Введение
Проектирование пресс-форм является фундаментальным этапом в производственном процессе изделия, особенно в таких отраслях, как автомобилестроение, производство бытовой техники и электроники.С развитием технологий 3D-моделирования проектировщики получили мощные инструменты для оптимизации процесса, что позволило значительно сократить время на создание прототипов и улучшить качество продукта.
В данной статье мы рассмотрим основные аспекты проектирования пресс-форм с использованием 3D-моделирования: его преимущества, ключевые этапы процесса и современные программные решения.
3D-моделирование имеет весомые преимущества, которые и оправдывают его внедрение при проектировании пресс-форм:
- Ускорение разработки
Традиционные методы проектирования часто требуют непомерного расхода человекочасов на создание чертежей. Использование 3D-моделей позволяет инженерам быстро визуализировать идеи и проводить необходимые изменения без необходимости повторной работы над чертежами. К счастью, активизация процессов НИОКР привела к вытеснению бумажного проектирования даже в самых закоснелых казенных конторах.
- Повышение точности
С помощью CAD-систем можно создавать высокоточные модели с учетом всех необходимых допусков. Это уменьшает вероятность ошибок при изготовлении самих пресс-форм и повышает их долговечность. Возможность визуальной инспекции модели также радикально снижает количество ошибок при проектировании.
- Упрощение коммуникации
3D-модели легко демонстрируются коллегам и клиентам, которые не владеют чертежным жаргоном, что упрощает процесс согласования проектов. Возможность просматривать модель со всех сторон дает осмыслить конструкцию изделия до начала производства. Важным аспектом является упрощение документооборота: можно забыть об архивации рулонов, крупноформатных сканерах и почтовой пересылке.
- Оптимизация конструкции
Современные программы позволяют путем математической симуляции проводить анализ прочности (FEM-анализ), построение термограмм и проверять прочие характеристики еще до начала физического изготовления формы, дает возможность выявлять слабые места конструкции на ранних стадиях проекта.
Этапы проектирования пресс-форм с использованием 3D-моделирования
Процесс проектирования включает несколько основных этапов:
1. Формирование ТЗ
- На этом этапе инженер должен четко понимать специфику детали, которую необходимо произвести: геометрия, материал, эксплуатационные характеристики.
2. Создание концептуальной модели
- Инженеры создают аппроксимированный концепт детали из базовых геометрических форм для определения основных параметров будущей формы.
3. Разработка детальной модели
- После утверждения концепции начинается работа над более сложной трехмерной моделью детали с учетом всех необходимых технологических особенностей.
4. Моделирование формы
- Создается модель самой формы с учетом механизмов экстракции (толкатели, съемники и пр.), системы охлаждения и доп. узлов.
5. Подготовка документации
- Генерация чертежей для согласования; подготовка спецификаций.
6. Изготовление прототипа
- При необходимости создается прототип формы на одно гнздо (в случае многогнездных форм), с последующим пробным литьем .
7. Внедрение изменений
- На основе полученных данных могут быть внесены как коррективы в конструкцию изделия, так и доработка режимов литья.
Современные программные решения
На рынке существует множество CAD-программ для моделирования пресс-форм, оснащенных специализированным инструментом и возможностями симуляции, позволяющими анализировать работу формы еще до начала изготовления:
1. CATIA
CATIA — это не только прекрасное имя для инженера, это еще и комплексный инструмент, используемый в различных отраслях промышленности, включая аэрокосмическую и автомобильную, для проектирования сложных форм и сборок с высокой точностью. Отличается высоким функционалом по части анализа.
2. SolidWorks
SolidWorks предлагает интуитивно (по заверениям разработчика) понятные средства моделирования вместе с продвинутыми опциями симуляции, например, жидкостных потоков, что помогает инженерам понять, как материалы будут вести себя при различных условиях во время впрыска.
3. AutoCAD
Хотя AutoCAD в первую очередь известен своим чертежным применениям, он стал незаменимым инструментом, позволяющим пользователю создавать детализированные проекты форм при обеспечении соблюдения отраслевых стандартов посредством своих богатых библиотек.
4. PTC Creo
Крайне могучая по своему арсеналу программа от разработчика Mathcad. Поддерживает параметрическое и прямое моделирование, позволяет безболезненно вносить изменения на протяжении всего процесса проектирования.
5. Moldflow
Специализированное ПП для симуляции литья под давлением, дает понятие о поведении материалов , времени охлаждения и т.д.,
6. Rhino + Grasshopper
Rhino в сочетании с плагином Grasshopper используется, преимущественно, дизайнерами предпочитающими работать визуально, нежели математически; это обеспечивает гибкость при создании сложной геометрии, необходимых для потребительских продуктов, требующих эстетики наряду с функциональными требованиями.
7. Ansys Workbench
Ansys предоставляет мощные инструменты, которые можно использовать для моделирования и анализа пресс-форм, включая расчет напряжений, температур, деформаций и прочих параметров. Он позволяет проводить оптимизацию форм, выбор материалов и решать прочие инженерные задачи.
Заключение
Проектирование пресс-форм — это сложный многоуровневый процесс, требующий строгой комплементации всех компонентов процесса а также учета множества факторов влияющих на итоговое качество произведенной продукции . Использование современных методов, таких как трехмерное моделирование, существенно облегчает задачу разработчиков по сравнению с традиционными методами, позволяя компаниям быстрее адаптироваться к меняющимся условиям рынка, разрабатывать инновационные решения, удовлетворяя клиентов . Очевидно, что внедрение новых технологий ускоряет и облегчает процесс моделирования, но также оно открывает новые горизонты творчества.