CC BY
188
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
МЕТАЛЛУРГИЯ, МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАТЕРИАЛООБРАБОТКА
УДК 629.486
А. И. Самаркин, С. И. Дмитриев, Е. А. Евгеньева, С. Н. Голышев
ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ШТАМПОВ
Приводится обзор и анализ основных САПР для автоматизированного проектирования штампов.
Ключевые слова: автоматизация проектирования оснастки, штампы, САПР.
Процесс проектирования сложной технологической оснастки является трудно формализуемым и многовариантным, а результаты проектирования могут оцениваться с точки зрения различных, зачастую взаимоисключающих критериев.
Следует заметить также, что проектирование оснастки является частью общего процесса технологической подготовки производства и, как следствие, связано с иными производственными процессами (изготовление, испытание, внедрение, наладка, модернизация оснастки, оптимизация конструкции по результатам эксплуатации и т. д.).
Собственно проектирование оснастки на примере штампа сводится к [1]:
- разработке и оптимизации схемы раскроя ленты;
- размещению вырубных и гибочных пуансонов;
- пространственной компоновке штампа;
- вставке стандартных компонентов (колонки, отлипатели и т. п.);
- проектированию нестандартных элементов.
Как элемент производственного процесса и объект автоматизации, проектирование такой сложной оснастки как штампы и пресс-формы подразумевает использование ряда обеспечивающих ресурсов, к которым относят, в частности [2], [3]:
- информационное;
- нормативное;
- логическое;
- алгоритмическое;
- программное.
Применение систем автоматизированного проектирования (САПР), с одной стороны, обеспечивает высокую производительность труда конструктора и сокращение сроков разработки внедрения в несколько раз при высоком качестве проектируемых конструкций, с другой — ограничивает диапазон возможных решений алгоритмизированными на текущем уровне развития систем автоматизированного проектирования процессами разработки (workflow).
По мнению отечественных авторов [4], [5] именно интегрированные САПР отличаются наиболее высоким качеством проектирования и являются перспективными для дальнейшей разработки и использования, несмотря на их значительную ресурсоёмкость и не преодолённые до сих пор трудности реализации.
В настоящее время, тем не менее, на рынке представлены программные продукты, обеспечивающие меньшую степень автоматизации.
В отечественной системе КОМПАС-Штамп [6] реализована автоматизация выбора стандартных и стандартизованных деталей оснастки из базы параметризованных прототипов деталей (информационно-нормативное обеспечение). Автоматизация процесса принятия конструкторских решений отсутствует и ограниченным образом фиксируется в виде дерева проектирования. Отсутствует автоматизированное создание развёртки изделия и оптимизация карты раскроя детали. Предусмотрена возможность выполнения простейших расчётов (определение центра давления штампа).
В системе проектирования «СПРУТ-Штамп» принято представление штампов в виде древовидного графа со связями И/ИЛИ. Таким образом, для определённого вида обработки проектируется универсальный прототип штампа, который в дальнейшем конкретизируется конструктором. Нетрудно видеть, что, несмотря на более прогрессивную структуру представления информации, идеологически система «СПРУТ-Штамп» является аналогом предыдущей САПР, дополненной инструментами сохранения дерева проектирования.
Лидерами зарубежного рынка решений для проектирования штампов являются Cimatron и SiemensNX. Реализованные в них подсистемы проектирования штампов (ProgressiveDieDesign) в большей степени соответствуют классической схеме проектирования (рисунки 1, 2).
If Cimatron 1- ffflfx
* Ole Edit View Datum Curves Assembly DieDesign Mold Design Parting Electrode Catalog loois Analyze Window (Help _»х
ids u ; а ж i щ ъ ь o. »» яд ллт & & ъ Bflia а-а-;оо. - s® - ;
* г а-)% 1-&м*|ъЕЗК а = ч. ъ - ;« te *■ pi*. и ;i*f =кавввв jjtn*®
Features * *
>...........$
Щ mirror, Dl!
