انواع ابزار و قالب‌های پرس

ابزارهای پرس به‌طور گسترده در پرس‌های هیدرولیک، پنوماتیک و مکانیکی برای تولید انبوه قطعات ورق فلزی به‌کار می‌روند. این ابزارها معمولاً بر اساس نوع عملیاتی که انجام می‌دهند دسته‌بندی می‌شوند؛ برای نمونه برش، سوراخ‌کاری یا پانچ، خم‌کاری، شکل‌دهی، آهنگری و پیرایش. هر ابزار پرس بسته به کارکرد خود با نامی مانند «قالب برشی»، «قالب پانچ»، «قالب خم‌کاری» و غیره شناخته می‌شود.

## طبقه‌بندی ابزارهای پرس
### ابزار برشی

- بلنکینگ یکی از مراحل پانچ است که در آن کل محیط قطعه بریده می‌شود و بخش جداشده که موردنیاز است، «بلنک» یا «استمپ» نام دارد. وقتی قطعه‌ای تنها با یک پانچ و قالب در یک ضربه تولید شود و کل پروفیل بیرونی آن در همان مرحله بریده شود، ابزار مورد استفاده «قالب برشی» نامیده می‌شود. در این فرایند، شکل‌های تخت از ورق فلزی بریده می‌شوند. بخش باقی‌ماندهٔ ورق پس از عملیات برش معمولاً به‌عنوان ضایعات دور ریخته می‌شود. اندازهٔ قطعهٔ بریده‌شده (بلنک) برابر با اندازهٔ دهانهٔ قالب است و برای پانچ مقداری لقی در نظر گرفته می‌شود؛ بنابراین در برش‌کاری، قطعهٔ جداشده همان محصول نهایی است و در صورتی که قابلیت استفاده داشته باشد، به‌عنوان ضایعات محسوب نمی‌شود.

### ابزار [[پانچ (ابزار)|پانچ]]

- پانچ‌کاری عملیاتی است که در آن سوراخ‌هایی تمیز در ورق ایجاد می‌شود و قطعهٔ جداشده (اسلاگ) به‌عنوان ضایعات محسوب می‌گردد. این فرایند که به آن برش قالبی  نیز گفته می‌شود، می‌تواند علاوه بر سوراخ‌کاری، قطعات تختی را نیز تولید کند؛ به‌این صورت که قالب (ابزار شکل‌دار) با اعمال نیروی برشی به ورق فشار داده می‌شود و سوراخ‌ها ایجاد می‌گردند. این روش نه‌تنها در ورق‌های فلزی، بلکه برای برش قطعاتی با اندازه‌ها و شکل‌های مختلف در موادی مانند چرم و بسیاری از مواد دیگر نیز به‌کار می‌رود.

### ابزار برش جداکن

- در این عملیات، قطعهٔ موردنظر (بلنک) از نوار ورق فلزی جدا می‌شود. برش با یک توالی از دو طرف قطعه انجام می‌گیرد و قطعات پشت سر هم از ورق بریده می‌شوند.

### ابزار قسمت‌بندی
- این ابزار از نظر عملکرد به ابزار برش جداکن شبیه است، با این تفاوت که در قسمت‌بندی، قطعهٔ مشخصی از ورق یا نوار فلزی در امتداد یک مسیر هندسی معین بریده می‌شود. تفاوت اصلی این دو روش در میزان استفاده از مواد است. در برش جداکن، به‌دلیل امکان جای‌گذاری دقیق قطعات روی ورق، تقریباً هیچ ضایعاتی تولید نمی‌شود. اما در قسمت‌بندی، برش هم‌زمان از دو مسیر موازی انجام می‌شود و به همین دلیل همواره مقداری از ورق به‌عنوان ضایعات از بین می‌رود که گاهی مقدار آن قابل توجه است.

