DE102007002298A1

DE102007002298A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Formteils

Info

Publication number: DE102007002298A1
Application number: DE200710002298
Authority: DE
Inventors: Martin Lobenz; Fritz Wittkopf; Josef Spiel
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2027-01-17
Also published as: DE102007002298B4

Abstract

Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils durch Einbringen eines Werkstoffs in einen Hohlraum eines Formwerkzeugs der Vorrichtung, wobei der Hohlraum durch mindestens ein Werkzeugober- und -unterteil gebildet wird, sowie mit mindestens einem Auswerfer zum Abheben des Formteils aus dem Werkzeugober- und -unterteil, wobei der Auswerfer einen Abschnitt der Kontur des Hohlraums darstellt, der - in Entformungsrichtung des Formteils aus dem Werkzeugober- oder -unterteil - einen Hinterschnitt darstellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils durch Einbringen eines Werkstoffs in einen Hohlraum eines Formwerkzeugs.
Das Herstellen von Formteilen durch Einbringen eines Werkstoffs in den Hohlraum eines Formwerkzeugs ist ein in vielen technischen Bereichen angewandtes Verfahren. Auf diese Weise werden Formteile mit unterschiedlichen Geometrien und aus unterschiedlichsten Werkstoffen hergestellt. Beispiele für derartige Herstellungsverfahren sind das Kunststoffspritzgießen oder das Niederdruckgießen zur Herstellung von Bauteilen aus Metallen und Metalllegierungen.
Weiterhin können auf diese Weise Kerne aus einem Formsand hergestellt werden, die nach ihrer Herstellung Verwendung beim Gießen von hohlen metallischen Gussbauteilen finden. Hierbei wird in der Regel der mit einem Bindemittel versetzte Formsand mit einem bestimmten Druck und Temperatur in eine Kernform gepresst, wo er aushärtet. Nach dem Aushärten und Entformen wird der Kern in der Gussform für das herzustellende Gussbauteil positioniert und mit dem Metall oder sonstigen Werkstoff umgossen. Nach dem Aushärten des Metalls oder sonstigen Werkstoffs wird der Sandkern in der Regel durch hierfür vorgesehene Öffnungen in dem Gussbauteil entfernt, so dass ein Hohlraum zurück bleibt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Herstellung von Formteilen, so auch diejenigen zur Herstellung von Kernen aus Formsand, weisen in der Regel ein ein- oder mehrteiliges Werkzeugober- und -unterteil auf, die an ihren zueinander gerichteten Seiten Vertiefungen aufweisen, so dass beim Aneinanderliegen des Werkzeugober- und -unterteils ein Hohlraum gebildet wird, der die Negativform des späteren Formteils darstellt. Ein Entformen des fertigen Formteils erfolgt durch das Auseinanderfahren des Werkzeugober- und -unterteils, wodurch das Bauteil in der Regel durch die eigene Schwerkraft von dem Werkzeugoberteil gelöst wird und in dem Werkzeugunterteilliegen verbleibt. Es ist offensichtlich, dass ein solches Verfahren Einschränkungen hinsichtlich der erzeugbaren Geometrie mit sich bringt. Um ein ungehindertes Lösen des Formteils von den Werkzeughälften zu ermöglichen, dürfen diese keine quer zur Entformungsrichtung gerichteten Hinterschnitte aufweisen.
Um dennoch auch Bauteile mit komplexeren Geometrien „gießen" zu können, ist es bekannt, diejenigen Abschnitte der Werkzeugkontur, die einen Hinterschnitt bezüglich der Entformungsrichtung darstellen, durch Schieber darzustellen. Hierbei handelt es sich um quer zur Entformungsrichtung verschiebbare Elemente, die vor dem Entnehmen des Formteils aus den Werkzeughälften verschoben werden, um die Hinterschnitte des Formteils freizugeben. Eine Verwendung solcher Schieber hat sich in den Fällen bewährt, in denen sich die Hinterschnitte an der Außenkontur des Formbauteils und in der Nähe der Trennebene der Werkzeughälften befinden. In den übrigen Fällen wären Schieber notwendig, die in entsprechenden Öffnungen in den Formhälften verschiebbar angeordnet sind. Derart aufwendige Werkzeugformen sind jedoch in der Regel unwirtschaftlich.
Aus dem Stand der Technik ist weiterhin bekannt, die beschriebenen Vorrichtungen zur Herstellung von Formteilen mit Auswerfern auszustatten. Die Auswerfer sind in der Regel in Führungen des Werkzeugunterteils verschiebbar angeordnet und befidnen sich bis zum Aushärten des Formbau teils in einer zurückgezogenen Stellung. Nach dem Öffnen des Formwerkzeugs werden die Auswerfer relativ zu dem Werkzeugunterteil verschoben, wobei diese das Formteil aus der Kontur des Werkzeugunterteils abheben. Dadurch kann das Formteil auf einfache Weise, insbesondere auch maschinell entnommen werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mittels der ohne großen konstruktiven Mehraufwand auch komplexere Geometrien der Formteile hergestellt werden können. Weiterhin soll ein Verfahren angegeben werden, dass unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Herstellung eines solchen Formteils ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung und das Verfahren der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Kern der Erfindung sieht vor, zumindest einen der bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen vorhandenen Auswerfer dahingehend abzuändern, dass dieser an einer Stelle vorgesehen ist, an der ein Hinterschnitt der Kontur des Hohlraums gegeben ist und der nicht auf einfache Weise mittels eines Schiebers ausgebildet werden kann. Weiterhin ist der zumindest eine Auswerfer erfindungsgemäß so ausgebildet, dass dieser den hinterschnittigen Abschnitt der Kontur des Hohlraums darstellt.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, das Formteil nach dem Öffnen der (ein- oder mehrteiligen) Werkzeughälften mittels des/der Auswerfer(s) aus derjenigen Werkzeughälfte, in der es noch anliegt, anzuheben und danach ohne Behinderung durch die Kontur der Werkzeughälft von dem/den Auswerfer(n) abzunehmen.
Vorzugsweise ist/sind der/die Auswerfer so ausgebildet, dass er/sie sich durch die jeweilige Werkzeughälfte, d. h. das Werkzeugober- oder -unterteil hindurch erstreckt/erstrecken und über einen Antrieb in Entformungsrichtung, d. h. in diejenige Richtung, in die das Bauteil in Abhängigkeit von den Konturen der Werkzeughälften ohne Behinderung entnommen werden kann, verfahren lässt/lassen. In der Regel verläuft die Entformungsrichtung senkrecht zu der/den Trennebenen der Werkzeughälften.
Bei einer besonders komplexen Geometrie des Formteils können auch mehrere Auswerfer (die nicht alle in Auswerfrichtung beweglich angetrieben sein müssen) zum Einsatz kommen, die jeweils einen (hinterschnittigen) Abschnitt der Kontur des Hohlraums darstellen. Sofern die von den Auswerfern gebildeten Hinterschnitte im wesentlichen gleichgerichtet sind, wird das Abnehmen des Formteils nach dem Anheben aus der Formwerkzeughälfte hierdurch nicht behindert. Die Erfindung ermöglicht jedoch auch, eine Mehrzahl von unterschiedlich ausgerichteten Hinterschnitten durch die Auswerfer darzstellen. Um in diesen Fällen weiterhin ein problemloses Abnehmen des Formteils von den Auswerfern zu gewährleisten kann vorgesehen sein, dass die Auswerfer zusätzlich relativ zueinander quer zu Ihrer Auswerfrichtung verfahrbar sind. Auf diese Weise kann mindestens derjenige Auswerfer, der einen das Entnehmen behindernden Hinterschnitt bildet, einzeln verfahren werden, wobei er den von ihm gebildeten Hinterschnitt freigibt. Danach kann das Bauteil von den übrigen Auswerfern abgenommen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhafterweise gemeinsam mit den aus dem Stand der Technik bekannten Schiebern verwendet werden. Dadurch können eine Reihe von Hinterschnitten mit unterschiedlichen Ausrichtungen bei demselben Formteil ausgebildet werden.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die folgenden Verfahrensschritte umfassen:

– Schließen des mindestens ein Werkzeugober- und -unterteil aufweisenden Formwerkzeugs zur Bildung eines Hohlraums; Werkzeugober- und -unterteil können ein- oder mehrteilig sein; hierbei können eine oder mehrere Trennebenen zwischen den Werkzeugteilen gebildet werden. Die Angaben „Ober- und Unterteil" sind nicht als Positionsangaben zu verstehen, insbesondere können die Werkzeugteile auch nebeneinander angeordnet sein und durch eine Bewegung in horizontaler Richtung geschlossen werden;
– Einbringen eines aushärtbaren Werkstoffs in den Hohlraum; hierbei können sämtliche aus dem Stand der Technik bekannte Werkstoffe zum Einsatz kommen;
– Öffnen des Formwerkzeugs nach dem zumindest teilweisen Aushärten des Werkstoffs;
– Anheben des Formteils aus dem Werkzeugober- oder -unterteil mittels des mindestens einen Auswerfers in Richtung der Entformungsrichtung aus dem Werkzeugober- oder -unterteil; die Entformungsrichtung ist eine Richtung, in die das Bauteil in Abhängigkeit von den Konturen der Werkzeughälften ohne Behinderung entnommen werden kann;
– Entnehmen des Formteils in eine Richtung, die durch den einen Hinterschnitt bildenden Abschnitt des Auswerfers definiert ist

