طراحی و ساخت به کمک کامپیوتر(کد کم)

مقدمه :
همانگونه که مشهود است امروز با پیشرفت علم و تکنولوژی کامپیوتر در تمام علم نقش بسزایی پیدا کرده و استفاده از این وسیله امری اجتناب ناپذیر است تا جایی که وظایف مهمی را که ذهن انسان در انجام آن کند بوده و یا عملاً قادر به هماهنگی آن نمی باشد را به راحتی می توان به وسیله کامپیوتر عملی کرد .
از این روست که صنعت نیز خود را از دیگر شاخه های علوم در این امر مستثنا ندانسته و به ناچار در انجام مراحل طراحی ، ساخت ، مونتاژ ، کنترل کیفیت و…. به کامپیوتر روی آورده است .

اما در این میان یکی از مهمترین عرصه های صنعت که ارتباط بسیار تنگاتنگی با علم استفاده از کامپیوتر دارد . استفاده از این وسیله در امر طراحی و ساخت می باشد تا جایی که امروزه اکثر واحدهای بزرگ صنعتی در تمامی نقاط جهان از این تکنولوژی استفاده می نمایند .
استفاده از این تکنولوژی در

۱- بهبود زمان کاری
۲- دقت انجام عملیات

۳- قابلیت کنترل اشتباهات به صورت مجازی
نقش کلیدی و مهمی دارد .

از آنجایی که برای ساخت یک قطعه ابتدا به طراحی و محاسبات نیاز داریم . در ابتدا به بررسی طراحی به کمک کامپیوتر و سپس به بررسي ساخت قطعه به کمک کامپیوتر CAM می پردازیم .

شرح مختصری در مورد نحوه انجام عمليات طراحی و ساخت در واحد

:CAD/CAM
در ابتدای امر قطعه مورد نظر که سفارش مشتری می باشد باید به گونه ای به واحد CAD/CAM معرفی شود که این واحد اطلاعات لازم را جهت طراحی و ساخت آن بدست بیاورد به همین منظور باید از طرف کمپانی سفارش دهنده اطلاعات لازم ارسال گردد اما این اطلاعات به چندین گونه مختلف قابل عرضه می باشد .
در گذشته این اطلاعات به صورت ماکت ها و مدلهایی از جنس گلی یا دیگر مواد مجسمه سازی بود که با ارسال به شرکت سازنده قطعه اصلی در ابتدا با استفاده از دستگاه CMM بر روی سطوح و پروفیل قطعه در چندین موضع مشخص شده اقدام به عملیات check point گیری می شد .

این عملیات جهت مشخص کردن نقاطی برای حرکت ابزار ماشین CNC بر روی قطعه کار جهت تولید قطعه نمونه بود اما مشکلات عدیده ای که به علت دقیق نبودن مدل ارسالی از سوی کمپانی سفارش دهنده به وجود می آمد باعث شد که روش سفارش دهی به شیوه جدید و امروزی آن یعنی استفاده از CAD DATA تغییر یابد .

 

CAD DATA :
این اطلاعات شامل يک مدل سه بعدي البته به صورت يک فايل از يک نرم افزاري طراحي مي باشدکه داراي دقت ابعادي جهت گرفتن فايل NC بوده ولي همراه با اين مدل سه بعدي اطلاعات جهت طراحي و جداسازي مراحل مختلف ساخت قطعه وجود دارد.
لازم به ذکر است که مطابق محدوديت ماشين ابزار، ابزار توليدي و استانداردهاي موجود کارخانه که کارخانه را ملزم به تبعيت از آن مي سازند تغيراتي در CADDATA ارسالي از سوي کمپاني سفارش دهنده ممکن است صورت پذيرد.

شرح مختصري از قطعات توليدي در شرکت قالبهاي بزرگ صنعتي سايپا:
از آنجايي که قطعات توليدي در شرکت قالب هاي بزرگ صنعتي سايپا بدنه خودرو بوده لذا طبيعي است که بحث طراحي قالب به سمت قالب هاي پرس کشيده شود.
در واقع CADDATA دريافتي بايد به گونه اي تجزيه و تحليل شود که مراحل طراحي و ساخت قالب هاي پرس را براي انجام توليد قطعه مشخص کند.
همانگونه که مي دانيم همواره طراحي بايد مطابق داشته هاي موجود باشد بنابراين شرح مختصري از انواع قالب هاي پرس موجود و نحوه عملکرد و همچنين نوع قطعه هايي که با هر کدام از آنها توليد مي شود مورد نياز است.
انواع پرس هاي مورد استفاده :

نيروهاي کششي را محاسبه مي کنيم
درصدي از نيروهاي کششي نيروهاي ورق گير است.

