¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

26 апрел€ 2019

–азработка и анализ пресс-форм Ц в Autodesk Inventor это просто

¬асилий ћуравьЄв, технический специалист Ђ–усской ѕромышленной  омпанииї

¬асилий ћуравьев


ќбщие вопросы компоновки пресс-формы

–абота над матрицей и пуансоном

«авершение компоновки пресс-формы и создание основных систем

—борка пресс-формы

 лассическое определение пресс-формы звучит так Ц это сложное устройство дл€ получени€ изделий различной конфигурации из металлов, пластмасс, резины и других материалов под действием давлени€, создаваемого на литьевых машинах.

Autodesk Inventor

–ис. 1. ћатрица пресс-формы

—уществуют различные виды пресс-форм. ќни могут быть ручными, полуавтоматическими и автоматическими. ‘ункционально пресс-формы подраздел€ютс€ на съЄмные, полусъЄмные и стационарные.  онструктивно люба€ пресс-форма состоит из неподвижной части (матрицы) и подвижной части (пуансона). ‘ормующие полости матрицы и пуансона €вл€ютс€ обратным отпечатком внешней поверхности изготавливаемой детали. Ћитникова€ система обеспечивает подвод материала к формующей полости, а система выталкивани€ Ц съЄм готового издели€. ¬ажна поддержка определенного температурного баланса в зависимости от материала и требований к получаемой детали (дл€ регулировани€ температуры формы в основном используют воду, пропуска€ еЄ через каналы охлаждени€).

¬ данной статье € сделаю краткий обзор специализированного функционала по проектированию пресс-форм как оснастки дл€ изготовлени€ деталей из пластмасс, вход€щего в широко известную систему трехмерного твердотельного моделировани€ Autodesk Inventor Professional.

ƒл€ проектировани€ пресс-форм в Inventor имеетс€ интегрированна€ среда Mold Design, котора€ включает набор интеллектуальных инструментов создани€ и управлени€ в ленте и браузер Mold Design. Ёлементы в ленте расположены на трех вкладках:  омпоновка пресс-формы, ѕуансон/матрица, —борка пресс-формы. –асположение команд во вкладках соответствует последовательности создани€ пресс-формы, что очень удобно при проектировании. Ѕраузер Mold Design нагл€дно отображает в иерархической структуре данные проекта пресс-формы и позвол€ет управл€ть этими данными, в том числе обеспечивает альтернативный доступ к функци€м контекстного меню.

 оманды по заданию общей конфигурации пресс-формы, настройке параметров пуансона и матрицы, а также формированию компонентов литниковой системы и системы охлаждени€ представлены на вкладке  омпоновка пресс-формы.

Autodesk Inventor

–ис. 2. ѕеречень команд на вкладке  омпоновка пресс-формы

ќбщие вопросы компоновки пресс-формы

ќтрегулировать положение/ориентацию. ѕо команде определ€етс€ направление открыти€ пресс-формы. Ќеобходимо согласовать направление детали и направление открыти€ пресс-формы (положительное направление оси Z). “акже можно выбрать положение пуансона и матрицы.
Autodesk Inventor

Autodesk Inventor

–ис. 3 и 4. »зменение ориентации детали

¬ыбор материала. Ќа этом шаге выбираетс€ материал пластиковой детали. ¬ базе данных Autodesk Inventor представлены более 500 компаний-производителей пластмасс, охватывающих пор€дка 8000 наименований материалов. “очный анализ лить€ дл€ выбранного материала обеспечиваетс€ на основании заложенных характеристик (теплопроводности, теплоемкости, температуры затвердевани€, усадки и др.).

–абота над матрицей и пуансоном

—ледующий логичный шаг Ц задать необходимые параметры матрицы и пуансона, как двух основополагающих деталей будущей пресс-формы, определ€ющих ее конструктивную сложность и технологичность.

ѕуансон/матрица (команды вкладки станов€тс€ доступны при активации пластиковой детали или запуске команды ѕуансон/матрица на вкладке  омпоновка пресс-формы).

Autodesk Inventor

–ис. 5.  оманды на вкладке ѕуансон-матрица

–асположение шейки питател€. Ќа поверхности пластмассовой детали задаетс€ физическое расположение шеек питател€. Ёто делаетс€ либо вручную путем указани€ конкретной точки, либо на основе анализа дл€ автоматического рекомендуемого расположени€.

Ќастройки обработки детали.  оманда позвол€ет задать основные физические параметры процесса изготовлени€ детали: температуру пресс-формы и расплава, максимальное давление и режим впрыска.

