CAD projektování vstřikovacích strojů na plast

Výroba hydraulických lisů má v regionu velkou tradici, první hydraulický lis byl v rakovnické firmě ING VLTAVSKÝ vyroben už v letech 1919 až 1920. Po znárodnění v roce 1948 byla firma začleněna do národního podniku Továrny obráběcích strojů, jehož součástí byl i TOS Rakovník. Výrobní program se v té době postupně zužoval až ke specializaci na horizontální vstřikovací šnekové stroje, současně probíhala výroba jednoduchých vertikálních lisů. Po roce 1989 se TOS Rakovník pokusil vzkřísit obor vstřikovacích strojů na plasty a gumu, dobrý záměr však postupně ztroskotal, zřejmě také proto, že se nepodařilo získat vhodného zahraničního partnera, který by pomohl překlenout vývojovou a investiční »mezeru«. V té době se z TOS Rakovník oddělila malá skupina techniků a obchodníků s cílem navázat na tradici rakovnických dodavatelů plastikářských strojů a v roce 1992 byla založena firma INVERA, která později přešla k výrobě zcela nových horizontálních vstřikovacích strojů s označením IN-TEC. Současná firma INVERA postupně rozšiřovala svoje výrobní, konstrukční a obchodní aktivity a stala se tak jediným domácím výrobcem vstřikovacích strojů na plasty a gumu v ČR.

Od »prkna« přes AutoCAD k Inventoru S růstem firmy se vyvíjely i její IT technologie. V počátcích, kdy hlavní výrobní činností byly opravy starých lisů, nebyly nároky na technickou přípravu výroby vysoké. V konstrukci stačilo »klasické« rýsovací prkno. Jakmile se výrobní činnost soustředila na modernizaci lisů, zvýšila se náročnost technické přípravy výroby i tvorby konstrukční dokumentace. Konstruktéři postupně začali používat AutoCAD, který umožnil jejich práci výrazně usnadnit a zefektivnit. S dalším rozvojem výrobních aktivit bylo nutné posílit i softwarové možnosti konstruování a z možných alternativ CAD produktů byl nakonec vybrán Autodesk Inventor Series 8 s aplikací MechSoft, následně rozšířený na verzi Autodesk Inventor Professional 9.

To umožnilo konstruktérům plynule navázat na starou výkresovou dokumentaci. Přechod mezi soubory Inventoru a soubory typu .dwg je bezproblémový. Navíc softwarový balík Inventoru obsahuje i klasický AutoCAD 2004, resp. 2005, který se v konstrukci využívá pro tvorbu hydraulických schémat.

Ke každému lisu musí existovat hydraulické schéma a jeho nejrychlejší tvorba spočívá v úpravě starších výkresů a využití již hotových schematických značek. Tvorba schématu je klasická práce ve 2D, pro kterou je AutoCAD velmi vhodným a kvalitním nástrojem.
Pro běžné konstruování se Inventor Series ukázal jako dobrá volba. Jde o kvalitní 3D modelář se snadným a intuitivním ovládáním, na který není nutné dlouhé zaškolování a případné nezáživné studování manuálu. V případě potřeby stačí u příkazu kliknout na nápovědu, která se zobrazí ve třech úrovních Postupy, Reference, Koncepce. Na těchto záložkách je podrobný popis příkazu, ale i další obecné rady, takže není nutné další hledání. Kvalitu tohoto řešení zdůrazňuje i fakt, že s programem není dodáván manuál a Autodesk plně spoléhá právě na zmíněnou nápovědu.
Program respektuje i specifika Jedním ze specifických rysů konstrukce hydraulických lisů je navrhování hydraulických panelů (kostek). Je to zpravidla kovový kvádr, na který jsou připojeny jednotlivé hydraulické prvky (rozváděče, tlakové ventily apod.), které vykonávají požadované funkce. Hydraulický panel zajišťuje jejich pevné a hydraulicky těsné umístění a hlavně jejich vzájemné propojení tak, jak je nutné pro požadované funkce stroje. Kostka je pak propojena s ostatními částmi hydraulického obvodu, např. s čerpadlem, s nádrží, s rotačními a přímočarými hydromotory. Proto je v kostce množství různých vývrtů a komor, které se musejí nebo naopak nesmějí protínat.

Většina hydraulických prvků se připojuje přes normalizované připojovací obrazce nebo tyto prvky mají standardní rozměry. Vzhledem k tomu, že se jedná o opakující se prvky, v praxi se velmi osvědčilo vytvoření knihovny iPrvků. Tvorba iPrvku je v Inventoru téměř stejně náročná jako vymodelování běžného prvku, jen je třeba jej uložit jako iPrvek. Následně stačí jej pouze vložit a zadat potřebné parametry. Při tvorbě hydraulické kostky proto naši konstruktéři umístí na její základní polotovar patřičné iPrvky a doladí délky kanálů, případně rozměry polotovaru. Pro lepší kontrolu nad vrtáním kostky není problém si v Inventoru udělat negativ kostky pomocí funkce odvozená součást. Tento negativ je pak plně asociativní s původní hydraulickou kostkou, takže všechny případné korekce rozměrů kostky jsou ihned zřetelné. Po dokončení vymodelování kostky se osvědčilo na kostku rozmístit dané hydraulické prvky z knihovny. To umožňuje kontrolu nad tím, že se nějaké prvky neprotínají. Inventor zároveň umí automaticky udělat ze sestavy »rozstřel«, který pak lze použít jako podklad pro montáž kostky i jako přílohu do návodu k popisu lisu.
Další používaný program Inventor Professional 9 v sobě obsahuje výpočet metodou konečných prvků (MKP) a pomocí tohoto modulu mohou vývojáři provádět výpočty zatížení součástek při běžné konstrukční práci. Vzhledem k tomu, že MKP spočítá i průhyb součásti, lze takto určit i tuhosti pevné a pohyblivé desky u vstřikovacího lisu. Znalost tuhosti desek lze později využít při návrhu uzavíracího kloubového mechanismu vstřikovacího lisu, což je velmi komplikovaná záležitost, která úzce souvisí s kvalitou a životností vstřikovacího lisu.