### ابزار پیرایش
- وقتی قطعاتی مانند کاپ‌ها و پوسته‌ها از ورق تخت کشیده یا شکل داده می‌شوند، لبه‌های آن‌ها به‌دلیل جریان نامنظم فلز معمولاً موج‌دار و نامرتب باقی می‌ماند. در عملیات پیرایش، حلقه یا نواری از اطراف لبه بریده و جدا می‌شود تا لبه قطعه صاف و یکنواخت گردد. در این روش تنها مقدار اندکی از ماده از کنار قطعه حذف می‌شود.

### ابزار تراش
بندانگشتی|ابزار تراش
- تراش‌کاری به معنای حذف مقدار کمی از ماده در لبه‌های قطعاتی است که قبلاً با برش یا پانچ تولید شده‌اند. این کار موجب ایجاد لبه‌ای صاف و یکنواخت می‌شود. تراش‌کاری معمولاً در ساخت قطعات دقیق مانند ابزارهای ظریف، ساعت و قطعات مشابه به‌کار می‌رود. برای این عملیات از ابزارهای تراش ویژه استفاده می‌شود و رعایت لقی مناسب بین قالب و پانچ ضروری است.

### ابزار شکل‌دهی
- شکل‌دهی فرآیندی است که طی آن قطعه به شکل منحنی یا پروفیل خمیده تغییر شکل می‌دهد. در این ابزارها، برخلاف خم‌کاری ساده که خط خمش مستقیم است، خم‌ها به‌صورت منحنی ایجاد می‌شوند و فلز تحت تغییرشکل پلاستیک قرار می‌گیرد.

### ابزار کشش
-ابزار کشش برای تبدیل ورق‌های تخت به اشکالی مانند کاپ، پوسته یا قطعات گود به‌کار می‌رود. در این فرایند، ورق با اعمال نیروی محوری و تغییر شکل پلاستیک شدید، به‌صورت تدریجی کشیده می‌شود.
نمونه‌ای از این فرایند تولید پوسته‌های عمیق از ورق‌های تخت است. این نوع ابزار پرس معمولاً تنها یک عملیات خاص را انجام می‌دهد و به همین دلیل در گروه «ابزارهای مرحله‌ای» دسته‌بندی می‌شود.

### ابزار پیش‌رونده
- در ابزار پیش‌رونده، برخلاف ابزار مرحله‌ای، قطعه نهایی در چند مرحله شکل می‌گیرد. ورق یا نوار فلزی به‌صورت پیوسته از میان چند ایستگاه عبور می‌کند و در هر مرحله بخشی از فرایند شکل‌دهی انجام می‌شود تا در نهایت قطعهٔ کامل در آخرین مرحله جدا گردد.

### ابزار ترکیبی برشی
- ابزار ترکیبی برشی از نظر چینش پانچ و قالب با ابزارهای دیگر تفاوت دارد. در این روش، عملیات پانچ و برش در یک مرحله واحد انجام می‌شود. به‌عبارتی پانچِ برشی خود نقش قالب پانچ را نیز ایفا می‌کند. در این حالت، پانچ در بخش پایینی ابزار قرار می‌گیرد و پانچ‌های سوراخ‌کاری در بخش بالایی، و برآمدگی یا پلیسه فقط در یک طرف ایجاد می‌شود.

### ابزار ترکیبی
- ابزار ترکیبی قابلیت انجام هم‌زمان چند عملیات مختلف را دارد. برای نمونه، ممکن است خم‌کاری و پیرایش به‌صورت همزمان صورت گیرند. همچنین می‌توان عملیاتی مانند شکل‌دهی، کشش، اکستروژن یا برجسته‌سازی (امبوسینگ) را همراه با برش‌هایی همچون بلنکینگ، پانچ، بروچینگ و برش جداکن در یک ابزار انجام داد. به این ترتیب، ابزار ترکیبی قادر است هم عملیات برشی و هم عملیات غیر برشی را به‌طور همزمان در یک ایستگاه اجرا کند.

