В МГТУ "СТАНКИН" на базе интегрированной интеллектуальной системы (ИнИС) с использованием интеллектуальной компьютерной среды (ИКС) и системы параметрического автоматизированного проектирования и черчения T-FLEX CAD создана система автоматизированной поддержки инженерных решений (САПИР) при проектировании пресс-форм для литья деталей из термопластов ИнИС/ПФ. Предлагаемая система предназначена для оказания помощи конструктору в его повседневной деятельности при проектировании пресс-форм.

Автоматизированным проектированием пресс-форм (ПФ) для литья деталей под давлением на термопластавтоматах (ТПА) занимаются как у нас в стране, так и за рубежом уже достаточно давно. В настоящее время имеется ряд удачных реализаций САПР литьевых ПФ, работающих, в основном, на рабочих станциях. К сожалению широкое распространение данных систем на большинстве предприятий России весьма проблематично из-за достаточно высокой стоимости. Стоимость только программных реализаций этих САПР, без учета стоимости рабочих станций, составляет десятки тысяч долларов. Кроме того, у конструктора возникает ряд затруднений в процессе овладения такими системами. Время на их освоение может достигать нескольких месяцев. Как показывает практика, конструктору необходимо либо самому обладать в достаточном объеме знаниями в области языков программирования, либо привлекать к работе высококвалифицированных программистов.

В ИнИС/ПФ вся информация организована в форме базы знаний (БЗ). Использование новой формы представления знаний позволило создать систему открытого типа, позволяющую дополнять и изменять базу знаний самим пользователем. БЗ выполнена с учетом требований ЕСКД на основе имеющихся в России ГОСТов, ОСТов, РТМ и справочников, а также накопленного опыта многих предприятий России, занимающихся проектированием литьевых пресс-форм. Конструкции большинства деталей пресс-форм, составляющих графическую базу данных системы, выполнены в соответствии с принципам унификации (аналогично разработкам фирм Hasco, Австрия, EOC NORMALIEN, Германия, ЕТС, США и др.).

В рассматриваемой версии представлены конструкции пресс-форм для литья деталей из термопластов, требующие одного направления и одной плоскости разъема частей ПФ, для извлечения которых из формы необходимы либо сплошные или трубчатые толкатели, либо плита съема.

В ИнИС/ПФ реализованы различные расчеты, необходимые конструктору в процессе проектирования пресс-формы. Основные из них:

  • расчет отливаемой детали на технологичность;
  • расчет режимов литья;
  • выбор термопластавтомата, расчет числа гнезд;
  • расчет режимов термостатирования;
  • выбор литниковой схемы и ее расчет и др.

Кроме того, в состав БЗ включены сведения и слайды для наиболее часто применяемых на практике схем расположения литниковых каналов. Пользователь может в диалоговом режиме выбрать любую из них и рассчитать параметры литниковой системы, а затем спроектировать пресс-форму. При проектировании формообразующих деталей конструктор может в интерактивном режиме получить все необходимые исполнительные размеры.

В процессе проектирования ПФ предусмотрены три варианта работы конструктора:

  • проектирование по аналогу, т.е. по одной из имеющихся в базе знаний унифицированных типов конструкций пресс-формы;
  • проектирование новой конструкции, с использованием имеющейся в системе накопленной базы знаний и добавлением пользователем (при необходимости) новых элементов и расчетных зависимостей, применяемых в процессе проектирования ПФ;
  • проектирование пресс-формы вручную с использованием графических заготовок.

Результатом проектирования во всех трех случаях является полный набор конструкторской документации: сборочные и деталировочные чертежи и спецификации к ним.

В первом варианте работы конструктор изменяет, в основном, только габариты деталей существующего в системе типа конструкции пресс-формы. Во втором, используя ИКС и T-FLEX CAD, создает новый тип параметрической конструкции ПФ, а в третьем - когда он применяет систему в качестве электронного кульмана, используя необходимые для проектирования элементы из имеющейся базы знаний.

Возможности конструктора при работе с ИнИС/ПФ продемонстрируем на примере проектирования пресс-формы для детали "Колодка". Формирование твердотельной модели и чертежа детали выполнены в системе T-FLEX CAD.

На начальном этапе проектирования пресс-формы конструктор, войдя в систему ИнИС, создает новый проект с оригинальным именем. В пункте "Изделия" (подпункт "Состав проекта") он выбирает строчку "ТПП деталей из термопластов", что соответствует проектированию по аналогу. Далее пользователь может при необходимости выполнить расчеты на технологичность отливаемой детали и возможность ее изготовления на термопластавтомате. Выполнив расчеты режимов термостатирования ПФ, типа и размеров литниковых каналов, конструктор получит необходимые результаты по времени охлаждения отливки, времени выдержки под давлением и охлаждением, значение удельного усилия в полости формы и др..

На следующем шаге проектирования конструктор рассчитывает максимальное число гнезд пресс-формы. Он может выполнить расчет для одного, нескольких термопластавтоматов, имеющихся в цехе, или для всех автоматов, имеющихся в базе данных системы. Затем он выбирает термопластавтомат и корректирует число гнезд литьевой формы в зависимости от производственных условий.

После завершения данного этапа конструктор приступает непосредственно к проектированию самой пресс-формы. Для этого ему необходимо выбрать из состава проекта "Изделия" строку "Проектирование пресс-формы по модели #..." и затем, как и ранее, открыть пункт меню "Расчеты".

Конструктор подтверждает (или корректирует) в появившемся на экране подменю выбранный термопластавтомат. В результате выбора (корректировки) из базы данных ТПА в проект автоматически заносятся все необходимые данные по техническим характеристикам оборудования для дальнейшего расчета.

На следующем этапе он выбирает габариты пакета и плит крепления формы в плане из стандартного ряда. При этом конструктор должен заранее определить расположение оформляющих гнезд в пресс-форме. Затем система производит проверку совместимости габаритов выбранных плит и места крепления ПФ с данными выбранного ТПА. После ввода конструктором ориентировочных толщин плит обойм матрицы и пуансона, величины захода детали в обойму пуансона и величины хода выталкивания система автоматически рассчитывает высоту пресс-формы (без учета высоты хвостовиков) и проверяет возможность ее установки на выбранном ТПА.

Завершающим этапом ввода исходных данных является выбор параметров литниковой втулки, размеров литниковых каналов, диаметров выталкивателей и диаметров каналов системы охлаждения. Далее конструктор шаг за шагом (в отладочном режиме) производит расчет и проверку всех необходимых параметров для деталей, входящих в проектируемую пресс-форму.

Просмотр и редактирование отдельных чертежей ПФ пользователь осуществляет при переходе в пункт меню "Графика". В этом режиме он может просмотреть и выбрать для редактирования любой чертеж из имеющегося списка. В список чертежей включены все детали пресс-формы, кроме формообразующих. В данной версии системы конструктор их проектирует отдельно средствами T-FLEX CAD и наносит в качестве фрагментов на деталировочные и сборочный чертежи.

Процесс проектирования пресс-форм по аналогу для нашего случая составляет 1 - 2 часа без учета времени получения твердой копии.

Данный программный продукт разработан совместно двумя российскими фирмами и поэтому присутствует на российском рынке под торговыми марками ИнИС/ПФ (МГТУ "Станкин", тел. 972-94-72) и T-FLEX CAD/Пресс-формы (АО "Топ Системы", тел. 978-9557).