Zehn wichtige Überlegungen zum Entwerfen hochwertiger Formteile

  • Jul 19,2022

1. Materialauswahl

Materialien werden oft im frühen Designprozess festgelegt und sollten von beiden Parteien einvernehmlich vereinbart werden. Der Konstrukteur kann feststellen, dass bestimmte Hochleistungsharze aufgrund der Viskosität, des hohen Glasgehalts oder der Kristallinität möglicherweise nicht ideal für einen Former geeignet sind. Ein Harz kann aufgrund spezifischer physikalischer oder chemischer Beständigkeitseigenschaften ausgewählt werden, kann jedoch sehr schwierig zu formen oder spezifizierte Toleranzen einzuhalten.


2 . Einfallstellen

Konstrukteure stehen immer wieder vor der Herausforderung, Einfallstellen in Teilen zu vermeiden. Obwohl die empfohlene maximale Wandstärke an der Basis einer Rippe oder eines Vorsprungs weniger als 60 % der senkrechten Stirnwand betragen sollte, bevorzugen einige Teilekonstrukteure 50 % oder weniger. Es sollte beachtet werden, dass dies eine Richtlinie und keine Garantie dafür ist, dass das Teil für die QC-Abteilung akzeptabel ist. Kosmetische Oberflächenmängel sind abhängig von Werkzeugqualität, Anschnittposition, Nennwandstärke, Material, Additiven, Oberflächenbeschaffenheit, Farbe und Betrachtungswinkel. Produktionsprobleme können vermieden werden, indem eine akzeptable Oberflächenqualität mit dem Spritzgießer klar festgelegt wird, lange bevor eine dieser Entscheidungen getroffen wird. Die beste Lösung besteht darin, ehrliche Erwartungen und Backup-Pläne lange vor Produktionsbeginn bereitzustellen.


3. Wichtige Toleranzen

Obwohl Designer nach Möglichkeit immer großzügige Toleranzen vorsehen sollten, müssen oft enge Toleranzen für Passform, Funktion oder Aussehen eingehalten werden. Eine der größten Herausforderungen für jeden Konstrukteur, der mit der Konstruktion eines Spritzgussteils konfrontiert ist, besteht darin, im Design genügend Freiraum für Toleranzabweichungen zu schaffen. Die Toleranzabweichung hängt von mehreren Variablen ab, einschließlich Materialien, Prozesssteuerung und Werkzeugdesign. Akzeptable Toleranzbereiche in einem Design variieren stark von einem Gießer zum anderen. Es ist unbedingt erforderlich, dass Konstrukteure mit einem Spritzgießer vernünftige Spezifikationen für kritische Toleranzen besprechen und bei Bedarf Optionen für mögliche Werkzeugrevisionen in Betracht ziehen. Dies kann erfordern, dass bestimmte Konstruktionsmerkmale absichtlich mit zusätzlichem Spiel entworfen werden, das später durch Entfernen von Stahl aus der Form festgezogen wird. Niemand möchte beim Schweißen Stahl hinzufügen, um Interferenzprobleme zu beheben. Spritzgießer können eine Reihe von Vorschlägen machen, um eine strenge Toleranzkontrolle aufrechtzuerhalten, einschließlich Nachbearbeitung, Befestigung und Anschnittpositionen.


4 . Gate-Standort

Die Anschnittposition sollte idealerweise von einem Konstrukteur, Former und Werkzeugmacher festgelegt werden. Die Angussposition ist für praktisch alle Eigenschaften eines Spritzgussteils entscheidend. Sie beeinflusst Aussehen, Verzug, Toleranzen, Oberflächenbeschaffenheit, Wandstärke, Einformspannungen und physikalische Eigenschaften. Einige Konstrukteure verwenden Mold-Flow-Simulationen, um Design und Position des Angusses vorzugeben. Das ist großartig, wenn der Former mit seinen Empfehlungen einverstanden ist. Die Designer sollten nicht darauf bestehen, dass ihre Gate-Empfehlungen kompromisslos eingehalten werden müssen. In jedem Fall wird durch die enge Zusammenarbeit mit einem Former während des gesamten Designzyklus sichergestellt, dass der Anguss die Leistung, das Aussehen oder die Passform des Teils nicht beeinträchtigt. Spritzgießer sind auch bereit, Konstrukteure über die Art des Angusses und Merkmale zu beraten, die der Teilegeometrie basierend auf dem Angussdesign möglicherweise hinzugefügt werden müssen. Molders wird auch Kompromisse zwischen verschiedenen Arten von Anschnitten anbieten, einschließlich Fächeranschnitten, Randanschnitten oder Angussanschnitten.


