ghalebes

مقدمه ای بر طراحی و ساخت قالب

طراحی و ساخت قالب اولین مرحله در راستای ساخت و تولید بدنه خودرو می باشد به این معنی که برای ساخت هر بدنه خودرو نیاز به مونتاژ قطعات منفصله آن خودرو می باشد و به منظور تولید این قطعات نیاز قالبهای مختص به هر قطعه بوده که با توجه به اندازه قطعات از نظر بزرگی و کوچکی قالبهای آن طراحی و ساخته میشوند.لازم به ذکراست قالبهای بدنه خودرو با اندازه ها و اوزان مختلف تقسیم بندی می گردند که عبارتست از G1 ,G2,G3,G4,G5 که در تقسیم بندی G1 بزرگترین و G5, کوچکترین می باشد .طراحی و ساخت قالب های کوچک صنعتی در کشور ما سابقه ای نسبتا طولانی دارد.بوسیله ی این قالبها که عمدتا با عملیات ماشینکاری ساخته می شوند،عملیات خم کاری ،برش ،سوراخکاری و کشش بر روی ورقهای فلزی انجام می شود.مدت زیادی  از زمان شروع فعالیت جدی در زمینه ساخت قالبهای بزرگ (قالبهای قطعات بدنه خودرو)در ایران نمی گذارد.مراحل طراحی و ساخت قالبهای بدنه خودرو،در حال حاضر بصورت استاندارد در آمده است.بطوری که ملاحظه می شود،در کشورهای صنعتی جهان فاصله مرحله طراحی صنعتی بدنه خودرو تا ساخت قالبهای آن به مقدار بسیار زیادی کاهش یافته و نه تنها استاندارد بودن فرایند ،بلکه بهره جستن از تکنولوژی بسیار بالا،تجهیز کارنجات به سیستمهای مدرن و پیشرفته CAD/CAM،استفاده از دستگاههای CNC،رباتهای صنعتی پیشرفته و سیستم های انتقال اتوماتیک ، در خطوط تولید باعث کاهش زمان تولید و همچنین کاهش زمانهای غیر تولیدی فرایند و افزایش کیفیت و تیراژ تولید گردیده است،به طوری که امروز شاهد هستیم که تنها توسط یک شرکت سازنده خودرو چندین مدل خودرو در سال طراحی شده ، وارد خطوط تولید گردیده و روانه بازار می شود.تنها بررسی این نکته که از مرحله طراحی اولیه بدنه خودرو تا ساخت قالبهای اجزابدنه و تولید قطعه بالغ بر چنین ماه وقت صرف می گردد،نمایانگر استاندارد و معین بودن فرایند و استفاده از تکنولوژی پیشرفته آن می باشد.

طراحی و ساخت قالبهای بدنه خودرو از آن جهت اهمیت دارد که جهت حصول کیفیت مناسب خودرو نیاز به تولید قطعات با کیفیت،استاندارد ،ایمن و فراخور تکنولوژی روز می باشد.

لازم به ذکر است که طراحی نوعی تصمیم گیری است که با توجه به خواسته مشتری و توانایی های

طراحی و ساخت ،توسط طراح صورت می پذیرد و طرح نهایی از طریق روشهای مختلف به اطلاع مشتری رسانده می شود. راههای مختلفی جهت توضیح طرح به مشتری وجود دارد که چند نمونه از آنها عبارتند از:نمونه سازی ،ترسیم نقشه ها و توضیح از روی آن برای مشتری،ماکت سازی و…که امروزه کوتاهترین ،با صرفه ترین و بی نقص ترین روش انتقال طرحها در کارهای صنعتی ،ترسیم نقشه می باشد که در مجامع صنعتی به عنوان یک زبان بین المللی کاربرد دارد . بر روی نقشه ها به راحتی می توان بحثها و محاسبات مربوطه را قبل از مرحله ساخت بر روی طرح مربوطه پیاده نمود. با این عمل میزان هزینه و زمان ساخت دستگاه به حداقل مقدار ممکن تقلیل می یابد.بدین ترتیب روشن است که یک طراح صنعتی موفق کسی است که به جزییات نقشه کشی صنعتی آگاه و بر آن تسلط کافی داشته باشد.

