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Bernd-Rüdiger Meyer, Dirk Falke
Maßhaltige Kunststoff-Formteile
Toleranzen und Formteilengineering
Vorwort
6
Inhalt
10
1 Grundsätze zur Entwicklung maßhaltiger Formteile
14
1.1 Partner bei der Produktionsvorbereitung von Kunststoffteilen
14
1.2 Zeichnungen und Datensätze – Funktionen und Festlegungen
16
1.3 Qualitätsanforderungen an Kunststoff-Formteile unter den Bedingungen der Globalisierung
19
1.4 Sinn und Unsinn moderner Messdatenerfassung
27
1.5 Stellungnahme zur DIN 16901
28
1.6 Fachlich fundiertes Projektmanagement als Voraussetzung für den Projekterfolg
30
2 Maßhaltigkeit und geometrische Produktspezifikation
32
2.1 Geometrische Produktspezifikation und Toleranzarten
32
2.2 Toleranzfeldlagen und Tolerierungsarten für die Formteilfertigung
35
2.3 Wirkzusammenhänge von Maßen (Toleranzanalysen)
38
2.4 Toleranzfestlegung
41
2.5 Rauheitstoleranzen
44
3 Einführung zum Toleranzmanagement
46
3.1 Bezüge
48
3.2 Toleranzen
50
3.3 Toleranzrechnung
51
3.4 Praktische Anwendung
53
4 Maßbezugsebenen für die Anwendung und Fertigung von Formteilen
58
4.1 Definition der Maßbezugsebenen
58
4.2 Bestimmung der anwendungsbedingten Maßverschiebung und Maßstreuung
61
4.3 Demonstrationsbeispiel für den Übergang der Maßbezugsebenen
69
5 Kunststoffeigenschaften und deren Einfluss auf die Formteile unter Berücksichtigung der Maßhaltigkeit
74
5.1 Einführung
74
5.2 Strukturbeschreibung der Polymere
77
5.2.1 Chemische Strukturen (Konstitution der Makromoleküle)
77
5.2.2 Morphologische Strukturen (Konformation und Aggregation der Makromoleküle)
81
5.2.3 Vernetzte Strukturen
85
5.2.4 Polymermodifizierung durch Mischungen und Verbunde
86
5.3 Thermisch-mechanische Zustände von Polymeren
87
5.3.1 Verformungsarten bei mechanischer Beanspruchung
87
5.3.2 Thermische Zustände und Übergangsbereiche
87
5.4 Deformations- und Fließverhalten von Polymeren
93
5.4.1 Verarbeitungstechnologische Aspekte
93
5.4.2 Steifigkeit und p-v-T-Verhalten
93
5.4.3 Fließverhalten von Polymerschmelzen
95
5.4.4 Quellströmung beim Spritzgießen
98
5.5 Schwindungsverhalten von Kunststoff-Formteilen
101
5.5.1 Gegenstand und Definitionen zur Verarbeitungsschwindung
101
5.5.2 Beeinflussung der Verarbeitungsschwindung beim Thermoplastspritzgießen
102
5.6 Verzugsverhalten von Kunststoff-Formteilen
105
5.6.1 Verzug als Verformungs- und Stabilitätsproblem
105
5.6.2 Gestaltungsbeispiele für maßhaltige Kunststoff-Formteile
108
5.7 Richtwerte der Verarbeitungsschwindung für Kunststoffe
111
5.7.1 Bewertungsgrundlagen
111
5.7.2 Schwindmaßtabellen
113
5.8 Wärmedehnung, Nachschwindung und Quellung von Kunststoffen
118
5.8.1 Problemabgrenzung
118
5.2.8 Wärmedehnung
119
5.8.3 Nachschwindung
119
5.8.4 Quellung
122
6 Einfluss der Werkzeugkonzeption auf die Maßhaltigkeit
126
6.1 Einführung – Besonderheiten im.Werkzeugbau
126
6.2 Deformation der Formteile beim Entformen
128
6.2.1 Verfahrenstechnische Deformation des Formteils
128
6.2.2 Werkzeugbedingte Deformationen des Formteils
130
6.3 Das Werkzeugkonzept
133
6.4 Die typischen Projektpartner
134
6.5 Die insbesondere die Maßhaltigkeit beeinflussenden Werkzeugeigenschaften
136
6.5.1 Allgemeines
136
6.5.2 Werkzeugtemperierung
136
6.5.3 Rheologische Ausbalancierung der Werkzeuge
138
6.6 Relevante Kostenanteile der Werkzeugkosten
141
6.7 Zusammenfassung
142
7 Anwendungsmöglichkeiten der Konstruktions- und Simulationstechniken
144
7.1 Grundlagen der Simulationsrechnungen
144
7.2 Modellaufbereitung
145
7.3 Füllsimulation
147
7.4 Simulation der Werkzeugtemperierung
148
7.5 Verzugssimulation
149
7.6 Bewertung der Simulationsergebnisse
152
8 Fertigungstolerierung nach DIN.16742
154
8.1 Konzeptionelle Grundlagen und Anwendungsbereich der DIN.16742
154
8.1.1 Konzeptionelle Grundlagen
154
8.1.2 Anwendungsbereich
158
8.2 Grenzabmaße für Größenmaße (Dimensionelle Tolerierung)
159
8.2.1 Bestimmung der Toleranzgruppen und Toleranzreihen
159
8.2.2 Orientierungshilfen für die Zuordnung der Kunststoff-Formmassen zu den Toleranzgruppen
166
8.2.3 Einfluss von Recyclatzusätzen auf die Fertigungsgenauigkeit von Thermoplastformteilen
168
8.3 Positions- und Profilformtolerierung (Geometrische Tolerierung)
171
8.4 Beispiele für die dimensionelle Tolerierung
172
9 Literaturverzeichnis
176
10 Normenverzeichnis
178
Allgemeine GPS-Normen und GPS-Grundnormen
178
Polymerspezifische Normen – Werkstoffkennzeichnung/Werkstoffprüfung
179
Polymerspezifische Normen – Tolerierung/Verarbeitungswerkzeuge
179
Sonstige Normen und Richtlinien
180
Autorenbeschreibung
182
Register
184
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