5 . Sichere Bereiche aus Stahl

Beim Entwerfen von Spritzgussteilen müssen Sie sich normalerweise mit Details auseinandersetzen, die enge Toleranzen erfordern, wie z. B. Schnappverbindungen, Ausrichtungsmerkmale oder ineinandergreifende Teile. Es ist einfach, diese Merkmale im CAD perfekt auszurichten und anzupassen, aber es ist nicht so einfach, sie während der Produktion wiederholt herzustellen. Details, die ein Former nicht sicher reproduzieren kann, werden oft „stahlsicher“ konstruiert. Für diejenigen, die mit dem Begriff nicht vertraut sind, bedeutet stahlsicher, dass das Konstruktionsmerkmal mit genügend Freiraum detailliert ist, damit ein Werkzeughersteller Stahl in der Form leicht maschinell entfernen kann, um die Freiräume zu verengen, nachdem die ersten Testschüsse gegossen wurden. Die meisten Former bevorzugen diese Vorsichtsmaßnahmen, um zu vermeiden, dass Material zurück in die Form geschweißt wird, die dann später bearbeitet wird. Schweißen beeinträchtigt immer die Werkzeugqualität, ist teuer und verzögert den Produktionsstart. Durch die enge Zusammenarbeit mit einem Gießer oder Werkzeughersteller zu Beginn des Konstruktionsprozesses werden Überarbeitungen im Design minimiert, sodass sich beide Parteien auf kritische Abmessungen einigen können, die stahlsicher gemacht werden sollten, und auf die Größe des Freiraums, der in das Design aufgenommen werden muss. Typischerweise erhöhen diese kooperativen, gut geplanten Entscheidungen das Werkzeugbudget kaum oder gar nicht und haben nur minimale Auswirkungen auf den Produktionsstart. Umgekehrt möchten einige Spritzgießer, dass die Teile genau wie erwartet konstruiert sind und keinen zusätzlichen Freiraum wünschen. Deshalb ist eine enge Kommunikation mit Ihrem ausgewählten Spritzgießer wichtig. Gut geplante Entscheidungen erhöhen das Werkzeugbudget kaum oder gar nicht und wirken sich nur minimal auf den Produktionsstart aus. Umgekehrt möchten einige Spritzgießer, dass die Teile genau wie erwartet konstruiert sind und keinen zusätzlichen Freiraum wünschen. Deshalb ist eine enge Kommunikation mit Ihrem ausgewählten Spritzgießer wichtig. Gut geplante Entscheidungen erhöhen das Werkzeugbudget kaum oder gar nicht und wirken sich nur minimal auf den Produktionsstart aus. Umgekehrt möchten einige Spritzgießer, dass die Teile genau wie erwartet konstruiert sind und keinen zusätzlichen Freiraum wünschen. Deshalb ist eine enge Kommunikation mit Ihrem ausgewählten Spritzgießer wichtig.


6. Absperrwinkel

Absperrwinkel und Bypass beziehen sich auf den minimalen Winkel zwischen dem Kern und dem Hohlraum, der normalerweise eine Öffnung in einem Teil erzeugt, die andernfalls einen Schieber oder Nocken erfordern würde. Merkmale wie kreisförmige Löcher, Schnappverschlüsse oder große rechteckige Öffnungen können normalerweise in Wänden senkrecht zur Ziehlinie geformt werden, indem Merkmale für einen Bypass in der Form entworfen werden. Alle Former wollen so viel Winkel wie möglich zwischen Kern und Kavität, während Designer normalerweise keinen Winkel oder einen minimalen Winkel in diesen Merkmalen wollen. Der Kompromiss liegt meist zwischen mindestens 3° bis 5°. Die Vorteile, diese Details mit einem Former oder Werkzeugmacher zu besprechen, können nicht genug betont werden. Es werden viele Stunden gespart, bevor Zeit mit der Detaillierung von Teilefeatures in CAD mit langen Featurebäumen verschwendet wird, die schwer zu bearbeiten sind, nachdem das Teil vollständig detailliert wurde. Einige Former akzeptieren einen Mindestwinkel von 3°, während andere einen Mindestwinkel von 8° bis 10° erfordern. Die Langlebigkeit des Werkzeugs, die Werkzeugqualität, die Spezifikationen des Formstahls und die zu formenden Materialien wirken sich auf diese Details aus.


