي مي دهد. سطوح شکست عمودي نيست بلکه نسبت به سطح نوار و سطح بالاي قطعه مايل است.
مرحله۵:
هنگام نفوذ سنبه در مواد نيروي الاستيک Fe ظاهر مي شود که به صورت تغيير شکل برگشت فنري مواد عمل مي کند. بدين جهت سنبه تحت فشار زياد قرار مي گيرد. نوار روي سنبه که در حال برگشت به وضعيت اوليه است چسبيده و براي جدا کردن آن بايد بيرون انداز قرار داده شود.
مرحله۶:
بعد از برگشت کامل سنبه، مواد به خاطر خاصيت برگشت فنري دچار تغيير شکل مي شود. برگشت فنري منجر به اين مي شود که سوراخها کمي کوچکتر و قطعات برش خورده کمي بزرگ تر از قطر سنبه يا محفظه خالي ماتريس گردد.
عوامل اصلي تشکيل دهنده قالب برش عبارتند از:
1- عوامل استقرار اجزاء قالب(کفشک ها)
۲- عوامل کنترل و هدايت مسير صحيح دو نيمه قالب(ميل راهنما-بوش راهنما)
3- عوامل برنده (سنبه و ماتريس که عوامل اصلي قالب هستند)
4- عوامل تخليه قالب (بيرون انداز ها-روبنده و ...)
5- عوامل اتصال دهنده قالب و ساير عوامل ديگر(پيچ و پين-استپ هاي انگشتي و...)
حال به شرح يک يک قطعات مي پردازيم:
1- سنبه:
يکي از اساسي ترين قسمتهاي قالب سنبه است که جنس آن عموما" از فولادهاي SPKRوSPK مي باشد.
قسمت بالائي سنبه بصورت پخ يا پله مي باشد. تا بتواند توسط سنبه گير در جاي خود مناسب قرار گيرد.
سنبه ها را بعد از ساخت توسط عمليات حرارتي آبکاري نموده و بعد از سخت شدن لبه هاي برنده آنها را سنگ مي زنند اين عمل از خرابي سريع لبه سنبه ها و مخارج اضافي جهت تيز کردن پي در پي آنها مي کاهد.
سنبه هاي خيلي بزرگ را که تراشيدن يک تيکه آن مقرون به صرفه نيست بصورت چند تيکه مي سازند.
۲- ماتريس:
ماتريس نيز اکثرا" از جنس فولادهاي سنبه ساخته مي شود و تلروانس بين سنبه و ماتريس بايد به مقدار معيني باشد در غير اينصورت يا قطعه کار مطابق ابعاد خواسته شده توليد نمي شود. و يا اگر تلروانس زياد باشد قطعه بجاي بريده شدن داخل ماتريس شده و به حالت کشش پاره مي شود.
براي اينکه قطعات بتوانند براحتي از داخل ماتريس بيرون ريخته شوند فقط قسمتي از سر ماتريس مطابق قطعه کار بوده و بقيه آن تا انتها گشاد تر مي باشد.
ماتريس توسط چند پيچ و پين به کفشک پائيني بسته مي شود تا نسبت به سنبه ها در جاي مناسب قرار گرفته و لبه سنبه و ماتريس در گير نشوند و شکسته شوند.
بعضي ماتريس ها که ساخت آنها بصورت يک تيکه مشکل بوده و يا خيلي بزرگ باشند بصورت چند تيکه مي شوند و به روشهاي مختلف توليد مي شوند.
۳-کفشک ها:
کفشک ها عامل استقرار قطعات قالب هستند. کفشک بالائي-کفشک پائيني که معمولا" از جنس چدن مي باشند.
بر روي کفشک ها قطعات ديگري نيز سوار مي شوند که بشرح زير هستند.
۳-۱- ميل راهنما :
معمولا" در داخل کفشک پائيني پرس مي شوند و در کفشک بالائي در بوش راهنما حرکت تعرشي دارند و عمل کنترل و هدايت مسير صحيح دو نيمه قالب را انجام مي دهد.اصطحکاک در اين قسمت به صورت سرشي و لغزشي است.
۳-۲- بوش ميل راهنما(بوش راهنما):
بوش راهنما در داخل کفشک بالائي پرس مي شود و چون جنس سوراخ داخلي بوش راهنما از جنس ميل راهنما نرمتر است امکان خراب شدن ميل راهنما را از بين برده و همچنين عمل روغن کاري ميل راهنما را فراهم مي سازد.
