Projektowanie form wtryskowych w NX Mold Wizard – polecenia i narzędzia do analizy technologicznej wyrobu

Oprogramowanie Siemens NX, znane też pod wcześniejszą nazwą Unigraphics, to zintegrowany system do projektowania produktów, analiz inżynierskich i produkcji, które składa się z szeregu modułów funkcjonalnych umożliwiających indywidualną konfigurację systemu dostosowaną do profilu działalności firmy. Jednym z takich modułów wykorzystywanym do projektowania form wtryskowych jest rozwijany już od kilkunastu lat moduł NX Mold Wizard. Co ciekawe, każde nowe usprawnienia i nowe polecenia, jakie zawiera ten moduł, są zawsze wprowadzane jako odpowiedź na „zapotrzebowanie” ze strony konstruktorów zajmujących się formami.

autor: Marcin Antosiewicz

NX Mold Wizard jest specjalistycznym modułem do projektowania form. Mogą to być zarówno formy odlewnicze, wtryskowe, formy do szkła lub też innego rodzaju formy wykorzystywane w przemyśle. Narzędzia znajdujące się w pakiecie pozwalają na przyspieszenie prac konstrukcyjnych nad projektowaną formą i zweryfikowanie gotowego narzędzia. Co ważne z punktu widzenia użytkownika, w module NX Mold Wizard wprowadzono szereg specjalistycznych poleceń związanych ściśle z projektowaniem części formujących, wstawianiem części znormalizowanych oraz zarządzaniem nimi.

Oczywiście na rynku obecnych jest wiele programów pomagających w przyspieszeniu prac projektowych nad oprzyrządowaniem wykorzystywanym w produkcji takim jak różnego rodzaju formy. Niemniej, w wielu przypadkach ich producenci skupiają się niemal wyłącznie na przyspieszeniu samego procesu konstrukcji formy, natomiast nie przywiązują większej wagi do analizy wyrobu, który będzie powstawał na zaprojektowanej formie.

Zupełnie inne podejście reprezentuje moduł NX Mold Wizard. Jest on rozbudowywany o nowe narzędzia ułatwiające, już na etapie koncepcji formy wtryskowej, wykrywanie zagrożeń występujących w samym procesie wtrysku lub w procesie wytwarzania gniazd formujących. Każdy błąd dotyczący wyroby, wykryty jeszcze przed rozpoczęciem konstrukcji, pozwala za szybszą reakcję konstruktora, i co za tym idzie, uniknięcie zbędnych zmian na gotowej formie. Jak wiadomo, wprowadzanie zmiany już na gotowym narzędziu często podraża koszty przygotowania formy nawet o 50 procent od zakładanej ceny wyjściowej.

Narzędzia wspomagające analizę wyrobu

NX Mold Wizard wyposażony został w przemyślaną strukturę pasków prowadzącą użytkownika krok po kroku przez etap projektowania formy. Na pasku analizy dostępne są niezbędne narzędzia umożliwiające przeprowadzenie wszystkich analiz, potrzebnych do sprawdzenia poprawności wyrobu i zaplanowania miejsc, w których trzeba będzie wykonać suwaki, wkładki skośne itd. Ten etap, także może posłużyć do wstępnej analizy kosztów opracowywanego  narzędzia.

Na pasku analizy dostępne są następujące narzędzia:
• Mold Design Validation – analiza technologiczności (pochylenia, tolerancje, przeciw kąty itd.) - punkt "a" na ilustracji powyżej.
• Check Regions – analiza regionów (powierzchni, które mają być przypisane do stempla, suwaków, matrycy itd.).
• Check Wall Thickness – analiza grubości detalu - punkt "c" na ilustracji powyżej.
• Run Flow Analysis – analiza wtrysku (definiowanie punktu wtrysku i parametrów - punkt "d" na ilustracji powyżej.
• Display Flow Analysis – wyświetlenie wyników analizy wtrysku - punkt "e" na ilustracji powyżej 1.

