NX Progressive Die Design — модуль NX по проектированию штампов последовательного действия. Три истории успеха Siemens NX Интегрированная система - это идеальное решение

Множество предметов, окружающих нас в повседневной жизни, сделано из пластмасс или содержит в себе пластмассовые детали. Более того, пластмасса особенно часто встречается в наиболее современных конструкциях, и чем современнее предмет, тем больше вероятность, что он сделан практически целиком из пластмассовых деталей. Не только корпусные детали, но и зачастую несущие элементы, и многочисленные детали механизмов стараются делать из пластмасс. А если принять во внимание такую отрасль, как производство товаров народного потребления, то полимеры не только заняли там свою нишу, но и существенно потеснили традиционно использовавшиеся материалы.

С чем же это связано?

Как металлы и прочие материалы, использующиеся человеком в производстве, пластмассы представляют собой конструкционный материал. Но рассматривать их как всего лишь конструкционный материал неверно.

Полимеры обладают целым рядом уникальных в своем роде свойств. Большинство пластмасс превосходно поддается окрашиванию, обладает отличными электро- и теплоизоляционными свойствами .

Но самое главное и самое ценное свойство – пластмассе по сравнению с металлом или другим конструкционным материалом легче придать необходимую форму. Достаточно правильно построить формообразующую полость, и мы сможем получить практически неограниченное количество однотипных деталей. А для получения тех же самых деталей из металла придется производить либо операции штамповки, либо операции резания, либо иные, достаточно сложные технологические процессы.

Совокупность всех этих свойств определяет массовое использование полимеров в современной промышленности.

Полимерные детали получают при помощи пресс-форм. Сам по себе процесс изготовления пресс-форм достаточно сложен, и связан с немалыми затратами. Но, как уже говорилось, единожды сделав пресс-форму, можно получить достаточно много деталей. Следовательно, изготовление деталей при помощи пресс-форм может окупиться только при массовости выпускаемой продукции. Чем больше деталей, получаемых в короткие сроки – тем быстрее окупятся пресс-формы.

Исходя из этого, можно сформулироватьдве основные задачи к процессу проектирования и изготовления пресс-форм – сделать как можно дешевле и как можно быстрее, при заданном качестве получаемой продукции.

Первая задача логически вытекает из задач самих пластмассовых деталей. Как уже говорилось, пресс-форма может окупиться только при массовости выпускаемой продукции. Но что делать, если деталей нужно мало, и детали нужны именно из полимеров – из иного материала не подходят по технологическим соображениям, зачастую потому, что иной способ получения партии деталей еще дороже. Значит, все же необходимо делать пресс-форму, использовать термопластавтомат, закупать материал на эти детали и так далее. Самый очевидный способ сэкономить в производстве – это сделать процесс производства как можно дешевле. Этого можно добиться использованием баз данных стандартизированных деталей – ГОСТ, стандартов фирм-производителей пресс-форм ( EMC , DME и прочих). Стандартные детали с уже отработанной технологией их производства, взаимозаменяемые, помогают унифицировать процесс производства пресс-форм. Можно также тщательно рассчитывать, сколько и куда материала и энергии необходимо приложить для достижения наилучшего результата – это нам поможет сделать CAD - CAE -системы. Это тоже поможет сэкономить на материале и энергии, не вкладывать лишнего в конструкцию.

То есть, использование стандартизации и средств автоматизации проектирования позволяет уменьшить себестоимость продукции и время проектирования.

Вторая задача связана с тем, что изделие должно как можно быстрее возникнуть на рынке. Жесткая конкуренция в промышленности за последние годы только обострилась, производится множество товаров, которые по сути своей являются однотипными. И потребитель зачастую выбирает по какому-то небольшому ряду свойств. Например, предлагается новое изделие с минимумом новых функций, но корпус изделия и расположение управляющих элементов совершенно иное, отличное от старого. Покупателям это нравится, и изделие начинает пользоваться спросом. Но конкуренты тоже разрабатывают свой дизайн, создают свою линию, и скоро уже их продукция начинает пользоваться спросом. И, если не создавать в кратчайшие сроки чего-то нового, то вы очень быстро можно обнаружить, что покупают не вашу продукцию, а продукцию конкурентов.

Методы, примененные для решения первой задачи, также применимы и для решения второй задачи. Взяв заготовку из базы данных, нет необходимости проектировать заново плиту, втулку, толкатель или иную деталь набора пресс-формы, быстрее вести сам процесс проектирования. И фактически все проектирование можно свести только к построению новых формообразующих элементов, что стало бы идеальным вариантом.

Рассмотрим подробнее САПР.

Бесспорно, что работа в среде САПР может ускорить и удешевить процесс проектирования. Но большинство САПР создаются с учетом того, что с их помощью можно будет создавать какие угодно конструкции. Сам объект проектирования специально не обсуждается. А между тем в проектировании конкретных групп объектов – например, штампов – существует свой набор приемов, которые позволяют ускорить сам процесс проектирования именно этих объектов, и мало применим к другим объектам производства. Например, набор стандартных деталей, средства по расчету и выбору типа штампа и т.д. И данные вещи вряд ли могут пригодится при проектировании чего-то иного.

То же самое относится и ко всем остальным конструкциям.

