6 - 2006

Разработка пресс-форм в Solid Edge

Лев Донковцев

Настройки

Выбор и ориентация детали

Проектирование ползунов и знаков

Построение поверхности разъема

Многоместные пресс-формы

Проектирование сборной оснастки

Литниковые каналы

Механизмы ползунов, знаков, съемников, выталкивателей

Вставки

Компоненты оснастки

Система охлаждения

Исполняя обещания, данные уважаемым читателям, мы продолжаем описание многофункциональной системы проектирования Solid Edge, которая является ядром комплексного решения для проектирования и подготовки производства предприятий малого и среднего уровня — Velocity Series. Система Solid Edge объединяет в себе множество специализированных процессов разработки, и о некоторых из них мы рассказывали в предыдущих публикациях. К сожалению, в рамках журнальной статьи нельзя описать возможности всех процессов, но мы постараемся рассказать о самых интересных. Сегодня вам будет представлен очередной процесс — проектирование пресс-форм для производства пластмассовых деталей.

Применение автоматизированных процессов проектирования пресс-форм дает предприятиям солидные конкурентные преимущества в виде значительного сокращения сроков проектирования и повышения качества за счет уменьшения количества ошибок проектировщиков. Модуль разработки оснастки для литья пластмасс под давлением в Solid Edge под названием Mold Tooling избавляет конструктора от утомительного повторения множества рутинных операций по установке и моделированию стандартных деталей из комплектов поставщиков оснастки. Mold Tooling включает большое количество часто применяемых каталогов, таких как Hasco, DME Europe and America, Futaba, Misumi, Strack, Pedrotti, LKM, Meusburger, Rabourdin, Progressive, а также позволяет дополнять их собственными деталями. Установка любой детали в комплект пресс-формы требует от конструктора лишь ее позиционирования, поскольку все вырезы в зависимых деталях программа выполняет самостоятельно, давая возможность конструктору сосредоточиться на принципиальных технологических вопросах. Процесс изменения конструкции пресс-формы тоже становится легким и удобным, так как проект получается полностью параметрическим и гарантирует автоматическое внесение изменений в рамках всего проекта.

Проектирование пресс-форм в Solid Edge реализовано по методу «сверху вниз», то есть вы последовательно выполняете логические шаги от выбора модели детали до получения полностью укомплектованной модели оснастки.

А теперь — о шагах…

UGS Velocity Series — революционный программный комплекс глубоко интегрированных продуктов для автоматизации коллективной работы, для управления проектами разработки и для подготовки производства предприятий малого и среднего уровня. Solid Edge является базовым пакетом проектирования. Системой управления проектами и средством коллективной работы служит Teamcenter Express. Анализ деталей и конструкций выполняется посредством Femap. Для разработки управляющих программ станков с ЧПУ предлагается NX CAM Express. Программные продукты комплекса интегрированы друг с другом и синхронизируются  при выходе новых версий. Клиенты могут приобретать продукты как в комплексе, так и отдельно, чтобы получить только ту функциональность, которая нужна в данный момент, и наращивать ее по мере необходимости. Все продукты комплекса работают под операционной системой Microsoft Windows и имеют простые процедуры установки.

В начало В начало

Настройки

Перед началом проектирования рекомендуется определить параметры будущей пресс-формы (рис. 1). Кроме геометрических характеристик, здесь задаются стандарт комплекта и его ориентация. Пресс-форма может иметь плиту выталкивателей сверху или снизу; количество плит в комплекте также может быть различным — обычно две или три. В Solid Edge можно проектировать одно- и многоместные пресс-формы, при этом пуансоны и матрицы могут быть как составными, любой сложности, так и цельными. Топологию конструкции вы можете изменять в процессе проектирования.

Рис. 1. Настройка параметров пресс-формы

Рис. 1. Настройка параметров пресс-формы

Определив настройки, двигаемся дальше — «газ в пол», как сказали бы пилоты гоночных болидов. Это выражение здесь очень даже к месту, поскольку с помощью Mold Tooling скорость разработки стремительно растет. Вы задаете направление движения, а с крутыми поворотами программа справляется автоматически, помогая вам в сложных технических ситуациях.

