Weryfikacja geometrii wypraski z zastosowaniem ST w NX

Projektowanie i wytwarzanie form wtryskowych, przeznaczonych do produkcji wyprasek polimerowych, jest procesem niezwykle złożonym i kosztownym. Czas i koszt wprowadzania ewentualnych poprawek w modelu wypraski i formy rosną bardzo szybko w miarę zwiększania stopnia zaawansowania projektu narzędzia. Dlatego też bardzo istotną kwestią jest możliwość wykrywania i usuwania błędów w geometrii wypraski (w tym obszarów nietechnologicznych) już na samym początku procesu projektowego.

W systemie NX dostępne są doskonałe narzędzia przeznaczone zarówno do weryfikacji technologiczności geometrii zamodelowanej wypraski, jak i takie, które umożliwiają szybkie modyfikowanie geometrii. W tym drugim przypadku niezwykle przydatne są funkcje wykorzystujące Technologię Synchroniczną, gdyż pozwalają one na łatwe wprowadzanie zmian zarówno w parametrycznej geometrii natywnej, posiadającej historię modelowania, jak i w geometrii zaimportowanej z innych systemów CAD, gdy dysponujemy tylko nieparametryczną, jednorodną bryłą wypraski (rys. 1).

Rys. 1. Model bryłowy wypraski wczytany do NX z pliku STP

Po wczytaniu modelu wypraski do środowiska NX mamy możliwość walidacji rozpatrywanego modelu pod kątem jego technologiczności, niezwykle istotnej w późniejszym procesie formowania. Funkcje z grupy Molded Part Validation pozwalają na analizę grubości ścian wypraski oraz ich pochyleń względem zakładanego kierunku wypychania.

Analiza grubości ścian umożliwia szybkie wykrycie obszarów o niejednorodnej grubości oraz ścian o skrajnie małej lub dużej grubości (rys. 2). Dzięki temu możemy wcześnie zlokalizować obszary, które będą stanowiły węzły cieplne w procesie wtryskiwania, a następnie zredukować je lub uwzględnić podczas projektowania układu chłodzącego formy.

Rys.2. Rozkład grubości ścian modelu

Możliwe jest również uzyskanie informacji o grubości tylko wybranych ścian detalu (rys. 3), a także poznanie dokładnych wartości ich grubości we wskazanych punktach (rys. 4).

Rys. 3. Rozkład grubości na wybranych ścianach modelu

Rys. 4. Wartości grubości ściany modelu we wskazanych punktach

Z kolei analiza pochyleń umożliwia sprawdzenie, czy wszystkie ściany modelu wypraski mają nadane odpowiednie pochylenia. Funkcja Check Regions pozwala na kolorystyczne zróżnicowanie ścian w zależności od wartości kąta ich pochylenia (rys. 5) oraz na automatyczne zaznaczanie ścian należących od zdefiniowanych zakresów kątowych, w tym obszarów podcięć (rys. 6).

Rys. 5. Kolorystyczne zróżnicowanie ścian o różnych kątach pochylenia

Rys. 6. Wykrywanie obszarów podcięć

Możliwe jest również uzyskanie dokładnych wartości kąta pochylenia wskazanej ściany (rys. 7).

Rys. 7. Informacje o wartości pochylenia wybranej ściany modelu

Jeśli podczas omawianej weryfikacji modelu znajdziemy obszary, które nie spełniają postawionych wymogów technologiczności lub też z innych powodów konieczne jest dokonanie zmian w ich geometrii, Technologia Synchroniczna dostępna w NX staje się niezastąpionym narzędziem do przeprowadzenia tego rodzaju modyfikacji.

W przypadku omawianego detalu stwierdzono, że jedna ze ścian została pochylona w niewłaściwą stronę, co zaskutkowało powstaniem niezaplanowanego podcięcia (rys. 8).

Rys. 8. Podcięcie uzyskane poprzez niewłaściwe pochylenie ściany

Ponieważ nie dysponujemy historią operacji, nie możemy dokonać edycji pierwotnie zastosowanej funkcji pochylenia. Wykryty błąd naprawimy wykorzystując Technologię Synchroniczną poprzez obrócenie ściany o odpowiednią wartość kątową.

Pracę rozpoczynamy od uruchomienia funkcji Move Face, zaznaczenia interesującej nas ścianki i zdefiniowania płaszczyzny oraz osi obrotu (rys. 9).

Rys. 9. Zaznaczona ścianka z widocznym narzędziem OrientExpress służącym
do definiowania płaszczyzny i osi obrotu

Oś obrotu zostanie umieszczona w punkcie przecięcia dwóch istniejących krawędzi detalu (rys. 10).

