Projektowanie wyprasek w SolidWorks, Przetwórtswo tworzyw sztucznych, Automatyzacjia i robotyzacja. ...

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Programy |
CAD
Projektowanie wyprasek
w SolidWorks
Projektując elementy przewidziane do produkcji metodą wtrysku należy uwzględnić wiele ważnych
czynników. W zależności od przeznaczenia wypraski stosuje się odpowiednią grubość ścian, odpowiednie ich
pochylenia oraz dobiera się materiał. Te i wiele innych aspektów wpływają na ostateczny wygląd
i jakość wypraski. SolidWorks (SW), jako wielomodułowe narzędzie, dostarcza wielu przydatnych funkcji
ułatwiających pracę projektową z elementami z tworzyw sztucznych.
Paweł Kęska
N
a wstępie, należałoby wyodrębnić dwa sposoby
różnymi aplikacjami CAD, skutkuje brakiem operacji
w tzw. drzewie operacji oraz, w niektórych przypadkach,
wymaga naprawy błędów w importowanej geometrii.
Program SolidWorks już w podstawowej wersji zawiera
szereg narzędzi ułatwiających projektowanie wyprasek.
Oprócz standardowych operacji bryłowych bardzo często
wykorzystuje się narzędzia do modelownia powierzchnio-
wego, gdyż w wielu przypadkach elementy przygotowywa-
ne do wtrysku cechuje skomplikowana budowa pod wzglę-
dem kształtu. Oprócz tego można włączyć specjalny pasek
narzędziowy o nazwie Narzędzia do form.
Jak widać, dostępne polecenia (w pomarańczowym
odcieniu) są to typowe narzędzia modelera powierzch-
niowego. Pozostałe operacje z tej grupy, też wykorzystują
pracy w przygotowaniu elementu do wtrysku:
• Projekt od początku do końca wykonany
w środowisku SolidWorks.
• Praca z plikiem zaimportowanym do SW z innych sys-
temów CAD (bez możliwości edycji).
W pierwszym przypadku konstruktor korzysta z nie-
zbędnych narzędzi dostępnych w konkretnym programie,
mając możliwość edycji operacji na dowolnym etapie. Po-
nadto plik parametryczny umożliwia szybką aktualizację
dokumentacji technicznej i łatwiejszą współpracę z opro-
gramowaniem typu CAM, zintegrowanym z SW.
Sytuacja druga, która najczęściej jest wynikiem wymiany
plików pomiędzy
Rys.1. Model parametryczny zaprojektowany w SolidWorks
z kompletnym drzewem operacji (umożliwiającym swobodną
edycję na dowolnym etapie procesu projektowego)
Rys.2. Plik importu 3D CAD pochodzący z innego programu
wspomagającego projektowanie inżynierskie
44
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie |
maj 2010
|
www.konstrukcjeinzynierskie.pl
| Programy
CAD
Rys.3. Pasek narzędziowy ułatwiający
projektowanie matrycy i stempla
Nie zawsze można dodać pochy-
lenie bez usunięcia zaokrąglonych
ścian, im bardziej skomplikowane
styczne przejście pomiędzy ściana-
mi tym mniejsza szansa, że auto-
mat zadziała poprawnie. Rozwiązaniem pośrednim będzie
usunięcie ścian, dodanie niezbędnego pochylenia i ponow-
ne wypełnienie powstałego otworu.
powierzchnie – powierzchnię zamknięcia stykowego, po-
wierzchnie neutralne oraz te, powstałe w wyniku wstawie-
nia linii podziałowej, formujące część od strony matrycy
i stempla.
Wypraski cechują się określoną budową, która wynika
z jej przeznaczenia. Jednocześnie muszą spełniać szereg
wymagań technologicznych, takich jak:
grubość oraz ukształtowanie ścian
Rys.5. Usunięcie
ścian w celu
wyodrębnienia
niepowiązanej
stycznym przejściem
ściany oznaczonej
kolorem żółtym


odpowiednie pochylenia

wzmocnienia (żebra)

