Category Archives: طراحي قالبهاي برش

طراحی قالبهای پرس

وسعت عملیاتی که توسط قالب می توان روی فلزات انجام داد بسیار زیاد است و بستگی کامل به طرح و ساخت قالب دارد. اگر مقدار تولید بالا باشد قالب کامل تر و اگر تعداد قطعه مورد نیاز کم باشد قالب ساده تری ساخته می شود.

مزایای تولید بوسیله قالب عبارتند از:

  • سطح تولید بالا می رود.
  • قطعه تولیدی ارزانتر تمام می شود.
  • قطعات دارای اندازه یکسان هستند.
  • قطعات تولیدی تمیزتر و دقیقتر به دست می آیند.

طراحی قالبهای پرس

برای طراحی یک قالب پرس بایستی خیلی از مسائل مربوط به پرسکاری مانند پرسها، قالبها، طرز استفاده از قالبها و قطعه ای که می خواهیم تولید کنیم را مورد مطالعه و بررسی قرار داده و طرحی را ارائه دهیم که از هر لحاظ با صرفه و قابل توجه بوده و در مدت زمان کمتری قطعات تولیدی زیادی ارائه دهد.

در اینجا برای آشنایی بهتر با موضوع، یک قالب برش را مورد مطالعه قرار بدهیم و ضمن توضیح قستمهای اصلی آن شرح کار هر یک را بیان می کنیم.

بطور کلی یک قالب برش از قسمتهای سنبه و ماتریس – کفشکهای بالا و پائین – توپی – میل راهنما ها و بوش راهنما –- بیرون انداز یا روبند – پین استاپ – ضربه گیر – سنبه گیر – پین انگشتی و غیره تشکیل شده است.

همانگونه که در شکل مشخص است قالبها از دو نیمه بالایی و پائینی تشکیل شده اند. معمولا نیمه بالایی محل استقرار سنبه ها بوده و همچنین توپی نیز به کفشک بالائی بسته می شود.

شمای کلی از یک قالب برش اسکن شود

عوامل اصلی تشکیل دهنده یک قالب برش عبارتند از:

  • عوامل استقرار اجزاء قالب (کفشک ها)
  • عوامل کنترل و هدایت مسیر صحیح دو نیمه قالب (میل راهنماها – بوش راهنما – نگهدارنده میل راهنما و صفحه راهنما)
  • عوامل برنده ( سنبه و ماتریس که عوامل اصلی قالب هستند)
  • عوامل تخلیه قالب ( بیرون اندازها – روبند و غیره)
  • عوامل اتصال دهنده قالب و سایر عوامل دیگر (پیچ و پین – استاپهای انگشتی و …)

حال به تشریح هر یک از اجزاء می پردازیم.

  • سنبه ( Punch):

یکی از اساسی ترین قسمت قالب سنبه است که جنس آن عموما از فولادهای SPK و SPKR می باشد و قسمت بالایی بصورت پله ای یا پخ و یا بصورت قلاب ساچمه ای می باشد تا بتوان توسط سنبه گیر در جای مناسب خود قرار گیرد. سنبه ها را بعد از ساخت توسط عملیات حرارتی آبکاری نموده و بعد از سخت شدن لبه های برنده آن را سنگ می زنند. این عمل از خرابی سریع لبه سنبه و خرج اضافی جهت تیز کردن پی در پی آن می کاهد.

5p

در قدیم سنبه های بزرگتر را توسط دستگاه مخصوص سنبه تراش بنحوی می ساختند که لبه مناسب در انتهای سنبه ایجاد شود. این لبه عمل بستن سنبه به کفشک بالایی را آسان می کند ولی امروزه با ماشین آلات CNC می توان همه نوع سنبه را تولید نمود.

  • ماتریس( Die):

ماتریس نیز اکثرا از جنس فولادهای سنبه ساخته می شود و تلرانس بین سنبه و ماتریس باید مقدار معینی باشد زیرا در غیر اینصورت یا قطعه کار مطابق ابعاد خواسته شده تولید نمی شود و یا اگر تلرانس زیاد باشد قطعه بجای بریده شدن، داخل ماتریس شده و با حالت کشش پاره می شود.

برای اینکه قطعات بتوانند براحتی از داخل ماتریس بیرو ریخته شوند، فقط قسمتی از سر ماتریس مطابق قطعه کار بوده و بقیه آن تا انتها گشادتر می باشد.

ماتریس توسط چند پیچ و پین به کفشک پائین بسته می شود تا نسبت به سنبه ها در جای مناسب قرار گرفته و لبه سنبه و ماتریس با هم درگیر نشوند تا از شکست احتمالی جلوگیری شود و در عین حال لقی از هر طرف یکسان باشد.

بعضی از ماتریس ها که ساخت آنها بصورت یک تکه مشکل بوده و یا خیلی بزرگ باشند، بصورت چند تکه ساخته می شوند و به روشهای مختلف به یکدیگر متصل می شوند. یک نمونه از چنین ماتریس هایی در شکل زیر وجود دارد.

