Тижневик Директор-Інфо, Проектування прес-форм для пластмасових виробів
Інтерес до комп'ютерних програм, призначених для проектування інструментального оснащення, в Україні дуже великий і, безсумнівно, зі зростанням вітчизняного виробництва прогресуватиме і надалі. Але разом з тим при спілкуванні з фахівцями різних підприємств на спеціалізованих виставках та семінарах часом складається враження, що їхнє уявлення про те, які сучасні технології пропонуються для вирішення їхніх власних чи близьких до них виробничих завдань, далеко не повне. Оптимальний вибір програмного забезпечення за реально затребуваними функціональними можливостями з урахуванням розвитку виробництва, як і раніше, залишається «міцним горішком» для більшості українських підприємств. Очевидно, це є наслідком дефіциту інформації, що все ще існує, в галузі використання систем автоматизованого проектування та аналізу, а також невисокого рівня підготовки інженерного та управлінського складу підприємств у галузі інформаційних технологій. Задля справедливості слід зазначити, що в останньому випадку намічається певний прогрес, особливо на тих підприємствах, де на робочих місцях конструктора та технолога використовуються хоча б найпростіші САПР на рівні AutoCAD. Фахівці все виразніше починають розуміти, що саме необхідно отримати заводу від комп'ютерних технологій і чого конкретно можна очікувати від їхнього впровадження.
Що таке MOLDMAKER
MOLDMAKER – це програмне забезпечення, що працює в операційному середовищі Windows NT та UNIX. MOLDMAKER служить для проектування простих та складних прес-форм для термопластавтоматів. Система підтримує двосторонній інтерфейс обміну даними для таких основних форматів зберігання даних, як DXF, IGES, STL, VDA-FS таSTEP. У комплект поставки системи входить багата бібліотека стандартних компонентів (колонок, що направляють втулок, каналів охолодження, литників, виштовхувачів тощо) та блоків. MOLDMAKER дозволяє автоматично формувати робочі креслення деталей, отримувати таблицю з повними даними за розташуванням, формою та технологією обробки отворів для ЧПУ, легко та зручно модифікувати модель проектованого інструментального оснащення.
Система MOLDMAKER розроблялася як самостійна програма для проектування прес-форм, але в той же час може бути використана спільно з будь-яким із програм сімейства програм EUCLID Quantum.
Проектування оснастки та аналіз лиття
Необхідно чітко розділяти завдання проектування оснастки та аналізу лиття. Програма MOLDMAKER не призначена для вирішення завдань аналізу лиття (як, втім, і аналогічні програмні рішення щодо проектування прес-форм інших фірм – розробників програмного забезпечення). Вона не аналізує усадку матеріалу, не прогнозує процес охолодження виливка і не дає жодних оцінок можливості отримання виливки необхідної якості. Все це тією чи іншою мірою успішно виконують інші спеціалізовані модулі (CAE-системи) як самої фірми MATRA Datavision, так і інших представників цього сегменту ринку САПР. На це програма MOLDMAKER спочатку не орієнтована - її головним завданням єшвидке проектування оснасткитастворення повного комплекту конструкторської документації. До того ж обсяг виробів, які потребують проведення серйозного аналізу лиття, менш малий і постійно поповнюється, переважно з допомогою товарів народного споживання, де вимоги до точності одержуваних деталей мінімальні. Для таких виробів цілком достатньо призначати коефіцієнт усадкиматеріалу із відповідних довідників. Крім того, MOLDMAKER залежно від напрямку може бути призначена різна величина усадки, що іноді виявляється суттєвим для деталей, що мають витягнуту форму.
Для побудови ливарних ухилів, які аналогічно коефіцієнту усадки можуть бути призначені з відповідного довідника, EUCLID є спеціальна функція. До речі, у сучасних виробах ливарні ухили найчастіше вже закладені в дизайні їх деталей, і тому при коректному завданні площин роз'єму матриці та пуансону не завжди потрібне їхнє чітке призначення.
