การออกแบบแม่พิมพ์

2021 การออกแบบแมพ่ ิมพ์โลหะ ธนาคม มาลัย นนั ทวฒุ ิ น่วมภกั ดี 63540005 63540012

สารบัญ งานตดั ( Shearing )...........................................................................................................................................1 ทฤษฎีเก่ียวกบั งานตดั ...................................................................................................................................4 การกาหนดขนาดของ Punchและ Die.......................................................................................................8 การคานวณหาแรงตดั ( CuttingForce )......................................................................................................9 การลดแรงในการตดั (Reduction of Shearing Force)........................................................................... 12 การออกแบบคมตดั ของ Punch และ Die............................................................................................... 14 ส่วนประกอบของแมพ่ มิ พต์ ดั ................................................................................................................. 16 ส่วนประกอบหลกั ของแม่พิมพ์ ............................................................................................................. 21 ข้นั ตอนในการออกแบบแม่พิมพต์ ดั ..................................................................................................... 29

งานตดั ( Shearing ) เป็นงานข้ันพน้ื ฐานของงานป้ัม แบ่งออกเปน็ 1. Shearing เป็นงานตดั ทั่วๆไปทใ่ี ช้คมตัด เฉือนโลหะให้ออกจากกัน 2. Bevel Shearing เปน็ งานตัดริมขอบของชิน้ งานโดยมคี มตดั ด้านบนเอียงทามุมกบั แนวดงิ่ 3. Blanking เปน็ งานตัดท่ีต้องการเอาส่วนที่ถูกตดั ไปแปรสภาพเปน็ ชนิ้ งานต่อไป โดยส่วนท่ถี กู ตดั จะมรี ูรา่ ง ตามทไี่ ดอ้ อกแบบไวแ้ ล้ว 4. Trimming เป็นงานตดั ขอบส่วนที่ไมต่ ้องการออกจากช้นิ งานที่ข้ึนรปู มาแล้ว 1

5. Notching เปน็ งานตดั เฉพาะบางสว่ นทางด้วนรมิ ของช้นิ งานออกดงั รปู 6. Slitting เปน็ การตดั ในแนวตรง ใช้ในการตัดแยกโลหะแผน่ เหลก็ ออกจากแผน่ ใหญ่ 7. Parting หรอื Separating เป็นการตดั แยกชน้ิ งานที่สามาตรกันออกเปน็ 2 สว่ น 2

8. Piercing เป็นการตดั เจาะรู เพือ่ นารูไปใช้ ต่างกบั Blanking ทนี่ าเศษของรูไปใช้งาน 9. Perforating เป็นการตัดเจาะรูหลายรูพรอ้ มกนั ซ่ึงสว่ นใหญ่รเู หล่านจี้ ะมรี ปู รา่ งและขนาดเท่ากนั หมด 10. Shaving เป็นการตดั ครั้งที่สองหลงั จากท่ี Shearing หรือ Cutting มาแล้วเพื่อทาให้ขอบของชิ้นงานเรยี บ 3

ทฤษฎีเกี่ยวกบั งานตดั รูปท่ี 1 การตดั 1. Shearing Process คอื การตดั โลหะออกจากกนั โดยใช้คมตดั ของ punch และ die กดโลหะจนเลยจุด ultimate strength ซงึ่ จะ ทาใหโ้ ลหะฉีกขาดออกจากกัน รูปที่ 2 ลาดับขั้นของการตดั โลหะ ขนั้ ตอนในการตดั เริ่มจาก การท่ี punch กดลง บนโลหะ และพาเน้อื โลหะเขา้ ไปในช่องวา่ งของ die จนเลยจุด elastic limit ของโลหะ ช่วงนท้ี างผวิ ด้านล่าง ของโลหะจะเริม่ ย้อยเขา้ ไปใน die และทางผวิ ด้านบน ก็จะถูก punch กดลง เมื่อแรงกดเพม่ิ ขึ้น punch จะ เจาะเข้าไปในเนือ้ โลหะ โดยความลึกของส่วนทถ่ี กู กด ทางผวิ ด้านบน 4

จะเท่ากับสว่ นทถ่ี กู กดลงใน die ทาง ผิวด้านลา่ ง เมอ่ื แรงกดเพ่ิมข้ึนจนเลยจดุ ultimate strength ของโลหะแล้ว โลหะจะฉกี ขาดออกจากกัน รายละเอยี ดของข้นั ตอนในการตัดดูไดจ้ ากรูปที่ 2 จากรปู a punch เริ่มกดลงบนเนือ้ โลหะ b punch เพ่มิ แรงกดลงบนเน้อื โลหะ c โลหะเริ่มฉีกตวั d การฉกี ของโลหะเกิดข้นึ อยา่ งต่อเน่ือง การฉีกของโลหะจะดีหรอื ไม่น้นั ข้ึนอยู่กบั clearance ระหว่าง punch กบั die ถ้า clearance มากไป หรอื น้อย ไป จะทาใหเ้ พิ่มแรงท่ีมากระทาต่อ punch และ die ทาใหส้ ึกเรว็ นอกจากนน้ั ยังทาให้รอยฉีก ไมเ่ รียบอกี ดว้ ย 2. Clearance คอื ช่องห่างระหวา่ ง punch กับ die ซึ่งจะบอก เป็นค่าของผลตา่ งของรัศมีของ punch กบั die รปู ช่องหา่ งระหวา่ ง punch กับ die มาตรฐาน Clearance ของวสั ดุชนิดตา่ ง ๆ คิดเป็นเปอร์เซ็นต์ของความหนาของโลหะ ตารางขนาดของ clearance ของโลหะชนดิ ต่าง ๆ 5

