پروژه و مقاله های رشته های مکانیک-ساخت و تولید و ماشین افزار

پروژه , تحقیق و مقاله های رشته مکانیک - ساخت و تولید و ماشین افزار

قالبهای برش

قالبهای برش

 

در تعریف قالب برش می توان گفت که این ابزار در حقیقت نوع پیشرفته و تکامل قیچی های ساده می باشد،که عمل بریدن و جدا کردن قطعات از همدیگر را با تکنیکی بهتر و ظرافت و دقت بیشتر و صرف هزینه کمتری عملی می سازد.

 

چگونگی کار قالبهای برش

 

اساس کار قالبهای برش بر دو فک ثابت و متحرک استوار است .این دو فک در حکم دو لبه قیچی برای پاره کردن قطعه ای با این ابزار کافی است قطعه را بین دو لبه قرار داده و فک متحرک نیروی لازم برای برش را به سطح قطعه اعمال می کند هر گاه مقدار این نیرو از مقاومت کششی قطعه بیشتر شود قطعه پاره خواهد شد.

 

 تئوری برش

 

همانطور که گفته شد هر گاه بخواهیم جسمی را پاره کنیم یا تکه از آن را ببریم باید آن را بین دو فک تحت نیروئی بیشتر از مقاومت کششی جسم قرار دهیم و مسلم است که مقدار این نیرو رابطه مستقیمی با جنس و ضخامت ورق دارد و در حالت کلی برای پی بردن به چگونگی واکنش ورق در مقابل نیروی وارده منحنی هوک را بررسی می کنیم.(شکل1)
طبق این منحنی قطعه مورد آزمایش تا نقطه
P (حد الاستیک) با نیروی وارده بر آن تناسب خطی دارد یعنی به قطعه نیرویی وارد می شود ،تحت اثر آن تغییر شکل معینی داده و با حذف نیرو ،دوباره به حالت اول باز می گردد این رابطه پس از نقطه P   برقرار نبوده و از نقطه  (نقطه تسلیم) به بعد با قطع نیروی وارده ازدیاد طولی در قطعه باقی می ماند با ادامه وارد کردن نیرو از نقطهB (نقطه شکست یا حد کشش)  به بعد قطعه شروع به نازک شدن می کند.در این حالت کریستالهای فلز فشرده شده ،تنشهای داخلی فلز افزایش می یابد و این باعث میشود که کم کم  قطعه از هم باز شود تا جایی که در نقطه U (نقطه گسیختگی) فلز کاملا از هم باز میشود.

محاسبه نیروی برشی

 

همانطور که توضییح داده شد جهت برش قطات مختلف نیروهای برشی مختلفی نیاز داریم که مقدار این نیرو رابطه مستقیمی با جنس و ضخامت قطعه دارد و برای به دست آوردن آن کافی است که طبق فرمول زیر تنش برشی قطعه را در سطح مقطع برشی ضرب کنیم:

 

F= نیروی برشی لازم بر حسب Kg

F =t b x S

S= سطح مقطع برشی بر حسب میلیمتر مربع

t b=تنش برشی بر حسب کیلوگرم بر میلیمتر مربع

 

 

 

 

در اکثر جداول موجود به راحتی می توان مقدار تنش کششی را پیدا کرده و آن را در یک عدد ثابت که با تجربه و آزمایش پیدا شده است ضرب می کنیم تا مقدار تنش برشی به دست آید .

           Tb= 0.8×6b

=6b تنش کششی بر حسب Kg/ mm2          =tb  تنش برش بر حسب Kg/ mm2   
برای پیدا کردن سطح مقطع برشی می بایستی محیط برشی آن را محاسبه کرده و آن را در ضخامت قطعه ضرب کنیم.