آشنایی با صنعت قالبسازی در ایران

روشهای مورد استفاده در کشورمان که تقریبا بصورت مرسوم در خصوص فرایند طراحی و ساخت قالب به کار می روند متفاوت بوده که در زیر شرح مختصری از آن آورده می شود:

روشهای سنتی قالبسازی عمدتا مبتنی بر پیشبرد کار از طریق استاد وشاگردی است و عموما در کارگاههای کوچک مشاهده می شود .در این روش کلیه امور توسط یک نفر به عنوان سرپرست راهبری می شود و نقطه اتکای سازمان به اندیشه ها و تصمیم گیری های همان یک نفر می باشد.

طبیعی است که بنا به قایم بودن سیستم به وجود یک شخص احتمال بروز خطا نیز بالا خوهد بود.در این روش هزینه ها عموما پایین تر روشهای نوین قالبسازی می باشد.در این روش غالبا طراحی روش ساخت قالب بصورت ذهنی انجام می پذیرد و در صورت نبود فرد کل سیستم دچار اختلال و مشکل می گردد. از آنجایی که طراحی و ساخت بصورت ذهنی است گاها مشاهده که قالب های ساخته شده کیفیت لازمه (از نظر استحکام ،مکانیزم،و تیراژ و تولید )را ندارند.البته در برخی موارد نیز مشاهده شده که بسیار با کیفیت و مناسب بوده اند.در این روش عموما از ماشین آلات پیشرفته استفاده عملی صورت نمیگیرد و سعی در ساده سازی طرح با امکانات کارگاهی موجود است لذا این روش پاسخگوی ساخت قالب های پیچیده و بزرگ نمی باشد.عدم همخوانی قالب با پرس مورد نیاز برای تولید نیز از دیگر مشخصه های این روش محسوب می گردد.در این روش بوروکراسی در حداقل میزان ممکنه وجود دارد.سطح تحصیلات در این نوع قالبسازی عموما در حد متوسط و پایین است و از جهت انگیزه کاری از آنجایی که سود و زیان کار به یک نفر برمیگردد در حد قابل قبولی هستند.در روشهای نوین قالبسازی سلسله مراتب سازمانی وجود دارد و این ارتباطات در کارخانه های بزرگ قالبسازی مشاهده می گردد.در این نوع قالبسازی ها برای پیشبرد امور،واحدهای تخصصی مربوط به آن کار خاص به عنوان یک گروه تخصصی در نظر گرفته میشود و هر واحد محصول کار خود را به عنوان یک ورودی فرآیند در اختیار واحد دیگر قرا می دهد.در این قالبسازی ها به دلیل تعدد واحد ها،گردش کار پیچیده تر می باشد از این رو تعریف شرح وظایف اجتناب ناپذیر به نظر میرسد.بر خلاف روش سنتی که تصمیم گیرنده یک نفر می باشد،در اینجا تصمیم گیریها عموما بصورت تیمی و گروهی می باشد.در یک قالبسازی پیشرفته موفقیت و ناکامی،گروهی تلقی می شود.در این قالبسازی مدرن از آنجایی که تعداد پرسنل،ضای کارگاهی،تعداد ماشین الات و پیچیده بودن گردش کار،منابع اخذ وام و…زیاد است،شاهد هزینه های بالاسری بالاتر و در نهایت قیمت تمام شده بالاتر قالب هستیم.این هزینه های بالاسری را باید با اتخاذ سیاست های صحیح مدیریتی به حداقل میزان ممکن تقلیل داد.در این روش کارها بصورت گروهی تعریف می گردد در مقایسه با روشهای سنتی سیستم به طور نسبی وابستگی کمتری به افراد دارد و دوام و عمر سازمان به کار گروهی بستگی دارد.از نظر کیفیت ساخت،قالب های ساخته شده با این روش دارای کیفیت مطلوب،دوام و استحکام مناسبی میباشند.در این شرکتها از ماشین آلات پیشرفته و بسته های نرم افزاری تخصصی فراوان استفاده می گردد.از این در طراحی و ساخت قالب محدودیت کمتری وجود دارد.قالب های ساخته شده در این روش ساخت عموما با پرس ارائه شده توسط مشتری مطابقت دارند مگر آنکه اطلاعات ارائه شده پرس صحیح نباشد یا در طراحی اشتباهی رخ داده باشد در این روش ساخت عموما کار بصورت تخصصی پیگیری می شود.

