پایان نامه بررسی امكان پذیری طراحی و ساخت قالبهای فورج مدولار

پایان نامه بررسی امكان پذیری طراحی و ساخت قالب‌های فورج مدولار(MODULAR)در 114 صفحه ورد قابل ویرایش 

«به نام خدا»

مقدمه:

برای بهینه سازی صنعتی و رونق اقتصادی، و ارتقاء و پیشرفت آموزشی و تكنولوژیكی و قدرت علمی و رقابت فرآورده‌های تولیدی در بازارهای جهانی نیاز به كسب دانش‌ جدید، آموزش و به كارگیری تكنولوژی و روش‌های مدرن در صنعت قالبسازی می‌باشد.

هم اكنون بیشتر قطعات مهم صنایع خودروسازی، و صنایع نظامی و موتورسیكلت، و ابزار آلات صنعتی و … به كمك صنعت آهنگری و قالب های فورج تهیه می‌شوند.

با توجه به آمار و ارقام و تحلیل‌های علمی و كاربردی صنعتی كه انجام شده است، باید پروسة طراحی و ساخت قالب‌های فورج كه شامل طراحی علمی و محاسباتی قالب است و انتخاب مواد قالب و مراحل ساخت و ماشینكاری و عملیات حرارتی قطعات و مونتاژ قالب به شكل صحیح و علمی انجام شود تا قالب‌ها عمر و بازدهی مفیدی داشته باشند و محصولات تولیدی اشان نیز كیفیت مطلوب، عالی و استانداردی را پیدا نمایند.

آهنگری قدیمی ترین و اصلی ترین روش شكل دادن فلزات است. آهنگری به معنای تغییر شكل مواد با فشار بین قالبها، احتمالاً قدیمی ترین روشی است كه توسط انسان به كار گرفته شده است تا فلزات را به شكل مناسبی در آورد. طی سالهای متمادی صنعت آهنگری مراحل پیشرفت را طی نموده است.

شكل دادن طبق DIN 8580 یعنی «تولید با روش تغییر شكل خمیری (پلاستیكی) یك جسم جامد كه در آن جرم و نیز همبستگی آن حفظ شود.

طبق یك تقسیم بندی در روشهای شكل دادن براساس تنشهای غالب موجود در منطقه شكل دادن، شكل دادن با قالب بسته‌ آهنگری و شكل دادن با قالب باز در این تقسیم بندی روشهای شكل دادن، جزء زیر مجموعه‌های شكل دادن فشاری می باشند.

از قابلیت‌های روش فورج در تولید فرآورده‌های صنعتی می‌توان به كاهش هزینه و انبوهی تولید، و از معایب این روش به كمتر دقیق بودن قطعات تولید شده اشاره كرد.

موضوع مورد بحث، بررسی امكان‌پذیری طراحی و ساخت قالبهای فورج مدولار می‌باشد یعنی انعطاف پذیر كردن قالب فورج، یا قطعه قطعه كردن قالب فورج، یعنی در ساخت قالب از چندین قطعه استفاده شود به صورت Modular. كه از كنار هم قرار گرفتن آنها، كل قالب شكل می‌گیرد.

هدف این طرح آن است كه یك قالب تنها برای تولید یك قطعه یا یك محصول نباشد، بلكه با جابه‌جا كردن مدولهای آن و جایگزین كردن مدول مناسب بتوان محصول دیگر را تولید كرد.

حتی اگر قسمتی از قالب دچار مشكل شد یعنی ترك بردار یا بشكند می‌توان مدول آسیب دیده را خارج كرد و مدول مناسب را در سرجای خود جازد. مهم آن است كه این طرح باعث می شود، زمان طراحی فوق‌العاده كاهش یابد، و یك كاهش مهم در هزینه‌های ابزار ایجاد می‌شود.

این امر همچنین باعث تنوع در محصولات تولیدی خواهد شد و ما می توانیم در كوتاهترین زمان ممكن با تعویض قسمتهایی از قالب با مدولهای مناسب، محصول جدید دیگری را تولید كنیم و میزان تولیدات محصولها را نیز افزایش می دهد.

فصل اول:

1- صنعت فورج

فورج و شكل دهی فلزات گداخته یا تحت فشار قرار دادن آنها، توسط قالب‌های فورج و یا پرس‌های هیدرولیك یا پنوماتیك و یا پتك های ضربه‌ای را صنعت فورجینگ می نامند.

اكثر قطعات صنعتی در صنایع مهم مانند ماشین سازی، خودروسازی و صنایع نظامی با روش فورج تهیه می‌شوند.

در روش فورجینگ (آهنگری) مواد كار با قابلیت كوره‌كاری، و در حالت گداخته، فرم لازم را می گیرند. این قطعات دارای مقاومت و استحكام بیشتری نسبت به قطعات مشابه ماشینكاری شده هستند.

زیرا در پروسة آهنگری مواد اولیه قطعات به هم فشرده شده و قطعات مهمی مانند، میل لنگ‌ها، دسته پیستون ها و … ساخته می‌شوند.

از قابلیت‌های روش فورج در تولید فرآورده‌های صنعتی می‌توان به كاهش هزینه و انبوهی تولید، و از معایب این روش به كمتر دقیق بودن قطعات تولید شده اشاره كرد.

اكثر فلزات چكش خوار مانند فولاد‌ها، و آلیاژ‌های مس، آلیاژ‌های آلومینیوم و … قابلیت عملیات آهنگری را دارند.

چدن خاكستری جزء فلزاتی است كه خاصیت آهنگری نداشته، زیرا امكان شكستگی در آن وجود دارد.