7. Ausrichtung des Formschrägewinkels

Wenn Sie mit der Detaillierung eines Konzepts beginnen und es in ein Spritzgussteil für die Produktion umwandeln, müssen Entformungswinkel zu allen Oberflächen in Ziehlinie hinzugefügt werden. In den meisten Fällen ist die Entwurfsorientierung offensichtlich. Es gibt jedoch Fälle, in denen die Formschräge auf den Kern oder die Kavität ausgerichtet werden kann. Diese Entscheidungen wirken sich auf Trennlinien, Werkzeugdesign, Passungen zwischen Teilen und Kosten aus. Es gibt Fälle, in denen die Lage der Trennlinie die Form unnötig verkomplizieren und die Werkzeugkosten erhöhen könnte. Durch die Überprüfung dieser Details mit einem Former während des Entwicklungsprozesses wird sichergestellt, dass das Design für minimale Kosten und optimale Leistung optimiert wurde, wenn es zur Produktion an den Former übertragen wird.


8. Texturierung und Entwurf

Die mit dem Spritzgießen vertrauten Designer und Ingenieure sind sich der Auswirkung der Oberflächenbeschaffenheit auf Entformungswinkel bewusst. Hochglänzende glatte Oberflächen lassen sich viel einfacher aus einer Form auswerfen als eine raue oder strukturierte Oberfläche. Bei der Detaillierung von Produktionsteilen gibt es zahlreiche Fälle, in denen Konstrukteure Formschrägen minimieren oder Texturen auf Außenflächen spezifizieren müssen. Und Kernstifte mit minimaler Formschräge sollten für einen einfachen Teileauswurf poliert werden. Dasselbe gilt für Rippen oder andere Merkmale, die typischerweise innerhalb eines Teils liegen.


9. Terminierung kritischer Anlaufphasen

Ein wesentlicher Teil des Designprozesses umfasst die Planung kritischer Meilensteine ​​in jeder Phase der Entwicklung. Jedes Projekt erfordert die Synchronisierung von Konstruktionsaktivitäten mit den mit dem Produkt verbundenen Geschäftsplänen. Diese Veranstaltungen umfassen Messen, klinische Studien und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften sowie die endgültige Produktfreigabe. Eine enge Kommunikation mit einem Gießer ist eine wesentliche Aktivität, um sicherzustellen, dass der Projektbeteiligte seine Ziele erreichen kann. Kritische Projektmeilensteine, die direkt mit einem Former verbunden sind, umfassen die Bestellung von Stahl, die Werkzeugkonstruktion, die Bearbeitung von Formen, das Texturieren von Werkzeugen, Musteraufnahmen, das Entwerfen und Bauen von Vorrichtungen, das Festlegen von Qualitätsstandards und das Optimieren von Produktionsparametern. Diese kritischen Aufgaben müssen geplant und mit den allgemeinen Projektzielen koordiniert werden, um kostspielige Werkzeugrevisionen oder Produktionsverzögerungen zu vermeiden. Die vollständige Integration dieser Aktivitäten mit Molder ist ein wesentlicher Bestandteil der gesamten Produktentwicklung und des Designs für die Fertigung.


10. Sekundäre Operationen und Vorrichtungen

Nebenoperationen und Vorrichtungen werden oft bis zum letzten Moment des Produktionsstarts aus dem Budget oder den Projektplänen herausgelassen. Sekundäre Vorgänge wie Tampondruck, Etikettierung, Lackierung, maschinelle Bearbeitung und das Hinzufügen von Einlagen wirken sich alle auf das Design aus. Bestimmte Sekundäroperationen wie Ultraschalleinfügung, Ultraschallbonden und maschinelle Bearbeitung tragen oft zu den Kapitalausgaben bei. Technische Überlegungen zu Ultraschallverbindungen und Toleranzen sollten mit den Spritzgießern besprochen werden, um Probleme während der Produktion zu minimieren. Sekundäre Bearbeitungsvorgänge können Vorrichtungen erfordern und das Teiledesign beeinflussen. Gute Formpartner können auf diese feinen Details im Voraus hinweisen, sodass sich alle über das Endprodukt und die Kapitalinvestition einig sind, wenn CAD-Dateien und Dokumentationen für die Produktion freigegeben werden.


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