DE102007050316A1 - Method for correcting injection molding, involves manufacturing injection molding based on injection molding describing computer aided design data, and manufacturing component by injection molding - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Spritzgießform.The The invention relates to a method for correcting an injection mold.
Wesentlicher Bestandteil der Entwicklung im Werkzeug- und Formenbau ist die Beurteilung der durch eine Spritzgießform hergestellten Bauteile u. a. hinsichtlich ihrer Maßhaltigkeit.essential Part of the development in tool and mold making is the assessment by an injection mold manufactured components u. a. in terms of dimensional accuracy.
Da alle thermoplastischen Kunststoffe im Schmelzzustand und bei Raumtemperatur, also im Erstarrungszustand, unterschiedliche Dichten aufweisen, sie also ein so genanntes Schrumpf- und Schwindungsverhalten zeigen, müssen die Spritzgießwerkzeuge (Spritzgießformen) um das Schwundmaß vorgehalten werden, d. h. größer gebaut werden. Den Form gebenden Werkzeugkonturflächen einer Spritzgießform wird daher ein Übermaß gegeben, in der Erwartung, dass die Bauteile im Erstarrungs zustand auf das gewünschte Sollmaß schrumpfen. Häufig sind diese Schwundmaße jedoch nur näherungsweise bekannt, sodass lediglich grobe Annäherungswerte verwendet werden können.There all thermoplastics in the molten state and at room temperature, that is, in the solidification state, have different densities, So they show a so-called shrinkage and shrinkage behavior, have to the injection molds (Molds) held by the Schwundmaß be, d. H. built larger become. The mold-giving tool contour surfaces of an injection mold is therefore given an excess, in the expectation that the components in the solidification state on the desired Nominal dimension shrink. Often these are shrinkage measurements but only approximately so that only rough approximations are used can.
Um feststellen zu können, ob die richtigen Schwundmaße angenommen wurden, ist es bekannt, die hergestellten Bauteile im Erstarrungszustand zu vermessen und gegebenenfalls die Spritzgießformen zu korrigieren. Die Vermessung der Bauteile erfolgt mithilfe taktiler Messgeräte. Da zunehmend komplexe dreidimensionale Bauteile aus Kunststoff entwickelt werden, gestaltet sich deren Vermessung mit taktilen Messgeräten als schwierig oder ist häufig sogar unmöglich. Insbesondere muss für eine Komplettvermessung eines Bauteils dieses häufig zerstört werden. Insbesondere Zwei- oder Mehrkomponentenbauteile, d. h. Bauteile, die aus mindestens zwei oder mehreren Werkstoffen bestehen, können selten auf einfache Art und Weise vermessen werden. Weiterhin gestaltet sich die Vermessung von Bauteilen mit Freiformflächen, also Flächen, die von geometrischen Gestaltungen wie Quadraten, Rechtecken oder runden Kreisen (Regelgeometrien) abweichen, als schwierig. Problematisch bei taktilen Messverfahren ist weiterhin, dass die Bauteile häufig aufgespannt werden. Insbesondere sind häufig mehrere Spann- und Ausrichtvorgänge notwendig. Dadurch wird zum einen das Vermessen des Bauteils langwierig und umständlich, zum anderen leidet die Messgenauigkeit unter den Spann- und Ausrichtvorgängen, da die Bauteile dabei verformt werden können.Around to be able to determine whether the right shrinkage have been adopted, it is known the manufactured components in Solidification state to measure and, where appropriate, the injection molds to correct. The measurement of the components is done using tactile Measuring device. As increasingly complex three-dimensional plastic components developed become their measurement with tactile measuring devices as difficult or is common even impossible. In particular, must be for a complete measurement of a component this often destroyed. In particular, or multi-component components, d. H. Components made up of at least two or more materials can rarely be simple and be measured. Furthermore, the survey is designed of components with free-form surfaces, so surfaces, that of geometric shapes like squares, rectangles or round circles (rule geometries) differ as difficult. Problematic in tactile measuring methods is further that the components frequently clamped become. In particular, they are common several clamping and alignment processes necessary. As a result, on the one hand the measurement of the component is tedious and awkward, On the other hand, the measurement accuracy suffers from the clamping and alignment processes, since the components can be deformed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Spritzgießformen korrigiert werden können, sodass auch komplexe dreidimensionale Bauteile genau gefertigt werden können.task It is therefore an object of the present invention to provide a method with injection molding can be corrected so that even complex three-dimensional components are accurately manufactured can.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Korrektur einer Spritzgießform mit den Verfahrensschritten:
- a) Herstellen der Spritzgießform ausgehend von die Spritzgießform beschreibenden CAD-Daten;
- b) Herstellen eines Bauteils mittels der Spritzgießform;
- c) Vermessen des Bauteils zur Ermittlung von Istdaten des Bauteils;
- d) Definition und Vergleich zumindest einiger Istdaten des Bauteils mit zumindest einigen das Bauteil beschreibenden Solldaten;
- e) Ermittlung zumindest einer Vorhaltefläche ausgehend von dem Vergleichsergebnis;
- f) Einlesen der ermittelten Vorhaltefläche(n) in ein CAD-System;
- g) Erzeugung von zumindest einer Korrekturfläche der Spritzgießform; und
- h) Korrektur der Spritzgießform unter Berücksichtigung neuer, die zumindest eine Korrekturfläche berücksichtigender die Spritzgießform beschreibender CAD-Daten.