انواع قالبها در تولید قطعات بدنه خودرو

قالب بلنکBLANK

قطعات تولید شده توسط قالبهای پرس از ورق های فولادی ساخته می شود.ورق های فولادی با ضخامت ها وعرض های مختلف موجود می باشند که برای تولید هر قطعه با توجه به شکل آن باید قسمتی از ورق بریده شود.اگر شکل قطعه ساده باشد برای بریدن آن می توان از قیچی استفاده کرد،در غیر این صورت نیاز به قالبی داریم که شکل مور نظر را از ورق ببرد.به این قالب،قالب بلنک می گویند.

 

قالب کششDRAW

پس از اینکه ورق به شکل مورد نظر بریده شد،اولین مرحله تولید قطعه ایجاد شکل کلی قطعه در ورق است که اینکار از طریق کشش ورق صورت می پذیرد.

قالب برشTRIM

در مرحله کشش برای شکل دادن به ناحیه ای از ورق باید اطراف آن ناحیه با نیروی نسبتا زیاد نگهداشته شود تا هنگام ایجاد فرورفتگی ها،ورق سرنخورد و کشیده شود ولی می دانیم که این نواحی جزء قطعه نهایی نیستند و بنابراین باید از قطعه جدا شوند.اینکار توسط قالب برش انجام میشود و در واقع کار این قالب بریدن اضافات می باشد.

قالب فلنج FLANG

کار این قالب خم کردن لبه هاست.شیب منفی را بوسیله قالبهای کشش نمی توان ایجاد کرد در نتیجه لبه هایی که باید به سمت داخل خم شوند نیاز به قالب فلنج دارند

قالب سوراخکاری PIERCE

کار این قالب ایجاد سوراخ های لازم در قطعه است.

قالب کوبش RESTROKE

با توجه به اینکه ورق فولادی نیز مانند بسیاری اجسام خواص الاستیکی قابل توجهی دارد پس از عملیات کشش و فلنج،لبه ها و گوشه ها و انحناها مقدار کمی برگشت خواهند داشت بنابراین برای جبران این برگشتیها نیاز به یک مرحله به عنوان تایید عملیات کشش و فلنج می باشد که قالب کوبش که مرحله نهایی کار می باشد این وظیفه را بر عهده دارد.

ممکن است یک قالب به گونه ای طراحی شود که بیش از یک عمل انجام دهد.همچنین قابل ذکر است که قالبهای کشش،برش و کوبش تقریبا برای تمام قطعات مورد نیاز هستند.

مراحل تولید قالب

طراحی و ساخت قالبهای مورد نیاز برای تولید یک قطعه براساس خواسته های مشتری انجام می گیرد.مشتری تعداد قالبها را همراه با جنس و استاندارد کلیه اجزای قالب و مشخصات پرس که در مرحله تولید برای هریک از قالبها به کار گرفته می شود را مشخص می نماید.

کارشناسان ابعاد و ضخامت و نوع ورق را تعیین می کنند همچنین تعداد قالبهای لازم برای تولید قطعه(کشش،برش،سوراخکاری،خمش،کوبش)احتیاج به تهیه و بررسی Die layout دارد.این موضوع بدین معنی است که استخراج مراحل قالب برای هر قطعه (Operation sheet) و تعداد مراحل با در نظر گرفتن سفارش مشتری نیاز به شناخت دقیق مشتری Die layout و توافق با سفارش دهنده قالب دارد.مراحل کار تقسیم بندی شده و هر کارشناس طراحی یک قسمت از طراحی قالب را به عهده می گیرد و طراحی دقیقتر ابعاد و اندازه های هر قالب و ترسیم نماهای مختلف قالب و همچنین برشهای لازم در محل های مورد نیاز به یک طراح سپرده می شود.طراحی های مختلف در این بخش توسط نرم افزارهای طراحی مانند (Mechanical Desktop, Auto cad) انجام می گیرد.البته از نرم افزار دیگری به نام(Auto From)نیز در این بخش استفاده می شود.که کار این نرم افزار شبیه سازی است.

