Проектування засобів технологічного оснащення

Як і проектування ТП механообробки, проектування різних видів засобів технологічного оснащення (ЗТО) було одним з перших завдань, які вирішувалися в АСТПП. Однак, при цьому в основному розглядалися задачі проектування об'єктів, що мають типізовані геометричні характеристики. Ці об'єкти можна описати за допомогою їх віднесення до однієї з передбачених у системі груп (внутрішньої класифікації) і завдання набору геометричних і технологічних параметрів. До таких об'єктів можна віднести ріжучий і вимірювальний інструмент, уніфіковані верстатні пристосування, вирубні штампи і ін

Автоматизація проектування різних видів СТО на базі універсальних методів просторового геометричного моделювання та інженерного аналізу стала можливою тільки з появою CAD/CAM- і CAE-систем. Можливості таких систем розглядалися в гл. 2.

Універсальні засоби ЗD-моделювання деталей і складальних одиниць, а також засоби формування креслярсько-конструкторської документації не є єдиним інструментом в CAD-системах. CAD-система може містити спеціалізовані додатки, що забезпечують більш високий рівень автоматизації при проектуванні окремих видів СТО. Крім того, CAD-система зазвичай має спеціальний програмний інтерфейс для розробки додатків для користувачів. З його допомогою можна розробити додаткові засоби автоматизації проектування тих видів СТО, які найбільш характерні для даного підприємства.

Як базові, так і додатки для користувачів CAD-системи можуть спиратися у своїй роботі на використання бібліотек з моделями типових об'єктів (наприклад, стандартних елементів прес-форм або елементів уніфікованих верстатних пристосувань).

Важливим додатковим засобом автоматизації є використання попередніх проектів (проектів-аналогів). Так, якщо конструктор вже розробляє "схожий'' вимірювальний інструмент, він може вирішити задачу проектування нового вимірювального інструменту шляхом комп'ютерного редагування попереднього проекту. При цьому загальний час проектування може бути скорочено в кілька, або навіть в десятки, разів.

При інтегрованому рішенні задач проектування і технологічної підготовки виробництва, джерелом геометричної інформації для конструктора ЗТО стає модель виробу, для якого розробляються дані ЗТО. При цьому можуть використовуватися як окремі розміри виробу (наприклад, при проектуванні затискного пристосування), так і геометрія його поверхонь (при проектуванні штампів і прес-форм). Загальна схема проектування ЗТО в CAD-системі приведена на рис. 6.3.

Розглянемо більш детально рішення задач проектування формотворним оснащенням та інструменту із застосуванням CAD / CAM Cimatron. При вирішенні цих задач використовуються як універсальні засоби системи, так і її спеціалізовані додатки.

Рис. 6.3. Схема проектування ЗТО в CAD-системі

 

Вихідні дані для проектування надходять у вигляді 3D-моделей виробів (деталей). Якщо модель була створена в іншій CAD-системі, то вона приймається через один з наявних інтерфейсів. При роботі з імпортованими даними немає необхідності виконувати операції по затягуванню можливих щілин між поверхнями моделі. Їх наявність не впливає ні на якість проектованих об'єктів, ні на швидкість проектування. що є одним з переваг Cimatron.

Потім зазвичай проводяться операції з відпрацювання конструкції на технологічність. У більшості випадків, при цьому може знадобитися виконання операцій по геометричному моделюванню. Вже зазначалося, що для цього Cimatron пропонує повністю гібридне робоче середовище, єдине для роботи з каркасними елементами, поверхнями, твердотільними об'єктами. При цьому користувачеві надаються такі можливості, як створення складних параметричних поверхонь зі швидкістю твердотільної технології, виконання булевих операцій над відкритими і замкненими об'єктами, створення ухилів, додавання галтелей, скруглення кутів і ін

На рис. 6.4. представлена модель пластмасового корпусу виробу, що має досить складну геометричну конфігурацію. Цю модель і її робота буде розглядатися тут як приклад.

Після завершення роботи з моделлю виробу, за допомогою програми QuickSplit створюються моделі формотворчих елементів оснастки. Перша дія при цьому - облік усадки матеріалу деталі. Усадка задається введенням коефіцієнтів масштабування деталі по осях довільної системи координат і перераховується в значення об'ємної усадки.

Потім виконується поділ моделі на набори формотворних поверхонь. Для цього конструктор задає спочатку головний напрямок роз'єму, а після цього - всі інші напрямки до тих пір, поки "нерозділені поверхонь не залишиться (після поділу вони змінюють колір і положення на екрані).

Коли модель розділена, можна виконати операцію аналізу кутів ухилу поверхонь моделі, що дозволить виявити вертикальні зони або поднутренія. Аналіз проводиться одночасно для кожного формотворного набору, щодо відповідного напряму роз'єму. В результаті на моделі створюється колірна карта кутів ухилу кожному інтервалу значень кутів відповідає свій колір. Значення кутів і відповідних їм кольорів задаються користувачем.

Далі визначається заготовка формотворного блоку і виконується її поділ за формоутворюючими поверхням. При цьому створюються відповідні об'єкти - формоутворювальні деталі.

