Тема 4. Сапр технологической оснастки для литейного

производства – (6 часов)

 

План лекции

1. Особенности автоматизированного проектирования оснастки. Структура автоматизированного проектирования модельных плит и стержневых ящиков для серийного и массового производства.

2. Библиотеки типовых и стандартных элементов модельной оснастки. САПР «ТЗ на модельную и стержневую оснастку».

3. Методика автоматизированного проектирования металлических форм и пресс-форм литья под давлением.

4. Методы автоматизированного изготовления опытных образцов изделий и оснастки с применением технологий быстрого прототипирования (RP).

Сквозная автоматизация подго­товки производства на машиностроительном предприятии пред­полагает проектирование не толь­ко изделия, но и оснастки для его производства. На одну «конструк­торскую» деталь обычно прихо­дится несколько единиц оснастки. За счет эффективной автоматиза­ции создания оснастки могут су­щественно сократиться сроки подготовки производства.

САПР оснастки должна включать в себя три основные подсистемы:

- подсистему «Модель», которая предназначена для проектирования конфигурации и конструктивного оформления моделей с учётом материала для их изготовления;

- подсистему «Плита», предназначенную для разработки сборочных чертежей модельных плит, определения мест и способов крепления элементов моделей к плитам, подбора крепёжных деталей с учётом особенностей оборудования, на котором осуществляется формовка;

Структурно-логическая схема проектирования модельных плит

- подсистему «Ящик», предназначенную для разработки конструкции и оформления чертежей стержневых ящиков для изготовления стержней на выбранном технологическом оборудовании.

 

Структурно-логическая схема процесса проектирования стержневых ящиков

 

В автоматизации проектирования модельных плит используются:

- контуры чертежей моделей;

- элементы литниковой системы из геометрической базы унифицированных шлакоуловителей, стояков, питателей, прибылей;

- алгоритм корректировки и назначения размеров унифицированных элементов литниковой системы и модельных вставок для конкретной плиты.

В ходе проектирования элементов литейной формы технолог, исходя из конфигурации стержня и требований к нему (рабочие и нерабочие поверхности, наиболее ответственные части и др.), определяет тип стержневого ящика (разъёмный, неразъёмный), строну набивки стержня, положение и конфигурацию поверхности разъёма. Эти сведения вместе с условиями заказа (индивидуальное, серийное, массовое производство, сроки выполнения) составляют исходные данные для проектирования.

После просмотра библиотек архива и типовых конструкций стержневых ящиков (базы данных «Банк конструкций стержневых ящиков» и «Банк типовых стержневых ящиков»), в случае, если не найден аналог или подходящая типовая конструкция, производится индивидуальное проектирование. После выбора типа машины и установления габаритов стержневого ящика (базы данных «Параметры стержневых ящиков» и «Параметры стержневых машин») рассчитываются (выбираются) толщина стенки и бортов ящика, количество рабочих гнёзд в нём и параметры вдува и вентиляции при пескодувном способе, размеры и число выталкивателей (базы данных «Вдув» и «Выталкиватель»).

Полученные сведения закладываются в основу разработки общей конструктивной схемы ящика, основными элементами которой служат контуры и взаимные расположения рабочих гнёзд, границы бортов, фланцев, основания, мест крепления ящика к столу машины, плите вдува и вентиляции или плитам механизма сборки-разборки ящика.

На основании принятой общей конструктивной схемы выполняется построение контура рабочих гнёзд стержневого ящика с учётом их расположения в пределах его габаритов и реальной конфигурации. Затем конструируются стандартные и нестандартные элементы ящика: борта, бронировка, узлы спаривания и скрепления половин, рёбра жёсткости на нерабочих поверхностях, венты и вдувные отверстия и др. Для этой процедуры используется база данных «Стандартные элементы стержневых ящиков» (примеры показаны на листе 3). Нестандартные элементы ящика разрабатываются проектировщиком графически с использованием общих сведений о конструкциях стержневых ящиков либо для этой цели может быть привлечён составленный специальный алгоритм предварительного построения наружного контура.

Для ускоренного изготовления пробных экземпляров изделий или оснастки в настоящее время широко применяются технологии быстрого прототипирования (rapid prototyping - RP).

Исправить положение позволяют компьюте­ризированные технологии быстрого прототипирования и производства (Rapid Prototyping and Manufacturing - RPM),в отечественной терминоло­гии - технологии послойного синтеза (ТПС) - техпро­цессы, которые с начала 90-х гг. стали активно ис­пользовать многие фирмы.

Основные принципы работы RPM сводятся к следующему.

Создается объемная (3D) геометри­ческая модель изделия, которая алгоритмами послойной декомпо­зиции разбивается на тонкие слои. Используя специальное про­граммное обеспечение, составляют управляющую программу для оборудования, формирующего модель тем или иным способом в материале.

На сегодня наиболее широко применяется оборудование RPM фирм: 3D Systems Corp - для процесса стерео литографии (SL) и послойной инжекции термопластов (MJM), Helisys Inc.- для послойного синтеза из лами­нированных листовых материалов (LOM), Stratasys Ltd. (для послой­ного синтеза изделия полимерной нитью - FDM), DTM Corp. (для се­лективного лазерного спекания -SLS).

Один из первых методов RP - лазерная стерео литография (SL). Под действием лазерного излучения на одной технологической установке одновременно идет процесс точного воспроизведения формы объекта без какой-либо специаль­ной оснастки. Управляемый компь­ютером луч лазера, прорисовывая изображения каждого слоя на по­верхности модельного материала, вызывает в нем требуемое физико-химическое преобразование. На каждом шаге процесса слой обработанного материала соединяется с предыду­щим, образуя, в итоге, монолитную деталь произвольной, сколь угод­но сложной, формы.

Системы RP мо­гут использоваться для быстрого изготовления моделей, прототипов, головных образцов изделий, которые трудно либо невозможно получить с помо­щью традиционных технологий, при индивидуальном изготовлении фун­кциональных моделей, инструментов, фор­мообразующих элементов оснастки, в процессе научного ана­лиза сложных аэродинамичес­ких поверхностей, объемных моделей различных объектов и структур.

Оборудование RP позволяет частично заменить сложное обо­рудование традиционного инстру­ментального производства ком­пактными и гибкими технологическими модулями, что уменьшает зат­раты на изготовление дорогостоя­щей формообразующей оснастки.

 

Рекомендуемая литература [1, 3, 4, 5]

Контрольные задания для СРС [3, 4, 5]

1. Алгоритмы автоматизированного проектирования модельной оснастки в литейном производстве;

2. Методы проектирования пресс-форм и постоянных моделей;

3. Принципы построения и использования библиотек типовых элементов оснастки;

4. Методы обратного инжиниринга при проектировании оснастки.