Сделать полную систему автоматизированного проектирования, этакий глобальный САПР, который будет учитывать проектирование всех вообще объектов, крайне сложно. Затраты на данную систему никогда не будут возмещены, система просто не окупится – слишком специфическим будет область использования такой системы, слишком велика будет ее сложность.

И потому стараются создать некий усредненный CAD , ядро, в котором теоретически можно создать все, что угодно, но на среднем уровне. То есть, при работе с CAD частью в конце концов будут получены трехмерная твердотельная модель объекта производства, будут получены также его чертежи.

Вновь вернемся ко второй задаче, которая описана выше. Нам необходимо сделать как можно быстрее, но, напомню, без ущерба для качества! И еще оценить тот вариант, который для нас будет наиболее дешев, то есть связан с наименьшими затратами на производство.

Сам CAD , включающий в себя трехмерное твердотельное проектирование, как таковой, дает нам очень большую гибкость в проектировании и переборке вариантов конструкций, но все равно скорость оказывается явно не достаточной.

И тогда в мире было найдено другое решение. Если нельзя получить полностью автоматизированную систему проектирования, почему бы не автоматизировать проектирование отдельных групп объектов?

То есть, к основной программе САПР предлагается некое приложение, программный модуль, работающий с основной программой, который содержит все необходимое для проектирования конкретной конструкции.

Использование данных модулей позволяет сократить время на проектирование еще сильнее, чем при работе только с одним CAD -ядром, и вместе с тем не перегружает основную программу ненужными функциями. Основная программа служит как бы ядром, на котором базируются вспомогательные модули.

Практически все современные САПР предлагают решения по проектированию пресс-форм. Получаемые комплексы по подготовке изготовления пресс-форм– ядро- CAD и программный модуль, содержащий специальные функции для помощи в процессе проектирования пресс-форм – используются очень широко как за рубежом, так и в нашей стране.

При этом уровень автоматизации и участия пользователя в процессе проектирования пресс-форм в некоторых случаях различаются весьма значительно.

NX Progressive Die Design - модуль NX по проектированию штампов последовательного действия

Эл Дин (Al Dean)

Проектирование штампов последовательного действия тесно связано с другими процессами подготовки производства, что становится особенно заметно при проведении изменений. Автор статьи Эл Дин изучил набор специализированных инструментов системы NX от Siemens PLM Software, помогающих справиться с этой сложной задачей.

В последние годы бо льшая часть публикуемой информации о флагманской системе NX от Siemens была посвящена HD-PLM и синхронной технологии, а вот о давних традициях применения этого продукта в технологической подготовке производства рассказывалось гораздо меньше. Сегодня NX — это набор действительно интегрированных CAD/CAM-систем, которые позволяют предприятию передавать данные между этапами эскизного проектирования, конструирования и производства, а также включают широкий спектр технологий для создания оснастки, разработки управляющих программ для станков с ЧПУ и многого другого. В версии NX 7 значительно расширены возможности проектирования штампов последовательного действия, и именно их мы и рассмотрим в настоящем обзоре.

Построение разверток

Как и в любом другом инструменте для проектирования штампов последовательного действия, исходной точкой является изготавливаемая деталь. Как правило, это детали сложной формы, имеющие постоянную толщину и множество элементов, полученных гибкой, вырубкой, выдавливанием. Даже на базовом уровне очевидно, что инструменты геометрического моделирования от Siemens обладают преимуществами по сравнению со многими другими распространенными системами.

Процесс проектирования штампов последовательного действия выполняется в обратном порядке: начиная с окончательной формы детали, которая последовательно разворачивается до получения плоской заготовки. Для выполнения этой задачи компания Siemens встроила в систему множество инструментов, которые либо используют автоматический процессор, либо, для более сложных случаев, позволяют пользователю вручную разворачивать сгибы и подштамповки.

Несомненно, проще всего развернуть детали с прямыми линиями сгибов, имеющие относительно простую геометрию. Благодаря синхронной технологии система может работать и со своей собственной, и с импортированной геометрией, а также быстро выявлять все сгибы на детали. Затем пользователь создает этапы штамповки и указывает последовательность их применения к полосе-заготовке. Каждый последующий этап взаимосвязан с предыдущим, что позволяет быстро проводить изменения.

Более сложные детали требуют вмешательства пользователя, однако и здесь на помощь приходят мощь геометрического ядра и функции имитационного моделирования NX. При разработке развертки или промежуточных форм заготовки для сложной штампованной детали пользователю нужно не просто проанализировать полученную геометрию (из которой будет создана деталь), но и убедиться, что в листовом материале не накапливаются излишние напряжения, а также что не произойдет самое худшее — разрыв заготовки. В системе предусмотрено множество встроенных специализированных инструментов, облегчающих анализ процесса формуемости. Они применяют методики, аналогичные МКЭ, и позволяют создавать точные и технологичные формы заготовок. Фактически система создает сетку по средней плоскости рассматриваемой детали (хотя сетку можно наложить и на наружную, и на внутреннюю поверхности). Затем сетка адаптируется к идеальной поверхности, на которую разворачивается деталь. Сетка позволяет отследить степень растяжения материала и служит основой имитационного моделирования штамповки.

