CC BY
79
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МОДУЛЯ SOLIDWORKS PLASTICS ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЕСС-ФОРМ
1 2 © Копелиович Д.И. , Кадушкина С.А.
Брянский государственный технический университет, г. Брянск
В статье выполнен обзор модуля современной CAD системы для литья пластмасс, выявлены возможности данного модуля.
Ключевые слова литье пластмасс, SolidWorks Plastics, пресс форма, проливаемость.
Одной из актуальных задач, стоящих перед российским производством в рамках импортозамещения является разработка высокотехнологичных изоляторов электрических соединителей мирового технико -экономического уровня. Сокращение сроков, повышение эффективности, снижение затрат, освобождение специалистов от рутинных операций требует комплексной автоматизации на всех этапах проектирования и производства продукции [1].
Большинство изоляторов для прямоугольных электрических соединителей изготавливается с помощью литья пластмасс под давлением.
Литье под давлением - это технологический процесс, в ходе которого исходный материал впрыскивается в специальную пресс-форму, после чего линейно застывает, то есть возле холодных стенок формы застывание происходит быстрее, чем в центре.
Литье под давлением применяют преимущественно для изготовления изделий из термопластов. Осуществляют под давлением 80-140 МПа на литьевых машинах поршневого или винтового типа, имеющих высокую степень механизации и автоматизации.
Основное влияние на качество изготавливаемого изолятора оказывает правильность проектирования пресс-формы.
Пресс форма представляет собой вид технологической оснастки, позволяющая получить готовые детали путем прессования материала во время полимеризации. Это может быть открытое прессование, вакуум-формование, раздув или литье подавлением пластмасс или металлов. Исходя с точки зрения качества, самыми стабильными можно назвать пресс формы для литья под давлением, позволяющие получать детали самых сложных форм, с высокой производительностью, но при этом с минимальными потерями материала [2].
Двадцать лет назад технологи по литью и конструкторы форм стояли перед той же проблемой, что и сегодня: где расположить точки впуска, в каком количестве, где могут оказаться линии спая и воздушные включения.
1 Доцент кафедры «Информатика и программное обеспечение», кандидат технических наук, доцент.
2 Инженер ИЦ БГТУ.
Всю конструкторскую деятельность по созданию литьевой формы можно разделить на два этапа: создание формообразующего профиля и построение вокруг проектируемой детали двух полуформ. Так же при конструировании формы, необходимо точно определить местоположение на детали линии разъема. В настоящее время для простых форм, с заранее известным ходом открытия, уже возможен автоматический расчет линии разъема.
SolidWorks Plastics входит в состав программного комплекса SolidWorks и предназначен для моделирования и оптимизации процесса литья деталей из пластмасс. SolidWorks Plastics обладает большими возможностями для быстрого и точного анализа проливаемости проектируемых деталей. В состав программы входят модули расчета параметров проливаемости и выдержки изготавливаемых отливок.
Как и в любой системе инженерных расчетов, в SolidWorks Plastics, для выполнения моделирования, проектировщик должен задать ряд исходных параметров и определить граничные условия моделирования. Для работы программы проектировщику необходима трехмерная модель детали. Так как программный комплекс SolidWorks позволяет работать с самыми различными форматами трехмерной геометрии, то для выполнения расчетов можно совершенно спокойно использовать геометрию, импортированную из других CAD систем.
Имитирование процесса литья происходит с использованием метода конечных элементов - основного математического инструмента практически всех систем инженерных расчетов. Поэтому первой задачей, встающей перед инженером, является создание сетки конечных элементов из исходной модели детали. Для этого у SolidWorks Plastics имеется два метода разбиения геометрии: поверхностный и объемный. Каждый метод имеет те или иные возможности и используется в своем, конкретном случае.
Поверхностный метод использует наружные и внутренние грани детали для построения расчетной сетки. Преимущества поверхностного метода разбиения очевидны: упрощается структура сетки и сокращается время анализа пресс формы. Недостатком же является меньшая точность расчета по сравнению с объемным методом. Поэтому область применения поверхностного метода - это тонкостенные детали, в которых нет резких изменений в толщинах стенок. Также поверхностный метод часто применяется при детальном анализе геометрии детали, когда необходимо предварительно оценить возможность ее изготовления методом литья под давлением.
Для деталей более сложной формы, а также для выполнения финальных расчетов применяется метод разбиения геометрии детали, использующий весь объем твердого тела при построении сетки конечных элементов. При необходимой производительности компьютера, процесс заполнения пресс формы, с использованием этого метода, дает максимально точные результаты.
40
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
В качестве единиц разбиения геометрии детали, в этом методе, служат тетраэдры или гексаэдры. Из-за большого числа элементов, время самого моделирования может быть очень и очень существенным. Несмотря на то, что моделирование процесса заливки пресс формы данным методом дает хорошие результаты, в SolidWorks Plastics существует третий, гибридный метод разбиения геометрии, включающий в себя преимущества обоих стандартных.