  • کفشک ها (Shoes):

کفشک ها عامل استقرار قطعات قالب هستند .معمولا کفشک ها در بالاترین و پائین ترین قسمت قالب قرار می گیرند. اشکال زیر چند نوع کفشک را نشان داده است. بر روی کفشک قطعات مختلفی متصل می شوند که به شرح زیر هستند.

5p-1

۱-۳ میل راهنما ( Guide pin)

معمولا در داخل کفشک پائین پرس می شود و در کفشک بالائی ( در داخل بوش راهنما) حرکت لغزشی دارند و عمل کنترل و هدایت مسیر صحیح دو نیمه قالب را انجام می دهند.

5p-2۲-۳ بوش راهنما ( boshing Guide pin)

بوش راهنما در داخل کفشک بالائی پرس می شود و چون سوراخ داخلی بوش راهنما از جنس میل راهنما نرم تر است امکان خراب شدن میله راهنما را از بین برده و همچنین عمل روغنکاری مسیر میل راهنما را فرآهم می سازد.

5p-3۳-۳ نگهدارنده میل راهنما
وقتی طول میل راهنما بلند باشد، جهت جلوگیری از خم شدن یا شکستن آن، توسط نگهدارنده میل راهنما که بر روی کفشک پائین قرار می گیرد ضمن محدود کردن طول آزادی میل راهنما به تقویت آن نیز کمک می شود.
۴-۳ توپی
توپی ها در انواع مختلف تهیه و به بازار عرضه می گردد که بر اساس بزرگی و کوچکی قالب از آنها استفاده می نمایند. توپی از یکطرف به کفشک بالائی پیچ شده و از طرف دیگر در دهانه یا گلوئی فک بالائی پرس که متحرک است بسته می شود. بدین ترتیب با حرکت قسمت بالائی پرس، قالب کار خود را انجام می دهد. شکل زیر بیانگر توپی می باشد.
اصولا برای نقشه کشی و ترسیم قالبها و کفشک ها بایستی کفشک بالائی را از کفشک پائینی جدا کرده و نماهای مورد نیاز کفشک پائین را ترسیم نموده و سپس با مشخص کردن محور برش در مقطع ترسیم شده، نماهای برش خورده را برای هر دو کفشک ترسیم کرد.
۴- پین استاپ
برای اینکه قطعه در آمده از ورق با کمترین دورریز تولید گردد. بایستی ورق در ایستگاههای معینی توقف کرده و سپس عمل برش روی آن انجام شود. برای این منظور از پین استاپ یا نگهدارنده استفاده می نمایند. همچنین در ایستگاه دوم نیز در اثر وجود پین استاپ در جلو سوراخی که بر روی ورق ایجاد شده، ورق مجددا متوقف شده و عمل برش دوباره انجام می شود.

5p-4۵- قرار انگشتی

در مراحل اولیه کار ممکن است چند قطعه بصورت ناقص تولید گردد، که اگر قرار باشد از نوارهای کوتاه استفاده شود، تولید مقرون بصرفه نخواهد بود. لذا بمنظور جلوگیری از ضایعات در مراحل اولیه، بسته به طراحی قالب و تعداد ایستگاههای موجود از یک یا چند پین انگشتی استفاده می نمایند.

پین انگشتی که روی روبند جا زده می شود. طوری است که وقتی آنرا به داخل فشار می دهیم، در داخل روبند وارد کانال شده و بصورت زبانه ای سد راه ورق میگردد و بدین طریق ورق را در یک موقعیت مناسب موقتا نگه می دارد، تا عمل برش بر روی آن انجام شود.

5p-5۶- روبند ، پران و ورق گیر (Striper)

روبند ضمن اینکه کانالی است برای هدایت و عبور ورق عمل بیرون اندازی ورق سوراخ شده را از روی سنبه انجام می دهد اگر روبند در قالب وجود نداشته باشد، ورق پس از سوراخ شدن، در روی پیرامون سنبه گیر می کند و در نتیجه در ادامه حرکت ورق در داخل کانال قالب اختلال بوجود می آید. اصولا دو نوع روبند در قالب ها وجود دارد نوع اول بصورت فنر بر روی سنبه سوار می شود و با هر ضربه پرس بالا و پائین می آید و نوع دوم آن که کانال ورق هم بر روی آن تعبیه می شود، بصورت ثابت بر روی ماتریس بسته می شود. شکل های زیر بیانگر انواع روبند ها می باشد.

5p-6۷- ضربه گیر( Retainer)

چون جنس سنبه سختتر از جنس کفشک می باشد لذا اگر سنبه بر روی کفشک مونتاژ شده باشد، بر اثر کار قالب، سنبه در داخل کفشک فرو می رود برای جلوگیری از این عیب و کم کردن خطر شکستن سنبه ها از ضربه گیر استفاده می گردد. ضربه گیر بین سنبه گیر و کفشک بالائی قرار گرفته و هنگام بستن سنبه گیر توسط پیچ ها ، ضربه گیر نیز محکم می شود. دو نوع ضربه گیر وجود دارد: نوع اول ضربه گیر هایی که از صفحه هایی با جنس های نرم و انعطاف پذیر ( لاستیک های سخت، فلزات نرم) استفاده میشود، نوع دوم ضربه گیرهای فنری می باشد. شکل زیر نشان دهنده مطالب فوق است.

