«

»

sty 22

Projektowanie form wtryskowych.

Branża narzędziowa jest to sektor przemysłu, który rozwija się dzisiaj w zawrotnym tempie. Stosowane maszyny, materiały, technologie – wszystko to stoi na najwyższym światowym poziomie. Stąd również wniosek, że poniższy artykuł wymaga świeższego spojrzenia na temat projektowania form wtryskowych.

Niezaprzeczalnym jest fakt, że elementy z tworzyw sztucznych są spotykane dzisiaj wszędzie, począwszy od naszych domów, poprzez przedmioty codziennego użytku, części samochodów i maszyn, a na przemyśle kończąc.
Niewątpliwie charakteryzują się one szeregiem zalet (w odniesieniu do innych grup materiałowych):

  • niskiego kosztu wytworzenia,
  • dobrych właściwości mechanicznych
  • specyficznych właściwości fizycznych
  • są one łatwe w obróbce
  • Świetnie odwzorowują kształt
  • Możliwością sterowania wymaganą fakturą i kolorem

Dodatkowo rozwój tego segmentu materiałów jest tak szybki, że w wielu przypadkach zastępują one stare konwencjonalne materiały.
Co chwilę słychać sygnały z rynku o coraz to nowych materiałach, będących różnego rodzaju dziwnymi Miksami (np. połączeniem aluminium z tworzywem sztucznym – Alumide) o zaskakujących możliwościach np. wykorzystania w wydrukach 3D – pozwala to na wytworzenie prototypowych form wtryskowych dla małych, testowych serii produktów dużo niższym kosztem, usprawniając tym samym proces R&D (z ang. Research and Development – Prace badawczo-rozwojowe).

Prześledźmy jak w ogóle wygląda proces projektowo – konstrukcyjny standardowej formy wtryskowej. Jak bardzo jest on czasochłonny i skomplikowany, czym możemy się posiłkować w przygotowaniu projektu i na jakie etapy szczególnie trzeba zwrócić uwagę.

Oczywistym jest, że każdy proces musi się zacząć od pierwotnej dobrej koncepcji i jasno określonych danych wejściowych. Pozwala to na szybkie przejście od pomysłu do gotowego produktu. Musimy dokładnie określić, jaką postać geometryczną będzie miała nasza wypraska, określić wymagania które będą jej stawiane jako gotowemu produktowi, a także dobrać materiał, który zabezpieczy temat późniejszego zastosowania elementu. Mając dokładnie sprecyzowaną wiedzę w tym temacie można przejść do samego procesu projektowania.

Nie obejdzie się również bez przynajmniej podstawowej wiedzy dotyczącej projektowania elementów z tworzyw sztucznych. Nadanie odpowiedniej grubości ścian wypraski, wprowadzenie wymaganych żeber wzmacniających i usztywniających poszczególne strefy komponentu, nadanie odpowiednich kątów pochyleń ścian, tak aby łatwo całość odformować i usunąć z formy, rozmieszczenie punktów zasilania i rozplanowanie stref pod późniejsze wypychacze (tak aby w trakcie usuwania wypraski nie deformowały komponentu) to tylko nieliczne z bardzo istotnych zagadnień nad którymi trzeba zapanować.

 

Stworzenie samego modelu w zależności od stopnia jego skomplikowania może zająć od kilku godzin do nawet kilku dni. I podkreślam, że mówimy o samej wyprasce. Głównym czynnikiem konsumującym czas w tej fazie jest postać konstrukcyjna komponentu: informacje dotyczące ewentualnych elementów połączeniowych, powierzchni estetycznych, kierunku odformowania itp.
Na rynku dostępnych jest coraz więcej aplikacji CAD i praktycznie wszystkie z nich oferują specjalne moduły wspomagające projektowanie form wtryskowych. Zazwyczaj posiadają one podstawowe funkcjonalności, natomiast dodatkowo oferowane są skalowalne aplikacje działające w środowisku konkretnej aplikacji CAD.

Przykładem takiego rozwiązania jest środowisko CAD SolidWorks z wbudowanym modułem narzędzi do projektowania form wtryskowych oraz dodatek iMOLD wydawany za oceanem, będący rozbudowaną aplikacją działającą w pełni w środowisku SolidWorks. Wykorzystanie takiej dedykowanej aplikacji daje dużo większe możliwości chociażby poprzez wbudowane biblioteki standardowych komponentów katalogowych, specjalne narzędzia do projektowania zasilania, wypychaczy, chłodzenia, suwaków i wielu, wielu innych ważnych komponentów.

W dalszej części również parę słów o innych dostępnych na rynku rozwiązaniach wspierających projektowanie form wtryskowych. Teraz jednak w wielkim skrócie jak ten proces wygląda ze standardowymi narzędziami modułu SolidWorks.

Jest to grupa narzędziowa stworzona i odpowiednio pogrupowana właśnie z myślą o procesie projektowym elementów form wtryskowych. Wystarczy odrobina doświadczenia i znajomość kilku tricków, a proces przebiegnie łatwiej niż ktokolwiek by się spodziewał.
Program w oparciu o model wypraski jest w stanie w wielu przypadkach samodzielnie (przy bardziej skomplikowanych formach – z udziałem konstruktora) stworzyć dwie części formy: gniazdo i rdzeń. Wystarczy wybrać lub stworzyć odpowiednią wirtualną płaszczyznę podziału formy a następnie na jej podstawie wyciągnąć tzw. powierzchnię neutralną – to ona będzie dzielić formę na dwie bazowe części. W razie potrzeby kolejnym inteligentnym narzędziem możemy wydobyć opcjonalne rdzenie z formy.