فصل ششم:

6- انعطاف پذیر ساختن

گرایش های مختلف در تكنولوژی شكل دهی فلز كه تكنولوژی تولید و ساخت دستگاههای آینده را تغییر خواهند داد، در حال ظهور می باشند در این بخش، كوتاه كردن، انعطاف پذیر ساختن و ادغام تعدادی از فرآیند را شرح می دهد.

به علاوه بهینه سازی و شبیه سازی FEM نیز كه در مقاله دیگری گزارش شده‌اند، ابزار‌هایی با اهمیت روزن افزودن برای ایجاد فرآیندها و دستگاههای جدید یا پیشرفته می‌باشند.

از نظر كاهش هزینه‌ های تولید، افزایش سازگاری با محیط و ساخت محصولاتی با یك كیفیت استاندارد معین، فرآیندهای طولانی و پیچیده باید تا حد ممكن با لزوم كوتاه ساخته شوند.

هزینه، كیفیت، زمان تولید و سازگاری محیطی فرآیندها و محصولات همگی نقش رقابتی تعیین كننده‌ای در مهندسی تولید دارند.

آنها فرصت ها و چالش‌های جدیدی برای فرآیندهای تولید شكل دهی فلز ایجاد می‌كنند.

گرایش‌های پیشرفت و توسعه در تكنولوژی شكل دهی فلر:

1. كوتاه كردن فرآیند
2. بهینه سازی و شبیه سازی واقع گرایانه
3. تكنولوژی سازه تو خالی
4. ادغام چند فرآیند
5. انعطاف پذیر ساختن

با كوتاه كردن فرآیند چند نتیجه مثبت حاصل می شود،

مانند زمان تولید كوتاه‌تر، هزینه‌كمتر، مصرف انرژی كمتر،

از طرفی فرآیند توانایی خود را در ساخت انواع محصولات مختلف از دست می دهد. یك واحد چند منظوره یك خط تك منظوره می‌شود كه در آن محصولات خاص می توانند در مدت زمان بسیار كوتاهی تولید شوند. ...

با كنترل هوشمند قالبهای عمومی ساده و با قرار دادن قطعه كاری، كه به فرآیند‌های جدید و انعطاف پذیری شكل دهی می انجامد، می‌توان وابستگی به قالب‌های خاص را حذف كرد.

به طور مثال در پرسكاری گرم باز روبوتی، از یك روبوت پرسكاری با كنترل 6 محوری استفاده می‌شود كه قادر به نگه داشتن قطعه كار در هر وضعیت در طی عمل پرسكاری می‌باشد.

1-6- قالبهای چند تكه  (modular)

این قالب‌ها از نظر صرفه اقتصادی در تولید بعضی از پتك‌كاری‌ها به كار می روند. به طور كلی آن‌ها عمر ماتریس را كه در آن قرار دارند افزایش می دهند. استفاده از روش‌جاسازی می تواند هزینه‌های تولید را كم كند. یعنی چند قالب جاسازی شده تنها با هزینة یك قالب یك تكه ساخته می‌شوند. زمان لازم برای تعویض و جاگذاری قطعات كوتاه است زیرا در حال استفاده از اولین ست (set) می‌توان دومین ست را سرهم كرد.

در یك قالب چند تكه می‌توان پتك كاری دقیق تری نسبت به یك قالب یك تكه انجام داد.

فولادها با ظرفیت آلیاژی بالاتر و سفتی بیشتر می توانند در قالب‌های جاسازی استفاده شوند كه هم ایمن تر و هم از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر نسبت به قالبهای یك تكه است.

فهرست مطالب

مقدمه.............................................................. 1

فصل اول

1- صنعت فورج............................................ 5

1-1- انواع عملیات آهنگری............................. 9

1-1-1- از جهت درجه حرارت........................ 9

2-1-1- از دید چگونگی تغییر شكل.................. 11

فصل دوم

2- تجهیزات آهنگری.................................. 19

1-2- چكش ها و پرسهای فورج..................... 19

2-2- نمودار گردشی ................................. 22

2-3- اجزای سیستم فورج............................ 23

فصل سوم

3- اصول آهنگری.................................... 26

1-3- مراحل اصلی شكل دادن با فلش............ 26

2-3- نحوه سیلان فلز در فرایند فورج........... 29

3-3- دسته بندی قطعات فورج.................... 38

فصل چهارم

4- اصول طراحی قالبهای فورج.................41

1-4- طراحی قالبهای بسته آهنگری............ 44

2-4- مواردی كه باید در طراحی قالبهای فورج رعایت شود... 53

فصل پنجم

5- توسعه یك سیستم ابزار انعطاف پذیر...... 61

1-5- طراحی ابزار............................... 63

2-5- سیستم برای تراز و بست قالبها.......... 66

3-5- سیستم برای راهنمایی بین قسمت بالا و پایین......... 66

4-5- سیستم تعویض سمبه...................... 67

5-5- سیستم تعویض سریع قالب............ 67

6-5- زمان انجام طراحی................... 72

7-5- روشهایی برای جاسازی قطعات قالب......... 73

فصل ششم

6- انعطاف پذیر ساختن........................... 88

1-6- قالبهای چند تكه ................... 90

2-6- سیستم های قالب چند تكه فورج............... 96

3-6- قالبهای چند تكه در آهنگری دقیق آلومینیوم.......... 102

4-6- سایش قالب و كنترل آن........ 106

نتیجه گیری......... 108

منابع.................... 109

سپاسگذاری.......... 110