5p-7۸- سنبه گیر

سنبه گیر وسیله ای است که برای استقرار سنبه بر روی کفشک بکار می رود.

5p-8

تقسيم بندي عمليات برش در قالبهای برش

تقسيم بندي عمليات برش در قالبهای برش

برش ورقه هاي اوليه: ورقه هاي فلزي را مي توان با ابزارهاي مختلف بريده که عبارتند از: قيچيهاي دستي، قيچي هايي با سطح برش صاف، اره ها ، مته ها، و سنبه هاي مخصوص سوراخکاري، عملياتي که در اين قسمت شرح داده مي شوند نمونه هايي از وسايل برش جهت توليدات زياد است. که شامل شکاف دهنده ها، قيچي هاي برقي و قالبها، پرسها مي باشند. عمليات برش را بنابر خاصيت يا شکل آنها بشرح زير تقسيم بندي مي کنند:

  • عمليات براي قطعه زني:

قيچي کردن (Shearing ) ، قطع کردن ( Cut off) ، جدا کردن (Parting ) ، قطعه زني ( Blanking)

  • عمليات براي برش سوراخها:

سنبه کاري (Punching )، شيار زني يا شکاف زني (Slotting )، منگنه زني ( perforating)

  • عمليات روي قالبهاي چند مرحله اي(Progressive):

شکاف ( Not ching) ، نيم شکاف (Semi not ching ) ، بريدن (Lancing )

  • عمليات جهت کنترل اندازه:

آرايشي ( Trimming) ، باريک کردن ( Slitting)، تراشيدن ( Shaving)

وقتيکه يک قطعه از نوار فلزي جدا مي شود. در بعضي موارد قطعه جدا شده، قطعه نهايي است که احتياج به هيچ گونه عمليات بعدي ندارد، در بيشتر موارد با انجام عملياتي روي قطعه کار محصول نهايي بدست خواهد آمد. که در اينصورت قطعه جدا شده را قطعه کار مي نامند. اغلب، برشهاي بعدي قطعه کار را کامل خواهد کرد. قطعاتي که احتياج به فرم دادن دارند تا شکل نهائي را پيدا کنند. محصول تمام شده نام دارند. قطعات ممکن است بصورت دايره ، مستطيل ، مربع و يا اشکال پيچيده ديگري باشند.

قيچي ( Shearing): وقتي عمل برش در طول يک خط مستقيم باشد آنرا قيچي نامند. که اين عمل بوسيله ماشينهاي مخصوصي که قيچي يا گيوتين ناميده مي شوند، انجام ميگيرد.

4p

اين ماشينها ممکن است بوسيله پا، دست يا برق کار کند. ماشينهاي قيچي يا گيوتين ممکن است با تيغه هايي تا ۶m طول ساخته شوند. تيغه بالايي را با زاويه کمي مي سازند تا نيروي برش را حتي الامکان کاهش دهند، و عمل برش بصورت استمراري از ابتداي ورق تا انتها انجام گيرد. اين ماشينها داراي راهنماهايي جهت ثابت نگه داشتن ورق قبل از عمل برش هستند. اشکال زير دو ماشين قيچي که کاربرد بيشرتي در صنعت دارند نشان داده شده است.

4p-1

4p-2

ماشينهاي قيچي نيز جهت توليد قطعه بکار مي روند. البته در جائي که شکل قطعه اجازه استفاده از آنها را بدهد. ولي در بيشتر اوقات بخاطر محدوديت برش مستقيم، کاربرد قيچي محدود مي گردد.

ماشينهاي قيچي بخاطر اينکه احتياج به ساختن قالبهاي پر خرج جهت برش ندارند از نظر اقتصادي مقرون به صرفه تر است.

قيچي ها براي کارهاي زير استفاده مي شوند:

  • برش کلافهاي پهن ورق و تبديل آنها به قطعات بزرگ، اين قطعات را زير قالبهاي خم مي برند تا قسمتهاي بزرگ اتومبيل را بسازند.
  • برش کلاف ها و تبديل آنها به قطعات باريک و دراز که بعدا بوسيله دست زير قالبهاي برش برده مي شود. اين عمل معمولا وقتي انجام ميگيرد که حجم توليد کم باشد، و تهيه خوراک دهنده اتوماتيک به صرفه نباشد.
  • براي صاف کردن لبه ورقه هاي بزرگ که براي توليد قطعات دقيق که با خم کاري هاي بعدي قطعات جهت ساخت وسايلي از قبيل، قفسه ها، کمدها و غيره بکار برده مي شوند نيز از قيچي استفاده مي گردد.