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungendargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
1 in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem hergestellten Formteil in einem geschlossenen Formwerkzeug und
2 die Vorrichtung der 1 mit einem geöffneten Formwerkzeug, ebenfalls in einer schematischen Darstellung.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils. Die Vorrichtung umfasst ein Formwerkzeug bestehend aus einem Werkzeugoberteil 1, einem Werkzeugunterteil 2 und einem Schieber 3. Im geschlossenen Zustand des Formwerkzeugs bilden diese drei Elemente des Formwerkzeugs einen Hohlraum aus, der durch Einbringen eines Werkstoffs ausgefüllt wird. Folglich bildet der Hohlraum des Formwerkzeugs die Negativform des herzustellenden Formteils 4.
Durch das Werkzeugunterteil 2 erstrecken sich insgesamt drei Auswerfer 5, 6, 7, die gemeinsam an einer Auswerferplatte 8 befestigt sind. Ebenso wie das Werkzeugoberteil 1 kann die Auswerferplatte 8 über einen nicht dargestellten hydraulischen Linearantrieb in senkrechter Richtung verfahren werden. Der mittlere Auswerfer 6 ist an seinem oberen Ende abgewinkelt ausgebildet, wobei das Ende des abgewinkelten Abschnitts so ausgebildet ist, dass es in dem Formteil eine hinterschnittige Einbuchtung ausbildet.
Nach einem ausreichenden Aushärten des Werkstoffs des Formteils 4 kann dieses aus dem Formwerkzeug entformt werden. Hierzu wird zunächst das Werkzeugoberteil in senkrechter Richtung nach oben verfahren sowie der Schieber 3 in horizontaler Richtung zurück gezogen, um den von ihm gebildeten Hinterschnitt freizugeben. Das noch in dem Werkzeugunterteil anliegende Formteil wird daraufhin mittels der Auswerfer 5, 6, 7 soweit angehoben, dass ein Entnehmen in die von dem von dem Auswerfer 6 gebildeten Hinterschnitt vorgegebene Richtung (siehe Pfeil) ohne Behinderung durch die Kontur des Werkzeugunterteils möglich ist (2).

Claims

Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils (4) durch Einbringen eines Werkstoffs in einen Hohlraum eines Formwerkzeugs der Vorrichtung, wobei der Hohlraum durch mindestens ein Werkzeugober-(1) und -unterteil (2) gebildet wird, sowie mit mindestens einem Auswerfer (6) zum Abheben des Formteils aus dem Werkzeugober- oder -unterteil, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerfer (6) einen Abschnitt der Kontur des Hohlraums darstellt, der in Entformungsrichtung des Formteils (4) aus dem Werkzeugober-(1) oder -unterteil (2) einen Hinterschnitt darstellt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Auswerfer (6) durch das Werkzeugober-(1) oder -unterteil (2) hindurch erstreckt und über einen Antrieb in Entformungsrichtung verfahrbar ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Auswerfer vorgesehen sind, die jeweils einen Abschnitt der Kontur des Hohlraums darstellen und über einen Antrieb zueinander verfahrbar sind.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Schieber (3), der einen Abschnitt der Kontur des Hohlraums darstellt und senkrecht zu der Entformungsrichtung verfahrbar ist.
Verfahren zum Herstellen eines Bauteils unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a. Schließen des mindestens ein Werkzeugober-(1) und -unterteil (2) aufweisendes Formwerkzeugs zur Bildung eines Hohlraums,
b. Einbringen eines aushärtbaren Werkstoffs in den Hohlraum, c. Öffnen des Formwerkzeugs nach dem zumindest teilweisen Aushärten des Werkstoffs, d. Anheben des Formteils (4) aus dem Werkzeugober-(1) oder -unterteil (2) in Richtung der Entformungsrichtung aus dem Werkzeugober-(1) oder -unterteil (2), e. Entnehmen des Formteils (4) in eine Richtung, die durch den einen Hinterschnitt bildenden Abschnitt des Auswerfers (6) definiert ist.
Verwendung eines Auswerfers einer Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils durch Einbringen eines Werkstoffs in einen Hohlraum eines aus mindestens einem Werkzeugober-(1) und -unterteil (2) gebildeten Formwerkzeugs zur Ausbildung eines Abschnitts des Hohlraums, wobei der Abschnitt einen Hinterschnitt bezüglich der Entformungsrichtung des Formteils darstellt.