В начало В начало

Выбор и ориентация детали

В качестве детали можно выбрать модель Solid Edge или импортировать ее из другой системы. Solid Edge читает большинство известных форматов — как нейтральных, так и других систем (Catia V4/V5, ProE, SolidWorks, Inventor и т.д.). На этом этапе задается процент усадки, который может быть общим или различным по главным осям. Ориентацию детали можно задавать поворотом и/или перемещением относительно главной системы координат, любого ребра детали, вспомогательной геометрии (рис. 2). В процессе ориентации автоматически выполняется анализ уклонов. По цвету граней вы можете наглядно определить их уклоны. Криволинейные поверхности разделяются по силуэтным линиям. При необходимости геометрию детали можно доработать:  изменить уклоны, выполнить дополнительные построения. Можно также создавать пресс-форму для одновременной формовки нескольких деталей. Ориентация каждой детали может выполняться независимо (рис. 3). При позиционировании дополнительных деталей удобно использовать сборочные связи.

Рис. 2. Ориентация детали

Рис. 2. Ориентация детали

Рис. 3. Две детали в одной форме

Рис. 3. Две детали в одной форме

В начало В начало

Проектирование ползунов и знаков

Если детали требуют применения механизированных элементов в пресс-форме, когда имеются отверстия и поднутрения, пользователь может стандартными средствами Solid Edge построить формообразующие тела ползунов и подвижных знаков (рис. 4). Такие построения обычно выполняется с использованием геометрии детали, что значительно облегчает построение.

Рис. 4. Проектирование ползунов и знаков

Рис. 4. Проектирование ползунов и знаков

Ползуны традиционно приводятся в движение клиновым механизмом и отодвигаются при раскрывании формы. Подвижные знаки выдвигаются по наклонным направляющим при перемещении плиты выталкивателей. Можно использовать стандартную механическую часть ползунов и знаков из библиотеки Solid Edge, а можно построить ее самостоятельно.

В начало В начало

Построение поверхности разъема

После шагов по определению геометрии деталей и ползунов можно приступать к самому ответственному процессу — построению поверхности разъема. От геометрии поверхности разъема во многом зависят сложность пресс-формы и технологичность ее изготовления. А сложность оснастки определяет, в свою очередь, себестоимость изготавливаемых деталей. Следует отметить, что операции по построению пресс-формы являются обратимыми, то есть если вам необходимо внести изменения на любом этапе проектирования, то вы можете вернуться к нему, после чего весь проект будет пересчитан, а изменения будут сделаны во всех зависимых объектах.

Построение поверхности разъема — задача творческая, и ее решение зависит от формы детали, технологии производства и опыта проектировщика. Solid Edge может автоматически строить поверхность разъема различными методами, из которых вы можете выбрать подходящий. Можно также управлять каждым шагом автоматического построения и вносить в него необходимые коррективы, а можно вообще отказаться от автоматики и построить поверхность вручную.

Рис. 5. Сортировка поверхностей между матрицей и пуансоном

Рис. 5. Сортировка поверхностей между матрицей и пуансоном

Сначала Solid Edge строит силуэтные  кривые и по ним выполняет автоматическую сортировку поверхностей, которые принадлежат матрице и пуансону (рис. 5). При необходимости автоматическую сортировку можно изменить в соответствии с требованиями конструкции.

Здесь мы не будем подробно останавливаться на всех возможностях построения поверхности разъема в Solid Edge, а расскажем только об основных.

Рис. 6. Автоматически построенная поверхность разъема и векторы внешних поверхностей.

Рис. 6. Автоматически построенная поверхность разъема и векторы внешних поверхностей.

Рис. 7. Откорректированная поверхность разъема

Рис. 7. Откорректированная поверхность разъема

По умолчанию поверхность генерируется автоматически, причем такая поверхность часто требует лишь небольшой корректировки. Но иногда при сложной конфигурации необходимо задать дополнительные параметры или исправить заданные программой для получения правильного результата. В этом случае следует явно указать программе, как строить те или иные участки поверхности. Стоит обратить внимание на направляющие векторы внешних от детали поверхностей (рис. 6 и 7), чтобы поверхность разделения получилась технологически верной и легко обрабатываемой. Mold Tooling имеет исчерпывающий инструментарий для построения поверхности разъема практически любой сложности.

В Solid Edge в среде листовой детали можно моделировать и делать развертки отбортовок по непрямой кромке. Усиление сгиба листовой детали проводится за один шаг. Такое усиление имеет широкий набор настроек, позволяющих задать практически любую форму. Сгиб с усилением остается разворачиваемым.

