Bernd-Rüdiger Meyer, Dirk Falke
Maßhaltige Kunststoff-Formteile
Toleranzen und Formteilengineering
Inhalt
12
Die Autoren
6
Vorwort
8
1 Grundsätze zur Entwicklung maßhaltiger Formteile
16
1.1 Partner bei der Produktionsvorbereitung von Kunststoffteilen
16
1.2 Zeichnungen und Datensätze – Funktionen und Festlegungen
18
1.3 Qualitätsanforderungen an Kunststoff-Formteile unter den Bedingungen der Globalisierung
21
1.4 Sinn und Unsinn moderner Messdatenerfassung
30
1.5 Stellungnahme zur DIN 16901
31
1.6 Fachlich fundiertes Projektmanagement als Voraussetzung für den Projekterfolg
33
2 Maßhaltigkeit und geometrische Produktspezifikation
36
2.1 Geometrische Produktspezifikation und Toleranzarten
36
2.2 Toleranzfeldlagen und Tolerierungsarten für die Formteilfertigung
39
2.3 Wirkzusammenhänge von Maßen (Toleranzanalysen)
42
2.4 Toleranzfestlegung
45
2.5 Rauheitstoleranzen
48
3 Einführung in das funktionsorientierte Toleranzdesign
50
3.1 Bezüge
53
3.2 Toleranzen
56
4 Maßbezugsebenen für die Anwendung und Fertigung von Formteilen
60
4.1 Definition der Maßbezugsebenen
60
4.2 Bestimmung der anwendungsbedingten Maßverschiebung und Maßstreuung
64
4.3 Demonstrationsbeispiel für den Übergang der Maßbezugsebenen
71
5 Kunststoffeigenschaften und deren Einfluss auf die Formteile unter Berücksichtigung der Maßhaltigkeit
76
5.1 Einführung
76
5.2 Strukturbeschreibung der Polymere
79
5.2.1 Chemische Strukturen (Konstitution der Makromoleküle)
79
5.2.2 Morphologische Strukturen (Konformation und Aggregation der Makromoleküle)
83
5.2.3 Vernetzte Strukturen
88
5.2.4 Polymermodifizierung durch Mischungen und Verbunde
89
5.3 Thermisch-mechanische Zustände von Polymeren
89
5.3.1 Verformungsarten bei mechanischer Beanspruchung
89
5.3.2 Thermische Zustände und Übergangsbereiche
90
5.4 Deformations- und Fließverhalten von Polymeren
96
5.4.1 Verarbeitungstechnologische Aspekte
96
5.4.2 Steifigkeit und p-v-T-Verhalten
96
5.4.3 Fließverhalten von Polymerschmelzen
98
5.4.4 Quellströmung beim Spritzgießen
101
5.5 Schwindungsverhalten von Kunststoff-Formteilen
104
5.5.1 Gegenstand und Definitionen zur Verarbeitungsschwindung
104
5.5.2 Beeinflussung der Verarbeitungsschwindung beim Thermoplastspritzgießen
105
5.6 Verzugsverhalten von Kunststoff-Formteilen
109
5.6.1 Verzug als Verformungs- und Stabilitätsproblem
109
5.6.2 Gestaltungsbeispiele für maßhaltige Kunststoff-Formteile
111
5.7 Richtwerte der Verarbeitungsschwindung für Kunststoffe
114
5.7.1 Bewertungsgrundlagen
114
5.7.2 Schwindmaßtabellen
116
5.8 Wärmedehnung, Nachschwindung und Quellung von Kunststoffen
121
5.8.1 Problemabgrenzung
121
5.8.2 Wärmedehnung
121
5.8.3 Nachschwindung
122
5.8.4 Quellung
125
6 Einfluss der Werkzeugkonzeption auf die Maßhaltigkeit
128
6.1 Einführung – Besonderheiten im Werkzeugbau
128
6.2 Deformation der Formteile beim Entformen
130
6.2.1 Verfahrenstechnische Deformation des Formteils
130
6.2.2 Werkzeugbedingte Deformationen des Formteils
132
6.3 Das Werkzeugkonzept
135
6.4 Die typischen Projektpartner
136
6.5 Die insbesondere die Maßhaltigkeit beeinflussenden Werkzeugeigenschaften
137
6.5.1 Allgemeines
137
6.5.2 Werkzeugtemperierung
138
6.5.3 Rheologische Ausbalancierung der Werkzeuge
139
6.6 Relevante Kostenanteile der Werkzeugkosten
142
6.7 Zusammenfassung
143
7 Anwendungsmöglichkeiten der Konstruktions- und Simulationstechniken
144
7.1 Grundlagen der Simulationsrechnungen
144
7.2 Modellaufbereitung
145
7.3 Füllsimulation
146
7.4 Simulation der Werkzeugtemperierung
148
7.5 Verzugssimulation
149
7.6 Bewertung der Simulationsergebnisse
152
8 Fertigungstolerierung nach DIN 16742/ ISO 20457
156
8.1 Konzeptionelle Grundlagen und Anwendungsbereich der DIN 16742/ ISO 20457
156
8.1.1 Konzeptionelle Grundlagen
156
8.1.2 Anwendungsbereich
160
8.2 Grenzabmaße für Größenmaße (Dimensionelle Tolerierung)
162
8.2.1 Bestimmung der Toleranzgruppen und Toleranzreihen
162
8.2.2 Einfluss von Recyclatzusätzen auf die Fertigungsgenauigkeit von Thermoplastformteilen
169
8.3 Positions- und Profilformtolerierung (Geometrische Tolerierung)
171
8.4 Beispiele für die dimensionelle Tolerierung
173
9 Literatur
178
10 Normenverzeichnis
180
Register
182
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