CUTTING CLERANCE PER SIDE PERCENTAGE OF STOCK THICKNESS MATERIAL IRREGULAR ROUND CONTOUR ALUMINUM SOFT LESS THAN 3/64 \" THK 3% 2% SOFT MORE THAN 3/64\" THK 5% 3% HARD 5 - 8% 4 - 6% BRASS & STEEL SOFT 3% 2% 1/2 HARD 4% 3% HARD 5 - 6% 4% STEEL 3% 2% LOW CARBON SOFT 4% 2% 1/2 HARD 5% 3% HARD 4 - 5% 3% SILICON STEEL 5 - 8% 4 - 6% STAINLESS STEEL clearance จะแตกต่างกนั ไปตามชนดิ ของโลหะ ความหนาและรปู รา่ งของชนิ้ งานก็มีส่วนสาคัญในการ กาหนด ขนาดของ clearance ด้วย โดยช้นิ งานยิ่งมี ความหนามากเทา่ ไร clearance ก็ยง่ิ มากขึ้นเท่านั้น สภาพของ Clearance เราสามารถที่จะทราบวา่ clearance ระหว่าง punch กบั die น้ันมคี า่ มากไป น้อยไปหรอื วา่ เหมาะ สมดีแลว้ โดยดูได้จากสภาพรอยตดั ของชิ้นงาน ดังน้ี 1. กรณีที่ clearance พอดหี รือเหมาะสมนน้ั cut band จะมีความกว้างประมาณ 1/3 ของความหนา ของ โลหะ และ burr จะเกิดข้ึนอย่างสม่าเสมอ 2. กรณที ่ี clearance มากเกินไป ท่ี edge radius จะมคี วามโคง้ มาก cut band จะแคบ รอยฉกี จะไมเ่ ป็น ระเบียบ และมี burr มาก 3. กรณีที่ clearance นอ้ ย และน้อยไป ท่ี cut band จะมบี ริเวณกวา้ ง และอาจมีมากกว่า 2 แหง่ 6

รปู สภาพของรอยตัดจากการตัดดว้ ย clearance ตา่ งกัน ประโยชนท์ จ่ี ะได้รับจากการตรวจดูสภาพของ รอยตัดโดยดูจาก cut band และส่วนอืน่ ประกอบ กันนี้ จะทาให้ เราสามารถทราบว่า ตาแหนง่ ศูนยก์ ลาง ของ punch และ die นัน้ อยใู่ นแนวเดียวกนั หรือไม่ ในกรณีที่ punch และ die เยื้องศูนย์กนั แลว้ punch และ die จะได้รับแรงกระทาไมเ่ ทา่ กันทุกจุด ทาให้อายุ การทางานของ punch และ die สั้นลง 7

รปู สภาพของ slug ทไ่ี ด้จากการเจาะของ punch กับ die ทเี่ ยื้องศูนย์ การกาหนดขนาดของ Punchและ Die ในการกาหนดขนาดของ punch และ die วา่ ควรจะมีขนาดเทา่ ไรนน้ั ขึ้นอยู่กบั ประเภทของช้นิ งาน ท่จี ะ นาไปใช้ เชน่ ถ้าตอ้ งการใชร้ ู กก็ าหนดขนาดของ punch ให้เทา่ กบั ขนาดของรู แลว้ ไปเพ่ิมขนาดของ die ตาม clearance ทหี่ าได้ ถ้าต้องการใช้ blank ใหก้ าหนดขนาดของ die ตามขนาดของ blank แล้วลดขนาดของ punch ลงตาม clearance 8

รูป การกาหนดขนาดของ punch และ die ตามประเภทของการใชง้ าน การคานวณหาแรงตดั ( CuttingForce ) รูป แรงตดั 9

ตารางคุณสมบตั ิทางกลของโลหะชนดิ ต่างๆ Penetration คือ ระยะที่ Punch กดเขา้ ไปในเนื้อโลหะก่อนที่โลหะจะขาดออกจากกนั คดิ เปน็ เปอรเ์ ซ็นต์เทยี บกบั ความหนาของโลหะ 10

สูตรการคานวณหาแรงตดั ตัวอยา่ ง จงหาแรงในการตัดโดยรอบ (blanking) ของ stainless steel ซงึ่ มขี นาดดงั ในรปู โดยมี ความหนา 1.6 มม. (กาหนดให้ shear strength, M. = 52 กก./มม.) รปู ขนาดของชน้ิ งาน จากสมการ 11

การลดแรงในการตดั (Reduction of Shearing Force) ในการตดั ทว่ั ๆ ไปนั้นผิวหน้าของคมตัดของ punch และ die จะเป็นแบบเรยี บหรือขนานกนั ซ่ึง แบบนจ้ี ะทา ให้ต้องใช้แรงในการตัดมาก เพราะการ ตดั เกิดข้นึ พร้อมกันทกุ จดุ เราสามารถท่ีจะลดแรงใน การตดั ได้ โดยการ ออกแบบคมตัดของ punch และ die ให้มีความเอียงลาดเพื่อทจี่ ะทาให้การตัดเกิดข้ึน ไมพ่ ร้อมกัน ซึ่งแรงที่ใช้ตดั ก็ จะลดลงไปดว้ ย รูปการลดแรงตัด 12

ตาราง เปอรเ์ ซน็ ต์ penetration ของ steel ตาราง เปอร์เซ็นต์ penetration ของ steel แบง่ ตามคา่ ของ shearing strength 13