Rys. 10. Wyznaczanie punktu, w którym zdefiniowana będzie oś obrotu

Po umieszczeniu osi obrotu we właściwym miejscu można przystąpić do zmiany kąta pochylenia wybranej ścianki. Po wprowadzeniu pożądanej wartości kątowej natychmiast otrzymujemy podgląd wprowadzanej zmiany (rys. 11). Warto zauważyć, że wraz z obracaną ścianą odpowiednio przemieściły się również sąsiadujące z nią zaokrąglenia.

Rys. 11. Dynamiczny podgląd efektu wprowadzanej zmiany

Dla potwierdzenia poprawności wykonanej modyfikacji możemy ponownie przeprowadzić analizę pochyleń. Zauważymy teraz, że omawiana ścianka znajduje się już we właściwym zakresie kątowym (rys. 12).

Rys. 12. Potwierdzenie prawidłowego pochylenia ściany modelu po przeprowadzonej edycji

Kolejną nieprawidłowością, jaką zaobserwowano w modelu, jest niewłaściwe położenie jednego z elementów pokazanych na rys. 13. Oba te obiekty powinny znajdować się w jednej płaszczyźnie, a są względem siebie nieznacznie przesunięte.

Rys. 13. Nieprawidłowe wzajemne położenie żeber

Błąd ten naprawimy również z wykorzystaniem Technologii Synchronicznej. Posłużymy się jedną z funkcji do modyfikacji geometrii poprzez nadawanie ścianom odpowiednich relacji geometrycznych, w tym przypadku współpłaszczyznowości.

Po włączeniu funkcji Make Coplanar zaznaczamy płaską ściankę, według której żebro ma zostać dopasowane, a następnie zaznaczamy pozostałe jego ścianki (rys. 14 i 15).

Rys. 14. Wybór ścianki płaskiej, która ulegnie przesunięciu po nadaniu relacji współpłaszczyznowości

Rys. 15. Zaznaczenie pozostałych ścian przesuwanego żebra

Po wskazaniu ścianki stacjonarnej na drugim z żeber, program natychmiast ukazuje nam efekt końcowy przeprowadzanej modyfikacji (rys. 16).

Rys. 16. Dynamiczny podgląd przesunięcia żebra wymuszonego relacją współpłaszczyznowości

Podczas edycji modelu wypraski konieczne może być również przesuwanie elementów geometrii o dokładnie zdefiniowaną wartość. Obecnie naszym zadaniem będzie przesuniecie obiektów zaznaczonych na rys. 17 o 2mm w kierunku środka modelu. Do tego celu doskonale nadaje się funkcja Move Face, którą wcześniej wykorzystaliśmy do zmiany kąta pochylenia ścianki.

Rys. 17. Elementy geometrii przeznaczone do przesunięcia

Po zaznaczeniu wszystkich ścian jednego z tych obiektów określamy kierunek przesunięcia. Możemy tego dokonać poprzez zdefiniowanie dowolnego wektora. W tym przypadku skorzystamy z osi X układu współrzędnych edytowanego modelu (rys. 18).

Rys. 18. Wybór kierunku przesunięcia zaznaczonych ścian

Aby w szybki sposób dokonać jednoczesnej zmiany położenia obu obiektów, wykorzystamy wbudowane narzędzie do wykrywania i zaznaczania ścian spełniających określone warunki geometryczne. W tym przypadku zaznaczenie opcji symetryczności spowodowało natychmiastowe zaznaczenie drugiego z interesujących nas obiektów (rys. 19).

Rys. 19. Automatyczne zaznaczenie ścian symetrycznych

Po wprowadzeniu zadanej wartości przesunięcia możemy zaobserwować, jak edytowane obiekty przemieszczają się w zadanym kierunku o pożądaną wartość (rys. 20).

Rys. 20. Symetryczne przesunięcie zaznaczonych obiektów o zadaną wartość

Ostatnią modyfikacją w omawianym modelu będzie usuniecie wzmocnienia zaznaczonego na rys. 21. Tego typu operacje możemy wykonywać przy użyciu funkcji Delete Face.

Rys. 21. Szczegół geometryczny modelu przeznaczony do usunięcia

Po uruchomieniu funkcji Delete Face i zaznaczeniu ścian przeznaczonych do usunięcia (rys. 22) uzyskujemy interesujący nas efekt końcowy (rys. 23).

Rys. 22. Zaznaczenie ścian do usunięcia

Rys. 23. Efekt usunięcia zaznaczonych ścian modelu

Dostępne w systemie NX i przedstawione w niniejszym opracowaniu funkcjonalności służące do walidacji detali formowanych oraz do modyfikacji ich geometrii, nawet w przypadku modeli nieparametrycznych, stanowią doskonały pakiet narzędzi CAD, który znacznie ułatwia i przyspiesza pracę każdego konstruktora wyprasek i form wtryskowych. A narzędzia te stanowią tylko niewielką część ogromnych możliwości projektowych systemu NX.