Рабочий процесс: как построить развертку сложной детали Разделите деталь на линейные области и области произвольной формы Задайте линейные предварительные сгибы и допуски на пружинение При помощи одношагового расчета (встроенными САЕ-средствами анализа формуемости) задайте промежуточные и плоские участки Моделируйте переходы между линейными участками и участками произвольной формы Используйте синхронную технологию для уточнения формы заготовки — удаления ненужных элементов и поднастройки размеров материала Задайте последовательность обработки

Далее система выполняет расчет перехода от одной формы заготовки к другой. Весь ход расчета документируется при помощи отчетов в формате HTML, в которых фиксируется процесс принятия решений в соответствующем контексте.

Для многих деталей такой подход (прямые сгибы или поверхности свободной формы) не столь очевиден, и в таких случаях система позволяет пользователям по мере необходимости комбинировать эти методики моделирования. Может оказаться, что для изготовления детали нужно выполнить одну сложную операцию формообразования, а остальная ее часть получается при помощи инструментов создания прямых сгибов и прочих конструктивных элементов.

По завершении проектирования этапов штамповки следующий шаг — оптимальное размещение заготовок на полосе, продвигаемой через штамп. Это просто и требует минимального вмешательства пользователя, которое может понадобиться только для создания уникальных элементов, например пазов для правильной ориентации полосы, а также перекрытий и подрезов для ее отрезки. В условиях жесткой экономии крайне важно максимально эффективно использовать материал (или, иначе говоря, получать минимальное количество отходов). Система постоянно отображает коэффициент применения материала, а неиспользуемая часть заготовки выделяется цветом. Таким образом, пользователь, меняя расстояние между заготовками в полосе и переставляя местами этапы штамповки, добивается максимального выхода деталей без ухудшения качества или технологичности.

Проектирование блока штампа

Следующий шаг — проектирование блока штампа. Как и в большинстве современных приложений для проектирования пресс-форм и штамповой оснастки, инструменты в приложении NХ Progressive Die Design основаны на каталогах поставщиков. За счет этого пользователи быстро выбирают стандартные узлы от избранных поставщиков.

Если вы занимаетесь производством уникальной инструментальной оснастки, то к вашим услугам — весь функционал моделирования NX. Однако доработка существующих моделей представляется более эффективной, поскольку при этом сохраняется заключенная в них интеллектуальность. Помимо каталога подштамповых плит, в системе имеется целая библиотека узлов, в которых описаны и способы получения обязательных крепежных элементов, например, сверлением или резьбонарезанием. После размещения крепежных элементов можно перейти к созданию формообразующей геометрии, которая и изготавливает нужную деталь.

Последовательность операций проектируется и имитируется для проверки правильности замысла технолога

На этом этапе важное значение имеет тот факт, что пользователь работает с интеллектуальной моделью. Хотя опытные технологи хорошо представляют, в каких местах возможны столкновения деталей оснастки, точную картину нельзя получить, пока не построены разнообразные пробивные, сгибающие и формующие вставки. В NX предусмотрены управляемые шаблонами операции для создания подобных конструктивных элементов. К таким операциям относятся: выделение поверхностей, составляющих вырез или формообразующий элемент, продление этих поверхностей и создание хвостовика, а также других дополнительных деталей (таких как опоры, уклоны, фланцы и пр.), а затем — связанных с ними вырезов или карманов. При этом даже будет добавлен небольшой зазор, гарантирующий при необходимости извлечение штамповых вставок, а отдельные вставки могут быть собраны в единый узел. Доступно и большое число прочих функций.

По возможности указанные элементы применяются повторно на разных операциях. Например, если в детали пробиваются одни и те же отверстия или иные вырезы, их можно скопировать и использовать повторно, причем с сохранением связи с исходными данными. Это, пожалуй, самое большое преимущество таких систем, как NX Progressive Die Design. При работе и со своей собственной геометрией, и с импортированной «мертвой» вся дальнейшая работа становится ассоциативной. Проведение изменений и внесение поправок значительно упрощаются. К тому же данные можно будет использовать повторно в следующих проектах.

В производстве

Поскольку данное решение основано на платформе NX, его инструменты позволяют применять дополнительные возможности системы. Отличный пример этого — имитационное моделирование кинематики штампа. Оно помогает проверить, что различные детали в сборке не сталкиваются и не пересекаются и что штамп в целом функционирует правильно. Разумеется, по окончании проектирования штампа и устранении всех несоответствий следующим этапом становится подготовка производства.

Прежде всего это генерация траекторий движения инструмента для обработки матриц, пуансонов и вставок. NX отличается завидной репутацией как CAM-система и имеет массу преимуществ не только при изготовлении плит сверлением, фрезерованием и электроэрозионной обработкой, но и при создании вставок. Вставки часто отличаются сложной формой, для успешного и эффективного воспроизведения которой требуется 5-координатная обработка. Помимо технологических соображений следует отметить широкий выбор средств для разработки документации на штамп — и не только с технологической точки зрения, но и для описания процессов сборки, монтажа и технического обслуживания штампа.