۳-۳-نگهدارنده ميل راهنما:
وقتي طول ميله راهنما بلند باشد جهت جلوگيري ازخم شدن يا شکستن آن توسط نگهدارنده ميل راهنما که بر روي کفشک پاييني قرار مي گيرد، ضمن محدود کردن طول آزادي ميل راهنما به تقويت آن کمک مي کند .
۳- توپي :
توپي ها در انواع مختلف تهيه و به بازار عرضه مي گردد که بر اساس بزرگي و کوچکي قالب از آنها استفاده مي نمايند.
توپي از يک طرف به کفشک بالايي پيچ شده و از طرف ديگر در دهانه يا گلوئي فک بالائي پرس که متحرک است سنبه مي شود. بدين ترتيب با حرکت قسمت بالائي پرس قالب کار خود را انجام مي دهد.
۴ – پين استپ :
براي اين که قطعه درآمده از ورق با کمترين دور ريز توليد بايستي ورق در ايستگاههاي معيني توقف کرده و سپس عمل برش روي آن انجام مي شود . براي اين منظور از پين استپ يا نگهدارنده استفاده مي نمايند.
همچنين در ايستگاه دوم نيز در اثر وجود پين استپ در سوراخي که بر روي ورق ايجاد شده ورق مجدداً متوقف شده و عمل برش دوباره انجام مي شود.
۵- قرار انگشتي(پين انگشتي):
در مراتحل اوليه کار ممکن است چند قطعه به صورت ناقص توليد گردد که اگر قرار باشد از نوارهاي کوتاه استفاده شود توليد مقرون به صرفه نخواهد بود،لذا به منظور جلوگيري از ضايعات در مراحل اوليه بسته به طراحي قالب و تعداد ايستگاه هاي موجود از يک يا چند پين انگشتي استفاده مي نمايند.
پين انگشتي که روي روبنده جاسازي مي شود طوري است که آنرا به داخل فشار دهيم در داخل وارد کانال شده و به صورت زبانه اي سرراهه ورق مي گردد و به اين طريق ورق را در يک موقعيت مناسب موقتا" نگه مي دارد تا عمل برش روي آن انجام شود.
۶- روبنده يا ورق گير:
روبنده ضمن اينکه کانالي است براي هدايت و عبور ورق عمل بيرون اندازي ورق سوراخ شده از روي سنبه انجام مي دهد اگر روبنده در قالب وجود نداشته باشد ورق پس از سوراخ شدن در روي پيرامون سنبه، گير مي کند و در ادامه حرکت ورق داخل کانال قالب اختلال به وجود مي آيد.
روبنده ها ممکن است به تقسم مجهز شده و بروي سنبه سوار شوند و نوع ديگر آن که کانال هم بروي آن تعبيه شده به صورت ثابت بروي ماتريس سنبه مي شود.
۷- ضربه گير:
چون جنس سنبه سخت تر از جنس کفشک مي باشد لذا اگر سنبه بروي کفشک مونتاژ شده باشد بر اثر کار قالب، سنبه در داخل کفشک فرو مي رود براي جلو گيري از اين عيب و کم کردن خط شکستن سنبه ها از ضربه گير استفاده مي شود.
ضربه گير بين سنبه گير و کفشک بالائي قرار گرفته و هنگام بستن سنبه توسط ضربه گير نيز محکم مي گردد.
۸- سنبه گير:
سنبه گير وسيله اي است که براي استقرار سنبه بر روي کفشک به کار مي رود.
فشار دادن عبوري(اکستروژن):
فشار دادن عبوري غبارت است از شکل دادن فشاري يک قطعه کار از طريق فشار دادن آن بداخل يک مجراي قالب شکل دادن(ماتريس) که همراه با کاهش سطح مقطع مي باشد.
اکستروژن قطعه کار:
در اين روش قطعات با سطوح مقطع(گرد،مربع،مستطيل و غيره)از قطعات خام ظخيم که تکه هاي برش خورده ورقها يا تکه هاي از ميله ها هستند، شکل داده مي شوند. سنبه و ماتريس پرسکاري قالبهايي هستند که براي اين نوع شکل دادن سرد لازم هستند.
