Tvorba forem „levou zadní“

Každá zakázka na výrobu formy jako taková má své zadání, termín a cenu. Podmínky pro úspěšné odevzdání zakázky plynou z předchozích parametrů a měly by splňovat následující kritéria:

1. zadání by mělo být jednoznačné, dodavatelem odsouhlasené, ověřené tak, aby se vyloučily vícenáklady v průběhu realizace zakázky, což nevnáší do zákaznicko-dodavatelských vztahů nikdy nic dobrého, ba naopak;

2. termín musí být stanoven s ohledem na požadavky zákazníka a zároveň s ohledem na technologický čas potřebný k návrhu a následné výrobě formy;

3. cena vychází z předchozích dvou kritérií a je závislá na složitosti zadání a schopnosti dané nástrojárny vytížit své kapacity.

Za předpokladu konstantní ceny vstupního materiálu vylučovací metodou dojdeme z výše uvedených podmínek k jednoznačnému závěru, že nejdůležitějším kritériem úspěchu zakázky je termín dodání, který je pro zákazníka klíčový z pohledu časového plánování projektu a ve výsledku se jedná o hlavní parametr, který marginálně ovlivňuje reálnou cenu zakázky.

Z vlastní zkušenosti si dovolím drobnou fabulaci, že dodržování termínů je nejen v Čechách jedním z nejpalčivějších problémů nástrojáren. Lék na tuto situaci je dle mého názoru pouze jediný: optimalizace časového plánu návrhu a výroby formy. Optimalizací můžeme rozumět dvě polohy: zkracování celkového nutného času pro realizaci zakázky a časovou souslednost jednotlivých procesů zakázky.

Ověření zakázky

Začněme od začátku, kdy od zákazníka obdržíme data, pravděpodobně v obecném formátu. Tato data většinou potřebují opravit. K tomu účelu systém NX nabízí řadu nástrojů - od automatického uzdravení pomocí funkce Heal Geometry po kontrolu geometrie pomocí Examine Geometry. Též je možné nastavit požadavek automatické kontroly kvality geometrie Check-Mate k zajištění požadované úrovně kvality dat. Dále je nutné data analyzovat z pohledu vyrobitelnosti pomocí nástrojů pro kontrolu úkosů, tloušťky stěn pomocí „valící se kuličky" nebo tzv. paprskovou metodou. Z takto provedené analýzy získáme jasnou představu vyrobitelnosti výlisku.

Návrh formy NX Mold Wizard

Pro návrh formy můžeme používat klasických modelovacích postupů systému NX, nicméně je to cesta zdlouhavá a objevovali bychom již dávno objevené. Takže proč nepoužít již připravené šablony pro návrh forem - NX Mold Wizard?

NX Mold Wizard je nástroj, který uživatele logicky provází jednotlivými oblastmi konstrukce formy a v jednotlivých sekcích nabízí potřebné nástroje, včetně nástrojů speciálně vytvořených pro oblast konstrukce forem. Jeho velmi důležitou vlastností je asociativita mezi jednotlivými oblastmi a asociativní propojenost veškerých vznikajících dat. V neposlední řadě je nutné zmínit rozsáhlé knihovny standardizovaných dílů, které jednak urychlují práci konstrukční, ale tím, že tyto díly obsahují veškeré atributy, urychlují i práci následné tvorby dokumentace - výkresů, kusovníků, ...

Založení projektu

Všestranný pomocník NX Mold Wizard nám připraví na pouhé jedno kliknutí strukturu projektu formy se všemi jejími oblastmi či součástmi. Samozřejmostí je možnost řízení této šablony dle vnitrofiremních zvyklostí. Tak jak budeme postupně formu konstruovat, vznikající data se budou automaticky do takto vzniklých oblastí přesouvat, a tím bude tvořena jednotná a přehledná struktura dat projektu.