Сучасні програмні продукти для комп'ютерного аналізу можливості отримання деталі необхідної якості дозволяють сьогодні отримувати результати, достовірність яких становить у середньому 80%, і поки що поки дуже дорогими рішеннями. Тому в проектуванні прес-форм останнє слово при ухваленні остаточного рішення, як і раніше, залишається за конструктором (втім, це справедливо для проектування будь-якого виробу, а не тільки прес-форм).
Проектування прес-форм у MOLDMAKER
Для проектування прес-форми в MOLDMAKER користувачеві необхідно мати математичну модель пластмасової деталі, для отримання якої розробляється ця оснастка (рис. 1). Математична модель деталі може бути спроектована EUCLID або передана з інших САПР.
За математичною моделлю деталі в системі MOLDMAKER розраховуються розміри робочої зони, призначаються лінії роз'єму та автоматично формуються математичні моделі пуансону та матриці (рис. 2). Далі користувач може погодитися з отриманими результатами або внести необхідні зміни моделі матриці і пуансона. Цей етап проектування оснащення є найбільш відповідальним та складним процесом,особливо для деталей, що мають складну форму. Створені внаслідок роботи моделі матриці та пуансону є асоціативними з вихідною моделлю пластмасової деталі.
Існує два способи отримання матриць і пуансонів: повністю з плит або шляхом виготовлення змінних вставок, що розміщуються в плиті певним чином. На Заході дуже популярне застосування другого способу отримання робочих частин оснастки. Як правило, це можливо при проектуванні прес-форм для отримання різних деталей, що незначно відрізняються один від одного. Проектування та виготовлення вставок матриці та пуансону дозволяє суттєво знизити загальні витрати – насамперед за рахунок використання більш дешевого матеріалу для плит, що виконують функцію обойми для вставок, які виготовляються вже з якісної інструментальної сталі, а також за рахунок багаторазового використання одного й того самого блоку.
По закінченні проектування матриці та пуансона (або паралельно з ним) можуть проводитися роботи з конструювання інших частин пакету прес-форми.
Практично всі технології проектування прес-форм, що пропонуються на ринку САПР, орієнтовані на ті чи інші стандарти (DME, HASCO, EOC, STRAKT, FUTABA і т.д.), згідно з якими всі блоки та конструктивні елементи стандартизовані. Тому блок прес-форми, як правило, не проектується знову, а вибирається за параметрами робочої зони з бази даних стандартних блоків і елементів прес-форм, що є на робочому місці (рис. 3). У процесі проектування його розміри будь-якої миті можуть бути змінені.
Усередині обраного блоку (крім матриці та пуансону) розміщуються всі необхідні компоненти - втулки і направляючі колонки, канали для подачі охолоджувальної рідини, литникова система, система штовхачів для видалення виливка з прес-форми тощо, які також можуть бути вибрані з бази даних стандартних елементів або спроектовані окремо.
При розстановці необхідних компонентів проектованого оснащення MOLDMAKER користувач має можливість знову вдатися до допомоги системи і, вказуючи тільки місця розташування, в напівавтоматичному режимі виконати остаточне формування тривимірної моделі прес-форми. Система автоматично розмістить ці компоненти у потрібному напрямку, після чого за потреби може бути виконана додаткова перевірка на відсутність їхнього взаємного перетину. Отриманий варіант розміщення компонентів прес-форми знову може бути модифікований користувачем (рис. 4).
Готова тривимірна модель прес-форми може бути передана на подальшу обробку технологам, для проектування технології на її виготовлення та розробки програм для верстатів з ЧПУ.
Якщо для виробництва потрібна підготовка комплекту конструкторської документації на спроектовану прес-форму, MOLDMAKER дозволяє зробити це досить швидко та якісно. На рис. 5 представлений складальний креслення прес-форми, оформлений відповідно до стандартів ЕСКД.
Специфікацію можна отримати у текстовому форматі або у форматі Microsoft Excel.
