12 - 2007

Проектирование технологической оснастки в SolidWorks

Максим Конев

В данной статье мы рассмотрим способы получения технологической оснастки для деталей, изготавливаемых с помощью пресс-форм. Есть несколько способов, позволяющих в той или иной мере автоматизировать процесс создания подобной технологической оснастки. Рассмотрим их подробнее.

Первый способ заключается в использовании совместно с основной CAD-системой специализированных программ, которые разрабатывались специально для проектирования оснастки. Поскольку в дальнейшем речь пойдет о проектировании в среде SolidWorks, будем говорить о наиболее известном приложении MoldWorks. Эта система является золотым партнером SolidWorks, работает в окне SolidWorks и имеет аналогичный пользовательский интерфейс. Применяя данные моделей деталей, программа позволяет шаг за шагом в диалоговом режиме спроектировать модель пресс-формы для изготовления изделий. Проектирование ведется с использованием широкого спектра встроенных библиотек, которые содержат богатый набор деталей и элементов, применяемых для изготовления технологической оснастки по требованиям различных стандартов. В логически обоснованном порядке проектируются различные системы пресс-формы: плиты матрицы и пуансона, литниковая система, системы выталкивания и съема и система охлаждения. По завершении проектирования программа позволяет проверить проект на соответствие технологическим требованиям, протестировать модель на отсутствие ошибок проектирования. Кроме того, возможно получение чертежей и отчетов по проекту.

Готовая модель пресс-формы получается полностью параметрически связанной и в любой момент может быть оперативно перестроена с новыми значениями переменных, которые задаются конструктором в интерактивном режиме.

Оснастка, спроектированная в MoldWorks

Оснастка, спроектированная в MoldWorks

 

Пример сборки пресс-формы, спроектированной с использованием «Технормы»

Пример сборки пресс-формы, спроектированной с использованием «Технормы»

Другой возможностью для проектирования пресс-форм является использование базы данных «Технорма» совместно с SolidWorks. Эта система содержит большое количество параметрических моделей 3D-деталей, необходимых для проектирования пресс-форм. В процессе работы над проектом из баз «Технормы» по так называемым формульным нормалям собирается пакет пресс-формы по заданным размерам и с заданными параметрами, при этом формулы рассчитывают соотношение размеров между различными элементами проекта. Данные о пресс-форме передаются в SolidWorks, где она дорабатывается до готового вида, естественно, с применением тех же библиотек. Этот метод позволяет частично автоматизировать процесс создания модели пресс-формы, уменьшить сроки на разработку за счет использования готовых специализированных библиотек, но такая модель получается непараметрической.

Третьей возможностью для создания проекта технологической оснастки является применение типового параметрического проекта, который уже содержит необходимые типовые части пресс-фромы и нуждается лишь в доработке под изготовление конкретной детали. Причем в этом методе могут использоваться библиотеки крепежа и деталей пресс-форм как собственной разработки, так и из различных баз и приложений программы партнерства SolidWorks.

Сравним представленные способы проектирования. Для каждого производства подойдет свой метод проектирования технологической оснастки. Например, там, где изготавливается широкий спектр изделий, различающихся по размерам и назначению и требующих для изготовления разработки индивидуального, не похожего на другие проекта технологической оснастки, можно применить первый способ. MoldWorks позволяет быстро создать с нуля модель пресс-формы любой сложности. Естественно, это потребует дополнительных средств на приобретение программы и обучение, но использование программы позволит значительно сэкономить время, при этом вложенные средства быстро окупятся.

Вид чертежа детали оснастки

Вид чертежа детали оснастки

В то же время широко распространены и такие производства, где литые детали изготавливаются на основе однотипных пресс-форм, отличающихся друг от друга только габаритными размерами, расположением тех или иных частей и элементов друг относительно друга. Естественно, некоторые системы пресс-формы являются уникальными, но процесс их проектирования можно автоматизировать. Несомненным преимуществом такого метода является то, что типовой проект уже содержит заготовки чертежей и шаблонов отчетов по проекту. Поскольку SolidWorks — это ассоциативная система, связывающая модель и чертеж в единое целое, все чертежи деталей, входящих в пресс-форму, и ее сборочный чертеж перестраиваются в соответствии с изменениями в проекте, причем все элементы оформления чертежей сохраняются. Это значительно упрощает жизнь конструктора технологической оснастки в плане выпуска конструкторской документации на пресс-форму.