В поверхность разъема можно включить любые построенные вручную поверхности, например поверхности направляющих выступов для более точного смыкания пуансона и матрицы.

По сгенерированным поверхностям разъема автоматически создается блок-форма, состоящая из тела матрицы и пуансона (рис. 8), размер которых выбирается из стандартного ряда, а также может корректироваться вручную, если технологические возможности этого требуют.

Рис. 8. Блок-форма

Рис. 8. Блок-форма

В начало В начало

Многоместные пресс-формы

Создание многоместных пресс-форм очень похоже на построение массива, который может быть прямоугольным или круговым (рис. 9). Детали в многоместных формах можно поворачивать группами или по отдельности, а также можно задавать зеркальные детали. При необходимости в многоместной форме задается блок литниковых каналов.

Рис. 9. Проектирование многоместной пресс-формы

Рис. 9. Проектирование многоместной пресс-формы

Прямое редактирование удобно использовать в сборке, если надо подогнуть фланец листовой детали или выровнять грани различных деталей.

В начало В начало

Проектирование сборной оснастки

Этот этап проектирования оснастки максимально автоматизирован: здесь используются каталоги поставщиков и применяется автоматическая обработка элементов формы при вставке деталей. Оснастка пресс-формы генерируется с использованием базы стандартных комплектов — пользователю надо лишь выбрать подходящий.

Рис. 10. Определение параметров комплекта пресс-формы

Рис. 10. Определение параметров комплекта пресс-формы

Сначала определяется типоразмер плит матрицы и пуансона, при этом Solid Edge подсказывает ближайший подходящий типоразмер, а пользователь корректирует его исходя из своих потребностей или соглашается с системой. После этого автоматически генерируется базовый комплект оснастки. Размеры прижимных плит можно увеличить в допустимых пределах. Возможно также задать собственные размеры и количество плит, используя стандартные в качестве основы (рис. 10). Направляющие колонки подбираются из списка производителя комплектов, а размеры расположения колонок задаются автоматически.

Работайте быстрее с помощью росчерков в Solid Edge. При построении эскизов и профилей росчерки удобно применять для обрезки отрезков, для построения фасок и скруглений, для соединения концов отрезков и т.д.

В начало В начало

Литниковые каналы

Базовым элементом для построения литниковых каналов служит обычный эскиз, сделанный в любой параллельной плоскости. Solid Edge автоматически определяет вертикальное положение каналов по топологии построенного комплекта пресс-формы. Поперечное сечение литниковых каналов может быть различным; некоторые формы профилей могут вырезаться только со стороны впрыска или со стороны выталкивателей (рис. 11). Под полным контролем конструктора остаются сечения любой ветки литниковых каналов.

Рис. 11. Проектирование литниковых каналов

Рис. 11. Проектирование литниковых каналов

Питатели и литниковые карманы моделируются автоматически. В базе имеется большое количество типов питателей, они располагаются на концах литниковых каналов. Расположение литниковых карманов задается эскизом, а форма и размеры выбираются в диалоговом окне.

В начало В начало

Механизмы ползунов, знаков, съемников, выталкивателей

Элементы механизации пресс-формы проектируются по общему принципу. Конструктор размещает конструкцию механизма в сборке стандартными средствами Solid Edge. С помощью перемещения деталей и сборок в дереве построения можно легко размножить эти механизмы, если пресс-форма является многоместной. Mold Tooling учтет геометрию вставленных конструкций и автоматически сделает необходимые вырезы в плитах формы, построит крепежные отверстия (рис. 12 и 13).

Рис. 12. Ползун, знак и вставка в готовой пресс-форме

Рис. 12. Ползун, знак и вставка в готовой пресс-форме

Рис. 13. Автоматическое выполнение вырезов в плитах под механизм ползуна

Рис. 13. Автоматическое выполнение вырезов в плитах под механизм ползуна

Сварка деталей с зазором? Все как на практике! Если свариваемые детали имеют зазор, вы можете сварить их швом, превышающим размер зазора. Вы также можете залить сварным швом любой зазор при помощи команды «Шов с разделкой кромок». Швы можно сделать за несколько проходов.