У середньому на створення у MOLDMAKER тривимірної моделі прес-форми зазначеної складності достатньо одного повного робочого дня. Дещо більше часу потрібно на формування та узгодження деталувальних креслень. У середньому це може піти від двох до трьох робочих днів одного проектувальника.
Термін підготовки конструкторської документації в MOLDMAKER значною мірою залежить від ступеня опрацювання базового комплекту креслень.
Дуже важливо, що система дозволяє змінювати існуючі та створюватинові бази даних, що використовуються при проектуванні нового інструментального оснащення. Сюди входять насамперед тривимірні моделі блоків прес-форм, тривимірні моделі всіх компонентів, що використовуються при проектуванні оснастки, складальні та деталювальні креслення та специфікації. Чим ретельніше опрацьований базовий комплект креслень, тим менше проектувальнику знадобиться часу на доопрацювання конструкторської документації при проектуванні нового інструментального оснащення. В іншому випадку може виявитися, що на проектування тривимірної моделі інструменту знадобиться лічені години, а на отримання остаточних робочих креслень піде тиждень.
Для формування базових тривимірних моделей та робочих креслень елементів оснащення використовуються стандартні графічні засоби системи EUCLID. При необхідності 3D- та 2D-моделі можуть бути параметризовані.
Така можливість є особливо зручною для використання MOLDMAKER на українських підприємствах, де широко використовуються внутрішньозаводські стандарти на блоки та компоненти та на оформлення конструкторської документації.
До речі, підготовка конструкторської документації в будь-якій САПР завжди була і залишається найважчою операцією протягом усього циклу проектування нового виробу. Це одна з причин того, що на Заході прагнуть виключити її з процесу конструкторсько-технологічної підготовки виробництва, використовуючи так звану безпаперову технологію. Але в Україні робоче креслення все ще залишається обов'язковим і служить єдиним документом, який має юридичну силу, і з цим доводиться рахуватися.
Іншою важливою особливістю проектування прес-форм MOLDMAKER, про яку вже згадувалося вище, є збереження зв'язку математичної моделі прес-форми з математичною моделлюпластмасової деталі, що виступала як вихідний об'єкт для проектування. Це означає, що при модифікації останньої конструктору прес-форми не потрібно проектувати оснастку заново, а достатньо лише виконати перерахунок математичної моделі інструменту, що вже є.
Отже, у світі існує багато цікавих та корисних програм проектування прес-форм, однією з яких є MOLDMAKER. В Україні програма вже знайшла своїх користувачів, які успішно застосовують її, зокрема для проектування плівкових прес-форм. Наскільки ця система може бути корисною для вашого виробництва, вирішувати вам. Зазначимо тільки, що не варто тішитись з того приводу, що, придбавши цю або аналогічну систему, ви негайно вирішите всі свої проблеми з проектування та виготовлення прес-форм. У розвинутих країнах ефект від їх застосування забезпечується головним чином завдяки спеціалізації виробництв та стандартизації комплектуючих оснастки. Ви дійсно можете швидко спроектувати нову прес-форму, яка відповідає одному з існуючих стандартів, і навіть отримати комплект конструкторської документації. Але якщо ви збираєтеся її виготовляти власними зусиллями, то доведеться не один день витратити на доведення робочих креслень до виду, що відповідає вимогам вашого виробництва. У результаті, за термінами та за якістю, результати проектування оснащення в такій спеціалізованій САПР виявляться порівнянними з її проектуванням в універсальній CAD-системі, що підтримує 3D-моделювання та створення робочих креслень (що, до речі, ми найчастіше й можемо спостерігати на українських заводах) .
Тому, щоб досягти бажаного ефекту, фахівці мають чимало попрацювати, перш ніж тривимірні моделі і робочі креслення, що зберігаються в базі даних у вигляді шаблонів, приймутьприйнятний вигляд. Система MOLDMAKER дозволяє легко це виконати та з максимальною продуктивністю використовувати шаблони при проектуванні нових прес-форм, що відповідають світовим вимогам.