استاندارد فیکسچرهای جوشکاری

امروزه در دنیای قطعات پرسی، استفاده از ابزار با کیفیت برای تولید قطعات، مرغوبیت خطوط تغذیه تولید محصول را در کارخانه های بزرگ تضمین می کند و اعتبار زیادی برای سازندگان قطعات به ارمغان می آورد. باتوجه به نرخ سریع پیشرفت در تولید محصولات صنعتی، استفاده از ابزار قدرتمند، دقیق و متنوع به‌عنوان راه‌هایی برای رسیدن به موفقیت در دنیای رقابت جدی در بین تأمین کنندگان قطعات خودرو به‌خصوص قطعات فلزی به‌شمار می آید.
واحد قالب و ابزار شرکت ساپکو در ۱۳۷۷ با هدف ایجاد هماهنگی میان سازندگان و ساپکو در زمینه های مربوط به قالب ابزار تولیدی، اعم‌از آنالیز قیمت، چک طرح، نظارت بر ساخت قالب تا مرحله تولید قطعه تأیید شده و بررسی مشکلات مربوط به قالب ها و ابزار تولیدی شکل گرفت. باتوجه به اینکه یکی از مهم ترین وظایف این واحد، بررسی و تأیید طرح‌اولیه سازنده است، به‌منظور سهولت و یکنواختی عملکرد در بین سازندگان، استانداردهایی متفاوت در سیستم تهیه و جاری شد که یکی از آنها استاندارد جیگ و فیکسچرهای تولیدی است.
استفاده از جیگ و فیکسچرها علاوه‌بر لزوم وجود آنها در برخی فرایندهای تولیدی، مزایای فراوانی دارد که در ذیل به‌برخی از آنها اشاره شده است:
۱) استفاده از جیگ و فیکسچر، نیاز به چک‌کردن مستمر تک تک قطعات را برطرف ساخته و باعث کاهش زمان تولید و افزایش بازده تولید می شود.
۲) جیگ و فیکسچرها یکنواختی کیفیت را در ساخت مجموعه‌هاتسهیل می کند.
۳) با استفاده از جیگ و فیکسچرها، نیاز به مهارت فردی به‌منظور تنظیم قطعه کار و ابزار برای مونتاژ صحیح، برطرف شده و هر شخص عادی با یادگیری اصول‌اولیه، می تواند مجموعه ای از قطعات را با هم مونتاژ کند و این امر باعث صرفه جویی هزینه های استخدام کارگر ماهر خواهدشد.
۴) در مجموع، استفاده از این نوع ابزار با توجه به مواردی همچون تولید بیشتر، کاهش در میزان ضایعات، مونتاژ آسان تر، صرفه جویی در هزینه های نیروی انسانی، کاهشی اساسی در هزینه های تولید را در پی دارد.
اصولاً جیگ و فیکسچرها وسایل نگهدارنده ای هستند که با به‌کارگیری آنها می توان قطعاتی مشابه با دقت بالا تولید کرد. ممکن است جیگ و فیکسچرها در ظاهر شبیه یکدیگر باشند، اما تفاوت عمده آنها در نحوه هدایت ابزار برشی به طرف قطعه کار است.
جیگ، وسیله ای است که قطعه کار درون آن قرار می گیرد تا عملیات ماشینکاری بر روی آن انجام گیرد و نه تنها قطعه کار را در جای خود مهار می کند بلکه ابزار را نیز هنگام عملیات هدایت می کند.
فیکسچر، وسیله ای نگهدارنده است که فقط قطعه کار بر روی آن محکم می شود تا عملیات ماشین کاری، جوشکاری و... روی آن انجام شود.
معمولاً جیگ ها به دو دسته تقسیم میشوند.
۱) سوراخکاری
۲) سوراخ تراشی
فیکسچرها در عملیات تولیدی مختلفی نظیر: مونتاژ، جوشکاری، خان کشی، فرزکاری و... استفاده می شوند.

