ورق های فلزی یا Sheet metal از جمله پراستفاده ترین مواد در کلیه کالاها و وسایل مورد استفاده در صنایع هستند و تقریبا صنعتی به کار برده می شوند. صنایع خودرو پرمصرف ترین صنایع از جهت استفاده از ورق های فلزی می باشند. کل بدنه خودرو از ورق فلزی با ضخامت ها و جنس های مختلف ساخته می شود. برای شکل دهی ورق های فلزی از قالب استفاده می شود. از آنجائیکه رفتار فرم پذیری ورق ها به شدت متاثر از جنس و ضخامت ورق و نیز شکل نهایی مورد نظر است، قالب ها با روشهای گوناگونی باید طراحی و ساخته شوند و مسایل زیادی در این بحث باید مورد توجه قرار گیرد.
طراحی قالب های قطعات ورق فلزی یا Sheet metal بر مبنای فرم گیری شکل قطعه با توجه به کنترل حرکت ورق تا فرم گیری نهایی و پرشدن فضای بین سنبهPunch و ماتریس Die توسط ورق انجام می گیرد.
بر این اساس، مخصوصا قسمت هایی از قطعه که سطوح از چند سو به یکدیگر می رسند یا از یک دیگر دور می شوند. الزام است حرکت ورق به داخل قالب کنترل شود. ورق حین فرم گیری روی سطحی به نام Die Face می لغزد و اجزای موجود روی سطح مذکور تاثیرات متفاوتی روی سرعت حرکت ورق در واقع مقدار جابجایی ورق در واحد زمان می گذارند. همچنین صافی سطح Die face روی سرعت حرکت ورق تاثیرات شگرفی دارد. به طور خلاصه و ساده، افزایش سرعت حرکت ورق منجر به افزایش مقدار ورق حرکت کرده به داخل قالب می شود و ریسک چروک خوردگی افزایش می یابد.
در عین حال کاهش سرعت حرکت ورق، ریسک پارگی ورق حین فرم گیری را افزایش می دهد.
طراح قالب، با استفاده از ابزار های مختلف، Die Face طراحی می کند که در قسمتهای مختلف اجزایی جهت کنترل )کاهش یا افزایش سرعت ورق روی آن تعبیه شده است.
در قطعات با سطوح پیچیده مانند قطعات خودرو، طراحی Die Faceدر مواردی بسیار پیچیده می شود. به قطعه گلگیر جلو خودروی پژو 206 ،یا بدنه جانبی خودروی سمند توجه کنید. طراح قالب به هنگام طراحی باید حرکت ورق روی قسمت های مختلف قطعه و نیز تاثیر حرکت ورق را روی قسمتهای مختلف خود ورق بررسی کند و اینکار در خصوص مثال های بالا فوق العاده پیچیده می شود. به همین دلیل شغل طراحی قالب بسیار گرانقیمت است.
دانش طراحی قالب، دانشی آمیخته و عجین شده با تجربیات کلیه موارد تئوریک طولانی فردی است. گرچه امروزه تقریبا طراحی قالب به صورت آکادمیک و یا حین خدمت هم آموزش داده می شوند، لیکن حرف آخر در طراحی قالب را، تجربه طراح قالب و قالبساز می زند. با توجه به اینکه طراحی و ساخت یک قالب، کاری دشوار و پرریسک است، عملا امکان سعی و خطا و آزمایش دراین باره تقریبا وجود ندارد. نرم افزار AutoForm امکان انجام سعی و خطا در طراحی قالب را فراهم می آورد. ترکیب توانایی شبیه سازی عملیات فرم دهی این نرم افزار با تجربیات فردی طراح قالب، نتیجه ای بسیار عالی در طراحی قالب ارائه می کند که می تواند منجر به کاهش چشمگیر هزینه های طراحی و ساخت قالب شود.
AutoForm
AutoForm یک نرم افزار تحلیلی CAE است که به منظور تحلیل و شبیه سازی فرایند فرم گیری ورق های فلزی استفاده می شود. این نرم افزار با استفاده از فرایندهای تحلیلی المان محدود، می تواند کلیه مراحل فرمگیری را شبیه سازی کند و با استفاده از گرافیک قوی مراحل مختلف را با گویا ترین انتخاب های تصویری نمایش دهد. به طوری که نه تنها انواع پارگی و چروک را نشان می دهد، بلکه در کلیه گزارشات ارائه شده از طیف رنگ به خوبی استفاده می کند. به این ترتیب کاربر ارتباط بسیار مناسبی را با نتایج تحلیل برقرار می کند.
