مقاله محاسبات و تحلیل نیروی برش و سوراخکاری ورق

این مقاله در مورد محاسبات و تحلیل نیروی برش و سوراخکاری ورق است و به بررسی انواع نیروی برش، نیروی سوراخکاری، فشارهای جانبی، پارامترهای قالب و تنظیمات فنی برای تحلیل دقیق و بهینه فرآیند برش ورق می پردازد.

مقدمه:
نیروی برش و سوراخکاری ورق از مباحث اساسی در علم مکانیک مواد و فرآیندهای تولید به شمار می رود که نقش مهمی در تحلیل رفتار مواد تحت بارگذاری و طراحی ابزارهای برش دارد. فرآیند برش ورق شامل اعمال نیروی مکانیکی به سطح ورق است که موجب گسست ماده در طول خط برش می شود. این نیروی اعمالی، تحت عنوان نیروی برش (Trim Force) شناخته می شود و بسته به شرایط برش و ویژگی های ورق متغیر است. محاسبه دقیق این نیرو برای تعیین توان پرس ها، انتخاب ابزار مناسب و تحلیل ایمنی فرآیند اهمیت دارد و مستلزم شناخت دقیق پارامترهای ورق مانند ضخامت، مقاومت کششی و طول برش است. در حالت خطوط بدون زاویه لبه برش، نیروی لازم برای برش از حاصل ضرب طول خط برش، ضخامت ورق و مقاومت کششی آن به دست می آید که برای فولاد نرم عددی معادل ۳۴۵ نیوتن بر میلی متر مربع در نظر گرفته می شود. این فرمول ساده اما کاربردی امکان پیش بینی نیروی لازم برای برش را فراهم می کند و با اعمال ضریب مناسب برای ورق های با مقاومت بالا، قابلیت استفاده در صنایع مختلف را دارد.

برای خطوط برش با زاویه لبه (Shear Angle)، نحوه محاسبه نیرو متفاوت بوده و ضریب اصلاحی متناسب با زاویه برش در نظر گرفته می شود. این نیرو تحت عنوان Ps محاسبه شده و با توجه به جنس ورق و ویژگی های ابزار تغییر می کند. به علاوه، فرآیند سوراخکاری (Pierce Force) از دیگر جنبه های مهم برش ورق است که شامل اعمال نیروی لازم برای ایجاد سوراخ در ورق بدون زاویه است. این نیرو از رابطه حاصل ضرب قطر سوراخ، ضخامت ورق و مقاومت کششی آن محاسبه می شود و برای فولاد نرم همانند نیروی برش عدد ۳۴۵ نیوتن بر میلی متر مربع در نظر گرفته می شود. علاوه بر نیروی اصلی، نیروی جانبی برش نیز از اهمیت بالایی برخوردار است که معمولاً یک سوم نیروی لازم برای برش محاسبه می شود و بر فشارهای وارده بر سیستم برش و تنظیمات قالب تاثیرگذار است.

در کنار نیروهای اصلی، پارامترهای مرتبط با قالب و تجهیزات برش نیز نقش مهمی در تحلیل نیروها دارند. فاصله بین پانچ و Die، لقای بین اجزاء، کورس ورق گیر و نحوه نصب بلوک ها و Sectional ها از عواملی هستند که بر دقت و کارایی فرآیند برش تأثیر می گذارند. به عنوان مثال، فاصله مناسب بین ورق گیر و قالب بخش مهمی از تنظیمات برش است که فشار وارده بر ورق و یکنواختی برش را تعیین می کند. همچنین استفاده از فنر و اورتان با سختی مشخص، تأثیر مستقیمی بر انتقال نیرو و کیفیت برش دارد. تحلیل این عوامل در کنار محاسبات نیروهای اصلی امکان ایجاد برش های دقیق، کاهش استهلاک ابزار و افزایش عمر مفید تجهیزات را فراهم می آورد.

فرایند برش ورق تنها به خطوط صاف محدود نمی شود و برش سطوح شیب دار، به دلیل تغییر در زاویه تماس ابزار و ورق، نیازمند بررسی نیروهای پیچیده تری است. در این حالت، توزیع نیروها در سطح تماس تغییر یافته و محاسبات نیروی لازم برای برش باید با در نظر گرفتن زاویه سطوح شیب دار انجام شود. انتخاب مناسب Sectional و بلوک ها، تعیین Relief و بستن صحیح اجزاء قالب نیز در حفظ کیفیت برش و کاهش نیروهای اضافی مؤثر است. این تنظیمات باعث می شود که نیروهای وارد بر ورق و ابزار در محدوده قابل کنترل باقی بمانند و برش با دقت بالا انجام شود.

نیروی برش و سوراخکاری ورق با توجه به ماهیت ورق و شرایط فرآیند قابل تغییر هستند و محاسبه دقیق آن ها نیازمند بررسی پارامترهای مکانیکی، هندسی و فنی است. تحلیل این نیروها، تعیین فشارهای وارده بر اجزاء مختلف قالب، انتخاب مواد مناسب برای ورق و ابزار و بهینه سازی تنظیمات برش از جمله مواردی است که در این زمینه مد نظر قرار می گیرد. درک جامع از نحوه اعمال و توزیع این نیروها نه تنها کیفیت برش را تضمین می کند، بلکه باعث افزایش بهره وری و طول عمر تجهیزات در فرآیندهای صنعتی می شود.

فهرست مطالب
نیروی برش / Trim Force :
۱- نیروی لازم برای برش خطوط بدون زاویه لبه برش ( without shear angle )
۲- نیروی لازم برای برش خطوط با زاویه لبه برش ( shear angle )
نیروی سوراخکاری / Pierce Force
۱ – محاسبه نیروی سوراخکاری ( pierce ) برای سطوح بدون زاویه :
نیروی جانبی برش / Side Pressure On Trim Steel
نیروی ورق گیر / Pad Pressure
نکاتی در مورد فنر :
Urethane
رابطه بین سختی چند اورتان که پشت سر هم قرار می گیرند
فاصله بین پانچ و die / Gap beet win punch & Die :
لقی بین پانچ و die / Clearance beet win punch & Die :
فاصله بین ورق گیر و Sectional / Gap beet min pad & Sectional of trim :
Enterance of trim steel and pierce punch :
کورس ورق گیر / Pad stroke:
برش سطوح شیب دار / Trim of an angular surface :
برش سطوح شیب دار
انتخاب Selection of sectional & block / Sectional & block :
ابعاد Sectional & block dimension / Sectional & block :
Relief در Sectional / Trim steel joint relief – Bar stock
نحوه تعریف Sectional & block در قالب /
بستن sectional و بلوک به قالب / Fastening of casting steel ( sectional ) & Block