5 - 2001

Проектирование и изготовление пресс-форм

Андрей Мазурин

О компании

Этапы проектирования

Компьютерные технологии

Организация работы над проектом

Много лет назад, когда я был студентом старших курсов института, мне и моим сокурсникам пришлось столкнуться с «вопиющей несправедливостью» со стороны администрации вуза. Сегодня даже и не припомню, вокруг чего разгорелись страсти, запомнились только слова глубоко уважаемого всеми нами преподавателя, смысл которых сводится к тому, что любая крупная организация (а наш вуз насчитывал несколько сот человек и считался одним из крупнейших в регионе) представляет собой модель государства в миниатюре, в которой неизбежно находит свое отражение все происходящее внутри государства.

С тех пор я каждый день так или иначе нахожу подтверждение его словам. Бесполезно пытаться абстрагироваться от внешнего мира, идеализируя коллектив, в котором ты учишься или работаешь, если в нем, как и в любом государстве, каждый день рождаются и сталкиваются десятки и сотни различных мнений и идей. И чем их больше, тем сложнее двигаться к цели, которая, казалось бы, в конечном счете для всех одна — жить лучше.

Сегодня наша страна, а значит и все наши промышленные предприятия, переживает не самые лучшие времена. И я не склонен винить во всех бедах политиков или руководителей производств. Едва ли они стали хуже или будут лучше лет через десять-двадцать, как, впрочем, и мы с вами. Беда нашего общества в том, что переход от одной экономической формации к другой оказался настолько стремительным, что общество раскололось на тех, кто остался в «социализме» и тех, кто перешел в «капитализм» — с их диаметральными представлениями о путях достижения «лучшей жизни».

В результате внутренних разногласий и отсутствия четких перспектив большие предприятия практически стали столь же плохо управляемыми, как и государство в целом. На этом фоне особенно заметно процветание небольших производственных коллективов, состоящих преимущественно из единомышленников и весьма успешно вписывающихся в новые производственные условия.

Одним из типичных примеров успешного небольшого предприятия является московская компания ООО «ВОК», центральный офис которой располагается на территории ЭНИМС.

О компании

ООО «ВОК» существует с декабря 1998 года и специализируется на проектировании и изготовлении сложных пресс-форм. Основу коллектива составили специалисты АЗЛК1 , причем общее число сотрудников не превышает десяти.

К основным видам проектируемых и изготовляемых на ВОК относятся пресс-формы:

  • по выплавляемым моделям;
  • для литья пластмасс под давлением;
  • для литья алюминия и других сплавов под давлением;
  • кокиля;
  • для вакуумной формовки;
  • экструзионные формы и экструдеры;
  • выдувные формы;
  • заливочные формы для пенополиуретана.

Каждый новый проект фирма ведет в полном объеме: проектирует конструкцию пресс-формы (рис. 1, 2), технологию изготовления и управляющие программы для ЧПУ-обработки (рис. 3, 4) деталей оснастки и электродов (в случае применения электроэрозионной обработки). При этом непосредственное изготовление деталей каждой спроектированной пресс-формы осуществляется на различных предприятиях, выступающих в роли подрядчиков ООО «ВОК». А слесарная доводка и сборка инструментальной оснастки и изготовление опытной партии деталей выполняются специалистами ВОК.

Основное внимание специалисты компании уделяют проектированию и изготовлению сложных с точки зрения моделирования изделия пресс-форм. Именно такие заказы поступают в ВОК от промышленных предприятий, которые по той или иной причине не в состоянии своими силами изготовить оснастку.

В начало В начало

Этапы проектирования

Исходными данными для проектирования новой инструментальной оснастки являются чертежи (а порой даже эскизы) деталей, готовые детали или трехмерные модели изделий (последнее, впрочем, бывает крайне редко). Поэтому, прежде чем приступить непосредственно к процессу проектирования пресс-формы, специалисты ВОК строят электронную трехмерную модель детали и согласовывают ее с заказчиком.

Нередко на этапе формирования 3D-модели детали в чертежах заказчика выявляется масса несоответствий, допущенных при ее проектировании. Выявление таких несоответствий в дальнейшем нередко помогает заказчикам избежать неисправимого брака всего изделия.

Другая ситуация, часто возникающая на этапе согласования построенной виртуальной модели детали и характерная для российского рынка, — это появление после визуального анализа электронной модели у заказчика новых идей по улучшению изделия, с которыми он обращается к специалистам ВОК с целью воплощения их в полученной виртуальной модели, а впоследствии и в конечном продукте.

В случае необходимости на основе модифицированной электронной модели выполняются рабочие чертежи детали.

По готовой трехмерной модели детали разрабатывается трехмерная модель пресс-формы. Если для получения ряда конструктивных элементов оснастки требуется привлечение электроэрозионной обработки, то параллельно решается задача трехмерного моделирования электродов.

По трехмерным моделям формируются рабочие чертежи, проектируются технологии изготовления электродов, деталей оснастки, сборка и управляющие программы для станков с ЧПУ.