- a) producing the injection mold based on the injection mold descriptive CAD data;
- b) producing a component by means of the injection mold;
- c) measuring the component for determining actual data of the component;
- d) definition and comparison of at least some actual data of the component with at least some desired component data describing the component;
- e) determining at least one lead surface on the basis of the comparison result;
- f) reading the ascertained advance area (s) into a CAD system;
- g) generating at least one correction surface of the injection mold; and
- h) correction of the injection mold, taking into account new, the at least one correction surface taking into account the injection mold descriptive CAD data.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Konturflächen von Spritzgießformen zu korrigieren, um Schwund- und Verzugseffekte an den Bauteilen auszugleichen. Insbesondere können dadurch Vorhaltemaße erzeugt werden, sodass das Schwundverhalten richtig berücksichtigt wird.With the method according to the invention Is it possible, contour surfaces of injection molds to correct for shrinkage and distortion effects on the components compensate. In particular, you can by reasoning measures be generated so that the shrinkage behavior properly considered becomes.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass Vorhalteflächen erzeugt werden, die in das CAD-System für die Werkzeugkorrektur als neuer Datensatz eingelesen werden. Die Vorhaltefläche wird im CAD-System der Werkzeugkonstruktion wie eine Neufläche behandelt, ähnlich wie eine Änderungsschleife der Bauteilgeometrie. Daraus kann dann eine Korrekturfläche für den Werkzeugeinsatz erstellt werden. Dadurch wird das Nachsetzen des Werkzeugs ermöglicht.The Particularity of the method according to the invention lies in the fact that Vorhalteflächen generated in the CAD system for the tool offset as new dataset can be read. The reserve surface is treated like a new surface in the CAD system of tool design, much like a change loop the component geometry. This can then be a correction surface for the use of tools to be created. This allows the tool to be repositioned.
Eine besonders bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass das Bauteil berührungslos vermessen wird. Dadurch kann eine Zerstörung des Bauteils bei der Vermessung verhindert werden. Außerdem ist es möglich, das Bauteil mit nur einer Aufspannung zu vermessen.A Particularly preferred method variant provides that the component contactless is measured. This can destroy the component during the measurement be prevented. Furthermore Is it possible, To measure the component with only one clamping.
Bei einer weiteren Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass das Bauteil zerstörungsfrei vermessen wird. Dadurch gestaltet sich die Vermessung des Bauteils einfacher und Zeit sparender.at a further variant of the method is provided that the component destructively is measured. As a result, the measurement of the component designed easier and time saving.
Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass das Bauteil mittels eines computertomografischen (Röntgen-) Verfahrens vollständig vermessen wird. Die Geometrie eines Bauteils kann durch das Scannen mittels Röntgenstrahlung in einem vergleichsweise kurzen Zeitraum erfasst werden. Die Zeitspanne zur Vermessung eines Bauteils kann je nach Anforderungen an die Genauigkeit der Messung im Bereich von nur etwa 30–60 Minuten liegen. Ein computertomografisches Verfahren hat weiterhin den Vorteil, dass ein Bauteil mit nur einer Aufspannung vermessen werden kann. Für diese Aufspannung ist keine Krafteinwirkung notwendig. Insofern können Ungenauigkeiten aufgrund von Verformungen des Bauteils beim Aufspannvorgang ausgeschlossen werden. Durch ein computertomografisches Verfahren ist es möglich, eine dreidimensionale Istgeometrie eines Bauteils zu erzeugen. Insbesondere können auch Freiformflächen genau erfasst werden.In a particularly preferred variant of the method it can be provided that the component is completely measured by means of a computer tomographic (X-ray) method. The geometry of a component can be detected by scanning by means of X-ray radiation in a comparatively short period of time. The time span for Ver Measurement of a component can be in the range of only about 30-60 minutes, depending on the accuracy requirements of the measurement. A computer tomographic method has the further advantage that a component can be measured with only one clamping. No force is necessary for this setup. In this respect, inaccuracies due to deformations of the component during Aufspannvorgang can be excluded. By a computer tomographic method, it is possible to produce a three-dimensional actual geometry of a component. In particular, free-form surfaces can also be detected accurately.
Weiterer Vorteil dieser bevorzugten Variante ist die Möglichkeit, das komplette Bauteil in einem Messvorgang vollständig zu beschreiben, ohne vorherige Messstrategien definieren zu müssen. Dadurch kann der Messvorgang von dem Auswertevorgang räumlich und zeitlich getrennt werden.Another Advantage of this preferred variant is the possibility of the complete component in one measurement process completely to describe without having to define prior measurement strategies. Thereby the measuring process can be spatially and temporally separated from the evaluation process become.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn im anschließenden Auswertevorgang, der räumlich und zeitlich getrennt stattfinden kann, zunächst ein Soll-Ist-Abgleich durchgeführt wird. Anschließend können Teilflächen des Bauteils definiert werden, für die die Spritzgießform korrigiert wird. Somit kann eine Auswahl an Flächen getroffen werden, die in der Spritzgießform korrigiert werden müssen. Entsprechend müssen auch nur diese Flächen beurteilt werden.Further Benefits arise when in the subsequent evaluation process, the spatial and can take place separately in time, first a target-actual comparison is performed. Subsequently, partial surfaces of the Be defined for the component the injection mold is corrected. Thus, a selection of surfaces can be made that in the injection mold need to be corrected. Accordingly must even only these surfaces be assessed.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn Teilflächen des Bauteils definiert werden, für die die Spritzgießform korrigiert wird. Somit kann eine Vorauswahl an Flächen getroffen werden, die in die Spritzgießform überhaupt korrigierbar sind. Entsprechend müssen auch nur diese Flächen eines Bauteils vermessen werden. Je nach Komplexität der Fläche können auch unterschiedliche Messpunkte vorgegeben werden, die benötigt werden, um die Fläche zu korrigieren. Bei komplexen Flächen ist eine höhere Dichte von Messpunkten notwendig. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es insbesondere möglich, dass die Abweichung der Istdaten und der Solldaten nicht nur für Regelgeometrien, Form- und Lagetoleranzen ermittelt werden, sondern für einzelne Punkte, die einer Freiformfläche zugeordnet werden können. Diese einzelnen gemessenen Punkte können mit Punkten einer Sollgeometrie verglichen werden.Further Advantages arise when defining partial surfaces of the component be, for the the injection mold is corrected. Thus, a preselection of surfaces can be made which are in the injection mold at all are correctable. Accordingly, only these areas of a Component be measured. Depending on the complexity of the area can also be different Measuring points are given, which are needed to correct the area. For complex surfaces is a higher one Density of measuring points necessary. By the method according to the invention is it possible in particular that the deviation of the actual data and the target data not only for rule geometries, Form and position tolerances are determined, but for individual Points that a freeform surface can be assigned. These individual measured points can be assigned points of a desired geometry be compared.
