В современных условиях все большую роль в успешной конкуренции на рынке товаров народного потребления играет быстрая смена моделей изделия. Если еще пять лет назад производители могли позволить себе обновлять модельный ряд один раз в год, то сегодня для успешной конкуренции необходимо делать это не мене 3-5 раз в год. При производстве  различных товаров большинство деталей производится из пластика методом литья под давлением. При производстве деталей этим методом для каждой детали (или группы деталей) необходимо спроектировать и изготовить пресс-форму. Так, например, для производства электрической кофеварки требуется в среднем от 10 и более групп деталей. Это означает, что перед запуском новой модели в производство необходимо спроектировать и изготовить 10 и более пресс-форм. По заявлениям зарубежных специальных изданий, процесс проектирования пресс-формы средней сложности занимает более 40 часов (и это — с использованием современной трехмерной CAD-системы). Если умножить эту цифру на 10 пресс-форм, станет ясно, что время проектирования одного комплекта пресс-форм составляет более 400 часов, или 50 рабочих дней. Если учесть, что модельный ряд изделий необходимо обновлять 3-4 раза в год, то получается, что только на одно изделие в год необходимо спроектировать и изготовить 30-40 пресс-форм или потратить 150-200 рабочих дней. В связи с вышесказанным, рынок производства пресс-форм динамично растет. Например, с 1991 по 1996 год в США оборот на рынке пресс-форм увеличился на 55% и составил 274 миллиарда долларов.

    Из множества различных CAD/CAM/CAE-систем, представленных на современном рынке, только некоторые обладают такими архитектурой и функциональностью, которые в условиях современного предприятия обеспечивают комплексное и эффективное решение задач сквозного цикла конструкторско-технологической подготовки производства. Лидирующие позиции среди систем этого уровня занимает Pro/ENGINEER, обладающий уникальной архитектурой, новейшим ядром моделирования Granite и широким спектром функциональных возможностей — от средств решения задач промышленного дизайна до моделирования механообработки и генерации программ ЧПУ. Одним из основных приоритетов у разработчи-ков Pro/ENGINEER была и остается та часть системы, которая ориентирована на решение задач конструкторско-технологической подготовки производства.

   Специализированные модули Pro/ENGINEER, предназначенные для проектирования технологической оснастки, объединены в специализированные пакеты Tool Design Option и Expert Moldbase Extension и обеспечивают конструкторам-технологам возможность быстрого создания и модификации штампов, литейных и пресс-форм.

    Будучи частью Pro/ENGINEER, пакет Tool Design позволяет разработчикам оснастки создавать параметрические модели штампов, пресс-форм и литейных форм, ассоциативно связанные с моделью отливаемой или штампуемой детали, — любое ее изменение автомати-чески отражается в геометрии оснастки.

    Важно и то, что наличие постоянно действующей ассоциативной связи между геометрией детали и всеми формообразующими компонентами оснастки позволяет вносить изменения в изделие вплоть до самого последнего момента на любом этапе подготовки производства - генерации управляющих программ ЧПУ, выпуска рабочих и сборочных чертежей.

    При всей своей схожести задачи конструирования технологической оснастки для штамповки, литья металлов и пластмасс имеют существенные различия. И никакой, даже самый мощный универсальный инструмент проектирования не заменит пакета, предназначен-ного для решения специальных задач. Поэтому пакет Tool Design содержит в себе три специализированных модуля:

    Схожие по набору функций, эти специализированные модули максимально приближены к методологии решения задач проектирования определенных видов оснастки.

 Оценка технологичности деталей

    Получив от конструктора изделия модель конкретной детали, конструктор может проверить ее на наличие необходимых литейных или штамповочных уклонов, величины толщин стенок, радиусы скруглений и т.п.

    Чтобы оценить деталь на предмет технологических уклонов, конструктору достаточно указать предполагаемое направление разъема формы и задать требуемое минимальное значение уклона — и Pro/ENGINEER раскрасит поверхности детали в различные цвета, соответствующие заданной шкале величин уклона. Для деталей со сложной геометрией, по требованию конструктора, Pro/ENGINEER может подобрать оптимальное направление разъема оснастки.

   Аналогичным образом работает и проверка технологичности детали с точки зрения толщины стенок: конструктору достаточно указать минимальное и максимальное допустимые значения толщин, и Pro/ENGINEER покажет все проблемные места.