• 4l Upside
• £DfiSze ФВ0+5
• StripAp
_mlrror_DD
Рис. 1. Схема раскроя ленты (Cimatron)
ICCimatron Е 3.0 - [AssemblyO] umm
: pie Edit View Datum Curves Assembly DleDesIgn MoldDesign Parting Electrode Catalog look Analyse Window Help _*x
; D G§ Ы ■ ' Я RH 1E3 % a Q. *■ ® 0 9JJ 61 ■ §•£!• ■? S " 3 ffi • b-JiTis. ■ E
it* V «• i4i^- \ t* m и i Ы ! щ щ 4 i K> t*
Рис. 2. Пакет матрица-съёмник-пуансонодержатель-пуансоны (Ста1:гоп)
Ещё более наглядно полуавтоматизированная методика проектирования штампов реализована в приложении Loogopress. Приложение состоит из трёх модулей, воспринимающих результаты проектирования как начальные данные.
На первом этапе (рисунок 3) производится развёртка детали и определение необходимого количества шагов формообразования. При этом выполняются расчёты усилий гибки и вырубки, проверка на потенциально возможные дефекты (морщины и разрывы).
а——***— шт ■» — ifciiA-iiifaiittiai
Рис. 3. Развёртка детали (Logopress) 47
На втором этапе (рисунок 4) формируется рабочая зона штампа. Для этого развёртка в соответствии с маркированными ранее шагами размещается на ленте по позициям формоообразования.
Рис. 4. Лента раскроя и вырубные пуансоны (Logopress)
Заметим, что пуансоны по замкнутому контуру формируются автоматически. Вырубные пуансоны по полуоткрытым контурам подстраиваются под реальную форму вырубки. Аналогично, гибочные пуансоны соответствуют форме изгибаемого участка на позиции.
Модуль пространственной компоновки позволяет разместить рабочие элементы в пакете штампа типовой конструкции (рисунок 5).
Щ—^ — •— — ■ — >— *• - »—т> ф 14 т ¥ i I___________—- '_________________-
с ♦ s a-DV-д ы а • а е и
ЗКЯВВ1!=^9В№ХНК1 •• .^«1 » ~ГГ
Таким образом, в настоящее время на рынке САПР представлено значительное количество программных продуктов, облегчающих труд разработчика оснастки. Системы характеризуются различной степенью универсальности и полнотой алгоритмического обеспечения. Представляется, что системы, аналогичные Logopress, удачно сочетают высокую автоматизацию и достаточную гибкость в проектировании.
Литература
1. Романовский В. П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1971.
2. Аникин А. Д. Автоматизация проектирования штампов для холодной листовой штамповки. Л.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1986. 191 с.
3. Разинков П. И. Автоматизация процесса проектирования и изготовления оснастки на основе управляемой системы взаимосвязанных компьютерных моделей: на примере пресс-форм для литья пластмасс под давлением: автореферат дис. кандидата технических наук. М., 2011. 23 с.
4. Челищев Б. Е., Боброва И. В., Гонсалес-Сабатер А. Автоматизация проектирования технологии в машиностроении. М.: Машиностроение, 1987. 263 с.
5. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов. М.: Машиностроение, 1988. 285 с.
6. Маркечко И. В., Медведев М. В., Штеле В. Г. Проектирование штампов листовой штамповки с использованием программного продукта «КОМПАС-Штамп»: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование», специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением». Омск: Изд-во ОмГТУ, 2008.
A. I. Samarkin, S. I. Dmitriev, E. A. Evgenyeva, S. N. Golishev THE FEATURES OF AIDED DESIGN DIES
Provides an overview and analysis of the major CAD-aided design dies.
Keywords: aided design, dies, CAD.
Самаркин Александр Иванович — доцент кафедры «Технологии машиностроения» ФГБОУ ВПО ПсковГУ, канд. техн. наук, доцент.
Дмитриев Сергей Иванович — заведующий кафедрой «Технологии машиностроения» ФГБОУ ВПО ПсковГУ, канд. техн. наук, доцент.
Евгеньева Евгения Анатольевна — старший преподаватель кафедры «Технологии машиностроения» ФГБОУ ВПО ПсковГУ.
Голышев Сергей Николаевич —инженер ООО НИП «Дельта-Т».
