بخشی از مقاله
مهندسي قالب – طرح ريزي و طراحي
عوامل در پرسكاري ورق فلز:
در آغاز طرح‌ريزي فرآيند، تصميم‌گيري بايد صورت گيرد كه آيا قطعه‌اي كه طراحي مي‌شود بطور كامل استامپ مي‌گردد. بخشي از آن استامپ مي‌شود يا اصلاَ استامپ نمي‌شود توجه به طراحي، مواد، روشها، ابزار توليد و هر عامل ديگري كه مورد توجه باشد در تصميم‌گيري بكار مي‌رود. معيارهاي عملي زير براي اين امر موجود است ولي به مراجع ديگر هم رجوع نمائيد.
عوامل طراحي:
1- شكلها به آنهايي محدود مي‌شود كه ممكن است توسط بريدن، خم كردن، شكل دادن يا كشيدن يك قطعه ورق يا عمليات پرسكاري، توليد گردند.
2- حداكثر اندازه‌ها توسط انواع و اندازه‌هاي پرسهاي موجود محدود مي‌شوند. محدوديت‌هايي بر اساس اندازة حداقل وجود دارد زيرا مقاطع با ضخامت in 0.003 براي قطعاتي امكان‌پذير است كه 10000 عدد آنها ممكن است در يك دست نگه داشته شود.
3- ترانسها خيلي خوب هستند بعلاوه با منهايin 0.003 و حدود دقيقتر براي قطعات نازك و كوچك امكان دارد.
4- ضريب عامل وزن مزيت بالايي دارد قطعات شكل گرفته از ورق فلز كمترين وزن را دارند (برچسب پوند در هر اينچ مربع از سطح).
5- صاف بودن سطح خيلي خوب است زيرا وضعيت سطح معمولاَ تحت تأثير عمليات شكل دادن (فرمينگ) نمي‌باشد.
6- انواع مواد موجود است كه به شكل ورق نيز مي‌باشند و ترد و شكننده نيست.
تغييرات طراحي معمولاَ پر هزينه مي‌باشند اگر پس از ابزار‌كاري اوليه لازم باشد.
عوامل توليد:
1- زمان ابزار‌كاري با ساير روشهاي توليد مقايسه شود طراحي قالب و توسعه آن ممكن است چند ماه طول بكشد.
2- زمان توليد نسبتاَ كم است چون سرعت خروجي( محصول ) قبلي بالاست و 3000 قطعه در ساعت نيز توليد شده است.
عوامل اقتصادي:
1- هزينه‌هاي استامپ كردن مواد بايد كم در نظر گرفته شود و از 3 تا4 سنت در هر پوند براي فولاد، تا 25 سنت هر پوند براي آلومينيوم و مقدار بالاتر براي ساير مواد با مصرف كمتر بكار برود. يك ضريب هزينة مطلوب عبارت‌اند از كاهش قراضة حداقل بدست آمده از طريق انتخاب دقيق Stock ذخيره ، و طرح مورد نظر.
2- هزينه‌هاي قالب و ابزار بالا هستند معمولاَ براي ابزار‌كاري براي قطعات قابل مقايسه، بالاتر از هزينة لايكاست كردن آنها است. هزينه‌ها در جايي كه توليد زياد مورد نظر باشد بايد مورد توجه قرار گيرد.
3- هزينه‌هاي كارگر مسنقيم بستگي به اندازه و شكل قطعه دارد تحت شرايط( معمولي) آنها بسيار پايين هستند.
4- پرس‌ها: غير از پرسهاي پانچ( سوراخكاري) دستي كوچك پر هزينه‌تر از تجهيزات ماشينكاري استاندارد هستند از قبيل: دستگاهه تراشكاري و سنگ‌زدن سرعت ساعت ماشين بالاتري را نياز دارد.