   Если для получения качественной отливки или штамповки деталь понадобится доработать или добавить на деталь припуски на дальнейшую механообработку, то Pro/ENGINEER позволит сделать это, не затрагивая геометрию исходной детали; для этого используется образ исходной детали (Reference Copy). Уникальной особенностью образа исходной детали и его отличием от обычной копии является то, что он четко отслеживает все последующие измене-ния конструкторской модели исходной детали и содержит в себе все необходимые технологи-ческие элементы — уклоны, усадку материала и т.д. Это особенно важно при организации параллельной работы конструктора изделия и конструктора оснастки — оба специалиста могут одновременно вносить изменения в свои модели, не мешая друг другу и не дублируя работу друг друга.

    Для учета изменения размеров литьевой детали в процессе остывания в Tool Design можно вводить на модели различные типы усадок: изотропную или анизотропную, масштабирова-нием относительно выбранной системы координат или масштабированием всех или явно указанных размеров.

    Возможность учета распружинивания листового металла в Pro/ENGINEER оказывает существенную поддержку конструкторам в процессе проектирования гибочных штампов.

Проектирование формообразующих компонентов технологической оснастки

    Одним из наиболее сложных и трудоемких этапов проектирования оснастки является определение поверхностей разъема, особенно это касается деталей со сложной геометрией. С помощью пакета Tool Design эта операция может быть выполнена в считанные минуты: достаточно указать заранее определенное оптимальное направление разъема — и поверхность будет создана автоматически. Разумеется, конструктор в любой момент может изменить или дополнить предлагаемый вариант, но это уже не потребует от него таких значительных усилий, как при создании поверхности разъема вручную.

    Далее конструктор выбирая полученные поверхности разъема создает все формобразую-щие детали оснастки — матрицы, пуансоны, вставки и т.п.

  При проектировании оснастки для объемной штамповки возможно создание как окончатель-ных, так и промежуточных штампов. Для обеспечения качественного изготовления изделий, конструктор в процессе моделирования штампа может получать необходимую аналитическую информацию — коэффициенты растяжения материала, контурные карты уровней и т.п.

Контроль качества моделирования

    После того как формообразующие компоненты оснастки созданы, конструктор может оценить предполагаемое качество готового изделия и работоспособность оснастки. Используя для этого автоматически созданные в Pro/ENGINEER твердотельные модели отливки и компонентов оснастки, конструктор может не только визуально оценить качество получен-ной модели технологической оснастки, но и проанализировать процесс раскрытия пресс-формы или оснастки иного типа с проверкой на возникающие пересечения деталей. Таким образом, еще до начала изготовления технологической оснастки могут быть выявлены и устранены возможные ошибки в ее конструкции.

   Помимо общих средств контроля качества, имеющихся в пакете Tool Design, конструкторам пресс-форм Pro/ENGINEER предлагает глубже исследовать процесс литья изделий из пластмасс с помощью пакета Plastic Advisor, интегрированного в среду Pro/ENGINEER-прило-жения, разработанного компанией MoldFlow. Всестороннее изучение процесса заполнения формы еще на ранних стадиях проектирования позволяет разрабатывать более качественную оснастку и таким образом значительно сократить затраты времени и средств, на доработку пресс-формы по результатам испытаний.

Разработка сборочных единиц оснастки, подготовка сборочных и рабочих чертежей

    После разработки формообразующих компонентов конструктор оснастки может быстро преобразовать одноместную форму в различные варианты многоместных форм и приступить к разработке остальных конструктивных элементов оснастки — плит, колонок, замков и пр.

В целях облегчения работы и сокращения сроков подготовки производства в состав пакета Tool Design включена библиотека пресс-форм в стандартах DME, Hasco, Futaba, DMS,National, готовых для использования в проектируемых конструкциях.

Библиотеки представляют собой набор параметрических моделей Pro/ENGINEER, которые могут быть дополнены или модифицированы пользователем в соответствии со стандартами, нормалями или иными техническими требованиями, которые используются на конкретном предприятии.

Expert Moldbase — экспертная система создания сборочных единиц пресс-форм

    Номенклатура библиотек и инструментарий работы с ними могут быть существенно расширены с помощью пакета Expert Moldbase (Extension), позволяющего на практике осуществить полную автоматизацию выполнения всех конструкторских работ по проектированию пресс-форм.

   Помимо дополнительных библиотек пресс-форм по спецификациям EOC, KLA, Meusburger, Pedrotti, Rabourdin и Strack, пакет Expert Moldbase Extension позволяет конструктору оптимизировать расположение компонентов пресс-формы, а затем автоматически создать нужные отверстия, цековки и другие необходимые элементы с учетом всех требований стандартов проектирования и технологии производства. Создание необходимых чертежей и спецификаций также происходит автоматически, с учетом требований ЕСКД, СТП, нормалей и других требований, принятых на предприятии.

Примеры наших разработок