Analiza technologiczności

Pierwsze narzędzie na pasku analizy (punkt "a" na ilustracji powyżej) wykorzystuje zaawansowaną technologię HD3D przeznaczoną do raportowania i graficznego wyświetlenia informacji w oknie z modelem. Polecenie to, oprócz sprawdzenia samego modelu, pozwala także na weryfikację poprawności podziału, elektrod, kieszeni w płytach itd.

W pierwszej kolejności konstruktor sprawdza zakres kątów na wyrobie. W przypadku powierzchni, na której będzie wykonana faktura operacja ta pozwala wychwycić każdą ściankę niespełniającą zdefiniowanego zakresu (ilustracja 2). Oczywiście oprócz analizy z wykorzystaniem narzędzi HD3D jest również dostępna analiza zbieżności, wyświetlona w tradycyjny sposób (ilustracja poniżej).

Analiza z wykorzystaniem narzędzi HD3D jest o tyle lepsza, że precyzyjnie pokaże użytkownikowi, które ścianki nie spełniają stawianych im wymogów. Przy dużych, bardzo skomplikowanych wyrobach bez trudu podświetlone zostaną ścianki o błędnym kącie lub ścianki, które należy podzielić w celu uzyskania poprawnej linii podziału.

Analiza regionów

Podczas analizy regionów użytkownik definiuje główny kierunek formowania detalu. Na jego podstawie są zliczane ścianki o kątach dodatnich, ujemnych i zerowych. Dodatkowo konstruktor ma możliwość nadania kąta granicznego, dzięki któremu zostaną wyświetlone ścianki o innych kolorach, powyżej i poniżej tego zakresu. Na poniższej ilustracji widoczna jest analiza detalu wraz z oknem dialogowym umożliwiającym odczytanie liczby ścianek w poszczególnych zakresach kątowych. Na podstawie różnicy kolorów w dalszym etapie projektowana program wykryje linię podziału.

W przypadku gdy wymagane jest podzielenie ścianek w celu uzyskani linii  podziałowej, polecenie zostało wzbogacone o takie możliwości. Pozwala ono wygenerować krzywą izoklinę w miejscu przejścia ścianki z kąta dodatniego w ujemny (ilustracja 6). Polecenie to umożliwia dodatkowo uzyskać informacje o wielkości detalu (jego gabarytach), powierzchni, ostrych krawędzi itp.

Analiza grubości

Po przeprowadzeniu poprzednich analiz i zatwierdzeniu detalu pod względem kształtów zewnętrznych, niezbędne jest zbadanie grubości modelu. Polecenie Analiza grubości pozwala wstępie oszacować średnią grubość ścianki. W dalszym kroku analizy, program umożliwia wykrycie miejsc o nadmiernej grubości (ilustracja poniżej), w których może występować zjawisko wciągu (zapadnięcia ścianki). Wciągi są niedopuszczalne w przypadku wyprasek o powierzchni błyszczącej. Ponadto narzędzie to pozwala na wykrycie pocienień ścianki, które w skrajnych przypadkach nie zostaną wypełnione.

Analiza wtrysku i dynamiczne wyświetlenie wyników

Ostatnim etapem sprawdzania detalu jest analiza wtrysku. Operacja ta pozwala na ustalenie optymalnego miejsca (lub kilku miejsc) wtrysku. Narzędzie to ma znacznie uproszczony interfejs, który jest przyjazny dla użytkownika. Definiowanie miejsca wtrysku i wyświetlenie wyników odbywa się bezpośrednio w środowisku NX (ilustracja poniżej).

Po określeniu miejsca wtrysku program otwiera okno programu Moldex w celu wprowadzenia parametrów procesu. W każdej chwili można powtórzyć analizę w przypadku zmiany modelu, lub wykonać kilka analiz i zestawić je ze sobą w celu porównania. Wszystkie analizy są zapisywane w folderze, w którym znajduje się plik źródłowy (.prt). Dostępne są różne analizy, od wypełnienia gniazda formującego przez rozkład temperatur, aż po wykrywanie linii łączenia.