Наступним етапом є проектування конструкції прес-форми (рис. 6.5.). Цю задачу можна вирішувати двома способами: стандартними засобами моделювання деталей і складальних одиниць, або з використанням спеціалізованого додатки Mold Design.

Працюючи в Mold Design, конструктор оснастки може використовувати не тільки стандартні каталоги деталей прес-форм (такі як DME, ЕОС, FUTABA. HASCO та ін), але також створювати, вести і використовувати свої власні нормалі. Система забезпечує проектування багатомісткого і шиберного оснащення, підтримує не тільки 3D-моделі стандартних деталей і зборок, але й веде за ним всю сукупність інформації: креслення, специфікації та керуючі програми. Користувачеві пропонуються як засоби для створення 3D-моделі прес-форми, так і спеціальні засоби для проектування її підсистем - вприскування, виштовхування, охолодження та нагріву. У системі є також засоби аналізу проектованого оснащення, які дозволяють:

аналізувати "накладання" деталей і їх зіткнення:

• виконувати контроль мінімальних товщин стінок (відстаней до канатів системи охолодження) деталей прес-форми;

• визначати ефективність системи охолодження;

• виконувати реалістичну візуалізацію роботи прес-форми:

• передавати дані в CAE-систему для проведення аналізу процесу лиття виробу.

Рис. 6.4. Моделі формоутворюючих деталей оснащення

 

При роботі з Mold Design креслення (проекційні види і розміри, позначення позицій на складальному кресленні і різьб, таблиці отворів і ординатне образвимірювання. Зручні для верстатників-універсалів), специфікації і керуючі програмиу для обробки плит прес-форми створюються автоматично, оскільки системою ведеться вся необхідна інформація. Разом з тим. при необхідності, користувач може в будь-який момент внести корективи у вихідні документи.

При виготовленні формоутворюючих елементів оснастки часто використовується електроерозійна обробка пропалюванням. Для цього необхідно попередньо спроектувати і виготовити спеціальні електроди, які своєю робочою частиною «пропалюють» задані ділянки формоутворюючих поверхонь. Геометрія робочої частини кожного електрода ідентична геометрії пропалює електродом ділянки.

Рис. 6.5. Модель прес-форми

 

Електроди виготовляються з матеріалів, які добре проводять струм - міді або графіту. При контакті електрода з заготовкою, матеріал заготовки в місцях контакту піддається ерозії під впливом струму і вимивається рідким діелектриком. Контакт продовжується до тих пір, поки пропалює ділянку заготовки не прийме форму робочої частини електрода.

Електрод класифікується як формоутворювальний інструмент, який в силу його застосування для виготовлення оснастки (а не деталей основного виробництва), називають «інструментом другого порядку».

Проектування електродів в Cimatron виконується за допомогою програми QuickElectrode. Спочатку користувач визначає профіль електрода в плані (прямокутний або круглий) і зону пропалення. Одним з варіантів завдання зони пропалення є вказівка поверхонь моделі, які треба обробити. Після цього система може поєднати геометричні центри зони пропалення і електрода, показати мінімальні можливі розміри електрода. Іншим варіантом визначення зони пропалення є завдання габаритів електрода, після чого при динамічному переміщенні отриманого контуру по моделі деталі система підсвічує поверхні, які можуть бути таким електродом оброблені. Цей варіант особливо зручний, коли відомі розміри заготовок електродів, що знаходяться на складі, на заготівельній ділянці або закуповуються у стороннього виробника, і вони внесені в базу даних. Після виконання цих дій створюються контури, що визначають габарити заготовки електрода, і формотворчих поверхні електрода.

Після створення моделей електродів можна виконати команду повністю автоматичного створення необхідних креслень. При цьому в кресленні створюються не окремі проекційні види, а відразу всі необхідні види з розмірами, оформленим і заповненим основним написом креслення, таблицями заданих при проектуванні параметрів. Для кожного електрода автоматично створюється і карта налагодження верстата (рис. 6.6.).

Рис. 6.6. Карта налагодження електроерозійного верстату.

 

Автоматичне формування виробничої документації забезпечується за рахунок можливості попереднього налаштування як параметрів електроерозійної обробки, так і кожного з створюваних документів. Параметрами є число переходів при пропаленні (чорнова, напівчистова. Чистова, фінішна обробка) і параметри кожного переходу - іскровий зазор, вид і значення осциляції, маска для автоматичного формування імен електродів і імен формованих документів. Для документів вказуються формат основного напису, склад проекційних видів, місця розміщення технологічних таблиць і інші параметри.

Таким чином, при проектуванні ЗТО (формотворним оснащенням і інструменту) в системі Cimatron використовуються як універсальні CAD-засоби, так і спеціалізовані додатки, що забезпечують високий ступінь автоматизації процесів проектування. При цьому важливо те, що в разі внесення змін у вихідну модель деталі, конструктору не потрібно повторно виконувати етапи проектування СТО-система Cimatron автоматично проводить відповідні зміни по всіх етапах процесу проектування.