عمل برش در ماشينهاي قيچي جهت توليد قطعات به اشکال مختلف صورت ميگيرد. همچنين با ماشينهاي قيچي که پايه هاي گردان دارند مي توان عمل برش را تحت زاويه اي انجام داد.

4p-3

قطع کن ( Cutoff): شکل زير نمايانگر توليد قطعه بوسيله عمل قطع کردن مي باشد. لبه هاي برش در يک خط عمل برش را انجام مي دهند. برش ممکن است شامل يک يا چند قسمت باشد که بنا به شکل برش مستقيم، زاويه اي و منحني تغيير مي کند. قابل توجه است که در عمليات قطع کن قطعات بايستي کاملا چسبيده بهم باشند. مقدار کمي از ورق در ابتدا و انتهاي آن ممکن است دور ريز شود قطع کردن بوسيله قالب روي پرس انجام مي گيرد. قالب ممکن است با ايجاد يک خط برش توليد يک قطعه و با ايجاد دو خط برش يکسان توليد دو قطعه و يا با ايجاد دو خط برش مختلف توليد دو قطعه بنمايد. با افزايش لبه هاي برنده در يک قالب مي توان قطعات بيشتري در هر کورس پرس توليد کرد. که البته افزايش ساعت کار پرس و سرعت آن بصرفه تر است از زياد کردن حجم قالب. عمليات برش محدود است به قطعاتي که کاملا کنار هم قرار دارند. در بعضي قطعات با تجديد نظر در طرح آنها امکان عمل برش را مي توان ايجاد کرد.

4p-4

دورريز زني ( Parting): قطعات ممکن است از ورقه هاي فلزي باريکي جدا شوند که براي توليد هر قطعه مقداري از ورق به دورريز تبديل شود. بنابر اين، عمل به اندازه عمل برش و قيچي مفيد نمي باشد. اما در قطعاتي که نمي توان آنها را کاملا به يکديگر چسباند از اين عميات استفاده مي شود. در اين عمليات دو خط برش براي ايجاد يک قطعه انجام مي گيرد. شکل زير دو ضلع از قطعه لبه هاي ورقه فلزي مي باشند. در عملي دور ريز زني، زائده ها زده مي شود تا قطعه توليد گردد.

4p-5قطعه زني ( Blanking): در اين عمليات، طول عمل برش کاملا به اندازه محيط قطعه مي باشد با توجه به شکل زير در ميابيم که چگونه با جدا سازي قطعه از ورق، مقداري از آن بصورت دورريز باقي مي ماند. از اين نظر عمليات قطعه زني بخاطر دورريز بيش از حدش عمليات مفيدي نيست. و در صورت امکان بايد از عمليات قبلي استفاده کرد. با توجه به اينکه طرح ها گاهي اوقات عمل قطعه سازي را از اين طريق اجتناب ناپذير مي کند. بعضي از قالبها داراي سنبه اضافي جهت ريزريز کردن دورريز مي باشند.

4p-6قطعه ظريف زني ( Fine Blanking): عمليات نسبتا پيشرفته تري بنام قطعه سازي ظريف وجود دارد. اين عمليات در موقعيکه سطح برش وظيفه حساسي را به عهده دارد، انجام ميگيرد. در اين عمليات سطح برش بايد عاري از قسمت دايره اي و قسمت شکست که تحت زاويه است باشد. تلرانس قالب در اينگونه عمليات مقداري نزديک به صفر است. از پرسهاي هيدروليک مخصوص جهت انجام اين عمليات استفاده مي شود. در حين برش ورقه فلز تحت فشار زيادي قرار ميگيرد. و براي فرآهم کردن اين فشار زائده کوچک و نوک تيزي روي فشار دهنده قالب مي سازند. تا قبل از اينکه عمل برش شروع شود در فلز فرو رود و آنرا محکم نگهدارد. در شکلهاي زير قالب پرس و نمونه اي از اين قطعات را مي بينيم. قطعه سازي ظريف معمولا روي فلزات ضخيمتر انجام ميگيرد چرا که سطح مورد نظر را بوسيله ماشينکاري آماده بهره برداري مي کنند.

4p-7در شکل زير مقايسه اي بين عمليات Blanking و عمليات Fine blinking انجام گرفته که نتايج آن بصورت درصد بيان شده است.

4p-8قطعات توليدي با اين روش داراي دقت بسيار زياد ، کيفيت سطح برش مطلوب و در عين حال مي توان از دورريز بيش از حد ورق جلوگيري کرد.

4p-9سنبه کاري(Punching): اگر نياز باشد درون قطعه کاري سوراخي ايجاد شود اين عمليات را سنبه کاري گويند. قطر سوراخ بوجود آمده در قطعه کار برابر قطر سنبه مي باشد. شکل زير بيانگر عمليات سنبه کاري مي باشد.