ตวั อยา่ ง จงหาแรงท่ใี ช้ในการตดั เจาะ steel 0.2% C หนา 3 มม. เส้นผ่าศูนย์กลางของวงกลมเท่ากับ 150 มม. ความเอยี งของคมตดั 4 มม. (กาหนดให้ G. = 32 กก./มม. ) จากสมการ การออกแบบคมตดั ของ Punch และ Die ในการทจ่ี ะแต่งคมตดั ของ punch หรอื die เพื่อ ลดแรงในการตัดน้นั ขึ้นอยูก่ บั ลักษณะของชิ้นงาน ท่ี จะนาไปใช้ ด้วย คือ ถา้ ต้องการนารไู ปใช้ก็ให้แต่งคมตัดของ punch แตถ่ า้ ต้องการนาเอา blank ไปใช้ให้แต่งคมตดั ของ die ลักษณะการแตง่ คมตัดของ punch เพ่ือเอารไู ปใช้ 14

รปู การแต่งคมตัดของ punch ลกั ษณะการแตง่ คมตดั ของ die เพอื่ เอา blank ไปใช้ รูปการแต่งคมตัดของ die 15

ส่วนประกอบของแม่พมิ พต์ ดั กอ่ นทีจ่ ะถงึ ขั้นตอนของการออกแบบแม่พิมพ์ เรามาทาความร้จู กั กบั ส่ิงตา่ ง ๆ ซงึ่ จะประกอบกันข้ึน เป็นแม่พมิ พ์ เสยี กอ่ น ซ่งึ ส่วนประกอบเหล่าน้ี ได้แก่ แบบพมิ พเ์ ขยี ว เมอื่ วิศวกรได้ออกแบบแม่พิมพ์เรียบร้อยแล้วก็ จะถ่ายเป็นพิมพเ์ ขียวส่งไปยังฝา่ ยผลติ แม่พมิ พ์เพือ่ ทา การผลิต พมิ พ์เขียวท่ดี จี ะต้องมขี นาด และรายละเอียด ตา่ ง ๆ อยา่ งชดั เจนสมบรู ณเ์ พ่ือทีฝ่ า่ ยผลิตจะไดส้ ามารถ ผลิตได้ อย่างคล่องตัวโดยท่ีไมม่ ีปัญหาจะตอ้ งมาสอบ ถามจากผูอ้ อกแบบอีก สาหรบั ผูท้ ่เี พิ่งจะเร่ิมศึกษาอาจ จะมีความ สบั สนเกี่ยวกบั เส้นและการประกอบช้นิ สว่ น ต่าง ๆ ปญั หาน้จี ะแก้ได้โดยการศกึ ษาจากหวั ขอ้ ต่อๆไป ซึง่ จะแยกเอา ชนิ้ สว่ นต่าง ๆ ของแม่พมิ พอ์ อกมา กลา่ วทลี่ ะสว่ น รูป 5.1 เป็นตวั อยา่ งอันหนึ่งของแบบพิมพ์เขียว stampings คอื การบดกระแทกแผน่ ชน้ิ งานเพื่อ ทาการตัดหรือข้นึ รปู ลองมองไปรอบ ๆ ตวั จะพบว่า มีส่งิ ต่าง ๆ มากมายทผี่ ลติ ขนึ้ มาโดยการ stamping เช่น ช้นิ ส่วนของนาฬิกาขอ้ มอื หัวเข็มขดั ชนิ้ สว่ น รถยนต์ รถบรรทกุ ซ่งึ ชนิ้ สว่ นต่าง ๆ เหลา่ น้ีแตล่ ะชิ้น กวา่ จะเสรจ็ เป็นช้ินสว่ นน้ันจะตอ้ งผ่านแม่พิมพ์ต่าง ๆ โดยเฉลีย่ แล้วประมาณ 3 ถงึ 6 แม่พมิ พด์ ้วยกัน และ ชิ้นส่วนตา่ ง ๆ เหลา่ นีย้ ังต้องมีการปรับปรุงกนั อยู่ตลอด เวลาเพอื่ แขง่ ขนั กันทางการคา้ ดังนน้ั แม่พิมพ์ใหม่ ๆ จงึ มีความจาเปน็ ต้องผลติ ข้ึนมาใช้อย่ตู ลอดเวลา รูปท่ี 5.1 ตัวอย่างของแบบพิมพเ์ ขียว 16

Scrap Strip ในรปู แสดงแผ่น scrap strip ซึง่ ผ่านการตัดและ ขน้ึ รปู จากแม่พิมพแ์ บบต่อเน่ือง (progressive die) ซง่ึ มี 9 ขน้ั ตอน เม่ือแผ่น strip ผา่ นออกมาจากแมพ่ ิมพ์ กจ็ ะมีชิ้นงานเสรจ็ ออกมา 1 ช้ิน ในขณะทเ่ี ครื่องทางานแตล่ ะคร้ัง ตวั อย่างนแี้ สดงให้เห็นถึงความซับซ้อนของ แม่พมิ พแ์ บบ progressive เป็นอย่างดี แต่ชิ้นงานท่ถี ูก ผลติ ข้นึ มาจะมี ความเท่ียงตรงสูง และสามารถผลิตได้ อย่างรวดเรว็ เมือ่ แม่พิมพ์มีการออกแบบอยา่ งถกู ต้องเหมาะสม รปู การทาใบมดี โกนจากแผน่ strip เครอื่ งป้มั รูป 5.3 เปน็ รูปของเครื่องป้ัมชิ้นสว่ นแบบหนึง่ ซึง่ แม่พิมพ์ที่เราออกแบบข้ึนจะถูกนามายึดอยบู่ นเครื่องนี้เพื่อทา การป๊มั ชน้ิ สว่ น แผ่นเหลก็ A เรียกว่า bolster plate เป็นแผ่นเหลก็ หนายดื ตดิ กบั โครงของเคร่ืองปม้ั ดว้ ยสกรู ส่วนลา่ งของแม่พิมพค์ ือ die holder จะยึดอยบู่ น bolster plate นีโ้ ดยใช้สกรูเช่นเดียวกัน ส่วน บนของแม่พิมพ์ คอื punch holder จะยึดอยู่กับสว่ น B ซง่ึ เรยี กวา่ ram น้ีจะเคลื่อนทขี่ นึ้ ลงดว้ ยข้อเหวี่ยง เพื่อทาการป๊ัมช้นิ สว่ น ตามแบบของแมพ่ ิมพ์ รปู 5.3 ลักษณะของเครอื่ ง press 17

