استراتژی های طراحی قالب تزریق پلاستیک با سیستم CAD
در ۲۵ سال گذشته حوزه مربوط به پلاستیک ها بسیار سریع تر از حوزه های دیگر پیشرفت کرده است. فرآورده های پلاستیکی فراوانی در منزل، محل کار، اتومبیل و در تمام دنیا مورد استفاده قرار می گیرند؛ اما بندرت به فرآیند تولید این مواد و یا اینکه چگونه می توان فرآیند تولید را بهبود بخشید،فکر می کنیم مگر اینکه شغل ما در این حوزه تعریف شده باشد.
مشکلی پیچیده
زمانی که پلاستیک ها برای اولین بار محبوبیت کسب کردند، قطعات تولید شده بسیار ساده بودند. بسیاری از قطعات طراحی شده در یک صفحه ترسیم طراحی می شدند، بنابراین بدیهی است ابزارهای تولید نیز به همین شیوه طراحی شده باشند. تمام چیز های که مورد نیاز بودند، عبارت می شدند از یک خط کش، یک صفحه ترسیم، چندین مداد، پرگار و یک تیغ به منظور پاک کردن اشتباهات رخ داده. البته، طراحان ابزار ها و قطعات، باید مهارت بالا و صبر زیادی داشتند تا می توانستند کار های تکراری انجام دهند، به عنوان نمونه می توان به طراحی سوراخ های پین های پران(ejector) اشاره کرد.
با معرفی سیستم های ترسیم ۲ بعدی در دهه ۱۹۷۰ دو تغییر اساسی در ساختار قالب‌سازی ایجاد شد:
(۱) حجم کارهای تکراری نقشه کشی به واسطه قابلیت کپی کردن ترسیمه ها کاهش یافت. همچنین معرفی شدن نشانه ها و علامات خاص و توانایی ذخیره شدن آنها در کتابخانه خاص و امکان استفاده دوباره از آنها در ترسیم های بعدی فقط به واسطه یک کلیک، حجم طراحی را کمتر و انجام آن را سرعت بخشید.
(۲) فرآیند بهینه سازی و ایجاد تغییر در ترسیمه ها تسهیل شد، یعنی می توان بخشی از ترسیمه را پاک کرد، حرکت داد و یا ویرایش کرد. اما کماکان عدم توانایی در انجام طراحی های سه بعدی به واسطه سیستم دو بعدی را می توان از کمبود‌ها و نقص های آن زمان به حساب آورد.
با معرفی شدن محیط های CAD سه بعدی، پیچیدگی های قطعات پلاستیکی تولید شده نیز افزایش یافت، تعداد زیادی از تولید‌کنندگان هنوز از روش های قدیمی طراحی قالب استفاده می کردند. قرار دادن سوراخ پین های پران در قالب را در نظر بگیرید. در این فرآیند هر کدام از این پین ها به صورت جداگانه در مکان مناسب قرار داده می شوند، و در مرحله بعد می بایست در طول قطعه تراشیده شود. حتی با علم به اینکه نرم‌ا فزارهای کامپیوتری با سرعت و دقت بسیار بالایی می توانند این کار را انجام دهند، طراحان قالب هنوز از سیستم قدیمی استفاده می کنند و وقت زیادی را صرف تولید قالب می‌کنند.
راه حلی خاص
در سال های گذشته، نسل جدیدی از نرم افزارها و سیستم‌های CAD ایجاد شدند. با اتوماتیک کردن بخش های خسته کننده پروسه تولید، باعث شد تا طراحان قالب وقت بیشتری صرف خلاقیت در تولید قطعات جدیدتر شوند و همین موضوع باعث شد تا به ابزارهای تولید توجه بیشتری شده و کیفیت قطعات تولید شده افزایش یابد.