Интеллектуальное проведение изменений

Мы привыкли к тому, что проведение изменений является неотъемлемой частью рабочего процесса — это факт жизни и вид деятельности, занимающий немалую часть рабочего времени инженера. Однако при проектировании штамповой оснастки проведение изменений превращается в кошмар, если применяемая система неспособна эффективно справляться с данной задачей. Средства проведения изменений встроены в NX, поэтому их можно вносить на самых ранних стадиях проекта, начиная с запроса на расценку штампа. Стоимость типовых штампов оценивается приблизительно, исходя из сложности оснастки, но для поставщика это, как правило, приводит к падению нормы прибыли с изготавливаемого на штампе изделия. Такая ситуация становится сплошной головной болью.

Если вы занизили стоимость оснастки, например в результате неверного расчета числа этапов формообразования и производительности штампа, то высока вероятность получения неверной цены производимого изделия. Хотя деталь может выглядеть простой для производства, опытный специалист скажет, что простые ошибки оказываются самыми дорогостоящими, а в современных сложных экономических условиях цена такой ошибки может оказаться слишком высокой.

Благодаря тому что узлы оснастки строятся на основе геометрии изготавливаемой детали путем развертки и задания этапов формообразования и этот процесс выполняется за очень короткое время, система предоставляет реальную возможность оценить процесс изготовления штампа и остальных деталей в срок, за который многие другие пользователи смогут лишь построить развертку. Теперь, имея гораздо более полную информацию о сложности решаемой задачи, можно обоснованно назвать конкурентоспособную цену, не строя предположений и не давая приблизительных оценок.

При переходе от расценки заказа к подготовке производства инструменты NX дают возможность с высокой эффективностью оптимизировать конструкцию штампа. Поскольку вся геометрия связана с исходной деталью и этапами ее изготовления, система предоставляет пользователям возможность менять местами этапы, cгибы и пробивки, чтобы не просто получить нужную форму, но и добиться наиболее рационального использования материала, а также обеспечить надежное функционирование штампа в течение всего срока службы.

Заключение

Модуль проектирования штампов последовательного действия (Progressive Die Design) для NX — отличный пример объединения мощной платформы моделирования с широким набором специализированных инструментов высокого класса. Проектирование штамповой оснастки — очень сложный процесс с точки зрения как конструкции изделия (штампа), так и изготовления его узлов. В сложнейшей экономической ситуации способность в короткие сроки не только назвать цену, но и поставить готовое изделие становится абсолютной необходимостью.

Если вам нужен подобный инструмент, то, вероятнее всего, вы работаете как субподрядчик, что еще более обостряет ситуацию. Требуется минимизировать отходы материала, уметь вносить изменения в конструкцию штампа при изменении изготавливаемой детали, а также быть уверенным, что проект принесет прибыль и будет соответствовать ожиданиям заказчика. Разумеется, всё сказанное верно и для тех, кто разрабатывает оснастку для внутренних нужд предприятия.

В целом Siemens PLM Software удалось создать среду, в которой упор сделан на специализированных знаниях и автоматизации. В этой среде предоставляется богатый набор инструментов для построения деталей по имеющейся геометрии с созданием разверток и этапов формообразования, проектирования штамповой оснастки и технологии ее изготовления — и всё это выполняется в кратчайшие сроки. Но и в этом идеальном автоматизированном процессе есть место для инженера-технолога, который при необходимости может оптимизировать и повторно использовать данные. Разве можно желать чего-то большего?

Это интеллектуальные решения для управления жизненным циклом изделий и производством. Решения Siemens PLM Software помогают производителям оптимизировать процессы цифрового производства и воплощать инновации.

История 1. Бизнес Telcam идет в гору благодаря новой CAM-системе

Компания Telsmith , Inc . з а три с половиной месяца с помощью NX CAM разработала больше программ ЧПУ, чем за 9 месяцев с помощью предыдущей системы.

Строительство гигантских машин

Компания Telsmith, Inc была основана более 100 лет тому назад, в то время она специализировалась на разработке нового оборудования для дробления породы, предназначенного для дробильно-сортировочных комплексов. Сегодня компания Telsmith по-прежнему верна своему наследию: она предоставляет новые дробилки и грохоты, соответствующие растущим требованиям современной горнодобывающей промышленности. В 1987-м году компания Telsmith была приобретена предприятием Astec Industries, признанным лидером в отрасли производства асфальта. Именно бизнес Telsmith лег в основу компании, которая теперь называется Astec Aggregate and Mining Group. Сейчас Astec является крупнейшим поставщиком оборудования для дробильно-сортировочных комплексов в Северной Америке.

Один из главных брендов Telsmith называется Iron Giant - и производимое под этим брендом оборудование оправдывает это название. Высота дробилок может превышать 3 метра, а масса - превосходить 60 тонн. Для производства этих гигантских машин требуются центры механической обработки большой мощности. Например, на заводе Telsmith используется вертикальный обрабатывающий центр с поворотным столом, который может обрабатывать детали диаметром до 2,7 метра, высотой до 2,5 метра и весом до 45 тонн. При изготовлении некоторых деталей компания удаляет более 45% исходного материала - а исходный материал варьируется от чугуна до конструкционной стали марки 4140.