4p-10در عمليات سنبه کاري اگر دورريزي که بايد از قطعه جدا شود بصورت مستطيل يا شکل ديگري غير از دايره باشد عمليات را شيار زني يا شکاف زني ( Slotting) گويند. شيار ها معمولا نسبت طول به عرض آنها از ۱۰ بيشتر مي باشد.

4p-11منگنه زني ( Perforating): وقتي سوراخهايي روي قطعه بريده ميشود، اين عمل را منگنه زني گويند. اندازه سوراخ در اين عمليات حد مشخصي ندارد. بعضي اوقات ممکن است سوراخهايي روي دورريز ورق بريده شود که ميله هاي راهنمايي داخل آنها مي شوند تا ورق زير قالب در جاي مشخص بخود قرار گيرد. اين عمل بيشتر در قالبهاي چند مرحله اي صورت مي گيرد. حاصل کار منگنه زني، سوراخهايي تميز است که پس از دورريز قطعه اي که از ورق بوسيله سنبه بريده مي شود، ايجاد مي شود.

4p-12دقت شود اين عمليات با عمليات سوراخکاري ( piercing) اشتباه نشود در عمليات سوراخکاري عمل سوراخ شدن قطعه پس از پاره شدن فلز بر اثر کشش ايجاد مي شود. ولي در عمليات منگنه زني پس از بريدن ورق و توليد دورريز ايجاد سوراخ مي شود. همچنين بايد توجه داشت که سنبه در عمليات سوراخکاري بجاي لبه برنده داراي نوکي تيز همانند نوک فشنگ مي باشد. و هيچگونه دورريزي در عمليات سوراخکاري حاصل نمي شود.

4p-13شکافها و نيم شکافها ( Notching & Seminotching): اين عمليات بخاطر برداشتن يک قطعه از کناره فلز مي باشد. بوسيله برداشتن قسمتهايي از فلز در قالبهاي چند مرحله اي رفته رفته و قطعه مورد دلخواه بدست مي آيد. اگر در قطعه عمليات خمکاري نياز باشد مي توان بدون اينکه قطعه را از نوار ورق جدا کرد آنرا خمکاري نمود. شکلهاي زير نمونه اي از اين عمليات مي باشند. بعضي اوقات قسمتهاي مرکزي قطعه ابتدا برداشته مي شوند تا قطعه از دو طرف به کناره فلز براي عمليات بعدي متصل باشد. و اين عمل را بخاطر اينکه به لبه هاي فلز نمي رسند نيم شکاف مي نامند.

4p-14

4p-15

شکل زير يک نوار ورق چند مرحله اي را نشان داده که در آن از چند نوع عمليات نظير ( شيارزني، سنبه کاري، شکاف زني و در نهايت دور بري) همزمان با هم استفاده شده است.

4p-16بريدگي ( Lancing): وقتي برش در قسمتي از فلز بدون ايجاد دورريز ايجاد مي شود آنرا برديگي مي نامند. در يک قالب چند مرحله اي بريدگيها به قطعه اجازه خم مي دهند در حاليکه قطعه از ورقه فلزي جدا نيست بريدگيها همراه خم بوسيله سنبه مخصوصي ايجاد باريکه هايي مي کنند. شکل زير بيانگر اين موضوع مي باشد.

بريدگيها جهت ايجاد محفظه هايي که در فلز نرم داده مي شود و ميتواند کار مجراي خروجي هوا ، ايجاد ناحيه مستحکم را انجام دهد و ميتوان حتي ناحيه بريده شده را سوراخ کرده و رزوه کرد و بعنوان ناحيه اتصال استفاده نمود. اين عمليات معمولا در قطعات بزرگ اتومبيل بکار برده مي شود.

4p-17آرايشي ( Trimming): در هنگام توليد قطعه توسط قالبهاي کشش مثل کپسولها، سقف اتومبيل، کاپوت اتومبيل و گلگير اتومبيل مقداري فلز اضافي در اطراف قطعه وجود دارد که بايد از قطعه جدا شود براي اين کار بايستي قطعه کار بوسيله اي محکم گرفته شود. اين عمل فرم گرفتن فلز را کنترل مي کند سپس از طرف ديگر اين فلزات اطراف لبه قالب حالت چين خوردگي بخود مي گيرد. که دلخواه توليد کننده نمي باشد. جدا سازي اين چين خوردگيها از قطعه را آرايش گويند.

هنگامي که عمليات آرايشي روي استوانه هاي توليد شده بوسيله قالب انجام مي گيرد يک حلقه از فلز اضافي توليد مي شود. در قطعات بزرگ نامنظم عمل آرايش بوسيله قيچي هاي خورده بري انجام مي گيرد، بدين ترتيب که لبه اضافي را به اندازه هاي کوچک کوچک از قطعه جدا مي کند. و لذا نيازي به ساخت سنبه هاي بزرگ نمي باشد.