از آنجا که مواد در اثر فشار سنبه نمي تواند به هيچ سمتي راه يابد، اجبارا" در شکاف بين سنبه و بوش پرسکاري جريان مي يابد. اين جريان مواد در حالت سرد انجام مي شود. از آنجا که در کشش عميق بوشهاي دراز،مراحل کار متعددي لازم است، ساخت آنها به روش اکستروژن و آنهم بيشتر در يک مرحله کاري انجام مي گيرد.
اجسام توپر به طريق اکستروژن مستقيم يا معکوس پر، اجسام تو خالي به طريق اکستروژن مستقيم يا معکوس لوله توليد مي شوند. ترکيبي از اين روشها نيز امکان پذير است.
قالبهاي اکستروژن قطعه کار:
قالب هاي اکستروژن از نظر ساختماي ساده هستند. اين قالها البته بايدثابت ساخته شوند، تا اينکه بتوانند فشارهاي بزرگ لازم را تحمل کنند. سطوح سنبه و ماتريس بايد در محلهاي تماس با قطعه کار کاملا" پرداخت شوند، در غير اينصورت از جريان مواد در اثر اصطحکاک زياد جلوگيري و به نيروي بزرگي نياز است.
سطح پيشاني سنبه بايد بايد تا حد امکان تخت نباشد، بلکه کروي، مخروط ناقص و يا گنبدي شکل باشد.
به اين ترتيب جريان مواد آسان مي شود. حدود ۰.۱ ميلي متر از تنه سنبه و ماتريس خالي و فقط در لبه کلگي قسمتي به طول ۱ ميلي متر تا ۲ ميلي متر سطح استوانه با قي مي ماند.
فشار لازم براي شکل دادن در جهات محوري و شعاي وارد مي شود . نيروي محوري که باعث ايجاد تنش هاي کششي در مواد مي شود اهميت زيادي دارند . براي اينکه بتوان چنين نيروهايي را تحمل کرد ، ماتريس پرسکاري همراه با يک مهره گيرنده روي صحفه پرسکاري بسته مي شود، به اين ترتيب ماتريس داراي يک پيش تنش مي شود .
منابع و مآخذ :
رديف
نام منبع
گرداورنده
ناشر
۱
اصول قالب سازي
مهندس بهروز مردانيان
آموزشکده فني شهرکرد
۲
طراحي و ساخت قالب و قيود
مهندس عبدا... ولي نژاد
نشر طراح
۳
اصول طراحي قالب هاي فلزي
مهندس مصطفي جباري و مهندس علي معصوم پور
تکنو بوک
تئوري برش:
براي شکل دادن ضخامت فلزي از عملياتي نظير برش،فرم(خم کاري) و کشش استفاده مي شود.
که معمولا اين عمليات را پرسکاري يا سنبه کاري مي نامند.
موارد استفاده قالبها:
از قالبها براي بريدن و فرم دادن فلزات نازک استفاده مي کند.قالبها معمولا از قطعات متعددي ساخته شده اند که قسمت عمده همه آنها را سنبه و ماتريس و يا سنبه و قطعه فرم دهنده تشکيل مي دهند عملياتي که در کارهاي قالبسازي موارد استفاده بيشماري دارند در زير داده شده است.
۱-بلانك زني:
در عمل،يک سنبه و ماتريس سرتا سر محيط قطعه کار را از نواري فلزي جدا مي کند.آنچه که از قالب بيرون مي افتد،قطعه کار، و آنچه که به صورت توخالي با قي مي ماند ، دم قيچي است.
۲-سوراخ زني:
در اينحالت با استفاده از يک سنبه ،در روي قطعه کار سوراخ يا سوراخ هائي ايجاد مي کنند.در اين حالت آنچه که در قالب با قي مانده، قطعه کار و آنچه که از قالب بيرون مي افتد دور ريز خواهد بود.
بايد توجه داشت که عمليات سوراخ زني و بلانک زني معمولا در يک قالب واحد صورت مي گيرند.
۳-خم کاري:
بطور کلي خم کاري عبارت است از فرم دادن يک قطعه فلزي بين يک سنبه و ماتريس فرم داده شده به صورت دلخواه است.در اين روش بدليل خاصيت فنريت فلزات، زاويه دهانه ماتريس فرم دهنده کمي کوچکتر از ميزان فنريت فلزات،زاويه دهانه ماتريس فرم دهنده کمي کوچکتر از ميزان دلخواه مي باشد. خمکاري صفحات بزرگ بوسيله پرس هاي هيدروليکي يا پنوماتيکي دو مرحله اي صورت مي گيرد.حرکت ضربه زدن اينگونه پرسها را مي توان در هر لحظه دلخواه متوقف ساخته و يا سرعت آنها را تغيير داد.