Из-за высоких цен на металлы и слабого курса доллара Telsmith приходится предпринимать значительные усилия, чтобы поддерживать рост бизнеса. С точки зрения программирования ЧПУ это означает, что необходимо обеспечить максимальную производительность каждого обрабатывающего центра. При этом новые программы для ЧПУ надо разрабатывать во все более сжатые сроки. «Мне нужно писать программы с большей скоростью, выпускать больше программ, чем когда-либо раньше», - рассказывает Майкл Виер (Michael Wier), разработчик программ ЧПУ для отдела промышленного проектирования в компании Telsmith.

Быстрая разработка, быстрые изменения

Программисты компании не справились бы без ПО NX™ от компании Siemens PLM Software. Перейдя с предыдущей CAM-системы на NX CAM, Виер выполняет гораздо больший объем работы, чем ему удавалось ранее. «За последние три с половиной месяца я выполнил с помощью NX объем работы, на который в предыдущей CAM-системе нам потребовалось бы девять месяцев», - рассказывает Виер.

Как рассказывает Виер, компания Telsmith выбрала NX после тщательного анализа почти что каждой CAM-системы на рынке. Платформа NX была выбрана по нескольким причинам. Главным критерием выбора было минимальное время выполнения операций на каждом из этапов программирования станков с ЧПУ. «Когда я работаю с NX, мне не приходится ждать от 4 до 5 минут до того, как я смогу перейти на следующий этап, - рассказывает Виер. - Вычислительная мощность этой системы просто невероятна».

Очень сильно экономят время технологии синхронизации. Этот прямой подход к созданию геометрических моделей основан на признаках. Виер считает его очень важным для внесения изменений в CAM-модели. «Благодаря технологии синхронизации я могу напрямую манипулировать признаками моделей и изменять их. Это одна из лучших возможностей NX, - рассказывает Виер. - Между моделями и траекториями инструментов существуют ассоциативные связи, благодаря которым при внесении исправлений мне не приходится начинать все сначала и переписывать программу. Благодаря технологиям синхронизации я могу быстро внести изменения в геометрию, и написанный мною код адаптируется к этим правкам».

Также существенно экономит время технология моделирования траекторий в NX. Она позволяет исключить ошибки, которые иначе были бы обнаружены только на станке. «Я не могу допустить ошибку в программировании, которая может повредить деталь, - рассказывает Виер. - Благодаря моделированию в NX я могу увидеть эти ошибки в 3D-модели до того, как мы столкнемся с ними в реальности».

Компания Telsmith оценивает свои станки по сложности программирования для них и использует специальную формулу для вычисления производительности труда программистов.

«Формула учитывает то, что для более простых станков легче писать программы», - объясняет Виер. - Мой рейтинг программиста при использовании NX CAM составляет 225% - на 193% выше, чем у программистов, использующих другие CAM-системы».

Оптимизация производительности станков

Для Telsmith очень важно, чтобы станки работали с максимальной эффективностью, и компания очень ценит техническую поддержку от Siemens. «Я могу в любой момент позвонить им, и мою проблему решат, - рассказывает Виер. - Мне не приходится ждать несколько дней. При этом поддержку оказывают настоящие эксперты. Они не просто решают мои проблемы, но и также могут предложить новые идеи. Специалисты поддержки из Siemens предоставляют мне всю необходимую информацию для приятной и успешной работы».

Компания Telsmith использует контроллеры Siemens 840D на всех новых станках. «Контроллеры Siemens 840D гарантируют нам гибкость, с их помощью мы можем воплотить в жизнь все наши идеи», - рассказывает Виер. Компания часто выполняет обработку больших частей, и для нее очень важно обеспечить минимальный износ станков и инструментов обработки с учетом того, что обработка часто выполняется на высоких скоростях. CAM-система NX предоставляет расширенную поддержку высокоскоростной обработки и предлагает методы, позволяющие избежать перегрузки инструмента благодаря постоянной скорости снятия материала и автоматической обработки инструментом по трохоидальной траектории.

Экономия времени, достигаемая благодаря CAM-системе NX в Telsmith, измеряется не минутами и не часами. «Одним из преимуществ нового решения является то, что мы уверены в результате работы наших программ и знаем, что при их выполнении в цеху не возникнет никаких проблем, - комментирует Виер. - Экономию времени мы измеряем не в минутах и не в часах, а в количестве смен».

История 2. Ускорение проектирования форм и оказания консалтинговых услуг

CAD - и CAM -системы NX ™ в сочетании с контроллером SINUMERIK 840 D помогают компании Moules Mirplex сократить время разработки форм на 35%.

Опыт в проектировании пресс-форм - главное преимущество Mirplex

Компания Moules Mirplex Inc . (Mirplex Molds Inc .) имеет более чем 25-летний опыт изготовления пресс-форм и прецизионной механической обработки. Клиенты Mirplex работают в большом числе отраслей: спорт и активный отдых, фармацевтические товары и ритейл. Размер проектируемых компанией пресс-форм сильно варьируется: от небольших пресс-форм для крышек для флаконов до гигантских, каждая сторона которых весит до 15 тонн (они используются для аттракционов). Mirplex изготовляет следующие виды пресс-форм: многополостные формы, формы с обогреваемыми литниками, формы с салазками и кулачками отливного колеса, формы для инжекционно-газового литья, формы для литья под давлением и формы для литья алюминиевых сплавов.

