isicad: Проектирование изделий из пластмасс в среде SolidWorks

Программный комплекс SolidWorks позволяет с успехом проектировать изделия от «А» до «Я» практически в любой области производства. Не является исключением и проектирование изделий из пластмасс. Концепция проектирования таких изделий представляется состоящей из 8 основных блоков:

Создание конструкторских моделей
Предварительное моделирование заполнения пресс-форм
Построение формообразующих
Проектирование литниковой системы
Выбор блока и размещение формообразующих
Проектирование и анализ системы охлаждения
Окончательное моделирование заполнения пресс-форм
Оценка состояния изделия после производства.

Для успешной реализации работы в рамках каждого из данных блоков, SolidWorks предоставляет мощный и удобный инструментарий, позволяющий добиться желаемого в кратчайшие сроки.

Для реализации конструкторских замыслов SolidWorks традиционно предлагает свою САПР, которая подходит для реализации задач проектирования конструкторских изделий из пластмасс даже в конфигурации Standard. Кроме классических параметрических твердотельных инструментов моделирования хорошую службу сослужат средства поверхностного и прямого моделирования, а также интегрированные экспертные системы. Последние смогут помочь конструктору проанализировать выточки, уклоны, поднутрения, равнотолщинность, их достаточность и уместность. Экспертные системы, действующие как средства опережающего анализа технологичности изделия, визуализируют результаты для упрощения их интерпретации и принятия конструктивных решений.

Кроме вышеперечисленного стандартного набора в арсенале конструктора дополнительно имеется специальный набор инструментов для облегчения работы с корпусными изделиями. Например, параметризированное создание монтажных бобышек, защелок, крючков, аэрационных отверстий произвольных форм.

После завершения создания детали возможно на основании одной только лишь конструкторской модели (без учета окружения: формообразующих, плит и т.д.) осуществить предварительный анализ проливаемости средствами модуля SolidWorks Plastics. На данном этапе решаются две задачи: оптимизация детали для производства (проверка возможности заполнения пресс-формы, определение местонахождения линий спая, определение требуемого давления впрыска и т.д.) и формирование требований для проектирования формообразующих (определение местонахождения выпоров, определение оптимального положения и количества мест впрыска и т.д.).

Как и все решения от SolidWorks модуль SolidWorks Plastics органично вписан в интерфейс программного комплекса. Нет необходимости в передаче модели куда-либо вовне - анализ проливаемости осуществляется в той же среде, что и создание конструкторской модели. А так как SolidWorks Plastics система конечно-элементного анализа – это существенно облегчит подготовку модели для построения КЭ сетки, т.к. корректировать и дорабатывать импортированную топологию будет не нужно.

SolidWorks Plastics поддерживает работу как с поверхностными сетками, так и твердотельными, и гибридными. В качестве твердотельных конечных элементов позволяет использовать и тетраэдры, и призмы (ортогональные и неортогональные). Сетки строятся в автоматическом режиме, с возможностью автоматического или ручного уплотнения в требуемых областях, а также с возможностью автоматизированного контроля качества сетки по различным параметрам (самопересечение, соотношения размеров кромок КЭ, несовпадающие элементы и т.д.).

Приятным бонусом будет полная русификация модуля, начиная с SolidWorks Plastics 2016, включая обширнейшую библиотеку полимеров и справку.

После успешного окончания анализа проливаемости деталь передается конструктору оснастки для создания формообразующих. В среде SolidWorks для этого имеется набор инструментов, позволяющий быстро и просто создать литейные формы, отсекающие поверхности и поверхности разъема, определить знаки и толкатели. При создании формообразующих конструктор может учесть усадку материала.

При предварительном проектировании литниковой системы нет необходимости выполнять ее твердотельное моделирование, модуль SolidWorks Plastics позволяет разместить по модели систему каналов требуемой компоновки (односторонней, двусторонней, звездообразной) с впускными литниковыми каналами требуемого типа (точечный, щелевой, туннельный) и поперечного сечения (окружность, прямоугольник, эллипс, полукруг, трапециоид). Данная система литников также может учитывать различные типы симметрии (2, 4, круговая), реализовать многогнездное размещение с автоматизированной балансировкой литниковой системы по результатам анализа проливаемости, использовать подогреваемые литниковые каналы. Литниковые каналы выделяются в отдельную область, что позволяет строить по ним отличную от детали сетку КЭ, а также отделять результаты расчета по ним от результатов по остальной модели (например, при расчете коробления).