۴-کشش:
پوسته ها،کاسه ها و قطعات را از طريق قالبهاي کششي توليد مي کنند.نحوه کار اين قالبها باين صورت است که نوارفلزي بين سنبه و ماتريس،که بين آنها يک فضاي خالي وجود دارد قرار گرفته و پائين آمدن سنبه بر روي ماتريس، نوار فلزي را بفرم سنبه يا ماتريس شکل مي دهد.در اينجا نيز خاصيت فنريت بازگشتي فرم داده شده يک اشکال اساسي ايجاد مي کند به اين ترتيب که قطعه فرم داده شده وارد يک کانال گشاد تر شده و قدري جا باز مي کند. در موقع برگشت سنبه بطرف بالا،دهانه باز شده قطعه کار به لبه ماتريس گير کرده و تعداد عمل موجب خرابي اين لبه مي گردد.
۵-قالب بلانک زني ساده:
در اين قالبها،ماتريس يا بستر قطعه کار از جنس فولاد مي باشد که سطح آنرا سخت کرده اند و يا اصلا از جنس فولاد آلياژي مي باشد که اول آنرا آبکاري کرده و سپس تمپره(برگشت دادن يا نرم کردن)مي کنند.
در هر حالت ،ماتريس در روي يک پايه يا بالشتک قرار مي گيرد.آنچه که باعث جدا کردن قطعه کار از نوار فلزي مي شود،سنبه اي است که از جنس فولاد آلياژي با فولاد ريختگي مي باشد(در هر دو حالت فولاد تحت تاثير عمليات حرارتي قرار گرفته است).يک راهنما موجب هدايت نوار بداخل قالب شده و يک پين استپ آنرا در موقعيت مناسبي نسبت به سنبه متوقف مي کند. براي موقعيت دادن نوار فلزي از پين استپ به اين صورت استفاده مي کنند که سوراخ ايجاد شده به خاطر اولين بلانک در اين پين افتاده و وضعيت خاصي را براي اين نوار فراهم مي کنند.
وقتي که سنبه نوار فلزي را سوراخ کرد نوار به گلوله سنبه مي چسبد. در موقع بازگشت سنبه،يک صفحه فولادي بنام روبنده،باعث جدا شدن آن از سنبه مي شود. براي اينکه کار را بتواند پين استپ و وضعيت نوار فلزي نسبت به آن را در هر لحظه مشاهده نمايد،در روي روبند يک سوراخ کوچک تعبيه مي کنند.
۶-قالبهاي مرکب سوراخ زني و بلانک زني:
يک نمونه از اين قالبها را که هر دو عمل سوراخ زني و بلانک زني را انجام داده و يک واشر فلزي توليد مي کند، شامل قطعاتي است که ابتدا قطعه نوار فلزي را سوراخ کرده و سپس همان سوراخ در يک وضعيت مناسب در زير قطعه قرار مي گيرد. در اين مرحله پائين آمدن سنبه موجب توليد يک واشر کامل مي گردد. بايد توجه داشت که با هر ضربه پرس يک واشر کامل توليد مي شود. براي موقعيت دادن به نوار فلزي،از سوراخي که اثر عمل بلانک زني بر روي نوار باقي مانده استفاده مي کنند.
تفاوتي که سيستم استپ اينگونه قالبها با قالب هاي قبلي دارد در فنري بودن مکانيزم استپ آنها است، براي تثبيت موقعيت صفحات بالائي و پايني قالب ، از يک جفت ميله راهنما بهره مي گيرند و همچنين وجود يک راهنماي برجسته در نوک سنبه موجب هدايت صحيح و مناسب آن بداخل قالب مي گردد.
الف): براي کاهش فشار وارد شده به پرس، نوک سنبه يا ماتريس را بصورت شيبدار يا زاويه اي درست مي کنند و اين به خاطر ايجاد برش تدريجي در قطعه کار است. معمولا " شيبهاي يک طرفه باعث ايجاد يک نيروي محوري مزاحم مي گردد اگر چه که با ايجاد شيب مضاعف در روي سنبه يا ماتريس با اين اشکال هم مي توان مقابله کرد.