## ساختار عمومی ابزار پرس
ابزارهای پرس معمولاً از اجزای زیر تشکیل می‌شوند:
بندانگشتی|دستگاه پرس
* **میلهٔ اتصال** قطعه‌ای برای نصب قالب پرس در کشوی دستگاه پرس با تراز مناسب.
* **صفحهٔ بالایی** نیمهٔ بالایی قالب پرس را به کشوی دستگاه متصل می‌کند. به آن صفحهٔ تقویتی هم گفته می‌شود.
* **صفحهٔ پشتی پانچ** مانع نفوذ پانچ‌های سخت‌شده به صفحهٔ بالا می‌شود. این بخش با نام‌های صفحهٔ فشار یا صفحهٔ پشتیبان نیز شناخته می‌شود.
* **نگه‌دارندهٔ پانچ** محلی برای قرارگیری پانچ‌ها در ابزار پرس.
* **پانچ‌ها** برای انجام عملیات‌های برشی و غیر برشی به‌کار می‌روند و می‌توانند ساده یا شکل‌دار باشند.
* **صفحهٔ قالب** دارای پروفیل قطعه است. در قالب‌های برشی، این صفحه معمولاً سوراخ‌هایی با لبه و لقی زاویه‌دار دارد و در قالب‌های غیر برشی، پروفیل قطعه در آن ایجاد می‌شود.
* **صفحهٔ پشتی قالب** مانع نفوذ اینسرت‌های سخت‌شدهٔ قالب به صفحهٔ پایینی می‌شود.
* **ستون راهنما و بوش** برای ترازکردن نیمهٔ بالا و پایین ابزار پرس استفاده می‌شوند.
* **صفحهٔ پایینی** نیمهٔ پایینی قالب پرس را نگه می‌دارد و آن را به کشوی دستگاه متصل می‌کند.
* **صفحهٔ جداکن** وظیفه دارد قطعهٔ شکل‌گرفته را از پانچ‌ها جدا کند.
* **راهنماهای نوار** نوار ورق فلزی را به درون قالب هدایت می‌کنند تا عملیات موردنظر انجام گیرد.

## نیروی برش در ابزار پرس
به‌طور کلی، نیروی برش در یک ابزار پرس را می‌توان با رابطهٔ زیر محاسبه کرد:
CF = L × T × ζmax

که در آن:
* **CF:** نیروی برش برحسب نیوتن (N)
* **L:** طول برش به میلی‌متر (محیط پروفیل قطعه)
* **T:** ضخامت ورق فلزی به میلی‌متر
* **ζmax:** بیشینه مقاومت برشی ورق فلزی به مگاپاسکال (MPa)
این فرمول به طراحان و مهندسان کمک می‌کند تا نیروی مورد نیاز برای برش ورق‌های فلزی با ضخامت‌ها و پروفیل‌های مختلف را پیش‌بینی کنند.

## نیروی جداکن
نیروی جداکن نیرویی است که برای جدا کردن ورق یا نوار از پانچ‌ها لازم است و کمک می‌کند قطعه برای انجام عملیات بعدی به جلو حرکت کند. این نیرو معمولاً بین ۱۰ تا ۲۰ درصد نیروی برش (CF) در نظر گرفته می‌شود.

## نیروی پرس
نیروی پرس، مجموع نیروی برش و نیروی جداکن است:

Press Force = Cutting Force + Stripping Force

این نیرو نشان‌دهندهٔ کل نیروی لازم برای انجام عملیات پرس و حرکت ورق در ابزار است.

## [[تلرانس (مهندسی)|تلرانس‌ها]] در ابزار پرس (Fits in Press Tools)
* نگه‌دارندهٔ پانچ و پانچ‌ها: H7/k6
* پانچ و جداکن: H7/k6
* ستون راهنما و بوش راهنما: H7/g6
* بوش راهنما و صفحهٔ بالایی: H7/p6
* ستون راهنما و صفحهٔ پایینی: H7/p6
* میلهٔ راهنما (Dowel) و صفحه: H7/m6
* سوراخ‌های میلهٔ راهنما: H7/m6
این تلرانس‌ها برای اطمینان از عملکرد دقیق و تراز مناسب نیمه‌های بالایی و پایینی ابزار پرس ضروری هستند.

## منابع

رده:ماشین‌ابزارها