6 - 2000

Проектирование пресс-форм для пластмассовых изделий

Андрей Мазурин

Что такое MOLDMAKER

Проектирование оснастки и анализ литья

Проектирование пресс-форм в MOLDMAKER

Интерес к компьютерным программам, предназначенным для проектирования инструментальной оснастки, в России очень велик и, несомненно, с ростом отечественного производства будет прогрессировать и в дальнейшем. Но вместе с тем при общении со специалистами различных предприятий на специализированных выставках и семинарах порой складывается впечатление, что их представление о том, какие современные технологии предлагаются для решения их собственных или близких к ним производственных задач, далеко не полно. Оптимальный выбор программного обеспечения по реально востребованным функциональным возможностям с учетом развития производства по-прежнему остается «крепким орешком» для большинства российских предприятий. По-видимому, это является следствием все еще существующего дефицита информации в области использования систем автоматизированного проектирования и анализа, а также невысокого уровня подготовки инженерного и управленческого состава предприятий в области информационных технологий. Справедливости ради следует отметить, что в последнем случае намечается определенный прогресс, особенно на тех предприятиях, где на рабочих местах конструктора и технолога используются хотя бы простейшие САПР на уровне AutoCAD. Специалисты все отчетливей начинают понимать, что именно необходимо получить заводу от компьютерных технологий и чего конкретно можно ожидать от их внедрения.

Вот на таких потенциальных пользователей, имеющих некоторый опыт работы с САПР, и ориентирована данная статья. Основной целью публикации является предоставление дополнительной информации о программном обеспечении MOLDMAKER французской фирмы MATRA Datavision, предназначенном для проектирования пресс-форм. Возможно, статья окажется небесполезной при разработке собственной концепции дальнейшей автоматизации производства и при принятии окончательного решения в выборе программного обеспечения.

В начало В начало

Что такое MOLDMAKER

MOLDMAKER — это программное обеспечение, работающее в операционной среде Windows NT и UNIX. MOLDMAKER служит для проектирования простых и сложных пресс-форм для термопластавтоматов. Система поддерживает двусторонний интерфейс обмена данными для таких основных форматов хранения данных, как DXF, IGES, STL, VDA-FS и STEP. В комплект поставки системы входит богатая библиотека стандартных компонентов (колонок, направляющих втулок, каналов охлаждения, литников, выталкивателей и т.п.) и блоков. MOLDMAKER позволяет автоматически формировать рабочие чертежи деталей, получать таблицу с полными данными по расположению, форме и технологии обработки отверстий для ЧПУ, легко и удобно модифицировать модель проектируемой инструментальной оснастки.

Система MOLDMAKER разрабатывалась как самостоятельная программа для проектирования пресс-форм, но в то же время может быть использована совместно с любым из приложений семейства программ EUCLID Quantum.

В начало В начало

Проектирование оснастки и анализ литья

Необходимо четко разделять задачи проектирования оснастки и анализа литья. Программа MOLDMAKER не предназначена для решения задач анализа литья (как, впрочем, и аналогичные программные решения по проектированию пресс-форм других фирм — разработчиков программного обеспечения). Она не анализирует усадку материала, не прогнозирует процесс охлаждения отливки и не дает никаких оценок возможности получения отливки требуемого качества. Все это в той или иной степени успешно выполняют другие специализированные модули (CAE-системы) как самой фирмы MATRA Datavision, так и других представителей данного сегмента рынка САПР. На это программа MOLDMAKER изначально не ориентирована — ее главной задачей является быстрое проектирование оснастки и создание полного комплекта конструкторской документации. К тому же объем изделий, не требующих проведения серьезного анализа литья, не столь уж мал и постоянно пополняется, преимущественно за счет товаров народного потребления, где требования к точности получаемых деталей минимальны. Для таких изделий вполне достаточно назначать коэффициент усадки материала из соответствующих справочников. Кроме того, в MOLDMAKER в зависимости от направления может быть назначена разная величина усадки, что иногда оказывается существенным для деталей, имеющих вытянутую форму.