Autodesk Inventor

–ис. 6. ƒиалог настройки параметров обработки детали

”садка детали. «адаетс€ с целью корректировки размеров пресс-формы дл€ каждой детали в соответствии с усадкой полимера. «ависит от свойств материала и геометрии изготавливаемой детали.
Autodesk Inventor

–ис. 7. «адание параметров усадки детали

јнализ заполнени€ детали. –асчет проводитс€ на основе данных, введенных на предыдущих шагах.  ак результат Ц нагл€дное графическое представление процесса заполнени€ по времени, скорости потока пластмассы, достоверности заполнени€, прогнозу качества, расположение предполагаемых дефектов заполнени€ в виде воздушных включений и линий спа€.
Autodesk Inventor

–ис. 8. √рафический результат анализа по времени заполнени€

“акже доступен сводный текстовый отчет о процессе заполнени€.
Autodesk Inventor

–ис. 9. —водный текстовый отчет о процессе заполнени€

«адать настройки заготовки. ¬ыполнение данной функции Ц первый шаг к непосредственному конструкторскому оформлению матрицы и пуансона. —оздаетс€ обща€ дл€ этих двух деталей пр€моугольна€ либо цилиндрическа€ заготовка с определением внешней поверхности и положени€ пластиковой детали в заготовке. ¬озможно при необходимости добавление фасок или сопр€жений.
Autodesk Inventor

–ис. 10. Ќастройка общей заготовки дл€ пуансона и матрицы

ƒалее необходимо создать оптимальную поверхность разъема, по которой происходит разделение общей заготовки на матрицу и пуансон за вычетом объема, занимаемого пластмассовой деталью. ќна состоит из предохран€емой поверхности и поверхности разделени€.

—оздать предохран€емую поверхность. Ёта поверхность (ее еще называют поверхностью зашивки) фактически определ€етс€ геометрией пластиковой детали.  ак правило, при наличии в детали разного рода отверстий в процессе создани€ предохран€емой поверхности они зашиваютс€ автоматически. ¬ р€де случаев зашивку отверстий требуетс€ выполн€ть вручную (команды »спользовать существующую поверхность, —оздать плоский фрагмент).

—оздать поверхность разделени€. ƒл€ автоматического построени€ данной поверхности дл€ пресс-форм, используемых дл€ отливки сравнительно простых по геометрии деталей, достаточно определить контур разъема. „тобы определить наиболее подход€щий контур разделени€ более сложных деталей, требуетс€ уже в ручном режиме выбрать ребра на самой детали либо выполнить разделение граней. “акже существует несколько дополнительных команд дл€ модификации созданных поверхностей Ц ¬ыт€гивание поверхности разделени€, ќграниченна€ поверхность разделени€, Ћучева€ поверхность разделени€, ”длинение поверхности разделени€.

Autodesk Inventor

–ис. 11. —оздание поверхности разделени€

—оздать пуансон и матрицу. ¬ процессе выполнени€ команды можно провести ƒиагностику разделени€, чтобы убедитьс€ в правильности создани€ ѕредохран€емой поверхности и ѕоверхности разделени€. ƒл€ нагл€дного визуального представлени€ можно матрицу и пуансон выделить разными цветами и развести в направлении разъема.
Autodesk Inventor

–ис. 12. ¬изуализаци€ разделени€ поверхностей на пуансон и матрицу

¬ зависимости от геометрии детали часто бывает нужно вставить в сформированные автоматически матрицу и пуансон дополнительные элементы дл€ лучшей их технологичности, такие как ѕалец литейного стержн€ и ¬ставки.

¬ставить палец литейного стержн€. ‘ункци€ позвол€ет вставить палец литейного стержн€ в пресс-форму и используетс€ дл€ создани€ в пластмассовой детали сквозного или глухого отверсти€.

—оздать вставку. ќпераци€ позвол€ет создавать и вставл€ть вставки в местах пресс-формы, наиболее нетехнологичных с точки зрени€ изготовлени€, таких как острые внутренние углы. ¬ставки обрезают существующие пуансон и матрицу, а также вставленные ранее другие пальцы литейного стержн€ и вставки и, в свою очередь, сами обрезаютс€ существующими толкател€ми, питателем или охлаждающим каналом.

«авершение компоновки пресс-формы и создание основных систем

Ўаблон. ≈сли пластикова€ деталь относительно проста по геометрии и имеет небольшие габаритные размеры, часто практикуетс€ создание многоместных пресс-форм, когда за один рабочий цикл отливаетс€ одновременно несколько деталей. ѕо команде Ўаблон можно провести дублирование пластмассовой детали в проекте пресс-формы. –азмещение деталей возможно пр€моугольным (3 варианта ориентации) или круговым (2 варианта) массивом, а также произвольным образом.
Autodesk Inventor

–ис. 13. –азмещение деталей в многоместной пресс-форме круговым массивом

ѕосле рассмотрени€ общих вопросов компоновки пресс-формы можно переходить к заданию параметров системы подачи расплавленной пластмассы в рабочую зону и системы охлаждени€ пресс-формы дл€ обеспечени€ температурного баланса.

