مکانیزم ساخت قالبهای تزریق پلاستیک در صنایع تولیدی

مکانیزم ساخت قالبهای تزریق پلاستیک در صنایع تولیدی

مقدمه:  

طراحی و ساخت قالبهای تزریق پلاستیک از از جمله فعالیتهای صنعتی می باشد که اقدام به آن نیازمند یک بررسی اصولی و سیستماتیک می باشد که به وسیله آن بتوان در حداقل زمان ممکن با صرف یک هزینه معقول اقدام به طراحی و ساخت قالب نمود. در بیشتر قالبسازی های صنایع کوچک کشور هنوز روش طراحی سنتی حاکم  بوده و با توجه به وجود، سخت افزار و نرم افزارهای حرفه ای در زمینه طراحی و قالب سازی کمتر از آن بهره برداری می شود. رشد روز افزون صنایع در دنیا و ایجاد رقابت شدید در عرصه تولید، لزوم بکار گیری از دانش و فناوری های نوین را در عرصه تجارت جهانی طلب می کند. در این مسیر اگر در خواب غفلت فرو رفته و سعی در کاهش شکاف علمی و تکنولوژیک خود با دانش و فنااوری دنیا نداشته باشیم در آینده ای نزدیک اختلاف موجود به مقدار قابل توجه ای خواهد رسید که امکان جبران آن بسیار سخت می باشد.  

صنایع تولیدی صبوری با بکار گیری چهار نرم افزار قدرتمند Mechanical desktop ،Edge cam ، Power mill ، Mold flow  در مراحل مختلف طراحی ، ساخت .و ارزیابی قالب در کنار بکار گیری ماشینهای CNC سعی در کاهش فاصله خود با صنعت روز دنیا در زمبینه ساخت قالب تزریق پلاستیک دارد. کلیه فرایند طراحی و ساخت قالب به وسیله نرم افزارMS Project   در مراحل مختلف کنترل می شود. قالب ساخته شده قبل از آخرین مرحله یعنی آبکاری و سخت کاری، به وسیله دستگاه تست قالب مورد بررسی دقیق قرار می گیرد. کاربرد سیستماتیک ابزارهای مهندسی صنایع و مهندسی مکانیک موجب بالا رفتن ضریب اطمینان در طراحی و ساخت قالب های تزریق پلاستیک شده است که با بکارگیری آن می توان در یک زمان مشخص با صرف هزینه ای بهینه و حداقل وجود ضایعات ممکن قالبهای مورد نظر را ساخت. در این مقاله سعی شده است که مراحل مختلف طراحی و ساخت قالب در صنایع تولیدی صبوری را به تفصیل توضیح داده و مزیتهای روشهای بکار رفته در کارخانه را توضیح داد.

مراحل ساخت قالب در صنایع تولیدی صبوری به شرح ذیل ( نه مرحله) می باشد.

1-   تهیه نقشه، اسناد و مدارک معتبر از مشتری

پس از انجام امکان سنجی مربوطه در مورد وجود تجهیزات و توانایی لازم جهت ساخت قالب در فاز مقدماتی ، در این مرحله بر مبنای قرارداد منعقده با مشتری کلیه اطلاعات مربوط به قطعه مورد قرارداد از قبیل نقشه،  مدارک فنی مربوط به مواد اولیه، محل قرار گیری ، نوع و شرایط کار کرد قطعه، تست ها و موارد کنترل کیفی قطعه((test plan و نیز موارد حائز اهمیت در بکار گیری قطعه بصورت مکتوب از مشتری اخذ گردیده و در پایان این مرحله مشتری و کارخانه در مورد تمام موارد حائز اهمیت به توافق خواهند رسید و هیچ گونه شبهی در این زمینه باقی نخواهد ماند. نمونه ای از اسناد اخذ شده از مشتری به صورت شکل زیر می باشد.   