Использование гибридного метода дает ряд существенных преимуществ, для инженера. Во-первых, сокращается число элементов в сетке. Например, если при использовании только лишь объемного метода сеть элементов состоит 1 миллиона элементов, то с гибридным методом их число сократится до 300 000. Вследствие меньшего числа элементов сети сокращается и время расчета. Во-вторых, гибридный метод позволяет более точно рассчитывать температуру внешних и внутренних стенок пресс-формы, а следовательно и фазы состояния материала на момент конца цикла заполнения полости полимером.
После того как была построена расчетная сетка, для выполнения расчетов необходимо также задать тип используемого материала и станка. В стандартную поставку SolidWorks Plastics уже входит обширная база данных полимеров, в которой числится более пяти тысяч наименований пластмасс от различных производителей с самыми разными характеристиками. Если по какой-то причине проектировщик не сможет найти нужного материала, то он в любой момент без особых проблем может его добавить в базу данных. Назначение станка-термопластавтомата ведется аналогичным образом - выбором нужной модели из базы данных. И, наконец, прежде чем выполнить расчет, необходимо определить граничные условия моделирования и указать места, где будет производиться впрыск расплавленного полимера.
После того, как инженер задал исходные параметры, а также определил граничные условия для выполнения расчетов, можно запустить процесс моделирования заполнения пресс-формы расплавленным полимером. SolidWorks Plastics позволяет выполнять два вида расчетов: расчет параметров проливаемости материала (рис. 1) и моделирование процесса выдержки пресс формы под давлением. Расчеты можно запускать как по очереди (для экономии времени и для предварительных анализов), так и одновременно, для получения сразу всех результатов. Время моделирования зависит от мощности компьютера, точности требуемых результатов и размеров детали. Для удобства, в SolidWorks Plastics есть функция расписания, позволяющая отложить расчеты на более удобное время, когда за компьютером никто не работает. Использовать ее можно, например, чтобы запустить расчет вечером, а на следующее утро, придя на работу, уже получить готовый результат.
Рис. 1. Оценка проливаемость модели
После окончания расчетов пользователь получает доступ к набору характеристик, позволяющих оценить технологичность изготовления детали. К таким параметрам расчета проливаемости относят:
- разнообразные температурные поля внутри и на поверхности пресс-формы;
- распределение давления в отливке;
- зоны застывания;
- величина объемной усадки и т.д.
При моделировании фазы выдержки пресс формы под давлением, проектировщик, помимо вышеописанных параметров, получает в свое распоряжение следующие данные:
- время охлаждения;
- остаточное напряжение;
- местоположение утяжин и их величина и т.д.
Помимо стандартного набора параметров SolidWorks Plastics позволяет отслеживать места, где возможно появление воздушных карманов, а также места холодного спая.
Одним из самых мощных инструментов SolidWorks Plastics является Results Adviser - экспертная система, которая анализирует полученные значения и дает рекомендации по повышению технологичности процесса. При этом помощник довольно подробно описывает способы устранения той или иной проблемы, тем самым молодой проектировщик, еще не обладающий
42
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
накопленным опытом в своей области знаний, может следовать рекомендациям помощника и принимать соответствующие решения.
Помимо прочего, в SolidWorks Plastics, для повышения наглядности получаемых результатов, встроен модуль генерации отчетов, сводящий все результаты моделирования в единый файл, содержащий в себе таблицы значений, графики, иллюстрации и рекомендации инженеру.
Проектирование пресс-форм должно осуществляться с учетом возможностей производства. Наиболее эффективный и современный способ изготовления пресс-форм электроэрозия. Электроэрозионные методы обработки особенно эффективны при обработке твердых материалов и сложных фасонных изделий. Автоматизация процесса осуществляется с помощью модуля электроэрозионной обработки SolidCAM [3].
Список литературы:
1. Сафонов А. Применение автоматизированных систем при разработке и производстве контактов электрических соединителей / А. Сафонов, Л. Сафонов // Технологии в электронной промышленности. - 2012. - № 5 (57). -С. 56-60.
2. Менгес Г., Микаэли В., Морен П. Как делать литьевые формы / Пер. с англ.; под ред. В.Г. Дувидзона, Э.Л. Калинчева. - СПб.: Професия, 2007. -640 с.: ил.
3. Копелиович Д.И., Папикян А.М. Способы автоматизации производства при электроэрозионной обработке // Перспективы развития информационных технологий. - 2016. - № 28. - С. 38-42.
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МОДУЛЯ LOGOPRESS ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ШТАМПОВ
1 2 © Копелиович Д.И. , Федорцова Н.А.
Брянский государственный технический университет, г. Брянск
В статье выполнен обзор возможностей модуля Logopress, современных методов проектирования штампов, выявлены их преимущества и недостатки.
Ключевые слова штамп, проектирование штампов, электрические соединители, электрические контакты.
Одной из актуальных задач, стоящих перед российским производством в рамках импортозамещения является разработка высокотехнологичных кон-
1 Доцент кафедры «Информатика и программное обеспечение», кандидат технических наук, доцент.
2 Инженер.