รูปท่ี 5.4 รปู รา่ งของ die set Die Set คอื ชดุ แม่พิมพ์ซ่ึงตวั punch, die และชิน้ สว่ นท่ี จาเป็นตา่ ง ๆ ในการป้ัมชน้ิ งานจะถูกนามาประกอบใน die set นี้ ส่วนประกอบต่าง ๆ ของ die set มดี ังนี้ A. punch shank มลี ักษณะเปน็ ก้านกลมรูปทรง กระบอกตดิ แน่นอยู่กบั punch holder เป็นสว่ นท่สี อด เขา้ ไปใน ram ของเคร่ือง press เพอ่ื ยดึ die set ส่วน บนใหต้ ดิ แน่นกบั ram ของเคร่ือง press B. punch holder เปน็ ส่วนทใ่ี ชย้ ืด punch และ จะเคล่ือนทข่ี น้ึ และลงตามจงั หวะของ ram C. bushings มลี ักษณะเป็นปลอกสวมอัดอยู่กับ punch holder เพอ่ื บงั คบั ให้ punch holder เคลอื่ นที่ ขึ้นลง อยู่ในแนวเส้นตรงตาม guide post D. guide post มีลักษณะเป็นเสากลมติดอยูก่ บั die holder E. die holder เปน็ สว่ นทใี่ ชย้ ึด die ให้ตดิ อยู่ กบั die set และ die holder นี้จะยึดติดอยู่กับ bolster plate ของเคร่อื ง press ดว้ ยสกรู F. slots มไี ว้สาหรับยึด die holder เขา้ กบั bolster plate 18

แบบของช้ินงาน กอ่ นท่จี ะทาการออกแบบแม่พมิ พจ์ ะต้องพิจารณา แบบของช้ินสว่ นให้ละเอยี ดเสยี ก่อนว่ามขี อ้ กาหนดอะไรบ้าง รวมทั้งปรมิ าณที่คาดวา่ จะทาการผลติ ซ่ึงจะ มีผลต่อการออกแบบและเลือกใชว้ สั ดุในการทาแม่พิมพ์ รปู ตวั อยา่ งแบบของชิ้นงาน ลกั ษณะของการปั้มช้นิ งาน รปู 5.6 เปน็ ตัวอย่างการวางแนวของช้นิ สว่ นที่ จะทาการตดั 2 แบบทม่ี ีผลต่อการออกแบบแม่พมิ พ์ ในข้นั แรก เราควรพิจารณาถึงแบบ A ก่อน เน่ืองจาก ในชว่ งความยาวทีเ่ ท่ากัน แบบ A นี้จะสามารถตดั ชนิ้ สว่ นไดม้ ากกว่า เพราะช่วงระหว่างช้ินต่อชิ้นมีระยะ ใกล้ และใชเ้ วลาน้อยเพราะไม่ต้องเสยี เวลาเปลี่ยนแผ่น สตริปบอ่ ย ๆ แตว่ ่าการ วาง lay out แบบ A นีก้ ม็ ีข้อ เสยี เหมอื นกนั คือ เกรนของแผน่ สตรปิ จะมีแนวไป ตามความยาว ทาให้เกรนของ ชน้ิ สว่ นทถ่ี กู ตัดออกมา มแี นวตามด้านขวางทาใหช้ ิ้นสว่ นอ่อนและไม่แข็งแรง ดังนัน้ หากตอ้ งการความแข็งแรงสงู ใน ชิน้ งานกค็ วรใช้ lay out แบบ B ซ่ึงมีเกรนไปตามความยาวของชิ้นส่วน 19

รปู ที่ 5.6 การวาง lay out ของชิ้นงาน ลกั ษณะของแม่พมิ พ์ รูป 5.7 แสดงชดุ แมพ่ มิ พ์ที่ได้ประกอบขึน้ เรยี บ รอ้ ยแล้ว ในตอนแรกเครื่องจะทาการเจาะรู 2 รบู น แผ่นสตร๊ิป ในตาแหนง่ ที่ 1 เมอ่ื เครอื่ งทาการตดั เป็น ครงั้ ท่ี 2 ชน้ิ งานจะถกู ตดั ออกจากแผน่ สตริ๊ปในตาแหน่ง ที่ 2 พร้อมกับ ตาแหน่งที่ 1 ทาการเจาะรูบนแผ่นสตริ๊ป ในช่วงตอ่ ไป เปน็ เชน่ น้ีจนกระท่งั หมดแผน่ สตริ๊ป ตาม รูปแผ่นสตริ๊ปจะ ถูกป้อนเข้าแม่พิมพจ์ ากทางด้านขวา รูป 5.7 แสดงชดุ แมพ่ ิมพ์ทสี่ มบรู ณ์ 20

