Проектирование литьевой оснастки с использованием программы Solid Edge - В. Курносов

Рис. 3.1.Этапы производства пресс-формы

• Конструкторско-технологическая подготовка производств.

Первый этап производства пресс-формы включает подготовку эскизов изделия (эскизная графика), построение 3D модели, фотореалистическую визуализацию.

На начальном этапе производства пресс-формы все существующие идеи, чертежи переносятся на компьютер, на котором с помощью определенных программ осуществляется проектирование пресс-форм. При проектировании пресс-форм применяются CAD/CAM-системы автоматизированного, сквозного проектирования.

Для избежания или максимального уменьшения коробления, разводов и других дефектов можно использовать компьютерное моделирование процесса заполнения формы. Также при этом можно контролировать распределение температуры расплава, скоростей потока и другие параметры.

Первый этап крайне важен для определения необходимого объема работ на втором этапе изготовления пресс-формы, так как определяется необходимый набор стандартных и специальных изделий, необходимых для изготовления пресс-формы.

• Изготовление пресс-формы.

Второй этап производства пресс-формы включает конструирование (заказ стандартных частей, обработка заготовок, изготовление специальных элементов пресс-формы), прототипирование, и непосредственно сборку пресс-формы.

Пресс-форма состоит из большого количества частей, которые должны точно сопрягаться между собой. Детали пресс-форм разделяют на нормализованные и специальные. Конструкция нормализованных деталей пресс-формы может быть установлена заранее, независимо от конструктивных особенностей отливаемых изделий в прессформе.

Любая пресс-форма на 50-95 % состоит из стандартных по номенклатуре и весу деталей (нормалей). Эти детали по цене составляют от 10 до 60 % от ее полной стоимости. Колебания процентов зависят как от конструкции пресс-формы, геометрии отливки и требований инструментального производства, так и от уровня подготовленности конструктора (конструкторской компании) пресс-формы, его желания и возможности применить подходящие стандартные элементы.

К нормализованным деталям пресс-формы относят:

– верхние и нижние плиты пресс-формы;

– простые плиты, механически обработанные со всех сторон, подходящие для изготовления пуансонов, матриц и формообразующих плит, требующих большой объем выборки;

– детали для пресс-форм: направляющие втулки и колонки, центрующие элементы, фиксаторы, вставки;

– толкатели и элементы для извлечения деталей из формы;

– литниковая система, горячеканальная технология: литниковые втулки, горячеканальные инжекторы (сопла), в т.ч. инжекторы многоточечного впрыска, горячеканальные коллекторы, фильтры;

– техника автоматического управления: тэны, разъемы, приборы и датчики контроля, переносные измерительные приборы;

– система охлаждения: штуцера, муфты, спиральные вставки для пуансонов, прокладки, шланги.

В мире действуют компании, специализирующиеся на производстве нормализованных элементов. Как правило, набор таких деталей представлен в каталогах этих компаний, причем цена на них заранее определена. Степень их готовности от 10 до 100 %. Наиболее известными в мире компаниями, выпускающими стандартные детали, являются Hasco Hasenclever GmbH (Германия), DME Company (США), EOC Normalien (Германия), Strack Norma GmbH (Германия), Ewikon Heisskanalsysteme (Германия), Mold-Masters Europa GmbH (Канада), Diemould Service Co. Ltd (DMS) (Великобритания) и др.

Кроме того, существуют компании, сопрягающие производство пресс-форм с производством стандартных элементов пресс-форм. Наиболее известные среди этих компаний: Schottli AG Mould Technology (Швейцария), Mold & Hotrunner Technology AG (MHT) (Германия), StackTeck (Канада), Husky (Канада).

К специальным деталям пресс-формы относят вставные матрицы, пуансоны, гладкие знаки, резьбовые знаки, кольца и т.п. Наиболее ответственными деталями пресс-формы, с точки зрения возникающих в них напряжений, являются загрузочные камеры, вставные матрицы и обоймы пресс-формы.

Производством специальных деталей занимается специализированное инструментальное производство, как правило, компания, в которой непосредственно заказывается пресс-форма.

