Preskočiť na obsah

Technická príprava výroby

Výroba kvalitného odliatku závisí už od jeho konštrukčného návrhu realizovaného konštruktérom. Konštruktér musí pri vypracovávaní konštrukčného návrhu zohľadniť technologické aspekty výroby odliatkov, musí rešpektovať špecifické pravidlá pre návrh konštrukcie odliatku. Konštrukcia súčiastky musí byť technologická. Pod pojmom technologickosť rozumieme to, že navrhovaná súčiastka musí byť vhodná pre výrobu danou výrobnou technológiou. Predpokladom úspešnej výroby odliatkov vysokej kvality je spolupráca konštruktéra s technológom už v štádiu konštrukčného návrhu. Základom pre výrobu odliatku je technická príprava výroby, v rámci ktorej sa stanoví optimálna výrobná metóda a spracuje sa výrobná dokumentácia odliatku.
K základným dokumentom patrí zlievarenský postupový výkres a výrobný postup odliatku. Sú podkladom pre výrobu modelového zariadenia aj pre výrobu formy. V špeciálnych prípadoch sa zhotovuje aj postupový výkres modelového zariadenia.

Zlievarenský postupový výkres je konštrukčný výkres súčiastky doplnený ďalšími údajmi určujúcimi požiadavky na modelové zariadenie a spôsob formovania. Zvláštnosťou tejto výkresovej dokumentácie je to, že sa vyhotovuje farebne. Spôsob grafického zobrazenia predpisuje norma STN 01 3061. Kľúčovým momentom je správna voľba polohy odliatku vo forme, čomu sa podriaďuje voľba deliacej plochy formy a modelu. Voľba umiestnenia odliatku a deliacej plochy vo forme výrazne vplýva na výslednú kvalitu odliatku, zložitosť modelu, determinuje prácnosť a postup výroby formy, spotrebu tekutého kovu, a tým aj celkové náklady na výrobu odliatku. Od polohy odliatku vo forme závisí aj celkové riešenie vtokovej sústavy, rozloženie a veľkosť náliatkov. Ďalším krokom pri vypracovaní zlievarenského postupového výkresu je určenie počtu a polohy jadier, poradie ich zakladania do formy. Zakreslia sa všetky prídavky, úkosy a zaoblenia. Ich veľkosť predpisujú príslušné normy ( STN EN ISO 8062-3,  STN 04 2021,  STN 01 4909) v závislosti od stupňa presnosti odliatkov, rozmerov a situovania príslušných plôch, materiálu modelu a hrúbky steny odliatku. Stupeň presnosti odliatkov závisí od použitej technológie výroby formy (STN EN ISO 8062-3). V zlievarenskom postupovom výkrese je zakreslená a zakótovaná vtoková sústava, náliatky aj výfuky. Návrhu a výpočtu vtokovej sústavy treba venovať mimoriadnu pozornosť, aby bola zabezpečená výroba akostných odliatkov.

Výrobný postup odliatku je súhrn záväzných smerníc a údajov, ktoré jednoznačne určujú optimálne podmienky výroby odliatku. Používa sa nielen pri vlastnej výrobe odliatku, ale je zároveň podkladom pre ekonomický rozbor výroby, určenie spotreby materiálov, počtu pracovníkov, stanovenie výkonových noriem, stanovenie nárokov na strojové zariadenia a pod. Výrobný postup odliatku sa vyhotovuje na jednotnom formulári, ktorý sa podľa potreby dopĺňa potrebným počtom príloh. Súčasťou formulára je aj náčrt odliatku v rôznych pohľadoch a rezoch, a to tak, ako je zaformovaný v hotovej forme.

Počítačom podporovaný návrh a modelovanie, ako aj moderné techniky “Rapid Prototyping-u“ môžu poskytnúť výraznú pomoc pri ďalšom znižovaní nákladov a znižovaní dodacích lehôt už počas samotného návrhu výroby odliatku. Dnes majú inžinieri prístup k rôznemu softvéru, ktorý im pomáha pri navrhovaní, výrobe a riadení úloh spojených s návrhom výroby odliatkov. Maximálny úžitok sa dá dosiahnuť pomocou softvéru CAD/CAE/CAM v prípadoch, ak sú návrh modelu, kontrola a výroba plne integrované. Integrovaný systém CAD/CAE/CAM môže skrátiť cyklus navrhovania odliatkov a ich výroby, výsledkom čoho môže byť výroba kvalitných odliatkov v kratšom čase. Návrh optimálnej konštrukcie odliatku je komplikovaný proces, ktorý si vyžaduje spoluprácu mnohých odborníkov, predovšetkým konštruktéra a zlievarenského technológa. Použitie softvéru CAD/CAE/CAM väčšinou uľahčuje a zrýchľuje revíziu konštrukčného návrhu. Revízie konštrukčného návrhu sú drahé a časovo náročné, ale sú bežné, pretože konštruktéri výrobkov majú obmedzené znalosti o procesoch odlievania. Mnoho konštruktérov nevie vyhodnotiť vyrobiteľnosť výrobku danou technológiou výroby. Pri konvenčnom prístupe sa problémy objavujú až vo výrobnej fáze, keď je oveľa nákladnejšie začleniť zmeny, než v etape návrhu. Použitím systému CAD/CAE/CAM sa uľahčí aj komunikácia medzi konštruktérom a technológom, zjednodušuje sa elektronická výmena informácií medzi nimi.

Prvým krokom technickej prípravy výroby podporovaným systémami CAD/CAE/CAM je vytvorenie geometrického modelu odliatku na počítači s nainštalovaným softvérom CAD (Computer Aided Design). Existuje množstvo rôznych softvérových nástrojov na modelovanie objektov, napríklad AutoCAD, AutoDesk Inventor, CATIA, Solid Edge, Solid Works, atď. Po vytvorení modelu odliatku je možné tento použiť pre viacero rôznych aplikácií. Zahŕňa to napríklad analýzu CAE (Computer Aided Engineering), simuláciu vzniku napätí, prenosu tepla, vibrácií, únavy a lomu a pod., ktoré sa používajú na optimalizáciu funkčnosti a hmotnosti odliatku. Po tomto kroku nasleduje návrh modelu, jadier, vtokovej sústavy a náliatkov. Návrh odliatku je upravený tak, aby zohľadňoval vyrobiteľnosť.

Všetky zmeny rozmerov a tvaru odliatkov sa musia konzultovať medzi zúčastnenými stranami. Po týchto úpravách tvaru odliatku sa počítačový model použije ako vstup pre zlievarenský simulačný softvér (AutoCAST, FLOW-3D, MAGMASoft, Pro/CAST, SOLIDCast, atď.). Simulácia odlievania môže zahŕňať plnenie formy a tuhnutie odliatku, ktoré sú užitočné na optimalizáciu návrhu vtokovej a náliatkovej sústavy. Umožňuje predpovedať plnenie formy a tuhnutie zliatiny, určiť miesta, kde môžu vzniknúť stiahnutiny a ďalšie chyby odliatku. Po absolvovaní simulácie procesu odlievania sa počítačový model odošle do programu CAM (Computer Aided Manufacturing) na naplánovanie dráh CNC fréz a simuláciu jednotlivých krokov obrábania modelu odliatku. Ďalšou možnosťou na rýchlu výrobu modelov je využitie technológií Rapid Prototyping-u.