Dutina a jádro

Nástroj NX Mold Wizard umožní v několika jednoduchých krocích asociativně vytvořit k zákaznickým datům pozitiv formy s definovaným izotropním nebo anizotropním smrštěním, které je možné uchovávat v knihovnách pro opětovná použití a udržovat tak firemní know-how. Na základě geometrie pozitivu je vytvořen polotovar vložky - tzv. Work Piece - a to buď podle volby konstruktéra, nebo může být výběr proveden opět z knihovny, tentokráte standardních polotovarů.

Při víceotiskových formách je posléze tento Work Piece i s pozitivem formy rozkopírován podle požadovaného rozložení v budoucí formě. Samozřejmostí je podpora kombinace více dutin na jednom Work Piece, nebo různých výrobků v jedné formě. Důkazem propracovanosti nástroje Mold Wizard je možnost již v této fázi definovat uložení vložky do formy, kde vzniká asociativní propojení s ještě nedefinovaným rámem formy.

Následně přichází definice oblastí dutiny, popř. jádra, ze kterých se odvozuje tzv. dělicí křivka. Z dělicí křivky vytahujeme plochy dělicí roviny tak, abychom mohli rozdělit již připravený polotovar Work Piece na část dutiny a jádra. Dále je v tomto okamžiku možné konstrukci doplnit o potřebné vložky na exponovaných nebo složitých částech formy, nebo dodat šoupátka, resp. zdvihače pomocí speciálních nástrojů přímo určených pro nástroj NX Mold Wizard. Tyto nástroje, jako je Create Box pro tvorbu vložek nebo Split Solid pro tvorbu šoupátek/zdvihačů asociativně rozdělí těleso Work Piece, nicméně zachovávají jeho původní tvary, takže již není nutné žádné další tvarové ořezávání následně přidaného materiálu, což konstruktérovi značně urychluje práci, nemluvě opět o možnosti využití knihovny šoupátek nebo zdvihačů.

Struktura formy

Máme-li takto připravený základ formy s dutinou a jádrem, můžeme přistoupit k navržení koncepce formy s rámem, vyhazovači, chlazením a další „kosmetikou" v podobě standardizovaných prvků.

Rám je možné navrhnout vlastní nebo vybírat z knihoven standardizovaných rámů (zatím jsou dostupné knihovny DME, Futaba, Hasco, LKM, Meusburger, Rabourdin, Strack a vlastní), nebo pro urychlení kombinovat návrh pomocí standardního rámu a jeho následné úpravy dle vlastních požadavků.

Dalším krokem je tvorba vyhazovačů, která se provádí pomocí volby bodů, kde mají být vyhazovače umístěny, a následným výběrem typu vyhazovače z knihovny. Systém NX posléze automatizovaným postupem provádí operace vedoucí k vytvoření děr pro vyhazovače a jejich asociativní tvarové oříznutí.

Kanály chlazení jsou co do pozice, velikosti nebo umístění vytvářeny plně asociativně a samozřejmě nechybí možnost výběru standardizovaných prvků chlazení z knihoven. Zároveň jsou kanály chlazení opatřeny veškerými atributy pro následné obrábění. Zajímavostí je možnost automatizace pomocí vlastních šablon chlazení, které se po vložení do konstruované vložky automaticky přizpůsobí její velikosti.

Předposledním krokem konstrukce budiž zadání vtoku(ů) a dokončení vtokové soustavy umístěním vtokových kanálů - vše na základě konfigurace předkonfigurovaných řešení z knihoven.

Celou formu dokončíme doplněním standardizovaných dílů, jako jsou vtoková ústí, šrouby, pružiny, vodicí pouzdra, zámky atd., které jsou obsaženy v rozsáhlé knihovně standardizovaných dílů od firem DME, Hasco, National, OMNI, Progessive, Yates, ... Používáme-li však často nějaký díl, který není v knihovně obsažen, není nic jednoduššího, než si díl do knihovny přidat.