Данная методика проектирования пресс-форм была разработана и апробирована совместно со специалистами отдела главного технолога ФГУП «ПО Уралвагонзавод». Почему была создана такая методика? Совместно со специалистами предприятия были детально проанализированы возможности различных систем и методов проектирования пресс-форм. В результате выяснилось, что приложения зарубежной разработки не полностью отвечают требованиям наших стандартов и требованиям к конструкторской документации, особенно на предприятиях с оборонной направленностью. В них отсутствуют гостовские библиотеки элементов, нужные шаблоны чертежей и варианты оформления документации. На рассматриваемом нами производстве детали изготавливаются прессованием на основе нескольких однотипных блоков, и для них наиболее подходящим является третий способ, где сборка пресс-формы и документация максимально полно проработаны и приближены к условиям производства и требуют минимальной доработки.

Уравнения, связывающие модель пресс-формы

Уравнения, связывающие модель пресс-формы

Рассмотрим основные этапы проектирования.

Первым и, безусловно, самым важным этапом является разработка сборок типовых моделей пресс-форм. Для этого необходимо детально проанализировать особенности производства, выявить все закономерности, важные для проектирования, чтобы перенести их в электронную модель.

Разработка модели пресс-формы начинается с составления управляющих взаимосвязей в виде эскизов, связанных между собой взаимосвязями и уравнениями. С целью автоматизации проектирования и облегчения конструкторского труда можно вынести основные характерные размеры в таблицу параметров, чтобы управлять параметрами пресс-формы путем ввода числовых характеристик. Кроме того, параметрами пресс-формы можно управлять наглядно, изменяя размеры управляющих эскизов.

Далее на основе введенной информации строится сборка, включающая необходимые системы пресс-формы. Размеры по третьему измерению — высоте — можно определять в конфигурациях деталей, составляющих сборку. Все детали сборки пресс-формы должны быть связаны между собой и с управляющими эскизами параметрическими взаимосвязями, чтобы при их изменении по цепочке перестроилась сборка пресс-формы и все входящие в нее детали.

После того как все взаимосвязи определены, для всех деталей пресс-формы оформляются заготовки чертежей.

Управляющие взаимосвязи

Управляющие взаимосвязи

Когда основная геометрия пресс-формы определена, нужно разработать параметрические библиотеки компонентов, которые применяются при проектировании пресс-форм, — крепежных деталей, элементов системы выталкивания, частей литниковой системы, отверстий, пазов и многого другого. Обычно эти элементы классифицированы в справочниках предприятия.

Если такая работа окажется для вас сложной, можно доверить создание типовых блоков и библиотек специалистам нашей компании. Мы выполним за вас часть работы, а вам останется пользоваться результатами нашего совместного труда для создания новых изделий.

Готовую типовую модель можно использовать для создания многих проектов путем перестраивания ее с новыми размерами и сохранения в другой папке. Как видите, эта методика достаточно проста и эффективна и не требует особых денежных затрат.

Типовой блок пресс-формы ФГУП ПО «Уралвагонзавод»

Типовой блок пресс-формы ФГУП ПО «Уралвагонзавод»

Для формирования спецификаций на проект мы советуем пользоваться возможностями PDM-систем. Применяя атрибуты документов SolidWorks, характеризующие свойства изделий в моделях деталей типового блока, получаем возможность автоматического формирования спецификаций на их основе. Можно воспользоваться системами, включающими только часть функций PDM-систем в плане создания спецификаций. Примером такой системы является программа «Навигатор СП», которая предназначена для управления данными проекта на локальном рабочем месте. Эта система может читать данные о проекте из сборки SolidWorks, редактировать полученные данные и передавать их обратно в проект. В ней имеются функции по групповому переименованию документов, сортировке, присвоению позиций, передаче данных в чертежи изделий и выводу готовых спецификаций в файл и на печатающие устройства.

В качестве заключения

На тех предприятиях, где производится широкий спектр изготавливаемых прессованием деталей, где сжаты сроки проектирования, где производство оснастки идет с использованием данных 3D-модели, где отсутствуют жесткие требования к конструкторской документации, можно применять MoldWorks — приложение к SolidWorks для разработки оснастки.

На производстве, где нет широкого разнообразия вариантов пресс-форм, где необходима быстрая разработка новой оснастки на основе прототипа и где предъявляются жесткие требования к конструкторской документации, рекомендуется использовать представленную выше методику проектирования с применением библиотек «Технорма».


Максим Конев

Технический специалист ООО «Делкам-Урал».

В начало В начало

САПР и графика 12`2007