=S سطح مقطع برش بر حسب mm2            =T  ضخامت قطعه mm                                        S=U×T
=U  محیط جانبی برش mm

 

بازی برش یا لقی

 

لقی مقدار فضایی است که بین دولبه برش (سنبه و ماتریس) اختیار می شود و وقتی مقدار آن متناسب با جنس قطعه تولیدی و طبق فرمولهای مشخصی تعیین گردد،در نتیجه قطعه تولیدی دارای لبه های بریده شده همگون و دقیقی خواهد بود و هر چه لقی بیشتر از اندازه مجاز باشد نفوذ سنبه در داخل ورق بیشترمی شود و سطح برشی اطراف قطعه به شکل نامنظم و ناهمگونی در خواهد آمد.همچنین اگر لقی کمتر از مقدار معین باشد عرض بیشتری از قطعه به صورت کندگی از نوار جدا می شود.(شکل 2)

 

نقش لقی در برش قطعات

 

در شکل زیر نمونه ای از یک قطعه را که توسط سنبه وماتریس و با لقی مناسب بریده شده است مشاهده میکنید و همانگونه که دیده می شود پس از اتمام عمل برش یک قسمت روی نوار و دیگری روی بلانک که به سطوح جانبی برش معروفند به وجود می آیند که هر کدام دارای اجزای مشابهی می باشند.(شکل 3)

ناحیه AوA ' : این ناحیه قسمتی از ورق است که در آن کشش ایجاد شده و سنبه در داخل قطعه نفوذ می کند و همچنین در قسمت بلانک به طرف داخل ماتریس سیالیتی به مقدار A ' ایجاد می شود که هر چه جنس ورق نرمتر و لقی بیشتر باشد مقدار آنها افزایش می یابد.
ناحیه
BوB ': پس از طی مسیر A سنبه وارد قسمتB می شود و در نتیجه ورق به طرف پایین در یک خط مستقیم فشرده میشود. مجموع مقادیر Aو B که مساوی با مجموع مقادیر A ' و B ' می باشد بستگی به جنس و ضخامت ورق دارد که مجموع این مقادیر به نفوذ پذیری قطعه معروف است.(جدول شماره4)
ناحیه
CوC ' : در این قسمت مشاهده می شود که با ادامه وارد کردن نیرو ،قطعه از هم جدا می شود و مقدار آن از تفاضل مجموع مقادیر A و B از کل ضخامت قطعه به دست می آید.

زاویه شکست: همانطور که میبینید پس از نفوذ سنبه در منطقه
B و با ادامه کار ،قطعه از نوار اصلی جدا می شود که مقدار زاویه شکست در این منطقه رابطه مستقیم با لقی بین سنبه و ماتریس دارد و با α نشان داده میشود.
ناحیه
D و D ' : اندازه قطری D که در ورق ایجاد می شود تقریبا برابر قطر سنبه می باشد و اندازه D ' که در بلانک به وجود می آید تقریبا برابر با قطر قسمت مستقیم ماتریس است . از اینجا معلوم می شود هر گاه سوراخ مورد نظر باشد می بایستی سنبه به اندازه اسمی باشد و لقی را به ماتریس می افزاییم و اگر بلانک مورد نظر باشد می بایستی ماتریس به اندازه اسمی باشد و لقی را از سنبه کم می کنیم.

 

ابتدا با توجه به شکلهای موجود ،یکی از آنها را با توجه به امکانات ساخت و دقت مربوط به قطعه تولیدی انتخاب کرده که مشخصات این شکل در جدول 3 به طور کامل آمده است و سپس با استفاده از جدول 4 مقدار لقی را بر حسب جنس فلز تعیین می کنیم.
با استفاده از جدول زیر می توان مقدار لقی فلزات مختلف را بر حسب جنس فلز و با توجه به امکانات ساخت و نوع مقطع برش محاسبه نمود.(جدول شماره-4)
انتخاب نوع لقی: همانطور که در شکل 4 دیده میشود با تغییر لقی در سنبه و ماتریس مقاطع برش به شکلهای مختلف تغییر می کند و هر چه بتوانیم قطر سنبه و ماتریس را به اندازه اسمی طراحی شده نزدیک تر کنیم دقت قطعات بریده شده نیز بیشتر میشود،لذا با توجه به شکل شماره 4 توصیه میشود که برای انتخاب لقی با توجه به ماشین آلات و امکانات ساخت ،ایده آل ترین نوع لقی را انتخاب کنید.