ب): در قالبهاي که چندين سنبه متعدد دارند، براي کاهش نيروي وارد شده به پرس ، ميتوان از سنبه هاي با طول مختلف استفاده نمود بطوريکه همه آنها در يک زمان با نوار فلزي درگير نشوند.
ج): در کليه قالبهاي بلانک زني يا سوراخ زني ، پيرامون محيط کار پاره شده و قطعه مورد نظر از نوار فلزي جدا مي شود. براي حصول يک لبه تميز و صاف در کناره هاي قطعه پرس شده ، بين سنبه و ماتريس بايد يک فضاي خالي پيش بيني نمود. ميزان اين فضاي آزاد به خواص مکانيکي نوار فلزي و همچنين ضخامت آن بستگي دارد.
غالبا" اين اندازه را ضخامت نوار فلزي انتخاب مي کنند. در کارهاي بلانک زني، ماتريس را به ابعاد کار ساخته و فضا ي آزاد را بر روي سنبه محاسبه کرده و آنرا کوچکتر مي سازند. در موقع سوراخکاري، سنبه به اندازه کار ساخته شده و ماتريس را بزرگتر مي کنند.
د): پس از عمليات سوراخ کاري يا بلانک زني ، قطعه جدا شده از نوار بايد به سادگي از دهانه ماتريس خارج شود و باين لحاظ دهانه ماتريس را شيبدار و تحت زاويه مي سازند.
معمولا" پس از اينکه قالب تعداد معيني قطعه توليد نمود لبه هاي ماتريس آن کند مي شود، براي رفع اين اشکال کف بالائي ماتريس را سنگ مي زنند. براي اينکه اين سنگ زدن ، لقي بين سنبه و ماتريس را زياد نکند، دهانه ماتريس شيب يکنواخت ندارد و در ابتداي کف دهانه ماتريس قسمت صافي پيش بيني کرده اند.
ه): براي جلوگيري از اتلاف مواد، قبل از ساخت قالب بايد وضعيت قرار گرفتن قطعات مورد پرسکاري را به دقت بررسي کرده و يک نقشه کامل از آنها رسم نمود.
طراحي قابهاي پرس:
وسعت عملياتي که توسط قالبها مي توان روي فلز انجام داد بسيار زياد است و بستگي کامل به طرح و ساخت قالب دارد. اگر مقدار توليد بالا باشد قالب کاملتر و اگر تعداد قطعه مورد نياز کم باشد قالبهاي ساده تري ساخته مي شود.
مزاياي توليد بوسيله قالب عبارتند از:
۱- سطح توليد بالا مي رود.
۲- قطعه توليدي ارزانتر تمام مي شود.
۳- قطعات داراي اندازه يکسان هستند.
۴- قطعات توليدي تميزتر و دقيقتر بدست مي آيند.
طراحي قالبهاي پرس:
براي طراحي يک قالب پرس بايستي خيلي از مسائل مربوط به پرسکاري، قالبها، طرز استفاده قالبها و قطعه اي که مي خواهيم توليد کنيم را مورد مطاله و بررسي قرار مي دهيم و طرحي ارائه دهيم که از هر لحاظ مقرون به صرفه و قابل توجه بوده و در مدت زمان کمتري قطعات توليدي زيادي ارائه دهد.
يک قالب برش از قسمت هاي زير تشکيل شده است.
رديف
نام قطعات
رديف
نام قطعات
۱
سنبه
۸
روبنده(ورق گير)
۲
ماتريس
۹
پين استپ
۳
کفشک بالائي
۱۰
سنبه گير
۴
کفشک پايني
۱۱
ضربه گير
۵
ميله راهنما
۱۲
پين انگشتي
۶
بوش راهنما
۱۳
توپي
۷
بيرون انداز
۱۴
قطعه کار(نوار)
قالبها از دو قطعه بالائي و پائيني تشکيل شده اند. معمولا" نيمه بالائي محل استقرار سنبه ها بوده و همچنين توپي نيز به کفشک بالائي سنبه مي شود. نيمه پائيني محل نصب ماتريس مي باشد.
