Obecnie  odczuwalne jest spore zapotrzebowanie na oprogramowanie inżynierskie, które pozwoliłoby na przejście od pomysłu do jego realizacji. System CAD chociaż niezbędny w tym przypadku okazuje się niewystarczający, gdyż umożliwia jedynie zaprojektowanie produktu. Aby w pełni wykorzystać potencjał drzemiący w oprogramowaniu inżynierskim potrzebujemy zintegrowanego systemu  CAD/CAM, który umożliwi nie tylko modelowanie, ale również wdrożenie produktu. W XXI wieku trudno wyobrazić sobie pracę inżyniera bez wspomagania komputerowego. Przykładem może być projektowanie form wtryskowych. Takie możliwości daje nam ZW3D.

Celem naszego cyklu artykułów będzie przybliżenie czytelnikom podstaw projektowania form wtryskowych korzystając z możliwości programu ZW3D będącego w ofercie firmy Datacomp. Inspiracją do stworzenia cyklu dotyczącego technik projektowania form wtryskowych były liczne zapytania kierowane pod naszym adresem przez firmy zajmujące się przetwórstwem tworzyw sztucznych.

Projektowanie  formy wtryskowej w systemie CAD/CAM dzieli się na kilka etapów:

  • stworzenie modelu wyrobu;
  • analiza i przygotowanie modelu pod względem technologicznym;
  • wykonanie elementów formujących;
  • stworzenie modelu całej formy;
  • stworzenie technologii obróbki poszczególnych elementów formy, jak również wygenerowanie kodu NC;

Środowisko projektowe

Podstawowe i uniwersalne narzędzia projektowe wykorzystywane najczęściej znajdują się w pasku „Operacje”. Dzięki ZW3D można bardzo szybko generować bryły takie jak: prostopadłościan, stożek, kula, czy walec  nie posługując się szkicem. Jest to bardzo wygodny i efektywny sposób projektowania, opierający się na funkcji generującej gotowe bryły zaraz po wskazaniu punktu startowego.  Uzyskane przez to kształty są w pełni parametryczne.

Korzystając z podstawowych operacji takich jak: wyciągnięcie, czy dodanie przez obrót, użytkownik może modelować kształty w oparciu o szkice powstałe na płaszczyznach. Możliwość wyciągnięcia po ścieżce i wyciągnięcie po profilach, pozwala na uzyskanie bardziej skomplikowanych i finezyjnych kształtów. ZW3D umożliwia również klasyczne podejście do modelowania. Opiera się ono na stworzeniu szkicu 2D,a następnie korzystając z operacji wyciągnięcia lub obrotu, uzyskanie zamierzonego modelu trójwymiarowego. Dzięki Szkicowi 3D użytkownik nie jest już ograniczany do rysowania elementów tylko na płaszczyźnie.

Operacje swobodnego formowania pozwalają na tworzenie dowolnych kształtów. ZW3D daje możliwość nie tylko projektowania bryłowego, jest również wyposażone w narzędzia do tworzenia modeli powierzchniowych. Jest to spore ułatwienie dające konstruktorowi możliwość tworzenia projektów 3D nawet o bardzo wyszukanych kształtach.

Praca z programem

W tej części postaram się przedstawić Państwu specyfikę pracy z ZW3D na przykładzie prostego modelu stojaka na długopisy. Rozpoczniemy od stworzenia trójwymiarowego projektu. Dowiedziemy, że można otrzymać ten sam kształt modelu stosując dwie zupełnie różne drogi postępowania, a następnie zaprojektujemy formę wtryskową niezbędną do wykonania naszego elementu.