● فیکسچرهای جوشکاری و مونتاژ

جوشکاری و مونتاژ قطعات ورقی، یکی از عملیات همیشگی و روزمره در صنعت تلقی می شود. این عملیات را می توان با به‌کارگیری فیکسچرهای مناسب، بهتر و سریع‌تر انجام داد.
جوشکاری یکی از روش های مفید و باصرفه در اتصال قطعات فلزی به یکدیگر است. بنابراین، اولین روشی که در صنعت برای اتصالات ورق ها مورد توجه قرار می-گیرد، جوشکاری است، اما به‌هنگام جوشکاری، حرارت نسبتاً زیادی تولید می شود که این امر در بسیاری از موارد باعث اعوجاج و تاب برداشتن قطعات می شود. یکی از نقش‌های اصلی فیکسچرهای جوشکاری، علاوه‌بر جانمایی قطعات منفصل، مهار قطعه کار و جلوگیری از بروز عیب یادشده است.
فیکسچر جوشکاری، معمولاٌ ابزاری ثابت است، اما مطابق با شکل قطعه، می‌توان آنها را به‌طوری طراحی کرد که حول محورهای افقی و عمودی چرخاند.
فیکسچرهای جوشکاری عمدتاً برای سه نوع عملیات طراحی می‌شوند:
۱) خال جوش زدن
۲) جوشکاری کامل
۳) نگهداشتن قطعات جوش خورده
به‌دلیل اهمیت فیکسچرهای جوشکاری در مونتاژ نسبت به دیگر انواع آن، واحد قالب و ابزار شرکت ساپکو استانداردی را به‌منظور یکسان سازی در مراحل طراحی و ساخت این تجهیزات در بین سازندگان تهیه و توزیع کرده است که شرح مختصر بخش هایی از آن عبارت است از:
علاوه‌بر قرارگیری و محکم کردن قطعه‌کار در فیکسچر جوشکاری، باید عوامل دیگری نیز قبل از طراحی به‌شرح ذیل بررسی شوند.
۱) کنترل دفع حرارت یکی از مهم ترین نکاتی است که در هر فیکسچر باید به آن توجه کرد. یعنی همواره باید از سردشدن سریع یا دیر هنگام منطقه جوشکاری شده، اجتناب کرد.
۲) پایه و روبندهای فیکسچر، باید از استحکام کافی برخوردار باشند تا از تاب‌خوردگی و پیچیدگی قطعه کار پیشگیری شود.
۳) پین ها و پایه های قرارهای جانبی را تا حد ممکن باید در مکان هایی قرار داد که خلاف جهت تاب برداشتن قطعه کار قرار گیرد.

● ساختار بدنه فیکسچرهای جوشکاری

۱) بدنه های پیش ساخته: شامل بدنه ای از یک پایه و بلوک‌هایی که محل قرارگیری کلمپ ها و موقعیت دهنده هاست.
۲) بدنه‌های چدنی: این نوع فیکسچر ها، از فولاد یا آلومینیم ریخته گری ساخته می شوند. یکی از معایب آنها نیاز به ساختن مدل است که باعث تحمیل هزینه اضافی می‌شود.
۳) بدنه های جوشکاری شده: این نوع فیکسچرها از جوشکاری قطعات فلزی دارای جنس فولاد کم‌کربن به یکدیگر، ساخته می شوند و تقریباً در هر اندازهای قابل تولید هستند.

● اصول قرارگیری قطعه بر روی فیکسچر

▪ پین قرار: برای کسب دقت مناسب، لازم است قطعه‌کار در موقعیتی مناسب قرارگیرد. با به‌کارگیری پین‌های قرار علاوه‌بر قرار گرفتن قطعه کار به‌صورت مطلوب، بارگذاری و برداشتن آن نیز به‌سادگی انجام می شود. پین های قرار تا آنجا که ممکن است باید از هم دور قرار گیرند. با این کار از پین های کمتری استفاده شده و این اطمینان حاصل می شود که تماس کامل بین سطوح قطعه و پین ها برقرار شده است.
▪ تلرانس: به‌هنگام ساخت ابزار، طراح باید تلرانس ابعادی قطعه‌کار را مدنظر داشته باشد. به‌عنوان قاعده ای کلی، تلرانس ساخت ابزار باید ۲۰ تا ۵۰ درصد تلرانس قطعه کار باشد.
تعیین وضعیت قطعه کار: برای درست قرار گرفتن قطعه‌کار برروی فیکسچر، می بایستی وضعیت قطعه تعیین شود. معمولاً به‌وسیله قرار دادن یک پین اضافی، وضعیت صحیح قطعه کار تضمین می‌‌شود.
▪ درجات آزادی: قطعه ای که مهار نشود، آزاد است و می تواند در جهات شش گانه حرکت کند (یعنی در راستای سه محور مختصات و گردش حول این سه محور). برای قرار گرفتن دقیق یک قطعه کار در فیکسچرها، باید از حرکت آن جلوگیری کرد. این کار توسط پین ها و لبه های قرار و روبند انجام می شود.
‌اصول نگهداشتن و محکم کردن قطعه
▪ روبندها: نگهدارنده یا روبندها در طراحی جیگ و فیکسچر، معانی مشابه و در عین حال متفاوتی دارد. به‌بیانی کلی، جیگ و فیکسچرها خود به‌معنای نگهدارنده هستند، اما منظور از روبند، قطعاتی از جیگ و فیکسچر است که قطعه را روی آن نگه می دارد. روبند می بایستی قطعه کار را به گونه ای نگه دارد که در طول عملیات، قطعه دائماً به پایه ها و پین های قرار تکیه داشته باشد.