5- هزينه‌هاي صيقل‌كاري كم مي‌باشند. اغلب ساير صيقل‌كاريها لازم نمي‌باشند.( نسبت با نقاشي ياPlating روكش كردن)
روشهاي اصلي در طرح ريزي فرآيند پرسكاري:
تصميم عبارت‌اند از توليد به كمك پرسكاري مي‌باشد. طرح ريز فرآيند فلز- پرس داراي سه حوزة مسؤليت اصلي است:
1- طرح ريزي توالي عمليات، تعيين تجهيزات فلزكاري واندازه‌گيري(gaging ) لازم براي توليد قطعات خوب و با صرفه در سرعت توليد معين شده.
2- هماهنگ كردن فرآيندها مانند عمليات حرارتي، صيقل فلز( صيقل‌كاري) و روكش‌كردن
(Plating).
3- يكپارچه كردن مسيرهاي حركت اپراتور و كنترل كردن مادة مورد نياز.
مسؤليت‌هاي دوم و سوم توسط متخصصان اجرا مي‌شوند بعداَ در اينجا مورد علاقه قرار نمي‌گيرد. مراحل زير از يك توية معتبر براي طرح‌ريزي يك فرآيند توليد فلز – پرس شده تشكيل مي‌شود.
1- تحليلهاي چارچوب قطعه – طرح‌ها، نماها، و نمونه‌هاي آزمايشي، مدلها، و غيره در اين قسمت بكار مي‌روند. مسؤليت انجام اين كارها بهتر است بصورت نمودر درآيد.
a) چه چيزي مي‌خواهيم؟ ( آنچه كه مي‌خواهيم چيست يا خواسته چيست؟)
طراح محصول بايد مشخصات دقيق اندازه، شكل، نوع ماده، و شرايط و فرآيندهاي ديگر را تعيين كند، طرح‌ريز فرآيند بايد تمام مشخصات و روابط آنها را درك كند.
b) فرآيندها و عمليات توليد را فهرست كنيد. فهرست نمونه زير را در نظر بگيريد.
1) سوراخ 2) فلانچ 3)سطوح خارجي 4) Blank بلانك
عمليات به صورت متوالي و صحيح بايد انجام گيرد يا آنها را با هم تركيب كنند و هر فقرة فهرست شده بايد كنترل شود( روي نقشه).c - امكان سنجي توليد را تعيين كنيد. عمليات قالب احتمالي را در نظر بگيريد ك مي‌تواند قطعه را با روابط سطح تعيين شده، توليد كند. يك سورا نزديك به يك فلانچ يك شعاع كوچك، يك نقشة مربوط به تابكاري، يك بلانك( Blank ) كه از لحاظ اثتصادي نمي‌تاوند لانه‌بندي شود. انيها و ساير شرايط مي‌توانند توسط طراح محصول بدون تأثير‌گذاري بر روي نيازهاي عملياتي بهبود يابند.
d) توصيه‌هايي براي مهندس توليد محصول بنويسيد. توصيه‌ها بايد تغييرات از نقشه قطعه را
دارا باشند.
2) اقتصادي‌ترين نوآوري را تعيين كنيد. معمولاَ روشهاي توليد متعددي وجود دارند روش انتخاب شده بايد روشي باشد كه منجر به كمترين هزينة كلي قطعه گردد و هزينه شامل مواد: ابزار‌كاري، كارگر مستقيم و غير مستقيم و هزينة بالابري مي‌باشد. تعيين اقتصادي‌ترين فرآيند مي‌تواند توسط مقايسه دو يا چند فرآيند اقتصادي‌تر براي توليد قطعه فلز پرس شده انجام شود. مقايسة هزينه‌هاي واحد براي هر فرآيند، براي كميت‌هاي توليد برابر، يك نقطه‌اي را مي‌دهد كه براي انتخاب اقتصادي‌ترين روش ابزار كاري بكار مي‌رود. هزينه‌هاي كارگر از عملكرد قبلي استفاده از اطلاعات زمان استاندارد برآورد مي‌شوند. نمايش گرافيكي در جايي مفيد است كه پراكندگي فرآيندها كم باشد ولي اگر توليد نيز زياد باشد، ممكن است از فرآيند با هزينة بالاتر استفاده گردد.بطور مشابه قالبهاي ساده ممكن است نسبت به قالبهاي توليد بالا ترجيح داشته باشدكه توسط نيازهاي
پيش‌بيني شده نشان داده مي‌شوند زيرا مهارتهاي خاصي مورد نياز براي طراحي، ايجاد و فقط قالبهاي توليد بالا وجود ندارد.همچنين قالبهاي عمليات واحد ساده‌تر ممكن است ابزار‌كاري را براي قطعات مختلف ممكن سازد كه داراي شكل و اندازه متفاوت مي‌باشند.