В начало В начало

Вставки

На производстве часто приходится делать формообразующие детали составными — в противном случае их изготовление становится очень трудоемким, а нередко вообще невозможным. В Solid Edge такая задача решается очень просто и понятно: вы моделируете тело вставки, используя существующую геометрию, а Mold Tooling автоматически разделяет нужные детали, учитывая необходимые зазоры, обрезает выступающие элементы по поверхности матрицы или пуансона (рис. 12 и 14).

Рис. 14. Вставка в пуансоне

Рис. 14. Вставка в пуансоне

В начало В начало

Компоненты оснастки

База данных Mold Tooling содержит большое количество стандартных деталей пресс-форм —  это колонки, втулки, винты, штифты, компоненты впуска, компоненты выталкивателей, компоненты охлаждения, заглушки, колонки, каналы впрыска, горячие каналы, кольца и пр. Использовать стандартные компоненты в проекте очень удобно (рис. 15): вы выбираете нужную деталь и задаете ее размеры, а система автоматически размещает их, базируясь на компоновочном эскизе, либо вы указываете координаты расположения. Вырезы и крепежные отверстия в зависимых деталях выполняются автоматически. При размещении компонентов оснастки происходит учет обработки отверстий. Например, колонка в некоторых плитах устанавливается в плотном отверстии, а в других располагается с зазором. Выталкиватели и вставки при установке обрезаются по поверхности разъема — либо со стороны выталкивателя, либо со стороны впрыска (рис. 16). Для выталкивателей имеются и специальные режимы обрезки плоскостью, облегчающие технологию их изготовления.

Рис. 15. Компоненты пресс-форм

Рис. 15. Компоненты пресс-форм

Рис. 16. Выталкиватели в готовой пресс-форме

Рис. 16. Выталкиватели в готовой пресс-форме

В начало В начало

Система охлаждения

Принцип проектирования каналов охлаждения строится на управляющих эскизах. Система способна создавать многоуровневые каналы охлаждения, которые могут проходить через несколько плит, если они находятся с одной стороны от поверхности разъема. Конструктор отрезками задает места прохождения каналов, а система помогает сделать по ним отверстия с учетом технологии производства (рис. 17). Вы можете управлять параметрами пересечения каналов, типом и направлением продления, формой и размером конца отверстия. Заглушки, патрубки, тройники и другие детали системы охлаждения устанавливаются так же, как и другие стандартные детали пресс-форм (рис. 18 и 19).

Рис. 17. Проектирование каналов охлаждения

Рис. 17. Проектирование каналов охлаждения

***

Мы рассказали об основных этапах проектирования пресс-формы. При необходимости некоторые этапы, например задание вставок, установку компонентов и т.д., можно повторять. Деталировку можно продолжать, дополняя форму трубопроводами, электронными датчиками, электропроводкой, кронштейнами для монтажа, лотками и т.д. В ваше распоряжение предоставляется весь функционал стандартных и дополнительных приложений Solid Edge. После построения цифрового макета оснастки можно выполнить на его основе чертежи, разработать управляющие программы для станков с ЧПУ, передать модели на проектирование оснастки второго уровня.

Рис. 18. Пресс-форма: сторона впрыска

Рис. 18. Пресс-форма: сторона впрыска

Рис. 19. Пресс-форма с тремя плитами

Рис. 19. Пресс-форма с тремя плитами

При производстве матриц и пуансонов пресс-форм очень часто используют электроэрозионную обработку медными или угольными электродами, поэтому для автоматизации данного процесса в составе Solid Edge предусмотрен специальный мастер-процесс, позволяющий буквально за несколько команд получить модели простых и составных электродов, их чертежи, а также чертежи для электроэрозионной обработки. К сожалению, описание этого модуля не входит в рамки этой статьи.

В этом месяце выходит новая, 19-ая версия Solid Edge, которая предоставляет пользователям новые инструменты и процессы. Вас ожидает значительное увеличение функциональности среды листовых деталей, новые средства для 3D-аннотаций, инструменты для анализа механизмов и многое другое. Для российских пользователей будет продолжена программа продержки ЕСКД и значительно расширена встроенная библиотека стандартных деталей.

Следите за нашими публикациями и посещайте наш официальный сайт www.solidedge.ru! Желаем удачи нашим пользователям и всем читателям. Мы всегда рады видеть вас в офисах компании UGS и наших официальных партнеров. 

В начало В начало

САПР и графика 6`2006