قابهاي برش:
به کمک قالبهاي برش، قطعات از نوار، تسمه هاي فلزي، صفحات يا پروفيلهاي از مواد مصنوعي،کاغذ،چرم ، پارچه و مواد آب بندي ساخته مي شود. قالبهاي دو تکه غالبا" در پرس بسته شده و در نتيجه حرکت مستقيم الخط ماشين به هم نزديک و دور مي شوند. از روشهاي ساخت و توليد طبق DIN8580 غالبا" فرآيندهاي شکل دادن، قطع کردن و اتصال به کار مي رود. مطابق با روش توليد قالبهاي به کار رفته با عنوان قالبهاي شکل دادن، قالبهاي برش و قابهاي اتصال مشخص مي شود. قالبهاي که عمليات برش و شکل دادن و گاهي اتصال را انجام مي دهند به عنوان قابهاي مرکب(سري يا يک مرحله)مشخص مي شود.
مراحل برش:
برش قيچي با قالبهاي برش مانند عمل قيچي مي باشد،که قطع شدن قطعه کار با سنبه و ماتريس انجام مي گيرد.
عمل برش طي مراحل زير صورت مي گيرد:
مرحله ۱:
مواد در نتيجه نفوذ سنبه ابتدا به صورت الاستيک تغير شکل مي دهد.
مرحله۲:
با ادامه نفوذ سنبه در قطعه کار، الياف مواد باز هم کشيده مي شود، به طوري که از حد الاستيک تجاوز و تغيير شکل ماندگار ايجاد مي شود. مواد از خارج به داخل لبه برش کشيده شده و در اين منطقه قوس تو کشيدگي مي دهد.
مرحله ۳:
با نفوذ عميق سنبه،الياف مواد باز هم کشيده شده به طوري در نهايت بر استحکام برشي(قيچي) غلبه مي شود.مواد در لبه برش قيچي مي شود. ترکهاي ايجاد شده از گوشه لبه هاي سنبه و ماتريس به طرف هم حرکت مي کنند.
مرحله۴:
استحکام سطح باقيمانده اکنون آنقدر کوچک است که با ادامه نفوذ سنبه، ترکي ادامه و شکست مواد روي مي دهد. سطوح شکست عمودي نيست بلکه نسبت به سطح نوار و سطح بالاي قطعه مايل است.
مرحله۵:
هنگام نفوذ سنبه در مواد نيروي الاستيک Fe ظاهر مي شود که به صورت تغيير شکل برگشت فنري مواد عمل مي کند. بدين جهت سنبه تحت فشار زياد قرار مي گيرد. نوار روي سنبه که در حال برگشت به وضعيت اوليه است چسبيده و براي جدا کردن آن بايد بيرون انداز قرار داده شود.
مرحله۶:
بعد از برگشت کامل سنبه، مواد به خاطر خاصيت برگشت فنري دچار تغيير شکل مي شود. برگشت فنري منجر به اين مي شود که سوراخها کمي کوچکتر و قطعات برش خورده کمي بزرگ تر از قطر سنبه يا محفظه خالي ماتريس گردد.
عوامل اصلي تشکيل دهنده قالب برش عبارتند از:
1- عوامل استقرار اجزاء قالب(کفشک ها)
۲- عوامل کنترل و هدايت مسير صحيح دو نيمه قالب(ميل راهنما-بوش راهنما)
3- عوامل برنده (سنبه و ماتريس که عوامل اصلي قالب هستند)
4- عوامل تخليه قالب (بيرون انداز ها-روبنده و ...)
5- عوامل اتصال دهنده قالب و ساير عوامل ديگر(پيچ و پين-استپ هاي انگشتي و...)
حال به شرح يک يک قطعات مي پردازيم:
1- سنبه:
يکي از اساسي ترين قسمتهاي قالب سنبه است که جنس آن عموما" از فولادهاي SPKRوSPK مي باشد.
قسمت بالائي سنبه بصورت پخ يا پله مي باشد. تا بتواند توسط سنبه گير در جاي خود مناسب قرار گيرد.
سنبه ها را بعد از ساخت توسط عمليات حرارتي آبکاري نموده و بعد از سخت شدن لبه هاي برنده آنها را سنگ مي زنند اين عمل از خرابي سريع لبه سنبه ها و مخارج اضافي جهت تيز کردن پي در پي آنها مي کاهد.
سنبه هاي خيلي بزرگ را که تراشيدن يک تيکه آن مقرون به صرفه نيست بصورت چند تيکه مي سازند.