Aby uwzględnić skurcz materiału podczas chłodzenia i w odpowiednim stosunku powiększyć części formy wystarczy użyć narzędzia służącego do tego celu. W telegraficznym skrócie powstało właśnie serce formy wtryskowej : gniazdo wraz z rdzeniem.

Niestety to dopiero początek całego procesu projektowego. Mając gniazdo i rdzeń należałoby podjąć decyzję ilokrotna forma nas interesuje, tzn. ile gniazd powinna mieć, aby rocznie wyprodukować wymaganą przez nas ilość sztuk. To z kolei warunkuje wielkość samej formy i płyt wchodzących w jej skład. Na dzień dzisiejszy większość komponentów form uległo ustandaryzowaniu dzięki czemu wystarczy dobrać je bezpośrednio z katalogów. Przykład takiego katalogu Polskiej firmy FCPK Bytów:

http://fcpk.pl/

 

W dalszej części trzeba wyposażyć formę w płytę wypychaczy wraz z wypychaczami, wlewek oraz odpowiednie kanały zasilające (w zależności czy forma będzie zimno kanałowa czy też z grzanym kanałem zasilającym), zrywaki wlewka, system chłodzenia i kanały chłodzące, ucha transportowe, zaplanować rozmieszczenie wszystkich łączników poszczególnych płyt, wstawić tuleje centrujące, zaplanować jak realizowany będzie powrót płyty wypychaczy, przewidzieć czy będą potrzebne dodatkowe zamki formy – zapewniające odpowiednie doszczelnienie powierzchni współpracujących (pomiędzy gniazdem i rdzeniem), przewidzenie ewentualnego odpowietrzenia formy, umieszczenie opcjonalnych suwaków jeśli forma posiada dodatkowe rdzenie itd.

Jak widać jest tutaj co robić. I do wszystkich powyższych prac na pewno nada się dedykowana aplikacja taka jak np. iMOLD. Posiada ona zestaw dodatkowych dedykowanych narzędzi działających w oparciu o specjalnie napisane skrypty i makra, które wykonują większość pracy za konstruktora. Wystarczy podać minimalny zestaw danych w postaci punktów lokalizacji poszczególnych komponentów czy np. trajektorii – reszta wykona się sama. W połączeniu z odrobiną doświadczenia są to naprawdę potężne narzędzia pozwalające skrócić czas projektowy.

 

Metodologia postępowania z innymi aplikacjami jest bardzo zbliżona. A co jeszcze mamy dostępnego obecnie na rynku? Ja podam tutaj dodatkowo dwie interesujące pozycje programowe. Wymieniam akurat te, ponieważ miałem okazję z nimi bezpośrednio do czynienia, czy to w narzędziowniach, czy też na różnego rodzaju prezentacjach produktowych.

  1. Pro / MOLDESIGN jest to opcjonalny moduł dla Pro / ENGINEER, który dostarcza narzędzi do symulacji procesu projektowania formy. Zapewnia funkcjonalność budowania linii podziału i powierzchni neutralnych i pozwala wyodrębnić stępel, gniazdo i rdzenie. Wszystkie elementy wydobyte są zespolone z modelem projektu, a tym samym automatycznie aktualizować się do zmian.

    http://www.proetutorials.com/tutorials_mold/Tutorials.htm

  2. NX Mold Design – Oprogramowanie Mold Design do automatyzacji procesu projektowania form wtryskowych. Dzięki połączeniu wiedzy branżowej i najlepszych procedur z automatyzacją procesów aplikacja do projektowania form wtryskowych w oprogramowaniu NX upraszcza proces projektowania — od tworzenia rdzenia i gniazd po sprawdzanie poprawności produktu i projektu formy.Możliwości integracji z oprogramowaniem NX CAM pozwalają na automatyczne tworzenie procesów produkcyjnych obróbki form wtryskowych i tłoczników.
    http://www.plm.automation.siemens.com/pl_pl/products/nx/for-manufacturing/tooling-fixture-design/mold-design.shtml

Jeśli macie informacje dotyczące innych aplikacji wspierających proces projektowania form wtryskowych: umieszczajcie je w komentarzach.

Na sam koniec jeszcze krótkie podsumowanie. Zapytacie pewnie która z tych propozycji jest najlepsza? Odpowiedź brzmi: najlepszym narzędziem będzie posiadana wiedza konstrukcyjna wsparta przez którekolwiek z wymienionych narzędzi.

Mówiąc wprost: nic nie zastąpi wiedzy płynącej bezpośrednio z narzędziowni.Nawet najlepsze aplikacje będą niewiele warte gdy zabraknie specjalistycznej wiedzy i doświadczenia, a program jak papier, przyjmie wszystko. Weryfikacja nastąpi w procesie wytwarzania formy – a to już może być zabawa w której słono płaci się za popełnione błędy.
Dlatego gorąco polecam wszystkim zainteresowanym konstruowaniem form regularne wizyty w narzędziowniach, celem doszkalania się i korzystania z wiedzy bardziej doświadczonych. Ponadto literatura i dokładne poznanie wybranej przez Was aplikacji. Te trzy elementy złożą się dopiero na przyszły sukces konstruktora form wtryskowych.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Możesz użyć tych znaczników i atrybutów HTMLa: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>