3)توالي عمليات را طرح‌ريزي كنيد. طرح‌ريزي عمليات فقط بر اساس نوع و هزينه توليد قطعه انجام مي‌شود اگر جزئيات كمي بايد بررسي گردند. a ) مشخصات بحراني را تعيين كنيد. هر نوع
مشخصات بدليل ترانسهاي دقيق آنها با محدوديت‌هايي مشخصات براي فرآيند موسوم به مشخصات بحراني مي‌باشد.تأثيرات مشخصات روي روابط سطح را به كمك يك طرح محدود مطالعه كنيد و از نقطه نظر توليد كننده مشخصات را آشكار نماييد. b ) نواحي بحراني را انتخاب كنيد- اين نواحي به سنجش روابط سطح در داخل ترانسهاي مشخص شده مربوط مي‌شود. نواحي بحراني باري تعيين هندسة قطعه بكار مي رود. طرحهاي محدود براي تعيين نواحي بحراني بكار مي‌رود طرح ريزي ايده‌آل نواحي بحراني بايد ابتدا برآورد شود اگر بصورت سطح با كيفيت در يك سيستم براي
عمليات و فرآيندهاي بعدي مشخص شده باشد. c ) عمليات توليد بحراني را تعيين كنيد يك عمليات و قتي بحراني است كه براي تثبيت ناحيه بحراني يا ناحية معادل لازم باشد كه از آن عمليات بعدي مي‌تواند انجام شود. ميزان كنترل مورد نياز برروي ضخامت، پهنا، خواص مكانيكي، خصوصيات جريان فلز، عوامل اصلي در تعيين عمليات توليد بحراني مي‌باشند. عمليات توليد بحراني ايده‌آل نواحي
بحراني دارد. يك عمليات واحد از ورق، نوار( تسمه)، يا ورق پيچيده كريل شده، تعيين مي‌نمايد.d ) عمليات توليد بحراني را انجام دهيد اين امر مسؤليت اصلي طراح قالب است كه با نقشه فرآيند كار ميكند ولي يك طرح‌ريز فرآيند بايد انواع قالب را بشناسد و كاربردهاي عمومي آنها و كنترل آشفتگي‌هاي ناشي از خواص جريان فلز را بداند كه ممكن است برروي دقت قطات تأثير بگذارد.
همچنين مسائل طراح قالب در مورد كنترل سايشي، آلودگي و غيره را بداند.e ) عمليات توليد ثانوي را تعيين كنيد. اين عمليات بين عمليات توليدكنندة بحراني و قطعة تمام (متصل) شده واقع مي‌گردد. محدوديتها در اين عمليات توسط مشخصات قطعه كار اعمال مي‌شوند. عمليات ثانوي ممكن است باي هماهنگي با يك فرآيند يا تثبيت يك ناحية بحراني عمليات بعدي لازم باشد.f) عمليات توليد ثانوي را انجام دهيد. ازالگوي رويه‌اي يكسان پيروي ميكند و شامل مسؤليت ب اي طرح ريز مي‌باشد. g ) فرآيندهاي Allied راتعيين نمائيد. فرايندها در طي تحليل نقشه قطعه
مشخص مي‌شوند. بنابراين يك عمليات تابكاري مكن است وقتي لازم باشد كه عمليات توليد ثانوي تعيين شده باشند در بعضي موارد طرح‌يز ثانوي ممكن است از تابكاري توسط تغيير در مشخصات ماده پرهيز كند. تمام حذف تابكاري احتمالي، روكش كردن، تميزكردن و ساير فرآيندها باعث كاهش هزينه‌هاي توليد احتمالي مي‌گردد.h ) فرآيندهايAllied را اجرا كنيد- اين فرآيندها تابعي از متخصصان است ولي طرح‌يزي فرايند فلز – پرس شده با تحويل دادن قطعه كار در شرايط مناسب، بايد همكاري كند. متخصص بايد تأثير فرآيند Allied رابر روي قطعه كار توصيه نمايد.4) اندازه‌گيري لازم را تعيين كنيد. اندازه‌گيري شامل 1) اندازه‌گيري موارد دريافت شده 2) قطعه كار در فرآيند است.