 

جدول 3:مشخصات مقاطع برش نشان داده شده در شکل 4

 

شکل 5

شکل4

شکل3

شکل 2

شکل 1

مقطع برش

--------------

6˚-116˚

7˚-116˚

8˚-11˚

14˚-16˚

زاویه شکست α

2-5%T

4-7%T

6-8%T

8-10%T

10-20%T

قسمت جاری  (a )

50-70%T(d)

35-55%T(c)

20-40%T

15-25%T

10-20%T(b)

لبه مستقیم B        (a )

25-45%T(f)

35-50%T(e)

50-60%T

60-75%T

70-80%T

شکست  F

زیاد فشردگی کشیدگی  ( g )

متوسط-فشردگی کشیدگی ( g )

خوب-فشردگی کشیدگی

خوب کشیدگی

زیاد-تغییر شکل کشیدگی

فرم بر آمدگی

 

 

(a ) : در این حالت قسمت جاری شده و مستقیم رابطه نزدیکی با مقدار نفوذ سنبه در داخل قطعه قبل از شکست دارد.

(b ):در این حالت ممکن است قطعه مستقیم اطراف بلانک بسیار کم و یا نامرتب و یا اصلا حذف شده باشد.

(c ):قطعه دارای لبه های ناهموار می باشد.

(d ):در این حالت شکست در دو قسمت جداگانه به وجود خواهد آمد.

(e ):قطعه دارای سطح بسیار زیری می باشد.

(f ):قسمت مستقیم در دو موضع و به صورت جداگانه و متناوب پدید خواهد آمد.

(g ):مقدار برآمدگی بستگی به تیزی لبه های برنده دارد.

 

 

جدول 4:تعیین مقدار لقی فلزات بر حسب جنس و ضخامت فلز

 

 

 

شکل 5

شکل 4

شکل 3

شکل 2

شکل1

نوع فلز

1-2%T

5-7%T

8-10%T

11.5-12.5%T

21%T

فولاد کم کربن

2.5-5%T

11-13%T

14-16%T

17-19%T

25%T

فولاد پر کربن

1-2%T

3-5%T

9-11%T

12.5-13.5%T

23%T

استنلس استیل

0.5-1%T

2-4%T

6-8%T

8-10%T

17%T

آلومینیوم با مقاومت 236

0.5-1%T

5-6%T

9-10%T

12.5-14%T

20%T

آلومینیوم با مقاومت 236

0.5-1%T

2-3%T

6-8%T

8-10%T

21%T

برنج سخت

0.5-1%T

3-5%T

6-8%T

9-11%T

24%T

برنج نیمه سخت

1.5-2.5%T

3.5-5%T

10-12%T

12.5-13.5%T

25%T

فسفر برنز

0.5-1%T

2-4%T

5-7%T

8-9%T

25%T

مس سخت

1-2%T

3-5%T

6-8%T

9-11%T

25%T

مس نیمه سخت

1.5-2.5%T

4-6%T

6.5-7.5%T

8-10%T

22%T

سرب

0.5-1%T

1.5-2.5%T

3.5-4.5%T

5-7%T

16%T

آلیاژهای منیزیم

 

 

تاثیر لقی در سنبه و ماتریس

 

پس از انتخاب لقی میبایستی آنرا به دورتادور ماتریس و یا سنبه افزوده و یا کم کنیم که به دو حالت زیر صورت می گیرد:
الف- وقتی که سوراخ اندازه مورد نظر باشد :در این اندازه نهایی قطعه را به سنبه داده و مقدار لقی را به اندازه ماتریس می افزاییم،چون سنبه هر اندازه ای داشته باشد سوراخ روی نوار هم همان اندازه را خواهد داشت(شکل 3).
ب- وقتی که پولک (بلانک) اندازه مورد نظر باشد:در این حالت اندازه نهایی قطعه را به ماتریس می دهیم و مقدار لقی را از طرفین سنبه کم می کنیم ،چون همیشه ماتزیس اندازه قطعه بیرون افتاده را تعیین می کند(شکل 4).

 

انواع قالبهای برش

 

جهت ساخت قطعات مختلف با شکلهای گوناگون ،قالبهای برش مختلفی طراحی می شوند که عموما به دو دسته زیر تقسیم می شوند:
الف- قالبهای تک مرحله ای: از این گونه قالبها برای ساخت قطعاتی که شکل ساده ای دارند و معمولا با یک عمل برش یک قطعه تولید میشود استفاده میکنند(شکل 5).
ب- قالبهای چند مرحله ای: از این قالبها برای تولید قطعاتی که شکل پیچیده ای دارند و برای تولید هر یک از آنها نیاز به برش قطعه در چند دستگاه  مختلف دارد استفاده می شود(شکل 6)