јвтопрорисовка литников/—озданный вручную эскиз. ¬ процессе выполнени€ этих команд автоматически либо в ручном режиме создаетс€ эскиз, на основе которого в дальнейшем формируютс€ питатели и который включает в себ€ прив€зки дл€ размещени€ литника. ƒл€ автоматического создани€ эскиза важно, чтобы предварительно было определено –асположение шеек питател€.

ѕитатель. Ќа этом этапе определ€ютс€ каналы, по которым полимер поступает из литника в шейки питател€ матриц пресс-формы. ѕримен€ютс€ с сечением в виде окружности, полукруга, трапеции, широкой трапеции, шестигранника либо U-образной формы.

Autodesk Inventor

–ис. 14. —оздание питател€

ƒополнительный литник. Ќеобходимо определить основной канал подачи, через который полимер попадает из сопла литьевой машины в литниковую систему или непосредственно в деталь. √еометри€ литника размещаетс€ относительно точки на эскизе питател€, далее задаютс€ параметры: линейные размеры, конусность, направление.
Autodesk Inventor

–ис. 15. –азмещение основного литника

Ўейка питател€. Ќеобходимо разместить шейку питател€ в соответствии с указанной ранее точкой (точками) подвода расплавленного полимера в матрицу (команда –асположение шейки питател€ на вкладке ѕуансон/матрица). ¬ зависимости от геометрии детали и конструкции пресс-формы шейка питател€ может быть пр€моугольной, точечной, суженной, полукруглой, краевой, конусной и кольцевой.
Autodesk Inventor

–ис. 16. –азмещение шейки питател€

ѕоднутрение. ¬озможность создани€ дополнительных полостей в литниковой системе, предотвращающих попадание холодного материала в питатели и, в конечном счете, в пластиковую деталь. ќбычно поднутрени€ располагаютс€ за литником или пересечением питател€ (актуально дл€ многоместных пресс-форм с разветвленной литниковой системой). √еометри€ поднутрений конусообразна€ либо кольцеобразна€.
Autodesk Inventor

–ис. 17. ƒобавление поднутрений

ќхлаждающий канал. — помощью этой функции можно создавать в пресс-форме цилиндрические каналы дл€ циркул€ции хладагента, что позвол€ет быстро охладить нагревающиес€ в процессе рабочего цикла детали конструкции. ¬ процессе создани€ охлаждающего канала нужно указать грань и два линейных ребра на охлаждаемой детали дл€ указани€ начальной точки; конечна€ точка канала определ€етс€ в зависимости от выбранного варианта отрисовки: –ассто€ние/ƒо/Ќасквозь. ƒругой способ формировани€ охлаждающего канала Ц по эскизу, заранее созданному командой —озданный вручную эскиз. » наконец, можно выбрать точку на уже имеющемс€ канале, в которой вновь создаваемый канал будет с ним пересекатьс€.
Autodesk Inventor

–ис. 18. —оздание охлаждающих каналов

ѕроверка охлаждающего канала. —озданную систему охлаждающих каналов можно проверить на работоспособность и технологичность по различным критери€м. ¬о-первых, оцениваетс€ рассто€ние между выбранными сегментами пресс-формы и компонентами охлаждени€ на предмет несоответстви€ запасу прочности. ¬тора€ проверка позвол€ет контролировать пересечени€ каналов охлаждени€ с детал€ми, с которыми они не должны взаимодействовать. » наконец, провер€етс€ расположение непосредственно сегментов охлаждени€ по отношению друг к другу на наличие несоответствий минимальному рассто€нию.
Autodesk Inventor

–ис. 19. ƒиалоговое окно проверки охлаждающих каналов

Ќастройки создани€ пресс-формы. ”точн€ютс€ заданные ранее командой Ќастройки обработки детали на вкладке ѕуансон/матрица основные физические параметры процесса изготовлени€ детали: температура пресс-формы и расплава, максимальное давление и режим впрыска. ј также есть возможность настроить виртуальный литник (в случае если реальный литник еще не определен), что дает возможность провести анализ заполнени€ детали с практически полностью определенной литниковой системой.
Autodesk Inventor

–ис. 20. ƒиалог настройки параметров обработки детали с учетом литниковой системы