شکل- 1: نقشه و تست پلن بست موتور ملی

2-   تهیه نقشه سه بعدی (3D) از قطعه مورد قرار داد و اخذ تایید مشتری

در این مرحله با توجه به بررسی نقشه ها، مدارک و نمونه قطعه، با استفاده از نرم افزار    Mechanical Desktop  نقشه های سه بعدی قطعه تهیه شده و پس از بررسی و رفع اشکلات احتمالی  نقشه نهایی به تائیدکتبی مشتری  می رسد.  نمونه ای از نقشه سه بعدی تهیه شده در شکل زیر ملاحظه می شود.

شکل-2 نقشه سه بعدی تهیه شده از قطعه بست موتور ملی

3-   تهیه و ارائه  گانت چارت زمان بندی ساخت قالب 

در این مرحله برای طراحی وساخت قالب و مکانیزمهای مربوط به عملکرد قالب، زمان بندی معینی در نظر گرفته و با استفاده از نرم افزار Ms Project  عملیات کنترل پروژه توسط مدیر قالب سازی انجام گرفته و در زمان معین شده عملیات ساخت قالب انجام می گردد. نمونه ای از کنترل پروژه انجام شده برای یک قالب ساخته شده در شکل زیر ملاحظه می گردد.   

شکل- 3 کنترل پروژه ساخت قالب قطعه بست موتور ملی

4-   طراحی قالب و مکانیزم عملکرد آن

طراحی قالب و تعیین مکانیزم عملکرد آن اساسی ترین مرحله ساخت یک قالب می باشد که دقت نظر و تجربه زیادی را جهت حصول موفقیت طلب می کند. در صنایع تولیدی صبوری این مرحله  توسط مدیر قالب سازی و بر مبنای دانش و تجربه موجود و نمونه های مشابه ساخته شده قبلی انجام  می گردد.

5-   مدلینگ قالب در کامپیوتر بصورت تفکیکی و کامل

پس از مرحله طراحی قالب با استفاده از نرم افزار Mechanical Desktop  مدلینگ کلیه قسمتهای قالب به صورت تفکیکی و کامل انجام شده و قالب آماده بررسی فرایند تولید قطعه می شود. نمونه ای از مدلینگ قالب بصورتهای تفکیکی و کامل در شکل زیر ملاحظه می شود.  

شکل -4  مدلینگ قالب قطعه بست موتور ملی

6-   تحلیل فرایند تولید قطعه در قالب

در این مرحله پس از مدلینگ قسمتهای مختلف قالب و مونتاژ آن فرایند تولید قطعه و نحوه پرشدن حفره های قالب با استفاده از نرم افزار Mold Flow تجزیه و تحلیل شده و با شبیه سازی شرایط تولید در یک ماشین تزریق پلاستیک کلیه مخاطرات احتمالی از قبیل وجود هوا، تزریق ناقص و توزیع حرارت قسمتهای مختلف قطعه در هنگام تولید توسط نرم افزار مذکور بررسی شده و اصلاح  می شود. نمونه ای از کاربرد نرم افزار Mold Flow در شکل زیر ملاحظه می گردد.

شکل- 5  کاربرد نرم افزار Mold Flow برای مدل سازی فرایند تولید قطعه بست موتور ملی

7-   مرور طراحی، مدل ساخته شده  و مکانیزم های عملکرد قالب در کامپیوتر

آخرین مرحله قبل از ساخت قالب در کارگاه ، مرور طراحی ، مدل های ساخته شده و مکانیزمهای عمل کننده در قالب می باشد. این کار توسط مدیر قالب سازی انجام شده و آخرین اصلاحات احتمالی نیز در قالب لحاظ می گردد.