Для построения литейных уклонов, которые аналогично коэффициенту усадки могут быть назначены из соответствующего справочника, в EUCLID имеется специальная функция. Кстати, в современных изделиях литейные уклоны чаще всего уже заложены в дизайне их деталей, и поэтому при корректном задании плоскостей разъема матрицы и пуансона не всегда требуется их четкое назначение.

Современные программные продукты для компьютерного анализа возможности получения детали требуемого качества позволяют сегодня получать результаты, достоверность которых составляет в среднем 80%, и остаются пока еще очень дорогими решениями. Поэтому в проектировании пресс-форм последнее слово при принятии окончательного решения по-прежнему остается за конструктором (впрочем, это справедливо для проектирования любого изделия, а не только пресс-форм).

В начало В начало

Проектирование пресс-форм в MOLDMAKER

Для проектирования пресс-формы в MOLDMAKER пользователю необходимо иметь математическую модель пластмассовой детали, для получения которой и разрабатывается эта оснастка (рис. 1). Математическая модель детали может быть спроектирована в EUCLID или передана из других САПР.

По математической модели детали в системе MOLDMAKER рассчитываются размеры рабочей зоны, назначаются линии разъема и автоматически формируются математические модели пуансона и матрицы (рис. 2). Далее пользователь может согласиться с полученными результатами либо внести требуемые изменения в модели матрицы и пуансона. Этот этап проектирования оснастки является наиболее ответственным и сложным процессом, особенно для деталей, имеющих сложную форму. Созданные в результате работы модели матрицы и пуансона являются ассоциативными с исходной моделью пластмассовой детали.

Существует два способа получения матриц и пуансонов: целиком из плит или путем изготовления сменных вставок, размещаемых в плите определенным образом. На Западе очень популярно применение второго способа получения рабочих частей оснастки. Как правило, это возможно при проектировании пресс-форм для получения разных деталей, незначительно отличающихся друг от друга. Проектирование и изготовление вставок матрицы и пуансона позволяет существенно снизить общие затраты — прежде всего за счет использования более дешевого материала для плит, выполняющих функцию обоймы для вставок, которые изготавливаются уже из качественной инструментальной стали, а также за счет многократного использования одного и того же блока.

По окончании проектирования матрицы и пуансона (или параллельно с ним) могут вестись работы по конструированию остальных частей пакета пресс-формы.

Практически все предлагаемые на рынке САПР технологии проектирования пресс-форм ориентированы на те или иные стандарты (DME, HASCO, EOC, STRAKT, FUTABA и т.д.), согласно которым все блоки и конструктивные элементы стандартизованы. Поэтому блок пресс-формы, как правило, не проектируется вновь, а выбирается по параметрам рабочей зоны из имеющейся на рабочем месте базы данных стандартных блоков и элементов пресс-форм (рис. 3). В процессе проектирования его размеры в любой момент могут быть изменены.

Внутри выбранного блока (помимо матрицы и пуансона) размещаются все необходимые компоненты — втулки и направляющие колонки, каналы для подачи охлаждающей жидкости, литниковая система, система толкателей для удаления отливки из пресс-формы и т.д., которые также могут быть выбраны из базы данных стандартных элементов или спроектированы отдельно.

При расстановке необходимых компонентов проектируемой оснастки в MOLDMAKER пользователь имеет возможность вновь прибегнуть к помощи системы и, указывая только места расположения, в полуавтоматическом режиме выполнить окончательное формирование трехмерной модели пресс-формы. Система автоматически разместит эти компоненты в нужном направлении, после чего при необходимости может быть выполнена дополнительная проверка на отсутствие их взаимного пересечения. Полученный вариант размещения компонентов пресс-формы опять же может быть модифицирован пользователем (рис. 4).

Готовая трехмерная модель пресс-формы может быть передана на дальнейшую обработку технологам, для проектирования технологии на ее изготовление и разработки управляющих программ для станков с ЧПУ.

Если для производства требуется подготовка комплекта конструкторской документации на спроектированную пресс-форму, MOLDMAKER позволяет сделать это достаточно быстро и качественно. На рис. 5 представлен сборочный чертеж пресс-формы, оформленный в соответствии со стандартами ЕСКД.

