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2014 | Buch

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Spritzgießwerkzeuge mit SolidWorks effektiv konstruieren

Mit realem Projekt Eiskratzer

verfasst von: Ulf Emmerich

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Dieses Übungsbuch und Nachschlagewerk behandelt anschaulich und an einem realen Projekt die Konstruktion von Spritzgießwerkzeugen mit SolidWorks 2013/14. Die gesamte Werkzeugkonstruktion, Gussformherstellung, Flächenmodellierung bis hin zur Ableitung von Elektroden und Zeichnungserstellung wird für einen realen Eiskratzer gezeigt. Die zahlreichen neuen Konstruktionsübungen sind didaktisch so aufgebaut, dass der Leser auch eine eigene Konstruktion verwenden kann. Ein beliebiger Einstieg ist möglich, da Zwischenschritte vom Hochschulserver abrufbar sind.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Datenimport

Zusammenfassung

Für den Datenimport aus anderen CAD-Systemen werden Schnittstellen verwendet. Grundsätzlich lassen sich Direktschnittstellen, neutrale Datenschnittstellen und die mathematischen Kerne unterscheiden.
Üblicherweise sind die Anpassung der Import-Optionen und die Import-Diagnose die ersten Schritte beim Einlesen der Modelle.
Die Elementprüfung erzeugt eine Auflistung aller Modellfehler. Auf diese Weise lässt sich der Arbeitsaufwand eingrenzen.
Einfachere Modelle lassen sich durch die Featureerkennung in Konstruktionsschritte auflösen.

Ulf Emmerich

2. Modellaufbereitung

Zusammenfassung

Bevor es ans Werkzeug-Konstruieren geht, muss das Bauteil vorbereitet werden.
Die Positionierung im Raum richtet sich nach der weiteren Verwendung. Die natürliche Lage des Bauteils im Raum, CAM-Werkzeugsteuerungen und die Vorgaben der Normalienanbieter sind nicht identisch.
Für die Positionierung bietet SolidWorks die Schnittstellenoptionen, den Befehl Verschieben/Kopieren oder die Baugruppenfunktionalitäten an.
Die Möglichkeit Formschrägen zu erzeugen, ist schon in einigen Features, z. B. dem Aufsatz und dem Schnitt, vorgesehen. Einen höheren Automatisierungsgrad bietet jedoch der Befehl Formschrägen.
Die Schwindung des Kunststoffs lässt sich nach Koordinatenrichtungen getrennt durch Skalierungsfaktoren berücksichtigen.

Ulf Emmerich

3. Formnest

Zusammenfassung

Die Formnestkonstruktion besteht zum guten Teil aus Flächenmodellierung.
Die Importdiagnose zeigt fehlerhafte Elemente (Flächen, Kanten) auf.
Mit planaren und Regeloberflächen werden die üblichen, einfacheren Defekte geflickt.
Wird es komplizierter (Ecken, optisch anspruchsvolle Flächen), kommt der Befehl Oberflächenausfüllen zur Anwendung.
Mit Hilfe von Krümmung und Zebrastreifen findet die Qualitätskontrolle der neu entstandenen Flächen statt.
Die Formnester sind durch die Trennoberfläche sowie die jeweils eingesetzten Formnest- und Kernoberflächenkörper beschrieben. Die Formnester selbst werden als Mehrfachkörper in der Ursprungsdatei angelegt.
Auf ähnliche Weise werden auch Kerne und Schieber erzeugt. Der Befehl Abspalten erzeugt aus einem Volumen Mehrfachkörper, die in einzelnen Bauteildateien abgelegt werden können.
Der innere Zusammenhalt einer Baugruppe wird durch externe Referenzen gesteuert. Bei Dateioperationen (kopieren, verschieben, umbenennen) müssen die Referenzen angepasst werden. Dies geschieht mit dem SolidWorksExplorer.

Ulf Emmerich

4. Normalien

Zusammenfassung

Normalien werden nicht konstruiert, sondern importiert. Die Normalienhersteller bieten dazu ihre Kataloge in elektronischer Form an.
Aus diesen neutralen Daten werden die nativen SolidWorks-Dateien generiert. Die Vorgehensweise dabei ist an das vergangene „Papierzeitalter“ angelehnt: In einem ersten Schritt werden die Grundabmaße der Formplatten festgelegt und in den folgenden Schritten die zugehörige Umgebung.
Für einige normierte Werkzeugtypen (z. B. Zweiplattenwerkzeuge) existieren konfigurierbare Aufbauten. Sie beinhalten nicht nur die Geometrieinformation der Einzelteile, sondern ggf. auch den Einbauraum und die Positionierung in der Baugruppe.

Ulf Emmerich

5. Zusammenbau

Zusammenfassung

Funktionseinheiten werden in Unterbaugruppen zusammengefasst (z. B. feste Seite, bewegliche Seite, Auswerfereinheit).
Die Verwendung des Anzeige-Fensterbereichs mit den Möglichkeiten, die Darstellung von Baugruppen und Einzelteilen zu beeinflussen, bringt die nötige Übersicht bei komplexen Aufbauten.
Verknüpfungen und Intelligente Verknüpfungen positionieren die frei hinzugeladenen Teile.
Mit abgeleiteten Skizzen werden Geometrien in einer Baugruppe zwischen den Einzelteilen ausgetauscht, ohne redundant zu konstruieren.
Wiederholteile, die nicht vollständig identisch sind (z. B. Auswerferstifte), können über Konfigurationen individualisiert werden.
Die Verwendung von Bauteilen mit zugehörigen Einbauräumen ist ein geschickter Weg, um Konstruktionszeit einzusparen.