8-   تهیه فولاد (Material) برای ساخت قالب

به منظور دستیابی به کیفیت بالا و دوام عملکرد قالب از فولاد های دارای شناسنامه و مناسب قالبهای تزریق پلاستیک استفاده می شود. فولادهای 2312  و 718 از جمله فولادهای سردکار  آلیاژی          می باشند که از سختی مناسبی برخوردار بوده  و علاوه بر خوش تراشی از قابلیت پولیش کاری بالا مناسبی برخوردار می باشند. این نوع فولادها به واسطه آبکاری رفت و برگشتی که دارند بعد از ساخت قالب، بغیر  از آبکاری های ضد سایشی و گرم  نیازی به آبکاری سخت ندارند.

9-   ساخت قسمتهای مختلف قالب  با CNC

تمام مراحل ساخت قسمتهای مختلف  قالب و مدلهای مربوط به عملیات اسپارک با کمک نرم افزار های Edge Cam و Power Mill  توسط دستگاه CNC انجام می شود. کاربرد مجموعه ذکر شده علاوه بر افزایش قابل توجه سرعت ماشینکاری، موجب کنترل بسیار دقیق ساخت و حدف خطاهای احتمالی و اپراتوری می شود.علاوه بر آن بدون استفاده از نرم افزارها و سیستم فوق امکان ساخت قالبهای پیچیده وجود ندارد. نمونه ای از ماشین کاری در حال انجام توسط CNC در شکل زیر ملاحظه می گردد.

شکل 6-  نمونه ای از ماشین کاری توسط CNC برای قالب قطعه بست موتور ملی

10-      مراحل تکمیلی ساخت قالب در کارگاه

مرحله بعدی انجام عملیات تکمیلی نظیر اسپارک کاری قالب درحال ساخت می باشد که فعالیتهای فوق توسط ماشین ابزارهای متداول در صنعت توسط اپراتورهای ماشینکار انجام می گردد. نمونه ای از اسپارک کاری را در شکل زیر ملاحظه می کنید.

شکل-7  عملیات اسپارک قالب قطعه بست موتور ملی

11-      تست قالب ساخته شده به وسیله دستگاه تست قالب

پس از ساخت و مونتاژ قسمتهای مختلف قالب به منظور اطمینان از آب بندی مناسب قالب از دستگاه تست قالب (شکل زیر)  استفاده می شود و با استفاده از جریان پارافین کنترلهای لازم قسمتهای سمبه و ماتریس انجام شده و آب بندی ها کنترل می شود. لازم بذکر است دستگاه مذکور به تعداد خیلی محدود در صنعت خودرو سازی مورد استفاده قرار می گیرد.

شکل-8 دستگاه تست قالب در حال کار

12-      آبکاری و سخت کاری های نهایی قالب

آخرین مرحله ساخت قالب مرحله آبکاری و سخت کاری های مربوط به قسمتهای متحرک قالب     می باشد که این مرحله پس از تولید آزمایشی و تائید کتبی مشتری انجام خواهد شد.

در مجموع  مزیت های ملاحظه شده در طراحی و ساخت قالب های تزریق پلاستیک در صنایع تولیدی صبوری نسبت به شرکتهای همکاربه شرح زیر ملاحظه می شود:

1-   تحت کنترل بودن دقیق تمامی مراحل طراحی وساخت قالب.

2-   وجود سیستم مهندسی در اخذ، ثبت و نگهداری نقشه ها ومدارک مشتری.

3-   تهیه مدارک فنی ونقشه های ساخت برای قطعه و قالبهای مورد قرارداد جهت کنترل بهتر قالب و سهولت تعمیرات احتمالی.

4-  بکارگیری چهار نرم افزار در طراحی ، مدلینگ، ساخت و شیبه سازی فرایند تولید قطعه در قالب به منظورحذف ضایعات احتمالی و کاهش زمان ساخت قالب.

5-   بکار گیری فولاد های شناسنامه دار مخصوص قالب های تزریق پلاستیک جهت ساخت قالب.

6-   بررسی آب بندی قالب های ساخته شده با دستگاه تست قالب.

7-   کاهش قابل ملاحظه طراحی و ساخت قالب به حداقل زمان ممکن.