јнализ заполнени€ пресс-формы. ѕроводитс€ расчет процесса заполнени€ с учетом конфигурации литниковой системы. –азработчику доступно нагл€дное графическое представление процесса заполнени€ по времени, скорости потока пластмассы, достоверности заполнени€, прогнозу качества, расположение предполагаемых дефектов заполнени€ в виде воздушных включений и линий спа€.
Autodesk Inventor

–ис. 21. √рафический результат анализа по времени заполнени€ с учетом литниковой системы

—борка пресс-формы

¬ результате последовательного выполнени€ команд вкладки —борка пресс-формы обеспечиваетс€ автоматическое формирование трехмерного комплекта сборки пресс-формы и добавление (уже в полуавтоматическом режиме) необходимых компонентов систем, завершающих полное конструктивное оформление всего издели€.
Autodesk Inventor

–ис. 22. ¬кладка —борка пресс-формы в Inventor

ѕресс-форма. ¬ыбираетс€ требуемое исполнение пакета пресс-формы из библиотеки производителей, вход€щей в Autodesk Inventor, и добавл€етс€ в сборку. ќбщие габариты издели€ подбираютс€ автоматически из списка возможных комбинаций длины и ширины (нужный типоразмер можно выбрать вручную). ¬ажно определитьс€ с количеством плит пресс-формы. Ќаиболее простой и распространенной €вл€етс€ холодноканальна€ пресс форма с двум€ плитами: извлечь полученное изделие и отделить литники можно с помощью толкающей системы, следы от выталкивателей как правило видны на внутренней поверхности детали. ” трехплитной пресс-формы две линии разъЄма, одна лини€ нужна дл€ освобождени€ детали, втора€ лини€ предназначена дл€ извлечени€ остывшего литника: сн€тие отливки с пуансона производитс€ плитой съема. Ёто важно в случае, когда наличие на детали следов толкателей не допускаетс€ или если при отливке нужно обеспечить равномерное распределение усили€ при сталкивании.
Autodesk Inventor

–ис. 23. ƒиалоговое окно выбора исполнени€ пакета пресс-формы

ѕроизводитс€ автоматическа€ генераци€ всех деталей и необходимых крепежных элементов, вход€щих в состав выбранного исполнени€ пресс-формы.
Autodesk Inventor

–ис. 24. –езультат автоматического создани€ трехмерного пакета пресс-формы

¬ыталкиватель. ¬ыталкиватели в конструкции пресс-формы предназначены дл€ извлечени€ пластмассовой детали после затвердевани€ расплава и раскрыти€ формы. ¬озможно использование выталкивающего стержн€ либо втулочного выталкивател€. ¬ процессе выполнени€ команды нужный выталкиватель выбираетс€ из доступных вариантов из набора библиотек различных исполнителей, количество выталкивателей и их местоположение указываетс€ произвольно на модели и редактируетс€ в диалоге. ¬о всех детал€х пресс-формы, через которые конструктивно проход€т выталкиватели, автоматически формируютс€ отверсти€ с соответствующими зазорами. ќдновременно выполн€етс€ обрезка выталкивателей заподлицо с профилем матрицы. ѕри необходимости блокировки выталкивателей от проворота можно выбрать один из четырех способов реализации этой функции (путем различного использовани€ лысок на головке выталкивател€ либо стопорных штифтов и винтов).
Autodesk Inventor

–ис. 25. —оздание выталкивателей

ѕолзунок. ƒанна€ функци€ позвол€ет спроектировать ползуны пресс-форм дл€ изготовлени€ деталей, геометри€ которых не позвол€ет извлечь готовое изделие, как если бы в качестве формообразующих элементов использовалась только поверхность пуансона и матрицы. –ечь идет о наличии на боковой поверхности пластиковой делали таких элементов, как поднутрени€, канавки небольшой глубины, также это могут быть различные отверсти€ на наружной поверхности, в том числе и наклонные. ѕолзун обеспечивает формообразование в направлении, перпендикул€рном направлению раскрыти€ пресс-формы, и освобождение боковых поверхностей в процессе извлечени€ детали. √енераци€ готового узла ползуна происходит автоматически после выбора нужного шаблона из библиотеки и указани€ параметров размещени€.
Autodesk Inventor

–ис. 26. ƒиалог создани€ ползуна

ѕодъемник. ƒл€ обеспечени€ плавного открыти€ и закрыти€ пресс-формы в ее конструкции могут использоватьс€ подъемники. ѕодъемник передвигаетс€ под определенным углом и освобождает отливку. ¬ процессе выполнени€ команды указываетс€ направление извлечени€ пластиковой детали, базова€ точка размещени€ и угол подъемника. —ама базова€ сборка узла выбираетс€ из библиотеки.
Autodesk Inventor