۲- ماتريس:
ماتريس نيز اکثرا" از جنس فولادهاي سنبه ساخته مي شود و تلروانس بين سنبه و ماتريس بايد به مقدار معيني باشد در غير اينصورت يا قطعه کار مطابق ابعاد خواسته شده توليد نمي شود. و يا اگر تلروانس زياد باشد قطعه بجاي بريده شدن داخل ماتريس شده و به حالت کشش پاره مي شود.
براي اينکه قطعات بتوانند براحتي از داخل ماتريس بيرون ريخته شوند فقط قسمتي از سر ماتريس مطابق قطعه کار بوده و بقيه آن تا انتها گشاد تر مي باشد.
ماتريس توسط چند پيچ و پين به کفشک پائيني بسته مي شود تا نسبت به سنبه ها در جاي مناسب قرار گرفته و لبه سنبه و ماتريس در گير نشوند و شکسته شوند.
بعضي ماتريس ها که ساخت آنها بصورت يک تيکه مشکل بوده و يا خيلي بزرگ باشند بصورت چند تيکه مي شوند و به روشهاي مختلف توليد مي شوند.
۳-کفشک ها:
کفشک ها عامل استقرار قطعات قالب هستند. کفشک بالائي-کفشک پائيني که معمولا" از جنس چدن مي باشند.
بر روي کفشک ها قطعات ديگري نيز سوار مي شوند که بشرح زير هستند.
۳-۱- ميل راهنما :
معمولا" در داخل کفشک پائيني پرس مي شوند و در کفشک بالائي در بوش راهنما حرکت تعرشي دارند و عمل کنترل و هدايت مسير صحيح دو نيمه قالب را انجام مي دهد.اصطحکاک در اين قسمت به صورت سرشي و لغزشي است.
۳-۲- بوش ميل راهنما(بوش راهنما):
بوش راهنما در داخل کفشک بالائي پرس مي شود و چون جنس سوراخ داخلي بوش راهنما از جنس ميل راهنما نرمتر است امکان خراب شدن ميل راهنما را از بين برده و همچنين عمل روغن کاري ميل راهنما را فراهم مي سازد.
۳-۳-نگهدارنده ميل راهنما:
وقتي طول ميله راهنما بلند باشد جهت جلوگيري ازخم شدن يا شکستن آن توسط نگهدارنده ميل راهنما که بر روي کفشک پاييني قرار مي گيرد، ضمن محدود کردن طول آزادي ميل راهنما به تقويت آن کمک مي کند .
۳- توپي :
توپي ها در انواع مختلف تهيه و به بازار عرضه مي گردد که بر اساس بزرگي و کوچکي قالب از آنها استفاده مي نمايند.
توپي از يک طرف به کفشک بالايي پيچ شده و از طرف ديگر در دهانه يا گلوئي فک بالائي پرس که متحرک است سنبه مي شود. بدين ترتيب با حرکت قسمت بالائي پرس قالب کار خود را انجام مي دهد.
۴ – پين استپ :
براي اين که قطعه درآمده از ورق با کمترين دور ريز توليد بايستي ورق در ايستگاههاي معيني توقف کرده و سپس عمل برش روي آن انجام مي شود . براي اين منظور از پين استپ يا نگهدارنده استفاده مي نمايند.
همچنين در ايستگاه دوم نيز در اثر وجود پين استپ در سوراخي که بر روي ورق ايجاد شده ورق مجدداً متوقف شده و عمل برش دوباره انجام مي شود.
۵- قرار انگشتي(پين انگشتي):
در مراتحل اوليه کار ممکن است چند قطعه به صورت ناقص توليد گردد که اگر قرار باشد از نوارهاي کوتاه استفاده شود توليد مقرون به صرفه نخواهد بود،لذا به منظور جلوگيري از ضايعات در مراحل اوليه بسته به طراحي قالب و تعداد ايستگاه هاي موجود از يک يا چند پين انگشتي استفاده مي نمايند.
پين انگشتي که روي روبنده جاسازي مي شود طوري است که آنرا به داخل فشار دهيم در داخل وارد کانال شده و به صورت زبانه اي سرراهه ورق مي گردد و به اين طريق ورق را در يک موقعيت مناسب موقتا" نگه مي دارد تا عمل برش روي آن انجام شود.