Дальнейшая задача – это выбор блока пресс-формы и размещение формообразующих. Модуль MoldWorks автоматизирует такие рутинные процедуры, как генерацию плит, сборку стандартных направляющих, позиционирующих, фиксирующих и прочих компонентов, присутствующих в каждой пресс-форме.

Функционал MoldWorks можно разделить на несколько частей. Первая - генерация пресс-формы на основе стандартов: DME, EOC, FUTABA, HASCO, MEUSBURGER, PEDROTTI, RABOURDIN, STRACK, SIDECO, VAP, LKM, E.G.Whiter, Progressive, P.C.S., Omni и пр., где MoldWorks реализует следующие возможности:

определение габаритов пакета плит;
использование библиотек стандартных механизмов для смещения знаков;
контроль допустимых размеров стандартных компонентов, предупреждение о критичной толщине пакета плит пресс-формы;
автоматическое дооснащение пакета пресс-формы литниковыми кольцами и втулками, стопорными шайбами, направляющими штифтами и втулками для плит-толкателей;
контроль допустимых габаритных размеров пакета по критерию входимости в рабочий просвет между направляющими колонками термопластавтомата.

Вторая часть – доработка пресс-форм и добавление крепежа и толкателей. MoldWorks позволяет использовать библиотеки: крепежных деталей (как внутреннюю модуля, так и любую внешнюю библиотеку крепежа, в т. ч. Toolbox), универсальных стандартных механизмов толкателей, деталей и сборок (покупных комплектующих пресс-формы) с автоматическим созданием полостей для них в плитах и пр. деталях (например, горячеканальные литники).

Третья часть – создание системы охлаждения. На заключительном этапе проектирования MoldWorks позволяет автоматизировать процесс создания охлаждающих каналов, осуществлять контроль пересечений охлаждающих каналов и любых других полостей плиты и формообразующих вставок, осуществлять проверку пересекаемости отверстий в матрицах с контролем толщины стенки, определением и демонстрацией критических мест.

Для осуществления поверочного расчета каналов охлаждения пресс-форм возможно использовать функционал SolidWorks Plastics, который позволяет оценить целесообразность и эффективность спроектированной системы охлаждения. Модуль поддерживает работу с каналами любой формы (с рассекателем, концентрические каналы, учитывающие топологию детали) и различного рода теплоносителями.

По завершению предыдущих этапов, в наличии имеются все необходимые данные для постановки задачи конечно-элементного анализа процесса производства созданной конструктором детали. Как и предварительный анализ проливаемости, данный расчет производится в модуле SolidWorks Plastics. Спроектированная оснастка, формообразующие, литниковая система, каналы охлаждения зачитываются и корректно разбираются модулем. Каждой группе объектов назначаются соответствующие характеристики, для того чтобы получить максимально объективную картину течения полимера и его последующего поведения в цикле производства.

Необходимые технологические аспекты производства могут быть учтены в качестве граничных условий. Кроме того, поддерживаются различные виды производства: с использованием вкладышей из любого материала, литье с газом, многослойное, многокомпонентное, последовательное литье.

На выходе анализа мы получаем картины распределения всех интересующих нас величин по расчетным областям (температуры, давления, времен цикла, относительных параметров). Для всех данных доступны распределения по времени. Имеется возможность получить сведения о направлении волокон волокнитов и о двойном лучепреломлении для светопрозрачных пластиков. Также доступны данные по величине и равномерности объемной усадки, величине и расположении утяжин, усадочных раковин.

Модуль SolidWorks Plastics также предоставляет данные о короблении детали, вызванном как термическими напряжениями, связанными с разностью температур извлеченного изделия и окружающей среды, так и остаточными напряжениями от процесса производства.

Программный комплекс SolidWorks позволяет решать весь спектр задач, связанный с проектированием и производством деталей из пластмасс, начиная от конструкторской проработки самого изделия, отработки изделия на технологичность, продолжая конструированием оснастки и заканчивая расчетными работами по поверке и оптимизации процессов производства.