–ис. 27. ƒиалоговое окно создани€ подъемников

Ћитникова€ втулка. ѕо этой команде в пресс-форму устанавливаетс€ компонент, называемый литниковой втулкой, через отверстие в котором вводитс€ расплавленна€ пластмасса от литейной машины.  онец литниковой втулки, как правило, подводитс€ к центральному питателю, но может подводитьс€ и непосредственно к матрице пресс-формы. —оответственно, существуют и два метода размещени€: »з эскиза питател€ и Ћинейный. “акже можно задать смещение в вертикальном направлении от базовой поверхности.
Autodesk Inventor

–ис. 28. ”становка литниковой втулки

”становочное кольцо. Ћитникова€ втулка, определенна€ на предыдущем шаге, фиксируетс€ в пресс-форме посредством установочного кольца. ѕри размещении установочного кольца после выбора нужного исполнени€ из библиотеки указываетс€ базова€ грань и смещение (при необходимости).
Autodesk Inventor

–ис. 29. ƒобавление установочного кольца дл€ фиксации литниковой втулки

 омпонент охлаждени€. ¬ процессе компоновки пресс-формы были определены охлаждающие каналы как основа системы охлаждени€. ƒл€ целостного конструктивного оформлени€ данной системы ее необходимо дополнить сборочными элементами, обеспечивающими подвод хладагента, герметичность соединений и общее функциональное назначение. ѕредусмотрены библиотечные компоненты восьми следующих типов элементов: отражательна€ перегородка, каскадное водное соединение, соединитель, труба теплообменника, уплотнительное кольцо, заглушка трубы, притерта€ пробка и спиральный пуансон.
Autodesk Inventor

–ис. 30. ƒиалог установки компонентов охлаждени€

‘иксаторы. ¬ажна€ функци€, обеспечивающа€ вставку в проектируемое устройство фиксаторов Ц элементов, обеспечивающих точное выравнивание между двум€ част€ми пресс-формы. ќсновное типы фиксаторов: дл€ пресс-формы или дл€ пуансона и матрицы. ¬ зависимости от типа и сложности пресс-формы, требований к точности и надежности фиксаторы по месту установки различаютс€ на боковые и внутренние. ‘ункционал Autodesk Inventor на этом этапе работы позвол€ет реализовать самые разнообразные конструктивные варианты реализации систем фиксаторов.
Autodesk Inventor

–ис. 31. ƒиалог создани€ фиксаторов

ќбъединить пуансоны и матрицы. ‘ункци€ актуальна при создании многоместных пресс-форм, когда автоматически получаемые пуансоны и матрицы дл€ одного экземпл€ра пластиковой детали объедин€ютс€ в единый пуансон и единую матрицу по определ€емым проектировщиком правилам.

 арман заготовки. ќдна из команд, функционал которой позвол€ет завершить конструктивное оформление сборочного узла пресс-формы. ¬ плитах пресс-формы формируютс€ полости дл€ установки пуансона и матрицы.

2D чертеж. ѕосле трехмерной проработки конструкции пресс-формы Autodesk Inventor позвол€ет в автоматическом режиме получить плоские рабочие чертежи всего издели€ в сборе и вход€щих узлов и деталей.

Autodesk Inventor

–ис. 32. ƒиалоговое окно выбора элементов пресс-формы дл€ генерации рабочих чертежей

ѕодбираетс€ нужный формат листа, необходимое количество видов, проставл€ютс€ основные размеры, позиции на сборочных чертежах, создаютс€ другие необходимые элементы оформлени€. —озданный автоматически чертеж, естественно, можно отредактировать, довести до полного соответстви€ требовани€м, предъ€вл€емым к оформлению конструкторской документации по прин€тому стандарту. ¬се необходимое дл€ этого в программе есть.


¬ данной статье € привел краткий обзор основного функционала программы Autodesk Inventor Professional в области проектировани€ пресс-форм дл€ изготовлени€ деталей из пластмасс методом лить€ под давлением. Inventor отлично справл€етс€ с этой задачей. ќднако она настолько широка€ и комплексна€, что мне при всем желании не удалось охватить все нюансы. ¬озможно, € смогу сделать это в следующих публикаци€х, и, конечно, вы можете обратитьс€ ко мне напр€мую.



¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: —емь советов молодым инженерам
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

ѕродукты комплекса T-FLEX PLM на западноевропейском рынке  — јлексей ѕлотников, руководитель отдела маркетинга и рекламы компании Ђ“оп —истемыї (6 ма€ 2019)
isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2019 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.