در يک Safty Factor ضرب مي شود.
تقسيم نيروي C/P مي شود در تعداد C/P لازم براي عمليات کشش مشخص مي شود.
* توزيع C/P بايد يکنواخت و متقارن مي باشد.

سوراخ هاي کوچکي که در سطح DIE ايجاد مي شود در قالب کشش و اندازه آن براي قطعات Outer و براي قطعه Iner مي باشد.
که در سطوح صاف و يکنواخت قطعه در نظر گرفته مي شود.

حال با شناخت مختصري از انواع پرسها به طي شدن پروسه ورود اطلاعات به CAD/CAM مي پردازيم.

پروسه توليد قطعه از طراحي تا ساخت
۱- قرار داد با مشتري
۲- داده هاي ورودي به طراحي بر اساس سفارش مشتري
شامل : Proses Panel Proses shit
3- Part Drawing

۴- CADDATA (Wire Fram)
مورد ۳-۲ شامل سطوح Machining Surface ( مهم براي Checking firtur- در منترل نهايي قطعه)
تلرانس عمومي قطعه – تلرانس عمومي سوراخها – تلرانسي خصوصي سوراخ ها سوراخ هاي سري و نحوه قرارگيري قطعه در کارلاين خودرو.
حتماً CADDATA ارائه مي شود(از جانب مشتري)
تحت Carline خودرو.

۳- داده هاي ورودي توسط طراح مطالعه مي شود و Cad Data و نحوه قرار گيري آن در قالب در بهترين وضعيت براي قالب کشش ( از لحاظ زاويه قرارگيري نسبت به ماشين و عدم وجود زواياي منفي در قطعه ) در نظر گرفته مي شود.
در قطعه اي که کشش منحني شده و زواياي منفي برطرف شده اند حال نوبت به تعريف Dieface مي رسد. که بر اساس استاندارد موجود و عمق قطعه و محدوديتهاي ماشين و ماشين هاي حساسيت قطعه کار

در صورت داشتن کششي مجدد که مشخص است در غير اين صورت بدور از مرحله کشش نوبت به Trian , Pierce مي رسد.
* اولين قدم بررسي محيط Trim قطعه که آيا از بالا قابل زدن است يا نه
* مرحله قبل تمام شده است.

* Layout مربوط به Scrap cutter ها مکانيزم هاي CAM که غير از کشش در ساير مراحل مي توانند وجود داشته باشند و همان عمليات را تحت زاويه براي ما انجام دهد .

مرحله آخر قالب Heming است که قطعات Inner و outer را روي هم Set مي کند.
بعد از طراحي قالب نوبت به کار CAM مي رسد ( ماشين کاري و تهيه برنامه بعد از طراحي قطعه از تهيه پلات تهيه شده و به واحد هاي مختلف ارسال مي گردد. ( از طريق واحد هاي برنامه ريزي)

۱- طراحي
۲ – CAD CAM
3- برنامه ريزي
۴- فوم سازي

۵- اندازه گيري
۶- ارسال به ريخته گري
۷- بازگشت casting به کارخانه
۸- ارجاع به Q.C
9- از Q.C به فيلنيشينگ

۱۰ – پري فيتينگ Tray out
11- ارسال قالب به مشتري
قطعات جانبي قالب مانند W/P ها Sectional قطعاتsectional – پيچها – پينها – و همه اجزاي قالب شده را نصب مي کنند ( با در نظر گرفتن تلرانس ها )
Diedesign standard)اطلاعات در مورد ريخته گري قالب

۱- پيش از يک Core در ديواره Rib نياز است. و فاصله بين دو کوررويRib و mm45 است.
۲- در مواردي که قطعه ديواره قالب به منظور کم شدن وزن سهولت و همچنين براي عبور دادن تأسيسات و مکانيزم هاي مورد استفاده در قالب از قبيل لوله ها و شيلنگ ها و ساير وسايل مورد استفاده بود.

۳- ابعاد کورهاي کناري
در صورتي که ابعاد core از مقاديز استاندارد بيشتر شود.
در ديوار ها از corehole با ۸۰ استفاده مي شود.