Начиная с момента, когда в 1987-м году был куплен первый центр механической обработки с компьютерным ЧПУ (CNC), компания Mirplex непрерывно расширяет свои производственные мощности в этой сфере, чтобы повышать качество обслуживания для клиентов. Так, в 2002-м году был приобретен 15-тонный мостовой кран и центр высокоскоростной механической обработки Huron. За эти годы компания приобрела солидную репутацию на рынке, и многие клиенты приглашают Mirplex для консалтинга по вопросам проектирования. Но, несмотря на это, компания всегда вынуждена действовать в условиях чрезвычайно жестких сроков и глобальной конкуренции. «Нам необходимо находить способы ускорить разработку форм, чтобы оставаться на шаг впереди зарубежных конкурентов», - рассказывает Паскаль Лашанс (Pascal Lachance), инженер-машиностроитель и конструктор пресс-форм в компании Mirplex.

Веские доводы в пользу технологии изготовления деталей от компании Siemens PLM Software

Mirplex использует программное обеспечение NX для разработки своих продуктов и технологию SINUMERIK для компьютерного числового программного управления (CNC ) от компании Siemens PLM Software для быстрого проектирования форм в соответствии с требованиями клиентов по качеству и точности. Компания Mirplex раньше использовала ПО I -deas ™, и, перед тем как внедрить новоерешение, она рассматривала большое количество альтернативных вариантов. Ее выбор пал на NX из-за бесшовной интеграции CAD - и CAM -систем NX , наличия инструмента NX Mold Design и возможности получить техническую поддержку на родном языке. Другими преимуществами NX была возможность создания больших цифровых сборок, необходимых для некоторых форм, а также встроенная поддержка контроллера Siemens SINUMERIK 840D , который компания Mirplex использует для запуска центра высокоскоростной механической обработки Huron. «Контроллер 840D помогает выполнить все самые сложные требования по обработке пресс-форм и штампов благодаря его функциям высокоскоростной резки», - добавляет Лашанс.

NX позволяет одновременно осуществлять проектирование пресс-формы и выбор траектории перемещения инструмента. Когда Лашанс приступает к проектированию пресс-формы, его коллега, программист ЧПУ Эрик Буше (Eric Boucher ), начинает программирование в CAM-системе NX . Несмотря на то, что многие изменения в конструкцию затем вносит клиент, в этом нет ничего невозможного, потому что вносить изменения в геометрию моделей в NX очень просто. «Наша проблема заключается в том, что изделия, схемы которых нам передают заказчики, никогда не являются проработанными на 100%\», - объясняет Лашанс. - Перед формовкой мы выполняем некоторые доработки со своей стороны. NX предоставляет нам возможности гибкого изменения модели с помощью мощных инструментов, таких как поверхностное моделирование».

Экономия времени на всех фронтах

По оценкам Лашанса, проектирование пресс-форм с помощью NX занимает на 25% меньше времени.Частично это связано с тем, что на внесение изменений в конструкцию,предлагаемых клиентом, теперь уходит на 40% меньше времени. Также сэкономить временные затраты помогает инструмент NX Mold Design . «NX Mold Design помог стандартизировать наши процессы, - рассказывает Лашанс. - Теперь у нас есть библиотека компонентов, которые мы можем использовать повторно, таких как поддоны для пресс-форм. В самом начале работы пресс-форма уже наполовину готова». Обычно проектрировщики Mirplex используют специальный формат Parasolid ®. «NX также лучше подходит для работы с этим форматом, - рассказывает Лашанс. - Трансляторы встроены в NX , и они работают настолько быстро и точно, что нам совсем не нужно тратить время на сшивку поверхностей».

Интеграция между NX CAD и NX CAM упрощает обновление CAM -моделей после внесения изменений в конструкцию. По оценкам Буше, теперь изменения в конструкцию можно вносить на 50% быстрее, чем раньше это позволяла система NX , потому что теперь не нужно переназначать соответствия поверхностей. Кроме того, он считает, что с NX CAM в целом проще работать благодаря возможности использования операций перетаскивания для задания технологической последовательности обработки. Использование шаблонов также дает возможность повышения коэффициента повторного использования информации. Эта способность использования имеющихся данных в сочетании с тем фактом, что программирование можно начать раньше, а изменения можно реализовать быстрее, ускорила генерацию траекторий инструментов на 20%. Буше отмечает: «С NX CAM легко работать потому, что мы можем отслеживать и повторно использовать наши знания о механической обработке с помощью шаблонов».

«В целом, благодаря системе NX мы можем сократить время на предоставление форм клиентам Mirplex на 35%. Быстрый цикл разработки изделия в сочетании с богатым опытом компании делает компанию более конкурентоспособной на мировом рынке. Мы продаем наши экспертные знания, - говорит Лашанс. - Переход на NX однозначно упростил и систематизировал наши методы работы с CAD - и CAM -системами. Мы продолжаем тесное сотрудничество с Siemens PLM Software и стремимся и далее совершенствовать наши технологии изготовления деталей и их механической обработки». В рамках этой инициативы партнеры и заказчики Siemens PLM Software создают лучшие в своем классе решения, которые повышают степень интеграции CAM -систем и компьютерного ЧПУ, помогают моделировать и оптимизировать механическую обработку, синхронизировать процессы производства и планирования, а также повысить общую экономическую эффективность производства.