نتیجه این موضوع ،تولید سریع قطعات و قالب های بهتر بود. نرم افزارهای مخصوص به طراحان این اجازه را می دادند که هندسه پیچیده را سریعا به نیمه های برآمدگی و فرورفتگی (core and cavity) تقسیم کنند و طراحی را بر اساس این تقسیم بندی کامل کنند. ابزارهای سریع و بصری به طراحان این اجازه را می دهد که قسمت لغزنده و مکانیزم حرکتی قالب ها را با استفاده از مدل ۳ بعدی جدا مورد بررسی قرار دهند، و بتوانند آنها را حرکت دهند و عملکرد آن و مقدار تناسب آنها در قالب را کنترل کنند.
زمانی که قطعات اصلی قالب –مانند حفره ها، لغزنده ها و قفل های قالب- مشخص شدند، فقط با چند کلیک دیگر می توان ساختار قالب را به دست آورد. قطعات استاندارد و یا قطعات طراحی شده توسط استفاده کنندگان – مثل مکانیزم های پیچیده، سیستم‌های راهگاه گرم، پران های مرحله‌ای و … – می‌توانند به همراه سوراخ ها و مکانیزم های اتصالی در هر زمانی به طرح کلی اضافه شوند.
ابزار های قدرتمند و ساده را می توان در مراحل بعدی تولید نیز مورد استفاده قرار داد- مانند موقعیت دهی پران ها و قطعات دیگر، ایجاد آب راه. در مرحله تغییر طرح، هر کدام از قطعات را می توان به اولین مرحله طراحی برگردانده و طرح را با هندسه و شکلی کاملا نو دوباره ارائه کرد.
برای قالب هایی که هنوز به طراحی روی کاغذ نیاز داشتند، سیستم نقشه کشی اتوماتیک فقط به واسطه یک کلیک می تواند نقشه قطعات و یا صفحات را تولید کند. سیستم لیست مواد مصرفی اتوماتیک (Automated bills of material) و اجازه دسترسی به منابع استاندارد را به ما می دهد به این ترتیب می توان قطعات و صفحات استاندارد را خریداری کرد، همین موضوع تضمین کننده تحویل به موقع قطعات می باشد.
نتیجه نهایی ،نقشه جزئی و دقیق مدل ۳ بعدی ابزار قالب می باشد و در این مرحله مزیت عمده این سیستم آشکار می شود. اگر چه ممکن است بعضی از بخش های طراحی اولیه طولانی تر از روش های سنتی باشد، اما کار تولید به صورت کاملا اتوماتیک انجام خواهد شد.
برای مثال مدل ۳ بعدی یک صفحه فقط یک فایل CAD تنها نمی باشد؛ بلکه مرجعی است از اطلاعات تولید که وقتی از سیستمی مانند CAM استفاده می شود فقط به واسطه یک کلیک می توان تمام سوراخ ها و هندسه قطعه را مدل کرد. همچنین حفره های ایجاد شده فقط یک خلاء هندسی از ماده نیست و به جای هندسه این سوراخ می توان تمام جزئیات عملکردی سیستم را مشخص کرد. قوانین مشخص شده توسط استفاده کننده نیز می تواند به تک تک قطعاتی که ماشین کاری می شوند اعمال شود، و به این واسطه می توان مسیر ابزار در قطعه را مشخص کرد. در قالب های پیچیده، با هندسه سطوح پیچیده، استفاده از سیستم سه بعدی CAM که می تواند همراه با یک دستگاه با قابلیت کنترل ۵ محور حرکت داشته باشد، اجازه تولید قطعات را با کیفیت بسیار بالا را می دهد.
بهره وری
منفعت و سود حاصل از روش های تولید ارائه شده بسیار قابل توجه اند، برای مثال می توان به گزارش مشتریان از صرفه جویی در زمان ۳۰ تا ۴۰ درصدی اشاره کرد. همزمان با این موضوع کیفیت قطعات تولید شده نیز ارتقاء یافته که این نتیجه مستقیم صرف وقت بیشتر برای تولید بهترین قطعه ممکن می باشد.
منبع: Mold Making Technology
ترجمه :