به کمک این نرم افزار می توان عملکرد ورق در مرحله پرسکاری را شبیه سازی و محاسبات مربوط به آن را کامل کرد در صورتی که از لحاظ طراحی برای قالب مشکلی وجود داشته باشد قبل از طراحی و ساخت می توان به رفع معایب آن اقدام نمود که این کار باعث می شود تا از دوباره کاری پیشگیری شده و همچنین و همچنین در کیفیت کار و هزینه ها صرفه جویی نمود.پس از مرحله طراحی قالب نقشه ها و اطللاعات حاصل شده وارد مرحله CAD (طراحی به کمک کامپیوتر)وCAM (ساخت به کمک کامپیوتر)می شود.در این بخش نقشه های دو بعدی یا سه بعدی توسط نرم افزارهای مخصوصی مانند Power shipو CATIA سطح سازی می شود.سپس نقشه های سطح سازی شده از بخش CAD وارد بخش CAM می شود. پس از اتمام کار و بدست آوردن نتیجه دلخواه واحد CAM برنامه لازم را به قسمت ماشینکاری انتقال می دهد تا ماشین های فرزکاری برنامه مورد نیاز را بر روی قالب پیاده نمایند.سپس همزمان با این عملیات کار ساخت مدل فومی قالب اصلی انجام میگیرد.اصلی ترین مواد مورد استفاده فوم (یونولیت)می باشد.

پس از ساخت و تائید مدل فومی،این مدل جهت ریخته گری به شرکتهای مربوطه ارسال می گردد.نحوه ریخته گری به این گونه است که پس از قرار گرفتن مدل در محل مخصوص ،محل های خالی توسط شن و ماسه پر می شود و ماده مذاب روی مدل مدل ریخته می شود.فوم ذوب می شود و پس از سرد شدن ماده مذاب طرح اولیه شکل می گیرد.پس از ریخته گری قالب آماده انجام عملیات ماشینکاری می شود.

در این زمان واحد برنامه ریزی براساس ماشین آلات موجود و با توجه به ابعاد و وزن قالب اقدام به برنامه ریزی می نماید.پس از تعیین ماشین مربوطه کفشک روی ماشین بسته شده و عملیات ماشینکاری اولیه بر روی آن صورت می پذیرد.پس از انجام عملیات ماشینکاری که کلیه اجزاء مورد نیاز قالب را بر طبق نقشه ها تکمیل می نمایند کلیه اجزاء قالب جهت نصب بر روی یکدیگر و و انجام عملیات پیش مونتاژ به واحدی به نام Pre fitting ارسال می گردند.در این مرحله همزمان با انجام فعالبتها در P/F در قسمت ماشین کاری کوچک قطعاتی را که لازم است با ماشین کاری یا ساخت تولید شوند،آماده می نمایند.

در واحد P/F محل های مربوطه به اجزا آماده شده،سوراخ های پیچ و پین زده می شود و طبق نقشه یک سری از اجزاء روی کفشک ها مونتاژ می شود.

پس از این مرحله کفشک مجددا به ماشین کاری حمل می شود تا مرحله ماشینکاری ثانویه نیز بر روی آن انجام شود.برنامه این مرحله از CAM/CAD به دستگاه ها انتقال می یابد.پس از انجام ماشین کاری ثانویه قالب به قسمتی به نام آزمایش قالب سپرده می شود تا در آنجا مابقی اجزا روی قالب قرار می گیرند.در مرحله آزمایش قالب،قالب روی پوسته بسته می شود تا آن را آزمایش کنند.ضربه پرس در این مرحله ملایم است به دلیل آنکه اولین بار است که کفشک ها با هم درگیر می شوند ودر اینجاست که با استفاده از توانایی و تبحر قالبسازان،اشکالات کیفی قالب برطرف شده و نهایی سازی فرایند ساخت قالب انجام میپذیرد.اکنون قالب آماده تولید قطعه گردیده است،بدین منظور تعدادی قطعه آزمایشی از قالب تولید می شود و پس از تائید QC ومشتری آماده تحویل به مشتری می گردد.