از جمله امکانات جالب این نرم افزار، ارائه گزارشات گوناگون از عملیات فرم دهی ورق است. مهمترین و پر استفاده ترین، گزارشات مربوط به پارگی و چروک Wrinkle است. آزمایشات عملی انجام شده توسط نگارنده، صحت گزارشات را بالای 99 درصد تایید می کند. نرم افزار بیش از 15 گزارش مختلف را پس از عملیات فرم دهی به صورت گرافیکی و با قابلیت ارائه اطالعات عددی در هر نقطه دلخواه، در اختیار کاربر قرار می دهد.
نرم افزار AutoForm توانایی ایجاد انواع تصاویر گرافیکی از مراحل مختلف فرم پذیری با ارائه مشخصات کامل در فرمت های معمول و قابل استفاده از قبیل jpg را دارد. تولید فایل انیمیشن با پسوند.avi یکی دیگر از امکانات جالب این نرم افزار است.
در تصاویر زیر دو گزارش در خصوص فرم پذیری Formability یکی از قطعات بدنه خودرو دیده می شوند که توسط نگارنده تهیه شده اند. قسمت های مختلف قطعه، حین عملیات فرم دهی دچار تغییرات متفاوتی می شوند. تصاویر این تغییرات را با رنگ مشخص می کنند. تصویر دوم همان قطعات را با تغییر در شرایط عملیات پرسکاری،که منجر به تغییر در فرم پذیری شده است را نشان می دهد. به این ترتیب طراحی قالب می تواند به سادگی تغییرات مورد نظر را در شرایط اولیه عملیات از جمله فرم سطح قالب Die Face ایجاد کند و نتیجه کار را بلافاصله ببیند و برداشت مناسبی از کل روند عملیات داشته باشد.
نرم افزار AutoForm ابزارهای مناسبی برای ساخت سطوح و منحنی های مورد نیاز مانند انواع Bead ،جزئیات Detail مختلف، سطوحBinder و Addendum و… دارد. برخی ابزارهای CAD نرم افزار به شرح زیر هستند
: Curve Manager
نرم افزار AutoForm دیدگاه مناسبی در محاسبه و ارائه منحنی های یک قطعه دارد. منحنی های مرزی (Boundary( از جمله پر استفاده ترین منحنی ها در سیستم های /CAD CAE/CAM هستند که از طریق منوی manager curve و با روشهای گوناگون ساخته می شوند. همچنین نرم افزرار uA toForm ،ابزارهای مناسبی جهت ارتباط با دیگر نرم افزارها در خصوص رد و بدل کردن منحنی ها دارد. تولید منحنیهای جدید هم در منوی مربوط به Manager Curve به خوبی و بسیار قدرتمند انجام می شود.
نرم افزار منحنی های مهمی در طراحی قالب از قبیل line profile Punch را تولید و ارائه می کند که بسیار مفید هستند.
تولید سطوح
نرم افزار AutoForm با دیدگاهی که به زعم نگارنده به درستی انتخاب شده، سطوح اجزای مورد نظر قالب را به صورت STL می سازد.