4p-18تراشيدن ( Shaving): در بين همه عملياتهاي برش، عمليات تراشيدن وضعي جدا گانه دارد. به اين صورت که در اين عمليات فلز بصورت تراشه از قطعه جدا مي شود. عمل تراش روي قطعه ها انجام مي شود تا اين قطعات اندازه حقيقي خود را بدست آورند. و از طرف ديگر ناهمواريهاي سطوح برش از بين برود. اين عمليات بيشتري براي ورقهايي با ضخامت زياد که در مرحله سنبه کاري لقي زيادي را بخاطر کاهش نيرو داشته است استفاده مي گردد . سوراخهاي منگنه بين لبه هاي برش در عمليات تراش تقريبا نزديک صفحه است . عمل تراش را در شکل زير مشاهد مي کنيد. معمولا عمليات تراش روي محيط قطعاتي که الزاما بايد صاف باشد انجام مي گيرد.

4p-19باريک کردن ( Slitting): در کارخانه هاي ذوب آهن ورقه هاي فلزي بصورت کلاف در عرضهاي مختلف از ۷۵ تا ۲۰۰ سانتي متر توليد مي شوند. براي بعضي قالبها اين ورقها قابل استفاده است، ولي براي بيشتر قالبها اين ورقها بايستي به عرضهاي کمتري بريده شود تا بتوان از آنها استفاده کرد. اين عمليات را باريک کردن گويند. که بوسيله ماشينهاي باريک کننده انجام مي گيرد. بطوريکه در شکل زير مشاهده مي کنيد عمليات باريک کردن فلز مستلزم وسايلي است جهت باز کردن و بستن کلاف هاي فلزي.

4p-20

 

نیروی برشی در طراحی قالبهای برش

نیروی برشی
بيشتر سنبه ها و ماتريسها براي برش فلزات بکار مي روند. و داراي سطحي صاف که با محور قالب زاويه ۹۰ درجه مي سازد مي باشند. بطوريکه قالب بسته مي شود عمل برش در يک لحظه در حاليکه همه سطح سنبه با ورق در گير است شروع مي شود. سطوح صاف سنبه ها و ماتريسها باعث مي شود که تغيير شکل قطعه به حداقل خود کاهش يابد. همچنين تيز کردن اين قالب ها بوسيله ماشينهاي سنگ کف ساب ساده مي باشد. بيشتر قالبهاي برش، صفحه پران لازم را جهت جدا کردن فلز دارند. اين فصل شامل فرمولهايي است که براي محاسبه نيروها و انرژي در برش لازم مي باشند. که عبارتند از:

  • نيروهاي برش با لبه هاي برش قائمه
  • نيروهاي برش با لبه هاي برش زاويه اي
  • نيروي پران ورقه از سنبه
  • کار يا انرژي

محاسبه نيروي برش يک قالب از اين جهت ضروري است که بتوان پرسي با قدرت مورد نياز را انتخاب کرد. از کار يا انرژي لازم براي عمل برش جهت مشخص کردن اندازه چرخ لنگر پرس يا انرژي لازم که از باز ايستادن پرس جلوگيري کند استفاده مي کنند. نيروهاي پران بايد مشخص شود تا بتوان اندازه و فشار فنرهاي قالب را تخمين زد. محاسبات براي قالبهايي است با لبه هاي برش تيز و از اينرو براي قالبهايي که لبه هاي برش آنها زاويه دار شده بايستي نيروي برشي زاويه اي را در نظر گرفت.

برش با لبه هاي قائمه:

نيروي برش لازم را از حاصلضرب فشار برشي فلز مورد نظر در سطح برش بدست مي آورند.

3pطول لبه برش در ماتريس به اندازه تلرانس از هر طرف از طول لبه برش در سنبه بزرگتر است. از طرف ديگر چون مقدار تلرانس در قالبها کوچک است. مي توان طول لبه برش سنبه يا ماتريس را براي تعيين طول برش در قالب بر گزيد. ولي معمولا براي برش سوراخها، محيط سنبه و براي برش قطعات محيط ماتريس را انتخاب مي کنند. از طرف ديگر اندازه نقشه هم قابل استفاده است.

3p-1مقاومت برشي

مقاومت برشي يک فلز مقاومتيست که فلز در برابر برش از خود نشان مي دهد. و مقدار آنرا معمولا (N/mm2) بيان مي کنند. مقاومت برش مشخص کننده فشار لازم جهت شکست فلز مي باشد.

در قالبهايي که مقدار تلرانس آنها زياد است مقاوم برشي برابر است با مقدار اسمي حد مقاومت کششي فلز، زيرا فلز در اثر کشش بريده مي شود. مقاومت نهايي يک فلز بوسيله کشش يک نمونه مشخص از آن فلز اندازه گيري مي شود. حداکثر نيروي مصرفي براي اين آزمايش را بر کوچکترين سطح مقطع تقسيم مي کنيم.

حد مقاومت کششي يا مقاومت نهايي کششي Sut از فرمول زير بدست مي آيد.