Компания Moules Mirplex благодарит инженерный отдел компании BRP и компанию Plastic Age Products Inc . за помощь в успешной реализации этого амбициозного проекта.

История 3. Внедрение инновационных технологий с повышением точности станков

Комплексное решение для разработки продуктов от Siemens PLM Software упрощает проектирование больших фрезерных станков в компании Fooke .

Уникальные фрезерные станки

Компания Fooke GmbH была основана как семейное предприятие, и теперь она гордится своими вековыми традициями. Эта компания нашла свою нишу в сфере производства станков, в которой с ней не могут сравниться поставщики из Европы, Индии, Китая и США: очень большие фрезерные станки, специально настроенные под требования клиента и поставляемые в виде единого комплексного решения. В систему входит не только сам станок, но и устройства для фиксации деталей и инструменты обработки, а также программы измерения и программы ЧПУ. Эти машины могут фрезеровать алюминиевые конструкции рельс длиной до 30 метров, выполнять высокоточную обработку вертикального оперения, создавать обшивку из алюминия или пластмассы, армированной стекло- и углеволокном с помощью высокоточной обработки, выполнять высокоскоростное фрезерование моделей для автомобильной промышленности, а также решать множество специализированных задач.

Спрос на подобные станки во всем мире неуклонно растет, но и технические требования к ним становятся все выше. Поэтому это инновационное предприятие, в котором работает приблизительно 170 сотрудников, решило усовершенствовать свой процесс разработки. В частности, руководство хотело, чтобы сотрудники из разных подразделений научились более эффективно работать в составе проектных групп. Также компания стремилась объединить разнородные ИТ-системы и компоненты (высокоскоростной пятиосевой фрезерный станок, устройство для фиксации, программы ЧПУ, измерительные программы, а также полный комплект документации для развертывания по всему миру) в комплексное решение для клиента. Клиентам нужно не только долговечное производственное оборудование, но и высококачественные и комплексные услуги после продажи: переоснащение, расширение, техническое обслуживание и ремонт по гарантии.

Интегрированная система - это идеальное решение

В 2004-м году компания начала поиск трехмерной САПР (CAD) для 15 своих инженеров-проектировщиков, а также модуля автоматизированной разработки управляющих программ (CAM), который поддерживал высокоскоростную пятиосевую обработку. «Мы изучили все самые известные системы на рынке, - рассказывает Ханс-Юрген Пьерик (Hans-Jürgen Pierick), который, как руководитель группы специалистов по автоматизированному проектированию, координировал процесс выбора системы. - Чтобы выбрать одну из пяти САПР, сотрудники компании участвовали в переговорах, устанавливали пробные версии и смотрели демонстрации решений».

Компания Fooke выбрала интегрированное решение для управления полным жизненным циклом продукта (PLM) от компании Siemens PLM Software. Его составляющими были системы NX™, NX CAM, NX™ Nastran® и Teamcenter®. В дополнение к этому, компания внедрила виртуальное ядро ЧПУ VNCK для моделирования работы CNC-контроллера Siemens 840 D. «Эта единая система была ориентирована на решение конкретных задач и идеально подходила для нас», - рассказывает Пьерик.

Преимущества этого решения стали очевидны во время пилотного внедрения. Интеграция CAD- и CAM-систем позволила решить проблемы совместимости и конверсии и сократила на многие часы временные затраты. А наличие единого «языка» (Teamcenter) улучшило качество совместной работы между различными подразделениями.

Инновации в станкостроении становятся реальностью

Начиная с 2006 года все новые станки Fooke целиком и полностью проектируются на платформе Siemens PLM Software. В особенности преимущества для конечных пользователей относятся к фрезерному станку ENDURA 900LINEAR с верхним подвижным порталом и линейным приводом, а также к фрезерному станку ENDURA 1000LINEAR с подвижной колонной. В новом поколении этих станков применяется верхний подвижный портал. Использование метода конечно-элементного анализа (FEA) в процессе разработки помогло создать более жесткий, надежный и точный портал.

Станки подобного типа используются для пятиосевой фрезеровки наружной обшивки авиалайнера Superjet 100, изготовленной из листов алюминия (AlMg3) толщиной 1,5 миллиметра. Портал может перемещаться на 7 метров по оси Х, 3,5 метра по оси Y и 1,5 метра по оси Z. По оси А возможен поворот на от +120 до -95 градусов, а по оси С — +/-275 градусов. В инновационном устройстве фиксации используется 200 приводов, каждый снабжен вакуумной присоской, причем их расположение можно задать с помощью программы ЧПУ. Местоположение отдельных приводов задается в модуле CAM. Реально расположение детали определяется с помощью датчиков компании Renishaw.

В качестве системы управления всеми этими задачами клиент выбрал Siemens 840 D. Преимущества Siemens 840 D относятся не только к пятиосевому фрезерованию, но и к специальным задачам измерения расстояния, установки точек начала отсчета и позиционирования приводов. У CAM-платформы есть свои дополнительные преимущества. «В состав NX входит надежная и открытая CAM-система, возможности которой можно расширить с помощью программ, написанных на Visual Studio.net и предназначенных для вывода измерительных программ, и программ управления для Siemens 840 D, - рассказывает Клаус Харке (Klaus Harke), специалист по системам с компьютерным ЧПУ в компании Fooke. - На следующем этапе выполняется программирование пятиосевой обработки контуров».