otwory i podcięcia

zaokrąglenia

Na początku, po wczytaniu modelu, należy przewidzieć
płaszczyznę podziału. Od tego wyboru będą w dalszej
kolejności zależeć pochylenia, położenie otworów oraz
zaczepów montażowych, sposób wykonania gwintów
itp. W przypadku plików importowanych do SolidWorks
najczęściej są to kompletne trójwymiarowe części, dla
których należy przygotować część matrycy i stempla oraz
ewentualne skorygować niektóre rozwiązania. Właśnie te
zmiany mogą w pewnym zakresie powodować trudności.
Wyobraźmy sobie sytuację, że otrzymujemy do dalszej ob-
róbki element, któremu nie nadano pochylenia (lub prze-
widziano zbyt małe).
linie podziałowe i wiele innych
Rys.6. Dodanie
wymaganego
pochylenia
Rys.4. Analiza pochylenia. Ściana oznaczona barwą żółtą
nie posiada wymaganego pochylenia 2°
Analiza pochylenia wykryła w modelu ściany bez wyma-
ganego pochylenia – dlatego należy wprowadzić korektę.
Rys.7. Wypełnienie powstałego otworu powierzchnią i konwersja na obiekt bryłowy
45
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie |
maj 2010
|
www.konstrukcjeinzynierskie.pl
Programy |
CAD
Rys.8. Obiekt importowany po przeprowadzeniu
korekcji pochylenia ścian
na końcu. Dlaczego? Otóż ściany gładko (z zachowaniem
styczności) przechodzące w inne ściany będą sprawiały
trudności podczas próby ich pochylenia. Naturalną zatem
kolejnością jest pochylenie ściany zakończonej „ostrą kra-
wędzią”, a następnie wprowadzenie odpowiedniego po-
chylenia – dotyczy to oczywiście sytuacji, kiedy nie można
zaznaczyć pochylenia w samej operacji bazowej.
W niektórych sytuacjach należy zastosować pochylenie
względem płaszczyzny podziału ze wskazaniem krawędzi.
To rozwiązanie będzie poprawne, jeżeli ściany do pochyle-
nia nie mają wspólnej krawędzi ze ścianą planarną, znajdu-
jącą się w płaszczyźnie podziału.
W przypadku pracy prowadzonej od początku w Soli-
dWorks można, a w zasadzie należy przewidzieć konse-
kwencje mogące wystąpić na dalszym etapie rozwoju pro-
duktu. Wybierając operacje bazowe, jak np. wyciągnięcie
dodania czy dodanie przez obrót, jeżeli jest to możliwe, od
razu stosujmy wymagane pochylenie.
Rys.9. Operacja
bazowa
z pochyleniem 2°
Rys.11. Pochylenie z użyciem linii neutralnej
Należy również zwrócić uwagę, by operacje wykańcza-
jące, jak sfazowania, a szczególnie zaokrąglenia, dodawać
Rys.10. Operacja
pochylenia
ścian względem
płaszczyzny
neutralnej
Rys. 12. Różnica w wyborze typu pochylenia (w tym przykładzie 3°) dla
nieprzelotowego otworu znajdującego się w górnej części bryły
46
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie |
maj 2010
|
www.konstrukcjeinzynierskie.pl
| Programy
CAD
Rys.13. Próba pochylenia zaokrąglonej ściany a następnie
użycie eksperta pochyleń, który automatycznie
zamienia kolejność operacji, eliminując problem
zaznaczenie linii neutralnej i w dalszej kolejności
– płaszczyzny neutralnej będzie o wiele prostsze.
Linie neutralne można wskazać ręcznie lub wy-
brać analizę pochylenia, dzięki której program
sam zaznaczy zamkniętą pętlę stanowiącą linie
graniczną podziału.
Powierzchnia neutralna utworzona w odnie-
sieniu do linii i rozchodząca się prostopadle do
kierunku otwierania zostanie przycięta i będzie stanowiła
granicę dla formowanej części.
W takim przypadku zaznaczenie, jako typu pochylenia
płaszczyzny neutralnej spowodowałoby obliczenie zadane-
go kąta od płaszczyzny, co w efekcie (w zależności od odle-
głości wskazanej ściany od tej płaszczyzny oraz od wartości
kąta) skutkuje znaczną zmianą w geometrii.
SolidWorks zyskał, od kilku ostatnich wersji, narzędzia
w technologii SWIFT, między innymi Dra Xpert pochy-
leń, które to narzędzie powala w pewnym zakresie na do-
wolność tych operacji, gdyż automatycznie zamienia kolej-
ność, lecz nigdy nie zmienia wartości kątów.
W ten sposób przygotowane detale, zawierające niezbęd-
ne pochylenia (dobrane w zależności od budowy wypraski
oraz użytego materiału) są gotowe do dalszego etapu pra-
cy.
Rys.15. Powierzchnia neutralna w odniesieniu do wcześniej wstawionej linii neutralnej
Ważną opcją wydaje się wygładzenie, które warto za-
znaczyć w sytuacji, kiedy powierzchnia neutralna tworzy
przejścia bez zaokrągleń. Będzie to miało wpływ na dalszą
Rys.14. Linie neutralne dla pochylenia 1°
Jedną z pierwszych operacji jest przeskalowanie mo-
delu zgodnie z przewidywanym skurczem. Następnie,
w zależności od budowy części, należy odnaleźć najlepszą
powierzchnię podziału – nie zawsze jest to płaszczyzna. Je-
żeli jednak ściana, na której następuje podział jest płaska,
Rys.16. Porównanie narożnika z ostrym oraz wygładzonym przejściem
47
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie |
maj 2010
|
www.konstrukcjeinzynierskie.pl
Programy |
CAD
Rys.17. Automatycznie wykryte powierzchnie zamykające
obróbkę gniazda na maszynach CNC, gdzie jak wiadomo
narzędzia skrawające mają określoną średnicę i nie umoż-
liwiają pozostawienia zupełnie ostrego narożnika.
W przypadku elementów z otworami przelotowymi na-
leży wybrać powierzchnie zamknięcia stykowego, aby wy-
pełnić przerwy.
Operacja ta działa jak wypełnienie powierzchni, zatem
generuje łatę stycznie do wszystkich krawędzi. W niektórych
Rys.20.Widok rozstrzelony gniazda formy
w ten sposób powierzchnie umieścić w odpowiednim folde-
rze poprzez przeciągnięcie.
Wykonując tych kilka kroków uzyskujemy obiekt docelo-
wy zamknięty w powierzchniach od strony matrycy i stem-
pla. Ostatnim etapem będzie operacja o nazwie oprzyrzą-
dowanie formy, która wykorzystując wcześniej wstawione
powierzchnie formuje w prostopadłościanie o zadanych wy-
miarach gniazdo – dzieląc je na część matrycy i stempla.
Rys.18. Przypisanie powierzchni do odpowiedniego folderu części gniazda
przypadkach lepszy efekt uzyskamy stosując operacje po-
wierzchniowe, jak wyciągnięcie po pro lach lub powierzch-
nię według granicy. Należy jednak pamiętać, by powstałe
Rys.21. Elipsoida wewnątrz dwóch
niepołączonych prostopadłościanów
Rys.19. Utworzenie matrycy i stempla poprzez wyciągnięcie
szkicu znajdującego się w płaszczyźnie podziału
48
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie |
maj 2010
|
www.konstrukcjeinzynierskie.pl
[ Pobierz całość w formacie PDF ]