V nástrojárnách je v etapě přípravy návrhu a v etapách vývoje a výroby nástrojů, jak v oblasti vstřikovacích forem, tak i v oblasti lisování plechů, kladen ze strany zákazníků velký důraz na zkracování časů vývoje a výroby formy (postupového nástroje). Dokázat rychle reagovat na změny, které zákazník požaduje, je téměř existenční záležitostí. Především je ale nutné dokázat rychle a co nejpřesněji stanovit cenu nástroje již ve fázi zpracování nabídky.
V dnešní době jsou výrobní parametry v nástrojárnách nastaveny na velmi vysokou úroveň, a tak lze dosáhnout větších úspor pouze v návaznostech na jednotlivé výrobní a předvýrobní úseky. Jejich flexibilita při změnách, které přicházejí ať už od zákazníka, nebo během samotné výroby, mnohdy rozhoduje o dodání zakázky v požadovaném termínu. Proto je možné v rámci jednotné integrace CAD/CAM řešení dosáhnout časových úspor až kolem 20 %.
V praxi lze těchto úspor dosáhnout:
- minimalizací převodu CAD dat s možnou opravou geometrie převodů;
- volbou specializovaných modulů pro práci v nástrojárnách;
- vzájemnou návazností těchto modulů v případě změnových řízení;
- napojením CAD/CAM modulů na výrobní systém.
Výrobní cyklus od nabídky k vstřikovací formě
Výrobní cyklus od nabídky k postupovému lisovacímu nástroji
VÝROBNÍ CYKLUS OD NABÍDKY K VSTŘIKOVACÍ FORMĚ
Výrobní cyklus vstřikovací formy začíná zpravidla importem dat z jiných CAD systémů, a to především z formátů CATIA, STEP, IGES, SLDPRT, Pro/E, ACIS/SAT. Po úspěšném načtení dat a případných úpravách modelu je potřeba výkonný, nejlépe hybridní CAD modelář k předběžnému návrhu vstřikovací formy. V této fázi je možno urychlit práci použitím standardních normalizovaných dílů, např. z knihoven normálií DME, HASCO, MEUSBURGER, MISUMI, STRACK aj. Objemový nebo otevřený plošný model výlisku se používá k vygenerování dutiny formy. Pro její detailní konstrukci se využívá množství funkcí k analýze úkosů, otevírání částí formy, vkládání vyhazovačů, chladicích kanálů, vtokové soustavy. Většina komponent a částí forem se vyrábí třískovým obráběním – frézováním, malá část elektroerozivním hloubením nebo elektoerozivním drátořezáním. 3D data, předaná z konstrukce do technologie, slouží jako podklad pro vygenerování drah nástrojů a technologií obráběcího procesu. Stále se zvyšující výkonnost hardwaru nabízí konstruktérům a technologům možnost, aby na jednom projektu současně pracovalo několika uživatelů - např. když se paralelně zpracovávají oddělené technologické celky, jako jsou spodní a horní díly formy. Takto mohou různí lidé pracovat simultánně na stejném projektu, čímž urychlují proces konstrukce a následně i předání podkladů do technologie a výroby.
VÝROBNÍ CYKLUS OD NABÍDKY K POSTUPOVÉMU LISOVACÍMU NÁSTROJI
S přihlédnutím k potřebám výrobců, zabývajících se lisováním plechových výlisků – tj. přesným stříháním a ohýbáním, je potřeba volit CAD/CAM řešení, které odstraňuje zásadní nepřesnosti při rozvinu dílů a usnadňuje jak samotnou úvodní rozvahu nad rozvinem a rychlou tvorbu nabídky nástroje, tak i jeho detailní konstrukci a následně výrobu. Řešení musí obsahovat všechny nutné nástroje pro zvýšení flexibility při návrhu technologičnosti konstrukce s ohledem na využití praktických zkušeností uživatelů a umožnit efektivní konstrukci střižných, ohýbacích a postupových nástrojů. Pro rozvin plechového dílu jsou důležité funkce založené na využití znalostí fyzikálních charakteristik materiálu a analýzy konečných prvků. CAD funkce musí umožnit rychlou tvorbu zástupné matematické geometrie z importovaných či odvozených dat. Už při předběžném návrhu je potřeba zohlednit tvar výlisku včetně postupných kroků rozvíjení (s akceptací polohy neutrálních vláken). Předběžný návrh slouží také k rychlé kalkulaci ceny, a tím i vytvoření kompetentní nabídky. Řešení pro návrh lisovacích postupových nástrojů musí umožnit rychlý návrh střižného plánu, realistickou vizualizaci a následně i zefektivnit jednotlivé kroky odstřihu. Měl by navrhnout umístění rozvinutého dílu s optimálním využitím materiálu na plechový pás, uživatel určit počet kroků a na základě rozměrů součásti, pevnostních charakteristik materiálu a dalších parametrů pak vložit pro každý krok patřičný tvar rozvinu. Celá konstrukce postupového nástroje, a to sekce střižné, ohybové nebo tažné, je komplexem dat, odvozených z jednotlivých fází rozvinu, normalizovaných a katalogových dílů a dalších technologických součástí. Klíčem k ekonomickému a produktivnímu lisování jsou využívány analýzy, umožňující svými algoritmy lépe predikovat možná úskalí a problémové prvky v procesu tváření, a tím se vyvarovat zmetkovitosti při výrobě. FEA (Finite Element Analysis) přesně identifikuje zúžení a pěchování materiálu a umožní uživateli navrhnout jiné řešení či změny v konstrukci. Tak se předchází odhalení trhlin ve výlisku až po vyrobení lisovacího nářadí nebo při výrobě prvních výlisků.
NABÍDKOVÁ ŘÍZENÍ V NÁSTROJÁRNÁCH
Světový trend v možnostech integrace nemíří jenom směrem k výrobě, ale i k podchycení samotného obchodně–nabídkového procesu. Jako příklad uveďme nabídková řízení v nástrojárnách na výrobu lisovacích nástrojů, kde je úspěšnost v nabídkovém řízení mezi 3 – 5 %. Jednoznačně jde o číslo, které ukazuje potřebu velkého množství nabídek na případný vyhraný případ. Kdo má tyto nabídky ve firmě zpracovávat? Obchodník musí shánět další potencionální zakázky. Konstruktér musí zase navrhovat a konstruovat nástroje, tedy časový prostor na tvorbu nabídek se nedostává. Navíc nabídka musí už i v této fázi vypadat profesionálně a být nejlépe i v návrhu nástřihového plánu zpracovaná ve 3D formátu. Proto výrobci CAD/CAM pro nástrojárny nabízí různá řešení, např. CimatronE přišel s modulem pro tvorbu nabídek, kde je možno profesionální nabídku, například u postupového nástroje běžné velikosti, vytvořit cca za 2,5 hodiny. Po vyhrané zakázce lze plynule navázat z návrhu nástřihového plánu na samotnou konstrukci nástroje. Samozřejmostí je 3D nástřihový plán a případná kalkulace jak na nástroj, tak na samotný výrobek. Tento seriál si neklade za cíl poučovat, ale otevírat oči. Jedná se o subjektivní vyjádření autora, aktivně působícího v oboru CNC obráběcích strojů od roku 1997, v oblastech CAD/CAM softwaru, obsluhy CNC řídicích systémů, NC programování a seřízení výroby.
Vaše otázky, připomínky i nápady lze průběžně konzultovat na http://www.techtydenik.cz/forum, v sekci CAD/CAM.
Na tomto fóru je i téma týkající se zdrojů informací a odkazů na zajímavé příspěvky k seriálu na internetu.
Vlastimil Staněk