ส่วนประกอบหลกั ของแม่พิมพ์ รปู 5.8 แสดงสว่ นตา่ ง ๆ ของแม่พมิ พใ์ นรูป 5.7 เห็นชดั เจนยิ่งขนึ้ ช่ือของช้นิ ส่วนต่าง ๆ จะตอ้ งจา ไว้ใหด้ ี เพราะต่อไปจะต้องกล่าวถงึ อยเู่ สมอ A. Punch holder of die set B. Piercing Punch C. Pilot nut D. Square head set screw E. Jam nut F. Blanking Punch G. Punch plate H. Pilot I. Stripper plate J. Automatic stop K. Finger stop L. Back gage M. Front spacer N. Die block O. Die holder of die set รปู ที่ 5.8 แสดงส่วนประกอบตา่ ง ๆ ของแม่พิมพ์ในรูปที่ 5.7 21

รปู 5.7 และ 5.8 แสดงการทางานของ progressive die ซง่ึ ทาหน้าทเี่ จาะและตดั ชิ้นงาน (pierce and blank) แผน่ สตริ๊ปจะถกู ป้อนเขา้ สู่แม่พิมพจ์ ากทางด้าน ขวาจนกระท่ังไปชนกับปลายของ finger stop(k) โดย ผู้ปฏบิ ัตงิ าน จากนั้นจึงกดสวิทช์ให้เคร่อื งทางาน แผ่น สตร๊ิปจะถูกเจาะเปน็ รู 2 รู ตรงส่วนปลายด้วยพนั้ ช์ (B) จากนน้ั ก็ดึง finger stop ออกแล้วเลอ่ื นแผน่ สตริ๊ป ไปจนกระท่งั ชน automatic stop (J) กดสวิทชอ์ กี ครั้งเคร่ือง จะเจาะรู 2 รู ตรงตาแหน่งที่ 1 อกี ในขณะที่ blanking punch (F) ตัดชนิ้ งานออกจากแผน่ สตริ๊ป ในตาแหนง่ ท่ี 2 ผ่านออกมาทาง die block (N) สว่ น pilot (H) ทาหน้าท่ีขยับใหร้ ทู ี่เจาะมาจากตาแหน่งท่ี 1 อยใู่ นตาแหน่งที่ ถูกต้องก่อนที่ blanking punch จะทา การตัดออกจากแผ่นสตร๊ิป Die Block die block สว่ นมากจะทาจากเหลก็ กล้าทาเครื่องมือและเมือ่ ทาการไส เจาะ และเจยี ระนัยตบแต่งได้ ตามแบบ แล้วกจ็ ะทาการชบุ แขง็ ตรงส่วนทจ่ี ะต้องทา การเจาะหรือตัดช้ินส่วน สว่ นรูอื่น ๆ คอื รูเกลียวสาหรบั ยึด die block ให้ติดกบั die holder และส่วนประกอบ อนื่ ๆ นอกจากนก้ี ็มรี ูทค่ี ว้านสาหรับใสส่ ลัก {dowel pin) เพ่ือป้องกนั ไมใ่ ห้ die block เคล่อื นทีไ่ ปจาก ตาแหนง่ เดิม ในรปู ภาพบนเปน็ ภาพท่ีมองจากทางด้าน บน ส่วนภาพล่างซา้ ย เป็นภาพหน้าตัดท่ีตัดผา่ นรเู จาะ และรูตัด เสน้ ขวาง 45 แสดงใหร้ ูว้ ่าเป็นภาพหน้าตัด สว่ นภาพล่างขวาเป็นการตัด ผ่านรู blank รเู กลยี วจะอยู่ ทางซา้ ยมือสว่ นด้านขวาเป็นรูใส่สลัก การเขียนภาพ หนา้ ต้อก็เพื่อแสดงส่วนท่ีอยู่ ภายในใหม้ องเห็นได้ชดั เจนและง่ายขน้ึ เพราะหากเขียนภาพท่มี องจากดา้ น หน้าก็จะต้องมเี สน้ ประต่าง ๆ มากมาย และอาจซอ้ น กันทาใหม้ องภาพลาบากและอาจเกิดผิดพลาดได้งา่ ย รปู ท่ี 5.9 รูปแสดง die block Blanking Punch รูป 5.10 คือ blanking punch ซึง่ ใชส้ าหรบั ตัดช้ินงานใหไ้ ดร้ ปู รา่ งตามท่ีต้องการ โดยการทาใหส้ ว่ นลา่ งของ punch มรี ูปร่างและขนาดตามช้ินงานท่ีตอ้ งการ ส่วนบนจะทาเป็นปีกย่ืนออกไปเพอื่ ใชส้ าหรับยึดสกรูและสลกั กัน 22

เคล่ือน ทีต่ ัว punch จะควา้ นรู 2 รู สาหรับใส่ pilot ซึ่งทาหน้าท่ีขยับแผน่ สตรปี ใหต้ รง ตาแหน่งก่อนที่ punch จะทาการตัด รูปที่ 5.10 blanking punch Piercing Punch มหี น้าท่เี จาะรูออกจากแผ่น strip หรอื blank ซึ่งสว่ นมากจะเปน็ รูกลม สว่ นบนจะทาเป็นบา่ สาหรบั ใสใ่ น punch plate ความแตกต่างระหว่าง piercing punch กับ blanking punch ก็คอื ถ้าส่วนท่ถี กู ตัด ออกไปเปน็ ส่วนท่ีไม่ใชง้ านก็จะเรยี กว่า piercing punch แต่ถ้าสว่ นท่ถี ูกตดั ออกไปเปน็ สว่ นท่ใี ช้งานก็จะเรียก in blanking punch รปู ท่ี 5.11 punch เจาะรู (piercing punch) 23