۶- روبنده يا ورق گير:
روبنده ضمن اينکه کانالي است براي هدايت و عبور ورق عمل بيرون اندازي ورق سوراخ شده از روي سنبه انجام مي دهد اگر روبنده در قالب وجود نداشته باشد ورق پس از سوراخ شدن در روي پيرامون سنبه، گير مي کند و در ادامه حرکت ورق داخل کانال قالب اختلال به وجود مي آيد.
روبنده ها ممکن است به تقسم مجهز شده و بروي سنبه سوار شوند و نوع ديگر آن که کانال هم بروي آن تعبيه شده به صورت ثابت بروي ماتريس سنبه مي شود.
۷- ضربه گير:
چون جنس سنبه سخت تر از جنس کفشک مي باشد لذا اگر سنبه بروي کفشک مونتاژ شده باشد بر اثر کار قالب، سنبه در داخل کفشک فرو مي رود براي جلو گيري از اين عيب و کم کردن خط شکستن سنبه ها از ضربه گير استفاده مي شود.
ضربه گير بين سنبه گير و کفشک بالائي قرار گرفته و هنگام بستن سنبه توسط ضربه گير نيز محکم مي گردد.
۸- سنبه گير:
سنبه گير وسيله اي است که براي استقرار سنبه بر روي کفشک به کار مي رود.
فشار دادن عبوري(اکستروژن):
فشار دادن عبوري غبارت است از شکل دادن فشاري يک قطعه کار از طريق فشار دادن آن بداخل يک مجراي قالب شکل دادن(ماتريس) که همراه با کاهش سطح مقطع مي باشد.
اکستروژن قطعه کار:
در اين روش قطعات با سطوح مقطع(گرد،مربع،مستطيل و غيره)از قطعات خام ظخيم که تکه هاي برش خورده ورقها يا تکه هاي از ميله ها هستند، شکل داده مي شوند. سنبه و ماتريس پرسکاري قالبهايي هستند که براي اين نوع شکل دادن سرد لازم هستند.
از آنجا که مواد در اثر فشار سنبه نمي تواند به هيچ سمتي راه يابد، اجبارا" در شکاف بين سنبه و بوش پرسکاري جريان مي يابد. اين جريان مواد در حالت سرد انجام مي شود. از آنجا که در کشش عميق بوشهاي دراز،مراحل کار متعددي لازم است، ساخت آنها به روش اکستروژن و آنهم بيشتر در يک مرحله کاري انجام مي گيرد.
اجسام توپر به طريق اکستروژن مستقيم يا معکوس پر، اجسام تو خالي به طريق اکستروژن مستقيم يا معکوس لوله توليد مي شوند. ترکيبي از اين روشها نيز امکان پذير است.
قالبهاي اکستروژن قطعه کار:
قالب هاي اکستروژن از نظر ساختماي ساده هستند. اين قالها البته بايدثابت ساخته شوند، تا اينکه بتوانند فشارهاي بزرگ لازم را تحمل کنند. سطوح سنبه و ماتريس بايد در محلهاي تماس با قطعه کار کاملا" پرداخت شوند، در غير اينصورت از جريان مواد در اثر اصطحکاک زياد جلوگيري و به نيروي بزرگي نياز است.
سطح پيشاني سنبه بايد بايد تا حد امکان تخت نباشد، بلکه کروي، مخروط ناقص و يا گنبدي شکل باشد.
به اين ترتيب جريان مواد آسان مي شود. حدود ۰.۱ ميلي متر از تنه سنبه و ماتريس خالي و فقط در لبه کلگي قسمتي به طول ۱ ميلي متر تا ۲ ميلي متر سطح استوانه با قي مي ماند.
فشار لازم براي شکل دادن در جهات محوري و شعاي وارد مي شود . نيروي محوري که باعث ايجاد تنش هاي کششي در مواد مي شود اهميت زيادي دارند . براي اينکه بتوان چنين نيروهايي را تحمل کرد ، ماتريس پرسکاري همراه با يک مهره گيرنده روي صحفه پرسکاري بسته مي شود، به اين ترتيب ماتريس داراي يک پيش تنش مي شود .
منابع و مآخذ :
رديف
نام منبع
گرداورنده
ناشر
۱
اصول قالب سازي
مهندس بهروز مردانيان
آموزشکده فني شهرکرد
۲
طراحي و ساخت قالب و قيود
مهندس عبدا... ولي نژاد
نشر طراح
۳
اصول طراحي قالب هاي فلزي
مهندس مصطفي جباري و مهندس علي معصوم پور
تکنو بوک