اندازه گيري شامل عرض، ضخامت، و ارتفاع باري ترانسهاي تعيين شده و خواص مكانيكي است. طرح‌ريزي، اندازه‌گيري در فرآيند براي استفاده در طي توليد همان رويه را دنبال ميكند كه براي انتخاب نواحي بحراني، يا نواحيي كه سنجش مي‌تواند براي دفاع از هندسة قطعه صورت گيرد، انجام شود. قطعه نبايد عمليات را ادامه دهد مگر اينكه اندازه‌گيري شده باشد. 5) تجهيزات پرس ضروري را تعيين كنيد. يك پرس بايد با نيازهاي عملي قالب تناسب داشته باشد و نوع عمليات پرسكاري و خواص مادة قطعه كار و دقت توليد نيز بايد در نظر گرفته شود. 6) مسير فرايند را آماده كنيد. مسيرهاي عملياتي از لحاظ شكل در صنعت بايد دو نياز را تأمين كند:1) شرح عمليات بايد دقيق وكانل باشد. 2) نامگذاري بكاررفته بايد با عمليات سازگاري داشته باشد.
يك طرح از قطعه برروي ورق مسيريابي ماشين عملياتي، كمك قابل توجهي ميكند.
طرح‌ريزي براي پردازش پانل: روشها و اصول طرح‌ريزي فرآيند براي قطعات فلز- ورق با طبقه‌بنديهاي قطعات، يكسان هستند. ولي روشهاي بكاررفته براي مراحل مقدماتي فرآيند يك پانل با موارد بكاررفته براي فرآوري يك شكل هندسي مانند يك فنجان، فرق ميكند. در هر دو حالت مادة قطعه در معرض تنش‌هاي كششي و فشار يكسان است. و خصوصيات كرنش ماده با شدت تركيب‌بندي فرق ميكند. ولي منبع اطلاعات و مشخصات براي طرح‌ريزي توليد يك پانل با شكل منظم اساساَ با يك قطعة عملياتي تفاوت دارد. اگر چه پانل‌هاي يك مجموعة فلز – ورق داراي ارزشي ساختاري
هستند، يكي از ملاحظات طراحي مهم مربوط به موارد فروش مي‌باشد. بعضي مؤلفه‌هاي عملياتي يك محصول از فلز ورق بدلايل اقتصادي، تهيه مي‌شوند. يك خودوري مدرن بهترين مثال كاربرد دو نوع مؤلفه فلز- ورق است. بخش جلوي خودرو يك بخش از طراحي است و بصورت كار هنرمند در طراحي‌هاي برروي تخته سياه، در مدلهاي گلي، در نهايت نقشه‌هاي دقيق، جلوه مي‌نمايد.
مهندس فرآيند، براي تأمين نيازهاي خودش بايد اطلاعات اولية اندازه و شكل قطعه را مستقيماَ از مدل بدست آورد. مدل( گلي) در اين مرحله به مهندس فرآيند و سايرين در ارزيابي قابليت توليد محصول كمك ميكند. بسياري از تغييرات جزئي توسط مهندسان طراح و هنرمندان مورد توافق مي‌رسذ تا محصول در محدودة فن‌آوري و رئشهاي كار با فلز – ورق و ماده مورد نظر باشد. وقتي مدل گلي تصويب مي‌شود اندازه‌گيريهاي بحراني براي بهبود و توسعه نقشه‌ها انجام مي‌گيرد. نقشه‌ها براي توسعة صفحات ورق اصي و اطلاعات پيشرفته براي قالب و ارزيابي تجربي شكلهاي كشيده شده استفاده مي‌شوند.