แผน่ ยดึ Punch มีลกั ษณะเปน็ ก้อนเหล็กแผ่นรปู สเี่ หล่ียมสาหรบั ยึดส่วนบนของ punch ให้ติดกับ punch holder ดว้ ย สกรูและสลักกนั เคลอ่ื นโดยตัว punch จะสวมอัดอยู่ กบั punch plate ซง่ึ สว่ นบนจะทาเป็นบ่าไว้พอดกี บั หวั punch รูปที่ 5.12 แผ่นยดึ punch (punch plate) 24

สลักนา (Pilots) สว่ นหวั ของ pilots จะมีลกั ษณะกลมมน มเี สน้ ผา่ ศูนย์กลางเทา่ กบั รทู ่ีถกู เจาะมาก่อน หัว pilots จะ สอดเขา้ ไป ในรแู ละขยบั ให้แผ่นสตรป์ อยู่ในตาแหน่ง ท่ถี ูกต้องก่อนที่ blanking punch จะทาการตัด รูปท่ี 5.1.3 ลักษณะของ pilot Back Gage มลี ักษณะเป็นเหล็กแผน่ มีความหนาใกลเ้ คียงกบั แผ่นสตริ๊ปยึดติดอยบู่ น die block ช่วงหลงั ส่วนช่วงหนา้ กม็ ีแผน่ เหลก็ หนาเทา่ กนั แตส่ น้ั กว่า เรียกวา่ front spacer, back gage กบั front spacer จะทาหน้าทเ่ี ปน็ guide ให้ แผ่นสตร๊ิปโดยมชี อ่ งวา่ งระหว่าง back gage กับ front spacer กว้างกว่าความกว้างของแผ่นสตริ๊ปเล็กนอ้ ยเพอ่ื ให้ แผ่นสตริปเล่ือนไปไดส้ ะดวก รูปท่ี 5.14 ลกั ษณะของ back gage 25

Finger Stop เปน็ ตวั กาหนดตาแหน่งของแผ่นสตร์ปในช่วงแรกๆ แต่ละช่วงของ progressive die ซึง่ มีหลายขั้น ตอนก่อนท่ี ปลายของแผ่นสตรป์ จะไปชนกับ automatic stop รูปที่ 5.15 ลักษณะของ finger stop Automatic Stop เป็นตวั กาหนดตาแหนง่ ของแผน่ สตริปเมอ่ื ผ่าน มาถึงช่วงสุดท้าย ผ้ปู ฏบิ ตั งิ านจะต้องเลอื่ นแผ่นสตร์ป ไปจนชนสว่ น ปลายของ automatic stop แผน่ สตร์ป จะหยุดนง่ิ ในขณะที่เคร่อื งทาการตดั และจะยอมให้ เคลอ่ื นท่ไี ปยงั ตาแหน่งตัดที่อย่ถู ัดไปโดยอัตโนมตั ิ 5.16 ลกั ษณะของ automatic stop 26

Stripper Plate ทาหนา้ ที่กันไม่ให้แผน่ สตรีปติด punch ข้ึนไป ในขณะท่ีเครือ่ งทาการตัดแล้ว stripper plate มี 2 แบบคอื spring-operated stripper plate กับแบบ solid stripper plate ซึ่งมีลักษณะตามรูป 5.17 ร่อง A สาหรับ ประกอบ automatic stop สว่ นรอ่ ง ทางด้าน ขวาทาใหส้ ะดวกในการปอ้ นแผน่ สตรป์ เมือ่ เร่ิมเข้าสู่ แม่พมิ พ์ Designing the die สาหรบั ผทู้ ่ีเร่มิ ฝกึ ออกแบบ แม่พิมพ์ควรจะหาแบบแม่พมิ พท์ ่ีมลี ักษณะคล้ายคลึง กนั หรือ รูปสเก็ตชโ์ ดยหัวหน้าแผนกออกแบบไวเ้ พื่อ เปรยี บเทยี บกัน และควรพจิ ารณาส่งิ ต่าง ๆ ต่อไปน้ี ให้ละเอียด รอบคอบเพ่ือให้ได้แบบท่ีดีท่สี ุดซึ่งไดแ้ ก่ 1. part print 2. operation sheet, or route sheet 3. design order 4. press data sheet Part print แบบชิ้นสว่ นจะบอก ขนาด และรายละเอียดตา่ ง ๆ ทจ่ี าเปน็ ท้ังหมดในการผลิตแมพ่ มิ พ์ ดังน้ันหาก มีตวั เลขท่ผี ิดพลาดท่ตี อ้ งแก้ไขใหมท่ างฝ่าย ออกแบบจะต้องรีบแจ้งต่อฝา่ ยผลิตแมพ่ ิมพ์ก่อนท่ี แม่พิมพ์จะเร่มิ ทา การผลิต Operation sheet or route sheet คือใบแสดง ลาดับขัน้ ตอนการทางานในการผลิตช้นิ ส่วนวา่ ต้อง ผ่าน ขน้ั ตอนอะไรบ้าง ซง่ึ จะมีความสาคัญมากต่อการ ออกแบบแมพ่ ิมพ์ design order คือใบส่ังออกแบบซ่ึงจะมี รายละเอยี ดของชนิดแม่พมิ พ์ ชื่อและหมายเลขชน้ิ สว่ นและจานวนที่ จะทาการผลติ ซ่ึงจะมผี ลต่อการ เลอื กแบบของแม่พิมพแ์ ละวัสดทุ ใ่ี ช้ทาแม่พิมพ์ รวม ทง้ั เคร่ืองจักรท่จี ะนาแม่พมิ พ์ ขึน้ ไปตดิ ตั้ง machine data sheet ในการออกแบบแม่พมิ พเ์ ราจาเป็นต้องรู้ขนาดและกาลงั ของเครื่อง เพอ่ื ท่ี จะได้ คานวณดวู า่ มที ่ีว่างพอทจ่ี ะนาแม่พิมพ์ขน้ึ ไปติด ต้ังหรือไม่ และกาลงั ของเครอ่ื งพอหรอื ไม่สาหรบั ขั้นตอนในการ ออกแบบแม่พิมพ์โดย ละเอยี ดจะกล่าวถงึ ในบทต่อไป 27