Pocketing

Představme si jakýkoliv díl, který požaduje v protikusu své uložení - má díra odpovídající tolerance, tak aby byla splněna podmínka pro uložení této součásti? Díky funkci Pocketing, kterou NX Mold Wizard obsahuje, není problémem tuto skutečnost ověřit. Každá součást, je-li pro ni požadováno specifické uložení, obsahuje tzv. „falešné těleso" reprezentující požadavky pro uložení součásti. Po aplikaci je díra vytvořena tímto „falešným" tělesem a je opatřena veškerými atributy nutnými pro její tvorbu v CAM řešení.

Ověření konstrukce

Po dokončení konstrukce formy je nutné mít k dispozici nástroje, které umožní kontrolu provedení formy. NX Mold Wizard nabízí pro analýzu případných průniků jednotlivých dílů formy nástroj Static Interference Check, pro studii tolerancí vzdálenosti mezi jednotlivými objekty nástroj Assembly Clearance nebo kontroly dělení formy Parting Check, samozřejmostí jsou také různá měření nabízená v sekci analýzy.

Kusovníky a výkresy

NX Mold Wizard nabízí pro zkrácení času nutného pro konstrukci a dokumentaci automatizované nástroje i pro tvorbu kusovníků nebo výkresů.

Tvorba kusovníků je opět automatizována na základě požadované konfigurace, a je tedy velice jednoduché kusovník vytvořit a mít tak k dispozici veškeré informace o materiálu, polotovaru, dodavateli atd. Výstup takto vytvořeného kusovníku může být proveden buďto na výkres nebo do tabulkového procesoru či do formátu html.

Tvorba výkresů je automatizována pomocí šablon se standardními pohledy a řezy. Systém následně umožňuje vložit vygenerovanou rozpisku na výkres a automaticky vytvořit pozice jednotlivých dílů. Pro dopracování výkresu a vytvoření výkresů detailů pak slouží standardní funkce NX. Další příjemnou záležitostí ve výkresech NX je možnost generování tabulky děr Hole Table obsahující identifikaci, souřadnice a typ každé díry. V deskových dílech s mnoha děrami je to přehledná forma zobrazení informací.

CAD data formy

Konstrukce formy je dokončena a mohli bychom dále pokračovat přes modul návrhu elektrod pro elektrojiskrové obrábění - Electrode Design - až po generování programů pro NC stroje pomocí NX CAM, ale to bychom se již pohybovali za hranicí našeho tématu, byť je to oblast s NX Mold Wizardem velmi úzce propojená a kombinací obou nástrojů lze získat jeden z nejefektivnějších přístupů k výrobě vstřikovacích forem vůbec. Výše uvedeným postupem získáváme plně asociativní data formy ke vstupním datům výlisku, která vznikla za použití několika v maximální míře automatizovaných kroků v jednotné struktuře projektu. Co z toho plyne?

1. Data jsou asociativní - provede-li zákazník na datech nějakou změnu, je možné data zaměnit a pouhou aktualizací získat model formy pro změněný výlisek.

2. Automatizace v jednotlivých krocích v kombinaci s knihovnami standardizovaných dílů a předkonfigurovaných řešení nám zaručují efektivní využití času a zkracují nutný čas pro konstrukci na minimum.

3. Jednotná struktura projektu zajistí velice jednoduchou orientaci kterémukoliv členovi konstrukčního týmu napříč daty všech projektů.

NX Mold Wizard je kompaktní nástroj pro konstrukci vstřikovacích forem, který nabízí ucelený a v maximální míře automatizovaný proces návrhu a konstrukce vstřikovací formy, a otvírá tak prostor pro optimalizaci obou aspektů plánování zakázky. Svým automatizovaným přístupem umožní zkrátit čas konstrukce a uspořádáním kroků návrhu umožní optimalizovat a souběžně propojit proces konstrukce s výrobou vstřikovací formy v jednotný organizovaný celek.

Ing. Filip Nechvátal

Siemens PLM Software

www.siemens.cz/plm

lenka.chabicovska@siemens.com