Дорошенко В. С. (г. Киев, ФТИМС НАН Украины), dorosh@inbox.ru
Прототипированием опытных образцов получаемых изделий, созданием компактных моделей машиностроители занимаются с давних пор. Однако за вторую половину прошлого века создана возможность полностью автоматизировать этот процесс — от создания электронных эскизов до вывода моделей на устройства воспроизведения трехмерных объектов одним нажатием клавиши. Развитие систем автоматизированного проектирования позволило в последние десятилетия значительно ускорить процесс создания новых изделий и чаще идти на достаточно смелые конструктивные решения. Теперь и в проектно-технологических отделах литейных производств постепенно мощные рабочие станции на базе современной компьютерной техники вытесняют кульманы, а бумажные чертежи ручной работы уходят в историю, передавая эстафету высококачественным по содержанию и оформлению распечаткам плоттера. Проектные данные все чаще размещают в электронных архивах, а не в рулонах чертежей, папок документов и синек. А то, что остается на бумаге, постепенно "оцифровывается". Теперь описание технологий, чертежи оснастки и оборудования со всеми их деталировками хранятся на жестких дисках серверов и рабочих станций конструкторов.
Сегодня программное обеспечение позволяет заменить физический прототип отливки (на этапах конструирования литой детали или проектирование процесса литья) ее виртуальным аналогом, а в процессе компьютерного анализа электронного образца решать те задачи, для выполнения которых раньше требовались натурные испытания. В отличие от физической модели, которая часто может быть изготовлена только после завершения всех этапов проектирования и подготовки производства, виртуальный прототип создается сразу после выработки основных требований к литой детали и формирования концептуальной технологии ее литья. Далее по мере детализации технологии литья может модифицироваться и виртуальный прототип конструкции отливки. Таким образом, процесс проектирования новой литой детали сопровождается виртуальным макетированием, что позволяет оптимизировать ее конструкцию и технологию получения параллельно с их разработкой и тем самым своевременно обнаруживать и исправлять возможные ошибки.
Новые возможности для получения высокоточных пространственных (трехмерных) моделей, форм, моделей пресс-форм из алюминия, пластиков и пр., кроме развития компьютерной техники, программного обеспечения и цифровой передачи данных, дало совершенствование систем приводов обрабатывающих станков (в т.ч., применение серводвигателей с обратной связью). Производителям отливок становится доступным автоматизированное оборудование с числовым программным управлением по мере снижения цен на него и расширения ассортимента, учитывая то, что системы ЧПУ начали теснить любые другие системы управления как в крупных автоматизированных цехах, так и на совсем небольших, гибких универсальных производствах (макетно-модельном, инструментальном, сувенирно-рекламном, ремонтном). Таким оборудованием все чаще пользуются как частные предприниматели, так и обслуживающие широкой круг заказчиков специализированные участки. Для оперативного просчета и изготовления форм, матриц, моделей необходимо лишь прислать им на электронный адрес трехмерное изображение изделия, чтобы затем с чертежа детали на компьютере получить с помощью программного комплекса компьютерного моделирования и фрезерного станка с ЧПУ готовую модель детали (пресс-формы) из пенопласта (металла), когда программа учитывает литейную усадку, припуски литейные и на механообработку, вплоть до выбора параметров литейного процесса и конструкции блока моделей при литье по газифицируемым моделям (ЛГМ).
В процессе создания такого рода типовых методик получения пенопластовых моделей на станках с ЧПУ во ФТИМС НАНУ (отдел ФХПФ) организованы две технологические группы по специализации изготовления: 1) крупных (с габаритами до 2,5-3 м) корпусных отливок, 2) декоративных и парковых отливок. Задачи создания алгоритмов и навыков отработки конструкции литниково-питающей системы, температурно-временных и др. параметров литья (не в цехе с металлом на реальных плавках, а в виртуальном пространстве цифровой модели) этими специалистами решаются на конкретных производственных заказах. Уже накоплен достаточный опыт для обслуживания не только собственных литейных участков, но и выполнения сторонних заказов.
Для получения "живого" - не виртуального прототипа, в т. ч., литейной модели из пенопласта, пользователю достаточно иметь твердотельную или поверхностную модель детали или целой сборки, построенную в какой-либо распространенной CAD-системе. Обычно используются программы: AutoCAD, CADMECH, Inventor. По готовой КД технолог-программист разрабатывает техпроцесс, программу управления, а после установки заготовки (пенопластового блока) на стол станка оператор станков с ЧПУ вызывает эту программу с сервера и после ее проверки и наладки станка приступает к обработке заготовки (блока), получая литейную модель детали или ее пресс-формы. Удобнее применять программы, которые помогают максимально использовать потенциал этих станков с поддержкой 3D-моделей и фрезерной обработки. Управление станком осуществляется через USB порт с обычного персонального компьютера в среде Windows, с помощью модема возможна функция удаленного доступа к ЧПУ, включающая диагностику и модернизацию программного обеспечения.
Описанный способ получения моделей и оснастки, обогащенный собственным опытом, расширяет доступность и гибкость технологии ЛГМ для участков с выпуском 100-5000 т отливок в год, комплектацию оборудованием которых обеспечивает ФТИМС, обладая рядом патентных и научных приоритетов по этому процессу литья.
