Początki CAD były chyba w większości polskich firm podobne. Zaczęło się od Autocada. Łatwy do opanowania, cenowo przystępny, a czas potrzebny doświadczonemu konstruktorowi oprzyrządowania – korzystającemu dotychczas z deski kreślarskiej – na wdrożenie do pracy z programem był praktycznie pomijalny w porównaniu z programami CAD3D. Autocad oraz różnego rodzaju rozszerzenia, np. wspomagające konstrukcje skrzynki formy wtryskowej, wykorzystując gotowe widoki 2D poszczególnych typów płyt oraz pozwalające generować przekroje przez takie zestawienie 2D, były kolejnym etapem. Znacznie zmniejszyła się pracochłonność, a co za tym idzie, czas potrzebny na przygotowanie dokumentacji
RYS. 1 Podgląd zmiany pozycji wypychacza skośnego względem wypraski: a – forma zamknięta, b – forma częściowo otwarta (forma dwutaktowa – I skok płyt); fragment w białym okręgu pokazuje w zbliżeniu położenie skosu względem wypraski (przyp. aut. – jest to oczywiście przeedytowany screen umożliwający ukazanie na płaskim rysunku zbliżenia i całości)
Wymagania rynku dotyczące współczesnych produktów konsumpcyjnych wymusiły bardzo szybko następny etap. Dziś nie wystarczy, by produkt był: niezawodny, trwały, ergonomiczny i w przystępnej cenie. Aby odnieść sukces na rynku, na którym walczy o klienta jednocześnie kilkadziesiąt firm z tej samej branży, potrzeba czegoś więcej. Taką gwarancją większej szansy na sukces jest błyskawiczna odpowiedź na potrzeby rynku – w postaci efektownego produktu, który przyciągnie uwagę klienta.
Efektowny produkt to nie tylko wspomniana niezawodność i ergonomiczność czy funkcjonalność. Jeszcze większy wpływ ma tu stylistyka wyrobu. Oczy są tym zmysłem, który najbardziej wpływa na naszą ocenę w pierwszych sekundach kontaktu. To one powodują, że nawet kiedy nie mamy czasu, potrafimy zatrzymać się na chwilę, bo coś zwróciło nasza uwagę. Stylistyka współczesnych wyrobów jest jednym z najważniejszych czynników, które wymusiły następny etap w komputerowym wspomaganiu projektowania – modelowanie 3D. Dało nam ono pełną swobodę w narzucaniu kształtów, a przy tym odebrało pracochłonność związaną z przygotowaniem dokumentacji rysunkowej i pozwoliło bardziej skupić się na samej konstrukcji.
Miałem okazję prześledzić ten proces bardzo dokładnie. Będąc jednym z tych, którzy mają już spore doświadczenie w pracy z programami CAD3D, zajmowałem się, poza konstrukcją oprzyrządowania, rozwiązywaniem problemów związanych z użytkowaniem NX Unigraphics. Przejście od pracy w 2D do 3D następowało płynnie. Na początku tylko modele wyrobów tworzono z wykorzystaniem SolidEdge i UG. Dokumentację oprzyrządowania nadal wykonywano opierając się na Autocadzie. Dopiero pojawienie się bardziej złożonych pod względem kształtów modeli wyrobów wymusiło również na konstruktorach oprzyrządowania przejście do pracy w środowisku 3D.
W początkowym okresie opracowywania oprzyrządowania w aplikacji 3D stosowano rozwiązanie „hybrydowe”. Gniazda formujące do form wtryskowych powstawały w NX Unigraphics, natomiast pozostałe elementy formy tworzono w… Autocadzie. Rozwiązanie takie jest bardzo ryzykowne ze względu na zwiększoną szansę wystąpienia błędów konstrukcyjnych. Pomimo tego ryzyka ma ono w mojej opinii równoważną zaletę – przejście na prace w 3D przy mniejszych nakładach czasowych i finansowych, związanych z opanowaniem nowego narzędzia. Dodatkowym plusem jest szansa sprawdzenia w praktyce przewagi środowiska 3D.
Opanowanie NX Unigraphics moldwizard jeszcze bardziej zmniejszyło rolę dokumentacji płaskiej. Możliwość dokonywania istotnych zmian w konstrukcji formy przy nieznacznym zwiększeniu nakładu pracy jest chyba najbardziej widoczną zaletą tego programu. Szereg innych funkcji pozwala na błyskawiczne przygotowanie modeli 3D dla programistów maszyn numerycznych, jeszcze zanim zostały przygotowane rysunki płaskie. Wyszukiwanie kolizji czy widok na model formy w pozycji otwartej pomagał unikać wielu błędów i związanych z tym korekt konstrukcji (rys. 1a–1b). W dalszym ciągu wykonywano jednak szereg podobnych lub wręcz identycznych operacji w każdej formie. W niektórych wypadkach można było zmodyfikować istniejące projekty form adaptując je, jeśli modele wyrobów były zbliżone geometrycznie i technologicznie. Jednak były to sporadyczne przypadki. Ponadto nakład pracy na zmodyfikowanie istniejącego projektu formy był nieznacznie mniejszy niż przygotowanie nowego projektu z wykorzystaniem narzędzi molda. Od tego momentu zaczął się etap modyfikacji bazy moldwizarda.