اجزای متعددی در طراحی قالب استفاده می شوند. این اجزا در نرم افزار AutoForm به سه دسته اساسی تقسیم می شوند. دسته اول سطوح مربوط به قطعه مورد نظر برای ساخت هستند. دسته دوم سطوح مربوط به قسمتهای نگهدارنده ورق حین عملیات فرم دهی هستند. سطح ورقگیر یا Binder به همراه سطوح موسوم به Beed که کنترل کننده حرکت ورق هستند از جمله سطوح این دسته هستند. دسته سوم سطوح اضافی هستند که وظیفه اصلی آنها رساندن سطح ورقگیر به سطح قطعه است و Addendum نامیده می شوند. البته سطوح دیگری به نام Detail هم در طراحی قالب استفاده می شوند. اگر از سطوح دسته اول، یعنی سطح خود قطعه صرف نظر کنیم، AutoForm در تولید کلیه سطوح دسته های دوم و سوم بسیار قوی و انعطاف پذیر عمل می کند. نرم افزار همچنین از سطوح تولید شده، فایل های خروجی با پسوند igs تولید می کند که در سطح گذاری قالب نهایی مورد استفاده قرار می گیرند. سطوح در AutoForm بر اساس مرزها Boundary و منحنی های میانی ساخته می شوند و به نحو رضایتبخشی قابل ویرایش و پارامتریک هستند
ماژول Die Designer
نرم افزار در این ماژول می تواند با توجه به ورودی های مختلف سطوح قطعه، پیشنهاد های مناسبی برای سطوح مورد نظر در قالب ازقبیل سطح ورقگیر، اجزای Bead و سطوح مربوط به Addendum ارائه نماید و به این ترتیب فرایند مدلسازی و سطح گذاری قالب را بسیار کوتاه نماید. پیشنهاد های ارائه شده توسط نرم افزار، حتی اگر به طور مستقیم قابل استفاده نباشند، دید بسیار خوبی به طراح قالب برای ادامه مسیر می دهند. طراحی لقمه اولیه (Initial Blank) پرسکاری ورق های فلزی، مخصوصا انواع پوشش دار آن، یکی از گرانقیمت ترین اجزای مورد استفاده در ساخت قطعات ورق فلزی هستند. به طوریکه در مقیاس تولید انبوه کاهش هر سانتیمتر مربع ورق مورد استفاده قابل توجه است. این موضوع به حدی حائز اهمیت است که می تواند منجر به تغییر در طراحی قالب، و ساخت قالب جدید شود. نرم افزار Auto Form دارای امکاناتی به منظور محاسبه کمترین میزان الزم ورق و بهترین چیدمان آن است. این امکانات در ماژولی به نام Designer Blank به کاربر ارائه می شوند.
کتابخانه جنس ورق Material Library:
عملکرد قطعات، علاوه به شکل و فرم تا حد زیادی به جنس آنها بستگی دارد. انتخاب جنس قطعه کار، فرایند دقیقی است که در مراحل طراحی قطعه انجام می شود. فرم پذیری قطعات، به شدت به جنس قطعه و خواص مکانیکی آن Mechanical properties وابسته است. نرم افزارAutoForm دارای کتابخانه مناسبی از انواع جنس ورقهای مورد استفاده در صنایع مختلف به همراه خواص مکانیکی آنها می باشد. نرم افزار برای اینکار دارای ماژولی کامل به نام Generator Material است. مزیت عمده این کتابخانه امکان افزودن اطالعات خواص مکانیکی مواد جدید ورق به آن و ایجاد جنس جدید است. اطلاعات خواص مکانیکی که از تست های مواد بدست می آیند، توسط فایلهای بانک اطلاعاتی به نرم افزار معرفی و استفاده می شوند.
سخن آخر
مانند هر نرم افزار دیگری اجزا و امکانات زیادی در این نرم افزار تعبیه شده است تا کاربر هرچه دقیقتر بتواند ایده های اصلی شکل گیری نرم افزار را پیاده سازی کند که در این مجال بیش از این قابل ارائه نبود. ایده ایجاد نرم افزار AutoForm در پرهیز از ”زیاده روی در طراحی“ یا باصطلاح Over design است. نتیجه بسیار مهم دیگری که از استفاده این نرم افزار حاصل می شود، تسریع در آموزش نفرات کم تجربه و تازه کار است که در تجربیات نگارنده به نحو باورنکردنی مفید بود است. صنایع جدید با شتاب فزاینده ای به سمت ایده های تولید ناب که فاقد اتلاف است، پیش می روند. در این حرکت جایی برای اشتباه نیست. شکل قطعات پیچیده تر می شوند تا کالاها زیباتر شوند و روشهای ساخت هر روز متحول می شوند، تا کالای مورد پسندتر، ارزانتر به دست مشتری برسند و این سیر، لاجرم کاهش هزینه های تولید را طلب می کند . AutoFormبه شما کمک می کند ابزارهای پرسکاری خود را دقیقتر و ارزانتر طراحی کنید.