Спецификация может быть получена в текстовом формате или в формате Microsoft Excel.

В среднем на создание в MOLDMAKER трехмерной модели пресс-формы указанной сложности достаточно одного полного рабочего дня. Несколько больше времени требуется на формирование и согласование деталировочных чертежей. В среднем на это может уйти от двух до трех рабочих дней одного проектировщика.

Срок подготовки конструкторской документации в MOLDMAKER в значительной мере зависит от степени проработки базового комплекта чертежей.

Очень важно, что система позволяет изменять существующие и создавать новые базы данных, используемые при проектировании новой инструментальной оснастки. Сюда входят прежде всего трехмерные модели блоков пресс-форм, трехмерные модели всех используемых при проектировании оснастки компонентов, сборочные и деталировочные чертежи и спецификации. Чем более тщательно проработан базовый комплект чертежей, тем меньше проектировщику потребуется времени на доработку конструкторской документации при проектировании новой инструментальной оснастки. В противном случае может оказаться, что на проектирование трехмерной модели инструмента потребуются считанные часы, а на получение окончательных рабочих чертежей уйдет неделя.

Для формирования базовых трехмерных моделей и рабочих чертежей элементов оснастки используются стандартные графические средства системы EUCLID. При необходимости 3D- и 2D-модели могут быть параметризованы.

Такая возможность представляется особенно удобной для использования MOLDMAKER на российских предприятиях, где широко используются внутризаводские стандарты на блоки и компоненты и на оформление конструкторской документации.

Кстати, подготовка конструкторской документации в любой САПР всегда была и остается самой трудоемкой операцией на протяжении всего цикла проектирования нового изделия. Это — одна из причин того, что на Западе стремятся исключить ее из процесса конструкторско-технологической подготовки производства, используя так называемую безбумажную технологию. Но в России рабочий чертеж все еще остается обязательным и служит единственным документом, имеющим юридическую силу, и с этим приходится считаться.

Другой важной особенностью проектирования пресс-форм в MOLDMAKER, о которой уже упоминалось выше, является сохранение связи математической модели пресс-формы с математической моделью пластмассовой детали, выступавшей в качестве исходного объекта для проектирования. Это означает, что при модификации последней конструктору пресс-формы не нужно проектировать оснастку заново, а достаточно лишь выполнить пересчет уже имеющейся математической модели инструмента.

***

Итак, в мире существует много интересных и полезных программ проектирования пресс-форм, одной из которых является MOLDMAKER. В России программа уже нашла своих пользователей, которые успешно применяют ее, в частности для проектирования пленочных пресс-форм. Насколько эта система может быть полезна вашему производству, решать вам. Отметим только, что не стоит обольщаться на тот счет, что, приобретя данную или аналогичную систему, вы немедленно решите все свои проблемы по проектированию и изготовлению пресс-форм. В развитых странах эффект от их применения обеспечивается главным образом благодаря специализации производств и стандартизации комплектующих оснастки. Вы действительно можете быстро спроектировать новую пресс-форму, соответствующую одному из существующих стандартов, и даже получить комплект конструкторской документации. Но если вы собираетесь ее изготовлять собственными усилиями, то вам придется не один день потратить на доводку рабочих чертежей до вида, отвечающего требованиям вашего производства. В итоге, по срокам и по качеству, результаты проектирования оснастки в такой специализированной САПР окажутся сопоставимыми с ее проектированием в универсальной CAD-системе, поддерживающей 3D-моделирование и создание рабочих чертежей (что, кстати, мы чаще всего и можем наблюдать на российских заводах).

Поэтому, чтобы достичь желаемого эффекта, специалистам предстоит немало потрудиться, прежде чем трехмерные модели и рабочие чертежи, хранящиеся в базе данных в виде шаблонов, примут приемлемый вид. Система MOLDMAKER позволяет легко это выполнить и с максимальной производительностью использовать шаблоны при проектировании новых пресс-форм, отвечающих мировым требованиям.

«САПР и графика» 6'2000