سطح مقطع قطعه / حداکثر بار وارده = حد مقاومت کششي

عمل برش وقتي موثر خواهد بود که تلرانس کمتر و لبه هاي برنده تيز تر باشند. زيرا که لبه هاي تيز قالب بار وارده بر فلز را متمرکز کرده و فشار بيشتري را توليد مي کنند. نيروي کمتري جهت برش لازم است. از طرف ديگر با تلرانس کوچکتر فنر بوسيله کشيده شدن جدا نمي شود. تجربه نشان داده است که با تلرانسهاي کمتر از ۵۰ % و تيزي لبه هاي برنده قالب ، مقاومت برشي فلز خيلي کمتر از حد مقاومت کششي فلز مي باشند. مشکلاتي وجود دارد که نمي توان مقاومت برشي هر آلياژي را مشخص کرد و آنها عبارتند از: فلز سرد نورد شده، تلرانس يا لقي انتخاب شده جهت نيروهاي وارده بر سنبه. معمولا مقاومت برشي Ssy بين ۵۰ تا ۸۰ درصد مقاومت کششيSy مي باشد. براي آلومينيوم و آلياژهايش مقاومت برشي بين ۵۰ تا ۷۰ درصد مقاومت کششي مي باشد. براي آهن با درصد کربن کم بين ۷۰ تا ۸۰ درصد مي باشد. براي اينکه از نتيجه کار مطمئن شويم. معمولا در محاسبات از مقدار اسمي حد مقاومت کششي استفاده مي شود. جدول زير مقاومت برش بعضي از فلزات پر مصرف را معرفي کرده است.

چون ظرفيت پرسها را اغلب با تن مشخص مي کنند لذا بايستي تبديل واحد انجام شود در محاسبات براي نيروي برشي هر قطعه نظر به اينکه بعد از چند عمليات روي فلز بر اثر سخت شدن فلز مقاومت برشي آن گاهي اوقات تا ۵۰% افزايش مي يابد. از ابتدا مقاومت برشي سخت شده آنرا به حساب آورده تا در عمليات اشکالي بوجود نيايد.

محاسبه کار لازم در قالبهايي که سطوح برشي آنها قائمه مي باشد:

کار لازم جهت برش يک ورق فلزي برابر است با حاصلضرب ميانگين نيروي برشي در فاصله ايکه نيرو عمل مي کند.

فاصله * ميانگين نيروي برش = کار

از طرف ديگر چون منحني نيرو براي برش ورقه هاي فلزي تقريبا بصورت مستطيل است. حداکثر نيرو را براي محاسبه انرژِي يا کار لازم مي توان به حساب آورد. البته بايد متذکر شد که اين موضوع وقتي درست است که تلرانس قالب زياد باشد و هيچگونه برش ثانويه در سطح برش نداشته باشد. زيرا وجود برش ثانويه در سطح برش مستلزم نيروي اضافي در موقعيکه عمل برش انجام مي گيرد مي باشد.

مسافتي که سنبه نيروي برش را در داخل ماتريس وارد مي کند: برابر است با مقدار نفوذ سنبه در فلز تا وقتيکه عمل شکست انجام گيرد. در فصل اول جدولي از نفوذ سنبه در فلزات مختلف آمده است. بنا بر اين سنبه نيروي برش زيادي را در همه ضخامت فلز وارد مي کند. از طرف ديگر بار وارده بر سنبه در حين برش بطور ناگهاني به صفر مي رسد. اين عمل وقتي انجام ميگيرد که شکستي که از جانب سنبه در ورق ايجاد شده با شکستي که از جانب ماتريس ايجاد شده همديگر را قطع کنند. فرمول محاسبه انرژي لازم جهت برش ورقه هاي فلزي بصورت زير مي باشد.

ضخامت فلز * درصد نفوذ * حداکثر نيروي برش = کار

محاسبه کار در قالبهايي که سطوح برش آنها بصورت قائمه نمي باشند: بعضي اوقات جهت کاهش نيروي برش لازم در يک قالب سطوح برش روي سنبه يا ماتريس يا هر دوي آنها را تحت زاويه سنگ مي زنند. اين عمل را اصطلاحا قيچي مي نامند. اغلب وقتي ظرفيت قالب از ظرفيت پرس بيشتر باشد اين زاويه را بر روي سطوح برش ايجاد مي کنند. تا نيروي برش قالب را در حد ظرفيت پرس پائين بياورند. زاويه هاي سطوح برش، عمل برش قالب را بصورت عمل برش يک قيچي در خواهد آورد. در جائيکه مايل بودن يکي از تيغه هاي قيچي نسبت به ديگري نيروي برش را تا حد توان دست انسان کاهش مي دهد. از طرف ديگر عمل برش بصورت مرحله اي انجام ميگيرد، بجاي اينکه يک مرتبه انجام پذيرد.

مايل ساختن سطوح برش را با مقدار ازدياد يا کاهش شيب لبه برش اندازه گيري مي کنند. نمونه هايي از اين سطوح را در شکل زير A مشاهد مي کنيد. در موقع برش سوراخها، زاويه را روس سطح برش سنبه تعبيه مي کنند. و از اينرو دورريز قالب تغيير شکل پيدا مي کند. ولي در موقع برش قطعات از يک ورق، زاويه را روي سطح ماتريس ايجاد مي کنند. و در اين حال قطعه بدون تغيير شکل از ورق جدا مي شود.