Podejście nr 1

Pierwszym krokiem na drodze do stworzenia modelu 3D jest utworzenie szkicu. Wchodzimy do szkicownika, korzystając z dostępnych narzędzi rysujemy kontur naszego modelu. Następnie używając podstawowych operacji dokonujemy wyciagnięcia szkicu na określoną odległość. Aby to zrobić wybieramy odpowiednie narzędzie, a  następnie zaznaczamy szkic. Mamy do wybory trzy opcje wyciagnięć: w dwie strony (określamy punkt startowy i końcowy), w jednym kierunku oraz wyciągnięcie symetryczne. Kolejnym krokiem będzie utworzenie szkicu pomocniczego na płaszczyźnie XY, gdzie rysujemy obrys wycięcia, które będzie znajdowało się wewnątrz modelu.

Po wyjściu ze szkicownika korzystając z funkcji wyciągnięcia przez wycięcie tworzymy „kieszenie” wewnątrz bryły. Możemy również wykorzystać dodatkowe opcje dostępne dla wyciągnięcia, jak chociażby określenie kąta pod jakim wyciągany będzie szkic. Kolejną niezbędna operacją jest wykonanie sfazowań i zaokrągleń na krawędziach modelu. W obydwu funkcjach musimy określić odpowiednie parametry, takie jak promień zaokrąglenia, promień sfazowania, czy też kąt pod jakim zostanie ono wykonane. W wyniku przeprowadzenia szeregu operacji otrzymujemy następujący model końcowy.

Podejście nr 2

W projektowaniu podobnie jak w życiu, do jednego celu może prowadzić wiele dróg. Kierując się tym mottem postanowiliśmy przedstawić inny sposób na uzyskanie powyższego modelu.
Tak jak poprzednio zaczynamy od utworzenia szkicu i wyciągnięcia go na określoną odległość. W kolejnym kroku skorzystamy z narzędzia „Skorupa”, którego zadaniem jest usunięcie wnętrza części pozostawiając ścianki o zadanej grubości. Najpierw zaznaczamy cała powierzchnię bryły, następnie ustalamy grubość ścianek oraz zaznaczamy te, które zostaną usunięte , w naszym przypadku będzie to jedna górna ścianka. Wynikiem tej operacji jest element przypominający swoim kształtem pudełko. Następnie tworzymy przegrody wewnątrz naszego „pudełka”. Aby to zrobić otwieramy nowy szkicownik, a następnie rysujemy zarys na podstawie którego stworzymy przegrody.

Do wykonania ścianek oddzielających poszczególne przegrody skorzystamy z funkcji „Sieć żeber”. Jest to specjalne narzędzie służące do tworzenia żebrowań, zazwyczaj mających na celu wzmocnienie konstrukcji poprzez nałożenie na powierzchnie elementów usztywniających w postaci żeber. Jest to w pewnym stopniu lekarstwo na problemy związane z dużą grubością ścian. Aby ich uniknąć stosuje się wzmocnienia, które nie tylko umożliwiają zmniejszenie grubości ścian, lecz także zapewniają większą sztywność wyrobu.

Uruchamiamy narzędzie „Sieć żeber”, teraz wybieramy narysowany profil, jak również określamy grubości ścianek, następnie wybieramy powierzchnię na której opierać się będzie nasze żebrowanie oraz powierzchnie końcową. Kolejna niezbędna operacją jest wykonanie sfazowań i zaokrągleń na krawędziach modelu. W obydwu funkcjach musimy określić odpowiednie parametry, takie jak promień zaokrąglenia, promień sfazowania, jak również kąt pod jakim zostanie ono wykonane. Należy pamiętać również o kolejności wykonywanych operacji, gdyż nie zawsze stanowi ona dowolność.

W powyższym artykule przedstawiłem specyfikację, jak również dokonałem krótkiej prezentacji wycinka możliwości jakie daje oprogramowanie ZW3D na przykładzie modelu stojaka na długopisy. Zachęcam do śledzenia cyklu artykułów poświęconych projektowaniu form wtryskowych, jak również nowościom związanym z zagadnieniami CAD/CAM.
W kolejnym artykule postaram się przybliżyć Państwu kilka podstawowych informacji dotyczących projektowania form wtryskowych, jak również  aspektów, o których musi pamiętać każdy konstruktor.