۴- corehole را بسته به نوع کار قالب منظور آن به ديواره ریخته گري يا rip ايجاد مي کنند.
الف : Core Hole راه به در باشد.
ب: Core Hole را به در نمي باشد.

۵- محل و ابعاد Core Hole ها
در صورتيکه مقدار کوچکتر از مقدار داده شده در جول باشد حتماً ديواره را ضخيم تر مي گيرند. (براي حفظ استحکام)
* در شرايطي که Core Hole به يک ديواره Flange نزديک تر باشد مقدار را مي توان کمتر در نظر گرفت.

* علاوه بر کمک به کاهش هزينه و وزن قالب از Core Hole ها براي تأئيد کردن موقعيت با ابعاد مشخص طبق استاندارد در ديواره vib ها استفاده مي شود از Core Holeدر ابعاد استاندارد و همچنين براي اندازه گيري و بازديد Wear plate ها بر روي Guide ها و Striper ها بر روي کفشک بالا و پايين استفاده مي شود.
Core Hole ها براي پشتيباني در Cavity هايي از قالب تحت تأثير وزن مذاب روان شوند (پديده ماسه سوزي) براي جلوگيري از اين حالت از Core استقاده مي شود.

* همچنين از Core Hole براي بلند کردن قالب استفاده مي شود
* Core Hole براي ماشين کاري کف قالب استفاده مي شود در واقع اين Core Hole بر روي ديواره هاي جانبي قالب براي ماشين کاري کف pad در نظر مي گيرد . در واقع براي جا افتادن pad و سطوح به صورت هماهنگ ماشين کاري شوند .
* Core Hole ها براي piping

– براي مدارهاي هوا و سيم هاي برق بر طبق مسير هاي کنترل شده از مرکز کنترل به تک تک اجزاء Core Hole هايي ايجاد مي شود. سعی شود بیشتر از c.h هایی که برای کاهش وزن به کارمی رود استفاده شود

* Core Holeبرای نصب قطعات pierce punch و cam slide مورد استفاده است.
* Core Hole ها برای خروج آب و شستشوی قالب و خروج روغن مازاد روغن کاری . این C.h ها باید طوری طراحی شوند که سیال بر روی سطوح کاری قالب یا بر روی سیلندر های نیتروژن نریزد . سعی شود این Core Hole ها در ته core ایجاد شود .

برای شارژ Gas spring ها که برای نیروی زیاد و طول کورس زیاد در جاهایی که فنرهای کول جوابگو نیست یا فضا کم است مثلاً در یک مکانیزم تست زاویه / cam / (مکانيزم هاي بادامکي) استفاده مي شود.

اما بطور کلی در مورد rib و core باید سعی شود که :
۱- بهتر است تقاطع rib ها تحت زاویه ۹۰ درجه باشد و در غیر این صورت باید در گوشه های آنها fillet هایی به شعاع بزرگ زد
۲- Rib ها مساحت بزرگی را ایجاد نکنند و ضخامت آنها یکسان باشد .

 

ب- ملاحضات طراحی در مورد عملیات ریخته گری
* مکانهایی که برای ریخته گری مشکل ایجاد می کنند امکان ماسه سوزی در آنها وجود دارد . باید پر شوند و با یک Core Hole این مشکل حل می شود .
* توجه داشته باشیم که نباید در قالب sand casting زاویه مرده به وجود آید . این امر به خاطر عدم دسترسی به ماسه و رقیق شدن ماسه بوده و باعث ماسه سوزی می شود .

* از ایجاد دیواره هایی نازک و وجود GOP های باریک در قالب باید جلوگیری کرد .
* لحاظ کردن گوشت اضافه برای قسمتهایی که باید ماشین کاری شود .
* راحتی و آرامی جریان مذاب در نزدیکی فضاهای مرده پایانی امکان ایجاد حفره های هوا یا شکستگی در دیواره های ماسه ای وجود دارد .
* کلاً از گوشه های نوک تیز باید پرهیز کرد .

نکاتی در مورد اجزایی که با قالب یکی می شوند مثل نصب سطوح .
هر گاه سطح مقطع از مقداری کمتر و ارتفاع از حدی تقریباً بیشتر شود امکان شکستگی قالب یا احتمال ترک خوردگی در هنگام سرد کردن وجود دارد . طبق استاندارد برای مقاطع کمتر از ۵۰ و ارتفاع بیش از ۱۵۰ این اتفاق می افتد.
روش حل مشکل :

۱- در صورت امکان سطح را بزرکتر انتخاب نموده مثلاً در صورت نیاز به سطح ۴۵ از سطح ۶۰ استفاده می شود .
۲- یک RIB پشتیبان تهیه شود .

