CC BY
43
УДК 678.5
Новоселова Ю.И., Пауков А.М., Шерышев М.А., Акимов К.В., Диканова Н.С.
3D-МОДЕЛИРОВАНИЕ В CAD-СИСТЕМАХ НА ПРИМЕРЕ ПРОГРАММЫ SOLID WORKS
Новоселова Юлия Ильинична, магистрант 1 года кафедры технологии переработки пластмасс, e-mail: npm-9@mail.ru;
Пауков Алексей Михайлович, магистрант 1 года кафедры технологии переработки пластмасс; Шерышев Михаил Анатольевич, д.т.н., профессор кафедры технологии переработки пластмасс; Акимов Кирил Владимирович, студент 3 курса бакалавриата кафедры технологии переработки пластмасс; Диканова Наталья Сергеевна, магистрант 2 года кафедры технологии переработки пластмасс, Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева; Россия, 125190, Москва, Миусская площадь, д. 9.
Описываются способы технологической подготовки производства для литья полимерных изделий с помощью метода 3D-моделирования, а также рассматриваются проблемы, возникающие на этапах подготовки, и предлагаются пути их решения.
Ключевые слова: 3D-модель, программное моделирование, литье под давлением, проектирование, испытания, пластмассовое изделие.
3D-MODELING IN CAD-SYSTEMS ON THE EXAMPLE OF THE SOLID WORKS PROGRAM
Novoselova Y.I., Paukov A.M., Sheryshev M.A., Akimov K.V., Dikanova N.S. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
The methods of technological preparation of the production for molding polymer products using the 3D modeling method are described, as well as problems encountered during the preparation stages and ways of their solution are suggested.
Keywords: 3D-model, software modeling, injection molding, engineering, testing, plastic product.
Современное производство невозможно представить без допроизводственного
моделирования продукции. С появлением 3D-технологий производители полимерных изделий получили возможность значительной экономии времени и уменьшения финансовых затрат. С помощью 3D-моделирования конструкторы создают трехмерные изображения деталей и объектов, которые в дальнейшем можно использовать для прототипов объекта и создания пресс-форм.
Разработка 3D-моделей является очень важным этапом проектирования, так как в последующем именно трехмерная модель изделия выступает в роли исходных данных для проведения расчетов, САЕ-анализа, выпуска конструкторской документации, создания технологических процессов, проектирования приспособлений, разработки управляющих программ для станков с ЧПУ и множества других проектных задач. Для получения качественного изделия 3D-модель должна быть максимально точной, проработанной до мельчайших подробностей, так как от этого напрямую зависит конечный результат.
Поскольку процесс проектирования носит итерационный характер, проектировщик вынужден неоднократно вносить изменения в проект с целью улучшения технических характеристик
проектируемого объекта. Контролировать эти изменения вручную достаточно сложно, учитывая большое количество варьируемых проектных параметров. Ошибки, допущенные на ранних этапах
проектирования, могут коренным образом повлиять на характеристики разрабатываемого изделия и существенно снизить его конкурентоспособность. В связи с этим вопрос ускорения процесса проектирования для большинства предприятий и конструкторских бюро приобретает в настоящий момент особую актуальность. Качественный выигрыш от использования САПР достигается за счет увеличения степени типизации принимаемых проектных решений, а также за счет принципиальной возможности при меньших издержках решить более сложные технические задачи.
Используя возможности программного моделирования, можно построить и создать трехмерные полимерные изделия различной степени сложности, формы, конфигурации, составлять из них сборки узлов и агрегатов, проводить прочностные расчеты спроектированных деталей, создавать анимации и фотореалистичные изображения конструкций узлов, оформлять качественные чертежи в соответствии с ЕСКД. Данным методом проектируются объекты машиностроения, архитектуры, мебельного производства.
В качестве примера на рисунке 1 показан образец спроектированной модели в программе Solid Works изделия доска разделочная [1].
Рис.1. Доска разделочная
/-
Изготовлени
опытных
ии.пмконовы:
Литье и испытание
прототипов
\_
После создания виртуального прототипа, в роли которого выступает 3D-модель, исходя из поставленных задач, мы можем приступить к печати на 3D-принтере опытных образцов. Физический прототип используют в целях последующего изготовления пресс-форм или штампов. Далее следует процесс изготовления силиконовых форм, отливки прототипов и их испытания.
Следующий вариант анализа изделия заключается в использовании компьютерного моделирования процесса литья под давлением, где есть возможность воспроизвести и
проконтролировать процесс литья образца. Это
После создания 3D-модели изделия проводят серию подготовительных процессов перед стартом производства ( рис. 2).
позволит проанализировать конструкцию изделия и литниковой системы, определить примерные технологические параметры литья.
На протяжении всего процесса разработки изделия, прототипы используются в четырех целях: изучения принимаемых проектных решений; информирования руководства и сторонних участников проекта; проверки интегрируемости компонент; демонстрации достигнутых результатов.
Прототипы могут снижать риск проведения дорогостоящих итераций. Во многих случаях результаты контроля или тестирования могут говорить о том, что определенный этап разработки
Рис.2. Полный цикл процесса подготовки изделия
нужно выполнить заново. Например, если отлитая из пластмассы деталь недостаточно хорошо стыкуется с сопрягаемыми деталями, то это может привести к повторному проектированию и изготовлению пресс-формы. Если же выполнить отработку сопряжения детали с другими деталями с помощью прототипа, то вероятность проведения дорогостоящей итерации по проектированию и изготовлению пресс-формы может быть снижена [2]. Убедившись в том, что модель конструктивно нас устраивает, а процесс литья по технологическим параметрам соответствует требованиям, можно приступать к следующим этапам производства: разработке, изготовлению опытных литьевых форм и последующим испытанием в них образцов. Если отливка в формах проходит успешно, то далее происходит проектирование литьевой формы, ее изготовление и затем производство опытной партии изделий. В противном же случае, если образцы отливаются с дефектами, мы возвращаемся к исходной 3D-модели и дорабатываем ее [3]. В случае успешной отливки образцов, начинается производство опытной партии изделий, ее проверка на сходство с требуемыми параметрами и далее производство промышленной партии. Если в испытуемом изделии обнаружились внешние или геометрические дефекты, то необходимо доработать литьевую форму. По данному алгоритму было спроектировано и создано изделие: доска разделочная. 3D-модель сборки и ее
чертеж
представлены
на
рисунках
3,4.
Рис. 3. Сборка изделия доска разделочная
Рис. 4. Чертеж сборки изделия доска разделочная
В результате, используя предложенный алгоритм подготовительных процессов, мы можем сделать производство пластмассовых изделий более качественным и эффективным.
Авторы выражают благодарность коллективу конструкторского отдела ООО «ТЗК Техоснастка» за предоставление материалов, использованных при написании статьи.
Список литературы
1. Руководство SolidWorks 2007/ Н.Ю. Дударева, С.А. Загайко. — Спб.: БХВ-Петербург, 2007. — C.42-45.
2. 3D-моделирование в AutoCAD, КОМПАСА, SolidWorks, Inventor, T-Flex: Учебный курс./ Большаков В.П., Бочков А.Л., Сергеев А.А. — Спб.: Питер, 2011. — С.65-71.
3. Конструирование литьевых форм в 130 примерах / Г.Гастров, Э.Линднер, П.Унгер; под ред. А.П. Пантелеева, А.А. Пантелеева. — Спб.: Профессия, 2006. — С.112-113.