● محل قرارگیری روبندها

به عنوان یک اصل، روبندها باید در نقطه ای به قطعه کار نیرو وارد کنند که بیشترین صلبیت را داشته باشد. به‌این‌ترتیب، با محکم کردن روبند، تغییر شکل در قطعه ایجاد نشده و امکان آسیب رسیدن به آن هنگام محکم‌کردن روبند، به حداقل می‌رسد.
▪ انواع روبندها
روش های نگه داشتن قطعه کار روی جیگ و فیکسچر متفاوت است. نوع روبندی که برای جیگ و فیکسچر انتخاب می شود به شکل و اندازه قطعه کار، نوع جیگ و فیکسچر و نوع عملیات تولیدی بستگی دارد. طراحی روبند می بایستی به ساده ترین شکل بوده و کارکردن با آن برای کاربر راحت باشد.
انواع مختلف روبندها عبارتند از:
۱) روبند های انگشتی
۲) روبندهای پیچشی
۳) روبندهای چرخشی
۴) روبندهای ناخنی
۵) روبندهای مهره دستی آزادشونده سریع
۶) روبندهای بادامکی
۷) روبندهای گوه ای
۸) روبندهای زانویی
۹) روبندهای مکانیزه

● سیستمهای نگهدارنده مکانیزه

در مواردی که تعداد تولید زیاد مدنظر باشد، استفاده از روش مکانیزه نگه داشتن قطعه کار به صورت پنوماتیکی و هیدرولیکی، مرسوم است. این سیستم شامل مدارهای هیدرولیکی و یا پنوماتیکی بوده که با اثر بر روی عمل کننده‌ها می‌تواند روبند‌های یک جیگ یا فیکسچر را باز یا بسته کند.

● مزایای سیستم نگهدارنده مکانیزه

افزایش سرعت و بازدهی تولید در روش های تولید کارخانه های امروزی، تنها دلیل استفاده از سیستم های مکانیزه نیست. از دیگر مزایای این سیستم، پایداری و دقت عملکرد در تولید تکراری با دفعات زیاد، اعمال نیروی قابل کنترل برای نگهداشتن قطعات سبک یا سنگین، ایجاد پایه های تکیه گاهی با ارتفاع تنظیم‌شونده و کنترل عملیات از راه‌دور و امکان عمل اتوماسیون عملیات تولیدی است.

● مواد مورد استفاده در ساخت جیگ و فیکسچرها

مواد موردنیاز برای ساخت یک نوع ابزار مشخص، با تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی موردنیاز برای ابزار موردنظر مشخص می شود. این خواص، شامل وزن، رنگ، قابلیت هدایت حرارتی و الکتریکی، ضریب انبساط حرارتی، نقطه ذوب، استحکام، سختی، مقاومت فرسایشی، تردی، چقرمگی، چکش خواری و مدول الاسیسیته است. در بسیاری از موارد، استفاده از موادی گوناگون امکان‌‌پذیر است، اما در نهایت، قابل دسترس‌بودن و به‌صرفه‌بودن مواد انتخاب آنها را محدود می‌کند. در پایان ذکر این نکته لازم است که قسمت قالب و ابزار شرکت ساپکو به‌منظور ایجاد هماهنگی در امر طراحی و ساخت فیکسچرهای جوشکاری و مونتاژ در بین سازندگان اقدام به تهیه و جمع آوری استانداردی در این زمینه کرده است.
امید است با تلاش و کوششی مضاعف، گام های بزرگتری در جهت گسترش استانداردهای موجود برداشته شود.
منبع: سايت علمي نخبگان جوان
/س