Работу всей программы можно промоделировать с помощью виртуального ядра ЧПУ VNCK, в котором можно установить параметры, характерные для данного конкретного станка (например, массу и инерцию). В результате разработчики впервые получают возможность проверить концептуальную возможность решения задачи, не повреждая дорогостоящие детали.

Данный проект особенно ярко продемонстрировал преимущества платформы Siemens PLM Software. «Возможность программирования станка параллельно с проектированием обработки уменьшила общее время на создание станков для клиентов», - рассказывает Пьерик. Компьютерное моделирование позволило исключить множество рисков, связанных с новыми технологиями обработки. Кроме того, клиенты стали еще больше верить в способность Fooke решать поставленные задачи благодаря возможности ознакомления с моделями. Решение также упростило внедрение новых решений и обучение. Все этапы жизненного цикла реализованы на одной платформе, и благодаря этому Fooke успешно решает все задачи клиентов. Связующим звеном между всеми компонентами становится Teamcenter - эта система предоставляет мгновенный доступ ко всей информации об изделиях, необходимой для дальнейшего переоснащения, обслуживания и ремонта.

Дальнейшее расширение - не за горами

«Интеграция системы Siemens PLM Software приносит нам неоспоримые преимущества, - рассказывает Пьерик. - Fooke делает все для того, чтобы их ощутили и заказчики. Каждое производственное предприятие решает задачи клиентов с помощью своего производственного оборудования. Высокая эффективность станков Fooke - это существенное конкурентное преимущество, которое нельзя недооценивать при покупке производственного оборудования».

Благодаря этим преимуществам цифровая система разработки продуктов сейчас интенсивно развивается. Компания планирует использовать функционал просмотра в Teamcenter для того, чтобы предоставить информацию о продукте людям, задействованным в маркетинге и производстве. Теперь, когда поставщик программного обеспечения для Fooke, компания UGS, вошла в состав холдинга Siemens и стала называться Siemens PLM Software, Fooke получит единое интегрированное решение для решения внутренних производственных задач и задач клиентов.

В 14.05.2019 в 10:31, Ljo сказал:

Самому войти в тему прессформпроектирования очень невыгодная задача, много времени потратить можно, а толка не очень много будет. Вам надо или на курсах/ВУЗах изучать, во всяком случае в наших краях такой курс раз в 4 года набирают, или пойти работать в конкретную компанию, которая занимается производством прессформ.

А МолдВизард - это инструмент, но вы должны понимать на всех этапах что и зачем вы делаете в первую очередь, какой из этапов пропустили и почему.

Я занаю что, это трудный путь, "а толка не очень много будет" я с этим несогласен такой спец востребованный сегодня, тем боле старое поколение редеют, а такие спецы среди молодых мало(сужу по своей стране), молодому поколению нужно здесь и сейчас, не многим захочется заниматься. Не знаю может и я ошибаюсь всего лишь мое мнение. Спасибо за откровенность и за то что фокусированно и точечно тему пояснили.

8 часов назад, Ljo сказал:

Расчёты могут делать постоянно, если направление такое у компании. В частности, ещё до проектирования самой прессформы всех интересуют циклы и проливаемость, деформации от усадки и т.п.

Вам стоит учитывать, что производители прессформ тоже делятся на свои группы. Кто-то горячеканальным впрыском с кучей крыжек/пробочек мучается, кто-то крупногабаритными деталями с толстыми стенками и стеклонаполненными материалами, кто-то с микродеталями, а кто-то с оптикой, либо универсалы с "хлопушками" (самые простые прессформы без ползунов, косых выталкивателей и т.п.). И везде есть нюансы, которые в других компаниях могут не знать. Стоящих материалов и методики практически нет в открытом доступе. Но...

1) Начните с правильного проектирование пластмассовых изделий! (Книга Мэллой "Конструирование пластмассовых изделий для литья под давлением")

3) После этого неплохо с расчётами по-старинке зайдёт упомянутый Пантелеев.

4) Смотрите аналоги уже изготовленных прессформ, подмечайте конструкторские решения. Тут уже можно заглядывать в Гастрова "Конструирование литьевых форм в 130 примерах" и аналогичные сборники.

5) Ищите литературу на английском языке, там больше и актуальнее информация. На данном этапе уже нужна практика, реальные задачи и консультирование по ним.

П.С. это большой путь и если нет идей работать в этой сфере, то достаточно ограничиться умением правильно проектировать пластмассовые детали для литья под давлением.

Во первых огромное спасибо за Ваше потраченное время, во вторых не было возможности сразу ответить. Да я скачал из вышеперечисленных книг, только Вашего поклоника не нашел)))) Понтелеева. У меня есть опыт фрезерования и написания программ в CAM (HyperMill от OpenMind) уже готовых проектированных трехмерной модели, видел как испытывали,но мне хочется расширить свои знания и умения в проектирования литформ именно под давлением. Мне не просто "хочется" , я обдумал все Ваши слова, да это трудно но возможно,невозможного нечего нет! Многие делают под давлением!