Ulf Emmerich

6. Kühlung

Zusammenfassung

Bei der Bohrungserstellung unterstützt Sie SolidWorks mit:

dem Bohrungsassistenten: Für „Bohrungen“ im weitesten Sinn (auch Senkungen, Gewindebohrungen, etc.) bietet der Assistent parametrisierte Beispiele. Kühlbohrungen lassen sich auf diese Weise einmal als Favorit anlegen und an Ort und Stelle in die Konstruktion einbringen.
Intelligente Teile: Jedes Außengewinde erfordert ein Gegenstück, bestehend aus Kernloch, Senkung und Innengewinde. Hierfür bieten sich die Verwendung von Intelligenten Teilen an. Einmal angelegt, besitzt das Bauteil alle notwendigen Informationen.
Bohrungsserien: Sollen in Baugruppen erstellte Bohrungen in den zugehörigen Komponenten verfügbar sein, kommt die Bohrungsserie zu Einsatz. Es können sowohl Bohrbilder, als auch unterschiedliche Querschnittskonturen angelegt werden. Die Bohrungsinformation wird als Externe Referenz in den Bauteildateien abgelegt.

Eine gute Möglichkeit, die Fehlerfreiheit des Konstruktionsmodells zu prüfen, besteht in der Verwendung der Interferenzprüfung. In der Praxis werden zwar viele Komponenten angezeigt, die irrelevant sind, letztlich finden sich im Ergebnis jedoch auch die echten Materialdurchdringungen.

Ulf Emmerich

7. Steigerung der Produktivität

Zusammenfassung

Arbeitsabläufe straffen, redundante Bauteile vermeiden, Übersicht behalten – mit einem Wort: Zeit sparen. Die folgenden vier Funktionen helfen Ihnen dabei:

Ulf Emmerich

8. Dokumentation

Zusammenfassung

Die Zeichnungserstellung unterscheidet sich aufgrund ihres zweidimensionalen Charakters stark vom dreidimensionalen Modellieren.

Die Namen der Zeichenfonts für Normschriften, also das Gegenstück zur Tuscheschrift, beginnen in SolidWorks mit SWIsop.
Die Erstellung einer eigenen Zeichnungs-Formatvorlage ist eine aufwendige Sache. Die notwendigen Einstellungen sind über die Menüs Druckoptionen, Systemeigenschaften und Dokumenteigenschaften verstreut. Dies bedeutet u. a., dass bei der Wahl eines anderen Druckers, bzw. der Neuanlage eines Dokuments ggf. nachgebessert werden muss.
Während die Verwendung von Layers (Ebenen) in der CAD eher rückläufig ist, kann sie recht gut dafür genutzt werden, die Übersicht bei der Zeichnungserstellung zu behalten.
Explosionsdarstellungen und Videos der Werkzeugbewegung sind geeignet, die Arbeit des Werkzeugkonstrukteurs zu veranschaulichen.

Ulf Emmerich

9. Ableiten von Elektroden – Arbeiten mit Flächen

Zusammenfassung

Elektrodenkonstruktion heißt mit Mehrkörperbauteilen und Flächenmodellierung zu arbeiten.

Die Rohelektrode wird durch Volumenoperationen, also das Kopieren und Subtrahieren von Mehrkörperbauteilen erzeugt.

Die Freistellungen und Funkenspalte können zwar auch mit Volumen-Befehlen erzeugt werden, viel günstiger ist jedoch die Flächen-Modellierung mit den Befehlen des Gusswerkzeug- und Oberflächen-Werkzeugkastens.

Ulf Emmerich

10. Konstruktionsvalidierung durch Simulation

Zusammenfassung

Vor dem Hintergrund verkürzter Entwicklungszeiten ist es absolut notwendig, die Eignung des Formteils und die Funktion des Werkzeugs schon in der Konstruktionsphase festzustellen. Hierbei stehen zwei Simulationstechniken im Vordergrund: die Strukturanalyse des Formteils mittels FEM (Finite-Elemente-Methode) und die Auslegung der Formwerkzeugs mittels Fließsimulation.

Die Durchführung der Simulationen obliegt häufig dem Werkzeug-Konstrukteur. Grund genug, um sich mit den Möglichkeiten auseinander zu setzen, die SolidWorks dem Anwender an die Hand gibt.

Vorweg so viel: Es kann nicht erwartet werden, dass SolidWorks den Leistungsumfang aufwendiger und kostenintensiver Programmpakete quasi umsonst mitliefert. Umgekehrt wäre es ungeschickt, die komprimierten Assistenten der Vollversionen als nutzlosen Schnickschnack abzutun.

Die Wirklichkeit sieht in etwa so aus: Der geschickte und verantwortungsbewusste Konstrukteur ist in der Lage, die grundsätzlichen Kundenfragen („Hält das Bauteil denn auch?“; „Lässt sich das Werkzeug mit dem Anspritzpunkt überhaupt füllen?“) zum guten Teil seriös zu beantworten. Nicht mehr, aber eben auch nicht weniger.

Ulf Emmerich

Backmatter

Titel: Spritzgießwerkzeuge mit SolidWorks effektiv konstruieren
verfasst von: Ulf Emmerich
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-05063-4
Print ISBN: 978-3-658-05062-7
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-05063-4

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