รปู ที่ 5.17 stripper plate Blanking เปน็ การตดั ชิ้นงานทีม่ เี ส้นรอบรปู เปน็ รูปต่าง ๆ ออกจากแผ่นสตริป และสว่ นท่ถี กู ตดั ออกจากแผน่ สตรปิ จะเปน็ ช้ินงาน ข้นั ตอนการทางานอื่น ๆ เช่น การเจาะ การข้ึนลายนูน หรืออน่ื ๆ ควรกระทาบน แผ่นสตร็ปกอ่ นทจี่ ะถงึ การ blanking รูปท่ี 5.20 แผน่ blank ที่ตัดออกจากแผน่ strip 28

ข้นั ตอนในการออกแบบแม่พิมพต์ ดั เมื่อเราไดศ้ ึกษาเกยี่ วกบั ส่วนต่าง ๆ ของแมพ่ ิมพ์ เรยี บร้อยแลว้ ต่อไปเราจะมาศึกษาถึงการออกแบบ แม่พิมพ์ ซง่ึ ได้มีผู้พยายามรวบรวมวิธีการออกแบบ แม่พิมพท์ ่ีมสี ่วนประกอบ รปู รา่ งและขนาดตา่ ง ๆ กันทาเป็นขั้นตอนใน การออกแบบแม่พมิ พ์ตามลาดบั ซงึ่ ก่อนทเ่ี ราจะเร่ิมออกแบบแมพ่ ิมพ์ก็ควรจะเขา้ ใจ ข้นั ตอนการออกแบบเหลา่ น้ี อย่างดเี สียก่อน การออก แบบทีไ่ ม่มีหลักเกณฑ์มักจะทาให้เสียเวลามาก และ ยงั อาจเป็นแบบทไ่ี มส่ มบรู ณ์ทาให้ ขาดประสิทธภิ าพ ในการทางาน แต่ถ้าเป็นการออกแบบท่ีมีหลักเกณฑ์ ถูกต้องจะมีผลทาให้ 1. ออกแบบได้ถูกต้องและดี 2. ออกแบบได้งา่ ยและรวดเร็ว 3. สะอาด มีรอยลบและแกไ้ ขน้อย 4. เพม่ิ ทักษะในการออกแบบ เขยี นแบบ 5. punch และ die มีความแขง็ แรงทาให้มีอายุ การใชง้ านยาวนาน Scrap Strip ขน้ั แรกในการออกแบบแม่พิมพจ์ ะต้องเขียน การวางรปู แบบของช้นิ ส่วน (lay out) บน material strip ทีจ่ ะ ปรากฏบนแท่นเคร่ืองป้ัมเสยี กอ่ น โดยเขยี นภาพฉายทง้ั 3 ดา้ น ระยะระหว่างภาพจะตอ้ งระวงั ไม่ให้ซ้อนทบั กัน เม่ือเขยี นสว่ นตา่ ง ๆ ของแม่พิมพ์ ลงไป เส้นที่แทน material strip ควรใชเ้ สน้ สีทึบเพื่อ ใหเ้ ห็นได้อยา่ งชัดเจน รูปที่ 6.1 แผน่ material strip ท่ปี รากฏบนแทน่ เคร่ืองป้ัน 29

Die Block เปน็ สว่ นสาคัญส่วนหน่ึงของแม่พมิ พ์ ส่วนมากจะเปน็ รูปส่เี หลี่ยมผืนผา้ เสน้ รอบรปู ของส่วน ท่ีจะทาการตดั จะ เขียนด้วยเสน้ ทึบท่ีหนากว่าเส้นอ่ืน ๆ เพื่อให้สังเกตได้ง่ายข้ึน สว่ นเส้นประจะแทนเสน้ ของรูท่ีจะตัดท่ีขอบดา้ นล่าง ของ die block ซึง่ รูทด่ี า้ นล่างนี้จะกว้างกว่าดา้ นบน ทาให้ผนงั ของรูเกิดเปน็ มุมเอียงเพื่อใหส้ ว่ นทีถ่ กู เจาะและตัด ออกสามารถตกลงมาดา้ นลา่ งไดส้ ะดวกยิ่งข้ึน die block นี้จะยดึ ติดกับ die set ด้วยสกรู และใชส้ ลัก(pin) เป็น ตวั ป้องกนั ไม่ให้ die block ขยบั เคลอ่ื นท่ีไปจากตาแหนง่ เดิม ในรปู แสดงใหเ้ ห็นถึงการวางแผ่น strip ลงบน die block รูปท่ี 6.2 ลกั ษณะของ die block และ material strip 30

Blanking Punch ในรูป 6.3 จะเหน็ blanking punch อยูเ่ หนือ die block ขึ้นไปในตาแหน่งที่ตรงกับรูทจ่ี ะทาการตดั รปู มุมบน ด้านขวาจะเปน็ รปู กลับหวั ของ blanking punch เพอ่ื ทาให้สามารถเห็นรปู รา่ งแทจ้ ริงของมันได้ชดั เจน ยิ่งข้ึน สว่ น ปีกของตวั punch ท่ยี ่ืนออกไปจะตอ้ งมคี วามกว้างและหนาพอสมควรเพื่อใชส้ าหรบั ยดึ สกรู และสลักให้ตวั blanking punch ตดิ กับ punch holder ของชดุ แม่พมิ พ์ สว่ นภาพหน้าตัดดา้ นล่างแสดงให้ เห็นขณะทตี่ ัว blanking punch เคลื่อนลงมาตัดแผ่น material strip สว่ นผิวหนา้ คมตดั ของ blanking punch จะเคลอ่ื นลงมา จนเสมอกบั ผิวหนา้ ของ die block หรอื ต่ากวา่ เลก็ น้อย เพ่ือให้เกิดการตัดชนิ้ งานอยา่ งสมบรู ณ์ รูปท่ี 6.3 รูปแสดงตาแหนง่ ของ Blanking Punch 31