Таким образом, пресс-форма имеет следующую структуру: пакет плит, систему центрирования, систему питания (литниковая система), систему выталкивания, систему охлаждения, систему формообразующих деталей. Кроме системы формообразующих, все остальные детали могут быть стандартными или могут дорабатываться из стандартных деталей, поставляемых как заготовки.

Сейчас широко используется система быстрого изготовления пресс-форм и опытных партий изделий по технологии TAFA. В конструкцию пресс-форм закладываются унифицированные элементы, выполненные по каталогам. Это позволяет производителям пресс-форм сосредоточиться на обработке формообразующих пресс-формы, снизить трудоемкость работ и сократить сроки изготовления пресс-форм. Производство в данном случае разделяется на три параллельных потока: самостоятельное изготовление формообразующих пресс-формы, закупка и доработка нормалей пресс-формы, изготовление оригинальных деталей пресс-формы. За счет применения унифицированных элементов для пресс-формы, изготовленных на специализирующихся в этой области фирмах, удается повысить качество и долговечность пресс-форм.

• Доводка и испытание пресс-формы.

На третьем этапе осуществляется доводка пресс-формы до производства изделия требуемого качества и с заданным временем производственного цикла. Получение пресс-формы заданного качества – основная цель всех описанных выше процессов, и если пресс-форма в рабочих условиях не показывает заданных результатов, необходимо искать ошибки на первых двух этапах. От качества изготовления пресс-формы напрямую зависит длительность доводки пресс-формы – чем тщательней выполнена работа, тем меньшее время потребуется на ее доводку.

Испытание пресс-формы проводится в условиях, приближенных к реальным условиям эксплуатации пресс-формы. Важнейшей частью этого процесса является оборудование, на котором осуществляется испытание пресс-форм – термопластавтоматы – в идеале, установленное для испытания пресс-формы оборудование должно соответствовать оборудованию, на котором будет осуществлять производство пластиковых изделий.

4 ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЕСС-ФОРМЫ

4.1 Построение детали

Среда моделирования деталей Solid Edge позволяет создавать трехмерные твердотельные модели с использованием базовых конструктивных элементов. Процесс моделирования детали начинается с исходного тела, например, параллелепипеда или цилиндра, которое затем преобразуется в модель детали методом удаления и добавления материала. Конструктивные элементы детали – это выступы, вырезы (проецирования, вращения, по направляющим, по сечениям), отверстия, стенки, тонкостенные элементы, скругления, уклоны и фаски. Можно также строить прямоугольные и круговые массивы и зеркальные отражения конструктивных элементов. Программа отслеживает историю создания конструктивных элементов, делая их доступными для редактирования, и скрывая ее, пока идет работа с другими деталями проекта. Кроме типовых конструктивных элементов, можно также добавить вспомогательную геометрию, например, поверхности проецирования или вращения, поверхности по сечениям, кривые и точки пересечения.

Закладка "Навигатор операций" в окне Навигатора помогает увидеть по шагам историю создания модели. В Навигаторе операций можно выбрать конструктивный элемент модели для редактирования и изменить порядок конструктивных элементов.

Большинство команд создания конструктивных элементов использует ленточное меню шагов, которое проводит последовательно через все этапы создания конструктивного элемента и позволяет в любой момент вернуться на любой шаг для внесения изменений. Подсказка в строке состояния сообщает, какое действие ожидает программа.

4.2 Создание чертежа детали

Solid Edge предлагает отдельную рабочую среду для создания конструкторских чертежей деталей и сборочных узлов. Чертежи Solid Edge ассоциативно связаны с трехмерной моделью детали или сборки и отражают любые изменения, внесенные конструктором в модель.

Такая связь значительно снижает относительную долю затрат на подготовку чертежей, одновременно позволяя легко поддерживать их в актуальном состоянии.

Здесь можно создавать чертежи, содержащие различные виды и разрезы, наносить размеры, обозначения и пояснения, а также добавить на чертеже обозначения допуска формы, сварки и шероховатости. Легко обеспечивается и соответствие чертежей промышленным стандартам и стандартам предприятия, так как можно сохранить все настройки в шаблоне.

На чертежном листе можно разместить любое число видов. Всегда можно изменить характеристики выбранного чертежного вида с помощью команды "Атрибуты", которая располагается в меню "Правка" или в контекстном меню.