3p-2ايجاد زاويه روي سطح برش سنبه: کاهش نيروي برش را مي توان از روي شکل تخمين زد. فرض مي کنيم که سنبه را مطابق شکل زير D تحت زاويه سنگ زده باشيم، اين حالت حداقل برش در هر لحظه انجام مي گيرد. با دانستن درصد نفوذ فلز حداکثر طول برش در هر لحظه را مي توان مشخص کرد. در حالتهاي زير لبه سنبه به اندازه ضخامت ورق سنگ زده شده و نفوذ فلز ۵۰% ضخامتش مي باشد. ابتدا نوک سنبه تا حد نفوذ فلز در فلز فرو مي رود و عمل برش فقط روي ۵۰% محيط سنبه انجام ميگيرد و در اين حالت حداکثر بار روي سنبه وارد مي شود. هرچه سنبه بيشتر پائين مي رود درصد کمتري از محيط سنبه در حال برش است. در نتيجه نيروي کمتري لازم است. البته يکبار ديگر هم حداکثر بار روي سنبه وارد ميشود و آنهم وقتي است که لبه انتهايي سنبه روي سطح کار قرار ميگيرد.

3p-3

ايجاد شيب روي ماتريس: براي کاهش نيرو جهت برش قطعه اي از ورق شيب را بايد روي ماتريس ايجاد کرد. در اين حالت دورريز خم مي شود. و بخاطر اينکه اندازه برش در مقايسه با ضخامت ورق بزرگ است، نيروي لازم براي خم دورريز را مي توان ناديده گرفت. منحني هاي شکل زير براي اکثر قطعات قابل استفاده است.

3p-4

نيروي مصرفي در اين حالت تقريبا نصف نيروي لازم وقتيکه سطح برش قائمه است مي باشد و از طرف ديگر بخاطر اينکه سنبه يکباره با فلز درگير نمي شود، صداي حاصل از برخورد سنبه با فلز هم کاهش ميابد.

 نيروي بيرون انداز (Force of Striper):

وقتيکه عمل برش خاتمه ميابد ورق به اطراف سنبه مي چسبد که بوسيله عمل مکانيکي بايد ورق را از سنبه جدا کرد. ورقه فلزي به سنبه مي چسبد و در بعضي مواقع ممکن است بصورت سرد به سنبه جوش خورده شود ( پديده جوش سرد). هر چه اين جوش سرد روي سنبه بيشتر شود، سايش بيشتري روي سوراخ بريده شده بوجود مي آيد. اين فلز جوش داده شده بايد از روي سنبه جدا شود. فلزات نازک و سخت نيروي پران کمتري احتياج دارند. و در بعضي اوقات اصلا احتياج به پران نيست. فلزات نرم تر آلياژهاي (Al,Cu) تمايل بيشتري به جوش خوردن روي سنبه را دارند. از اينرو نيروي پران بيشتري لازم دارند. در طراحي اکثر قالبها نيروئي برابر ۱۰% نيروي برش رابه اين کار اختصاص مي دهند. از طرف ديگر در صورتيکه تلرانس قالب بيشتر از ۱۵% باشد نيروي پران را مي توان به ۵% نيروي برش کاهش داد.

نيروهاي پران بطور دقيق با بکار بردن فشار سنج و بدون اينکه سطح برش قالب تحت زاويه اي سنگ زده شده باشد اندازه گيري شده، نتايج بيانگر اينست که با تلرانسهاي بيشتر از ۱۰% ، نيروهاي پران کمتر از ۲% هستند. با تلرانسهاي کم که ايجاد برش ثانويه در سطح برش مي کنند، اغلب نيروي پران به ۳۰% نيروي برش مي رسد. با تلرانسهاي کمتر از ۳% سنبه به ورق چسبيده مي شود. و اين چسبيدگي باعث بيرون کشيدن سنبه از سنبه گير مي گردد.

قواعد عمومي نيروي پران عبارتند از:

  • فلزات نرم تر نيروي پران بيشتري لازم دارند.
  • تلرانسهاي کمتر نيروي پران بيشتري لازم دارند.
  • برش قطعات از کناره ورق فلزي بخاطر اينکه ورق فلز مي تواند کج شود و از سنبه جدا شود نيروي پران کمتري لازم دارند. ( بعضا نيازي به پران ندارد)
  • برش با سرعت زياد بخاطر حرارتي که ايجاد مي کند و شانس جوش خوردن ورق به دور سنبه را افزايش مي دهد نيروي پران بيشتري نياز دارد.
  • روغنکاري سنبه ها نيروي پران را کاهش مي دهد.
  • سنگ زدن سنبه و ماتريس بصورت عمودي نيروي پران را کاهش مي دهد.