В начало В начало

Компьютерные технологии

В качестве основного инструмента компьютерного проектирования специалисты ВОК используют EUCLID3 французской фирмы MATRA Datavision. EUCLID3 включает в себя все основные CAD/CAM/CAE-модули, необходимые для графического моделирования, анализа оснастки, подготовки и отладки управляющих программ.

Опираясь на многолетний опыт работы с CAD/CAM/CAE-системой как на АЗЛК, так и в ВОК, специалисты компании утверждают, что с помощью EUCLID3 можно спроектировать и изготовить изделие любой степени сложности.

Для проектирования наиболее сложных поверхностей деталей здесь используется EUCLID STYLER2 . В качестве основного инструмента проектирования простых и сложных пресс-форм для термопластавтоматов используется модуль MOLDMAKER3 . Для анализа конструкции оснастки и проектирования управляющих программ применяются соответствующие программные модули EUCLID3.

В начало В начало

Организация работы над проектом

Система EUCLID3 поддерживает групповую работу над проектом, что позволяет параллельно выполнять проектирование оснастки и технологии ее изготовления. Уже на этапе детализации пресс-формы становится ясно, заготовки каких типоразмеров потребуются для последующего ее изготовления. Это дает возможность, не дожидаясь завершения технологического этапа проектирования, заказать необходимый материал и перейти непосредственно к изготовлению оснастки сразу по завершении процесса проектирования и отладки управляющих программ для механообработки деталей. При этом очень часто на механообработку уходит гораздо больше времени, чем на весь процесс компьютерного моделирования.

В основном производственном процессе постоянно задействованы четыре специалиста: три конструктора-технолога, одновременно решающих задачи проектирования изделия, оснастки и управляющих программ, и один слесарь-сборщик оснастки.

Организация работы над каждым проектом такова. Трехмерную модель детали проектирует один человек, далее по готовой модели также один человек проектирует пресс-форму, а затем, в целях ускорения процесса подготовки рабочих чертежей деталей оснастки и разработки управляющих программ их механообработки, к работе могут быть подключены остальные конструкторы-технологи. А поскольку, как правило, одновременно ведется несколько проектов, то проблем, связанных с недостаточной загрузкой конструкторов-технологов, не возникает.

При такой организации работ — в зависимости от сложности изделия — на проектирование и изготовление оснастки уходит от одного до семи месяцев. Например, на выполнение всех этапов проектирования (начиная с создания 3D-модели и заканчивая заливкой воском формы) таких деталей, как лопатка компрессора (рис. 5), специалистам ВОК требуется около одного месяца. (Кстати, приведенный пример с лопаткой компрессора характерен тем, что здесь пресс-форма состоит из большого числа сопрягающихся деталей, зачастую требующих обработки за несколько установов с трех-четырех сторон. И в данном случае механообработка выполнялась с точностью до 0,02 мм.) В то же время в случае детали типа корпуса фары автомобиля «ВАЗ» (рис. 6) реализация тех же этапов занимает не менее полугода. Однако благодаря параллельной работе над несколькими заказами компания «ВОК» в состоянии изготовить около 12 сложных пресс-форм в год.

***

За все время работы специалистами ООО «ВОК» были спроектированы и изготовлены пресс-формы разных видов самых различных степеней сложности. При этом, благодаря высокому уровню квалификации, слаженной работе персонала и используемым возможностям компьютерных технологий фирмы MATRA Datavision, не было ни одного случая, исключая несущественные доводки, чтобы готовую пресс-форму приходилось серьезно дорабатывать или проектировать заново.

Работа по проектированию трехмерной модели детали и модели пресс-формы на ее основе обычно ведется одним конструктором-технологом, что вполне оправданно в небольшой группе. Однако нередки случаи, характерные для больших производственных коллективов, когда конструкторы передают в отдел проектирования оснастки 3D-модели, не особо заботясь о сопряжении отдельных формообразующих поверхностей, если модель выполнена с применением технологии поверхностного моделирования, или «забывая» построить фаски и различные технологические уклоны и скругления. Такая модель совершенно непригодна для моделирования оснастки. В результате технологи вынуждены без участия конструктора самостоятельно доводить ее, «сшивая» поверхности в местах разрыва и достраивая технологические элементы. Все это в совокупности неизбежно ведет к снижению качества инструментальной оснастки и, как следствие, готового изделия.

Почему разные отделы одного завода не могут договориться и согласованно идти к цели, можно только гадать. Возможно, причина в различных представлениях об организации и выполнении конструкторско-технологической подготовки производства, в частности о применении современных компьютерных технологий.

Хочется верить, что подобные «недоразумения» скоро станут историей и по мере приобретения знаний и опыта люди научатся работать более слаженно. А для начала даже некоторым промышленным гигантам не мешало бы внимательно изучить опыт решения аналогичных производственных задач на таких небольших предприятиях, как ООО «ВОК».

«САПР и графика» 5'2001