W pierwszej kolejności było to przygotowanie gotowych formatek pod rysunki 2D, najczęściej wykorzystywanych elementów z bazy wraz z podstawowymi widokami i najważniejszymi wymiarami. Ta cześć modyfikacji dała natychmiastowe wyniki, skracając czas wykonania rysunków. Szczególnie dało się to odczuć w przypadku płyt skrzynki. Doświadczenie pokazało jednak, że nieodpowiednie zwymiarowanie płyt czy elementów znormalizowanych (wypychacze, pierścienie itp.) po wstawieniu ich z bazy najczęściej kończyło się koniecznością „naprawienia” wymiarów przez użytkownika czy wręcz ich usunięcia. W skrajnych przypadkach prowadziło do usunięcia całego przekroju. Dzieje się tak, kiedy spora cześć elementów rysunku nie zregeneruje się, a jego „naprawa” w takich wypadkach często pochłania więcej czasu niż sporządzenie nowego widoku czy przekroju. Po wykonaniu kilkunastu następnych form zebrane wnioski pozwoliły na skorygowanie rysunków i w efekcie drastyczne zmniejszenie czasu przygotowania niektórych z nich, np. w przypadku kolumny skośnej pod suwak sprowadziło się to do zregenerowania rysunku i drobnych korekt pozycji wymiarów (w sumie ok. 10 sekund). Cała tabelka jest wypełniana automatycznie, łącznie z datą, nazwiskiem autora i pełnym numerem rysunku (rys. 2). Użytkownik podejmuje jedynie decyzję, który numer pozycji zestawienia przydzielić elementowi. Wszystko można oczywiście zmodyfikować za pomocą narzędzi NX Unigraphics (annotation editor) bądź specjalnie przygotowanych w tym celu narzędzi. Zaoszczędzony czas pozwolił między innymi na znacznie dokładniejszą analizę modelu wypraski, zmniejszenie liczby późniejszych korekt technologicznych i związanych z tym zmian w konstrukcji formy o ok. 90%. Całkowity czas przygotowania dokumentacji formy wtryskowej (modele + rysunki) zmniejszył się o 15–30% w stosunku do czasu potrzebnego w przypadku pracy na plikach niezmodyfikowanych. Ponadto zastosowanie jednego programu do tworzenia dokumentacji oprzyrządowania i programów pod wszystkie maszyny numeryczne (drążarki, drutówki, frezarki wieloosiowe) zmniejszyło liczbę błędów powstających na maszynach o około 80%, a rolę rysunków płaskich ograniczyło prawie w całości do poziomu dokumentacji kontrolno-informacyjnej. Przez następne półtora roku dokonywane były kolejne zmiany wewnątrz bazy moldwizarda. Nie skupiano się tylko na modyfikacji istniejących elementów. Prawie każdy nowy element zastosowany w formie był implementowany w krótkim czasie do bazy części znormalizowanych tak, by mógł z niego później skorzystać inny konstruktor (rys. 3 i rys. 4). Rozwijane były całkiem nowe narzędzia zarówno w trybie modelowania, jak i trybie rysunku. Obecnie baza plików znacznie odbiega od pierwowzoru. Dla przykładu, po wstawieniu wybranej skrzynki można zdefiniować za pomocą kilku kliknieć myszką ilość cofaczy, ich pozycje i rozmiary. Program sam skoryguje skrzynkę. Od razu pojawią się cofacze wraz z otworami w płytach. Na rysunkach płaskich średnice otworów pod cofacze będą miały dodaną uwagę o liczbie tych otworów w płycie. Możemy np. zmienić średnicę wypychacza tulejowego na mniejszą nieznormalizowaną średnicę. Program pokaże nam, na jaką wysokość należy przeszlifować średnicę tulejówki, aby zapewnić jej odpowiednie prowadzenie w stemplu, a jednocześnie zabezpieczyć przed kolizją w trakcie ruchu płyt wypychaczy. W chwili obecnej stosowana jest jedna, identyczna na każdym stanowisku baza części znormalizowanych. Każdy konstruktor może przesiąść się na inne stanowisko i znajdzie tam te same narzędzia. Standaryzacji podlegają nie tylko pliki z bazy, ale również ustawienia niektórych preferencji użytkownika (np. przypisanie warstw poszczególnym typom elementów modelu i rysunku). Celem tego działania jest umożliwienie bezproblemowej pracy każdemu konstruktorowi na każdym stanowisku z dowolnym projektem, niezależnie od tego, kto go rozpoczął (rys. 5).
Ktoś kiedyś powiedział: „program, którego nie można ulepszyć, jest programem przestarzałym”. Program NX Unigraphics daje duże możliwości dopasowania aplikacji do swoich potrzeb, choćby takie narzędzie jak UDF (user defined feature). Przy odrobinie pracy pozwala wykreować całkiem nowe polecenia. W rękach twórczego umysłu może być źródłem wielu nowych pomysłów znacznie poprawiających wydajność. Wystarczy pomyśleć, jakie osiągi mają stuningowane auta w stosunku do swoich pierwowzorów. Przy tym, w przeciwieństwie do aut, żywotność programów po ich „tuningu” nie spada, lecz wzrasta wraz ze wzrostem ich wydajności. Nie należy jednak zapominać, że wszelkie modyfikacje powinny mieć poparcie w praktyce, nie w teorii. Przynajmniej w przypadku programów przeznaczonych do konstrukcji oprzyrządowania.
Na zakończenie przypomnę mądre przysłowie dla przyszłych CAD tuningowców: „pośpiech jest wskazany przy łapaniu pcheł”. Masz pomysł? Zrealizuj go zachowując ostrożność. Masz dwa pomysły, zrealizuj najpierw jeden z nich, oceń efekty i dopiero wtedy spróbuj z kolejnym. W ten sposób, jeśli coś pójdzie nie tak, będziesz od razu wiedział, który z tych pomysłów jest przyczyną problemów. Zaoszczędzi ci to sporo czasu – w celu określenia źródła błędu i wprowadzenia niezbędnych poprawek.
Autor jest konstruktorem oprzyrządowania
w firmie Bury Technologies.
Autor: TEKST I RYSUNKI: DARIUSZ JÓŹWIAK