Piercing Punches ในรปู 6.4 แสดง piercing punches อยู่ในตาแหน่งท่ีจะใชเ้ จาะรกู ลมท้งั 2 รู รปู ขวามือดา้ นบน แสดงให้เห็นรูป ของ punches ในลักษณะของแม่พิมพ์ทเี่ ปิดออก เชน่ เดยี วกับหนังสือที่เปดิ ออก คอื เม่อื เราพลิกตวั punches คว่ากลับลงมา ตาแหน่งของ piercing punches และ blanking punch จะอยู่ในตาแหน่งตรงกบั รูบน die block พอดี รูปที่ 6.4 รูปแสดง Piercing Punches 32

Punch Plate ในขัน้ ตอนน้ี punch plate ซงึ่ เป็นตัวจบั ยดึ punches และเป็นตัวชว่ ยประคอง punches ให้มพี ้ืน ท่สี มั ผสั มาก ขึน้ จะถูกประกอบเขา้ ไป ซ่งึ จะเห็นเปน็ กรอบสเ่ี หลย่ี มในรูป punch plate น้จี ะทาด้วยเหล็ก กลา้ เกรดดที ี่สามารถ ตัดแตง่ ได้ง่าย และจะเจาะรไู ว้ สาหรบั ใส่สกรูและสลักเพ่ือยึดตดิ กบั punch holder ของชุดแม่พิมพ์อยา่ งมน่ั คง รูปท่ี 6.5 รูปแสดงการประกอบ Punch Plate 33

Pilots pilots จะถกู บรรจเุ ขา้ ไปใน blanking punch และยึดตดิ ดว้ ยนอ็ ต pilot จะเปน็ ตัวกาหนดตาแหน่งของแผ่น strip โดยปลายมนของมันจะขยับแผน่ strip ให้ตรงตาแหน่งก่อนท่ี blanking punch จะทาการตดั และควรเขยี น ภาพแสดงให้เห็นวิธกี ารติดต้ังบน punch และภาพแสดงให้เหน็ ขณะท่ีทางาน รูปท่ี 6.6 การตดิ ตง้ั Pilots 34

การยดึ แม่พิมพ์ ตอ่ ไปจะเป็นขั้นตอนของการตดิ ยึดส่วนตา่ ง ๆ ของแม่พมิ พ์ ซึ่งนิยมใช้สกรูและสลกั เปน็ ส่วนใหญ่ สกรทู ใี่ ชจ้ ะเป็น สกรูแบบ socket head cap screw เพราะสามารถควา้ นรูเพอ่ื ฝังหวั สกรูไมใ่ หโ้ ผล่ขน้ึ มาผวิ หนา้ ของส่วนต่าง ๆ ได้ รปู ท่ี 6.11 การใช้สกรู และสลักเพื่อยึดแม่พมิ พ์ 35

ชดุ แม่พิมพ์ (Die Set) เม่อื ออกแบบทุกส่วนของแม่พิมพค์ รบแล้ว ขน้ั ตอ่ ไปจะต้องนาเอาส่วนประกอบต่างๆ มาตดิ ต้ังบน die set ซงึ่ ทา หน้าท่ีช่วยให้การทางานของแม่พมิ พ์เท่ยี งตรง และติดกับเคร่ืองปั้มงา่ ย การเขยี นแบบส่วน ต่าง ๆ ท้ังหมดต้องให้ เหน็ ภาพของชน้ิ สว่ นท่ปี ระกอบ ใน die set die set มรี ปู ร่างและขนาดตา่ ง ๆ กันซ่งึ เราจะต้องเลอื กใช้ให้ เหมาะสมกับสภาพการปฏบิ ตั งิ าน รูปท่ี 6.12 รูปแสดงชดุ แม่พมิ พ์ ( die set ) 36

รปู ท่ี 6.13 แบบแม่พมิ พท์ ่ีมีขนาด โน้ต และตารางวัสดทุ ค่ี รบถ้วนสมบูรณ์ ขนาดและรายละเอียด ขนาดและรายละเอยี ดตา่ ง ๆ ของแมพ่ ิมพ์ต้อง แสดงและเขยี นลงในแบบใหเ้ ห็นอยา่ งชดั เจน ทง้ั น้ี เพือ่ ใหผ้ ู้สร้าง แม่พิมพ์ได้ทราบรายละเอียดทอ่ี อกแบบ มาอยา่ งสมบูรณ์ ถา้ หากสว่ นประกอบของแม่พิมพ์ สลับซบั ซอ้ นกค็ วรจะ เขยี น detail drawing แยกส่วนประกอบสาคญั ใหเ้ ห็นชัดเจน รายการวสั ดุ ขน้ั สดุ ท้ายของการออกแบบแมพ่ ิมพ์ต้องมีรายการ วสั ดุท่ใี ช้ในการผลิตส่วนตา่ ง ๆ ของแมพ่ ิมพ์ทั้งหมด เขียนไว้ ในแบบ เพ่ือใหส้ ะดวกในการสรา้ งแมพ่ ิมพ์ และการเตรยี มวสั ดุ 37