۳- اندازه سطح را در دو مرحله قرار دهید – توجه : سطح پایین باید بزرگتر باشد .
۴- اجزاء مجزا از upper و lower در نظر گرفته شده سپس روی آنها نصب شود.

۵- چند سطح نزدیک به هم یکدیگر در نظر گرفته شوند .
*در سطوح متمرکز:
۱- در بزرکترین سطحی که امکان دارد آنها را قرار دهید .
۲- Core hole ها را برای کاهش وزن و یکسان سازی به کار ببرید بدلیل اینکه در این حالت همه دیواره ها با یک سرعت سرد می شوند و هیچ تمرکز تنش نخواهیم داشت .

*مواردی که سطوح به خط برش یا خمش نزدیک است .(در قالب) مثلا لبه scrap cutter
1- supporting legs که در نقشه وارد نشده اما در واحد مدل سازی ( فوم سازی اعمال می شوند ) که یا هم سطح بوده یا هم سطح نیستند و اگر ارتفاع یکی خیلی بلند بود هم سطح نمی سازیم ولی زیر آن بلوک می گذاریم ( برای جلوگیری از ارتعاش ) استفاده از گيج هاي يکسان ساز سطح
برای punchیا pad

c.h برای کلمپینگ بالای supporting legs ایجاد می شود .
و ساختار pad به گونه ای باید باشد که قابلیت خروج هوا را داشته باشد و قابلیت ماشین کاری را داشته باشد .
Cast boss هایی که باید ماشین کاری شوند باید ۱۰ میلیمتر بالای سطح ریخته گری باشند همچنین ۵۵ میلیمتر از دیواره ها فاصله داشته باشند .
* خط مرکز پرس را plcبر روی جلو و عقب قالب با یک چاک نشان می دهند.

Safety area : سطوحی در ۴ گوشه قالب که به منظور ماشین کاری کف قالب بر روی این سطوح بر گردانده می شود .
توجه شود که در تمامی قالب ها از Safety area استفاد شود .

در صورت گیر کردن دو کفشک با گذاشتن جک در بین این دو سطح قالب باز می شود .
** کوشن پین ها
از c.p در قالبهای vestrike , bending , draw استفاده مي گردد.
انواع cushion pin از نظر شکل

الف- c/p صاف که و بدون لبه که و L آنها بايد به پرس مشتري منطبق باشد.
که معمولا از جنس S45c يا s45c-b است و بيش از ۵۵hRc سخت مي شود.

از يک رزوه براي کشيدن c/p به صورت exebolt استفاده مي شود.
ب c/p لبه دار که اختلاف قطر سر تخت آن با پين بايد بين mm10 تا ۸ باشد .
* انتخاب تعداد c/p : بايد تعداد به نحوي انتخاب شود که با اعمال به هر کرشين پين باعث کمانش و خمشي نشود از آنجايي که براي کوشن پين مقدار بار قابل حمل مشخص است.

* نيروهاي لازم جهت کشش يا برش در اشکال پيچيده به گونه اي نيست که قابل محاسبه المال به المال باشد به همين خاطر در اينجا با استفاده از بلانک اوليه و استفاده از مدل هاي تجربي که قبلاً تجربه شده و به استاندارد تبديل شده اين کار انجام مي شود و با استفاده از يک ضريب تقريب خوبي براي اين نيروها در تمام مراحل بدست مي آيد.

تلورانس موقعيت سوراخهاي کشش بين و پايه هاي کمکي که زير پين اصلي قرار مي گيرند است.
سطح تمامي c/p با قطر بايد از ۲/۳ مساحت پين بزرگتر و نبايد از ½ آن کمتر باشد همچنين خروج از مرکز c/p بايد coomm/max باشد.max مقدار mm200 باشد.

c/plax ها c/p ها را به سمت بالا مي رانند و اين دو بايد هر مرکز باشند و max به اندازه شعاع c/p مي توانند فاصله داشته باشند.
* ضخامت plate معمولاً mm40 می باشد
Plate داراي سطوح لغزشي و حرکتدار است.
يک سري از اطلاعات لازم پرس نظير:
۱- نوع پرس ۲- نوع انتقال قدرت ۳- ظرفيت به تناژ ۴- کورس