Bei einer Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass die Istdaten als Messpunkte erfasst werden und dass in Abhängigkeit der zu korrigierenden Fläche die Anzahl der für den Vergleich der Istdaten mit den Solldaten zu verwendenden Messpunkte bestimmt wird.at a variant of the method can be provided that the actual data be recorded as measuring points and that depending on the to be corrected area the number of for the comparison of the actual data with the target data to be used measuring points is determined.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die das Bauteil beschreibenden Solldaten durch Korrektur der die Spritzgießform beschreibenden CAD-Daten um Schwundwerte erzeugt werden. Dadurch kann ein Datensatz erzeugt werden, mit dem die Istdaten verglichen werden können. Es ist jedoch auch denkbar, dass bereits CAD-Daten des herzustellenden Bauteils existieren und dass die Spritzgießform erzeugt wurde, indem die CAD-Daten des Bauteils um Schwundwerte korrigiert wurden.Farther it can be provided that the nominal data describing the component by correcting the CAD data describing the injection mold by shrinkage values be generated. This can be used to generate a data record with which the actual data can be compared. However, it is also conceivable that already CAD data of the produced Component exist and that the injection mold was created by the CAD data of the component has been corrected for shrinkage.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Istdaten zur Beschreibung der Istgeometrie des Bauteils eine Punktewolke erzeugt wird. Die erzeugte Punktewolke kann mit den Sollgeometriedaten des Bauteils abgeglichen werden, um einen Soll-Istwertvergleich durchzuführen. Dadurch können die Abweichungen der Bauteile von den geforderten Sollgeometrien bestimmt werden. Eine Punktewolke kann beispielsweise durch eine computertomografische Erfassung eines Bauteils erzeugt werden. Durch die Punktewolke kann das Bauteil dreidimensional dargestellt werden. Insbesondere ist eine komplette Erfassung der Istgeometrie möglich, ohne dass im Vorfeld genau definiert werden muss, welche Messaufgabe, z. B. die Vermessung einer Freiformfläche, zu erfüllen ist.Especially It is advantageous if as actual data for the description of the actual geometry the component is a point cloud is generated. The generated cloud of points can be matched with the nominal geometry data of the component, to perform a setpoint actual value comparison. This allows the Deviations of the components determined by the required target geometries become. A point cloud, for example, by a computer tomographic Capture of a component to be generated. Through the point cloud can the component are displayed in three dimensions. In particular a complete acquisition of the actual geometry possible without that in advance must be defined exactly which measurement task, eg. B. the survey a freeform surface, to fulfill is.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorhaltefläche erzeugt wird, indem die Abweichung eines Istwerts von einem entsprechenden Sollwert ermittelt wird und ein der Abweichung entsprechender in der der Abweichung entgegengesetzten Raumrichtung liegender inverser Wert ermittelt wird. Durch die Ermittlung mehrerer inverser Werte kann eine Vorhaltefläche bestimmt werden. Die Vorhaltefläche berücksichtigt den Schwund bzw. Verzug des herzustellenden Bauteils während seiner Abkühlung aus der Schmelzphase. Die Vorhaltefläche kann in ein CAD-System eingegeben werden, sodass es für die Herstellung bzw. Korrektur einer Spritzgießform berücksichtigt werden kann. Die Korrektur der Spritzgießform kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass diese nachgefräst wird oder an entsprechenden Stellen beispielsweise mittels Schweißen verstärkt wird.at A particularly preferred embodiment of the invention can be provided be that the reserve surface is generated by the deviation of an actual value from a corresponding one Setpoint is determined and one of the deviation corresponding in the deviation of opposite spatial direction lying inverse Value is determined. By identifying multiple inverse values can have a reserve area be determined. The reserve surface considered the shrinkage or distortion of the component to be produced during its Cooling from the melting phase. The reserve area can be in a CAD system be entered, so it for the production or correction of an injection mold can be taken into account. The Correction of the injection mold can be done, for example, that this is milled or reinforced in corresponding places, for example by welding.
Als weitere Vermessungsmöglichkeit für ein Bauteil ist es denkbar, dieses mittels eines Koordinatenmessgeräts zu vermessen.When further surveying possibility for a component It is conceivable to measure this by means of a coordinate measuring machine.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Datensätze der Istdaten und der Solldaten zueinander ausgerichtet werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Ermittlung der Vorhalteflächen basierend auf dem Koordinatensystem der die Spritzgießform beschreibenden CAD-Daten erfolgt. Durch die Ausrichtung der Datensätze der Istdaten und der Solldaten zueinander wird sichergestellt, dass die sich entsprechenden Punkte (Istwerte und Sollwerte) miteinander verglichen werden, sodass ein korrekter Soll-Ist-Vergleich erfolgt. Um die Nachsetzwerte in Form von Vorhalteflächen für das CAD-System zu ermitteln, sollte die Ermittlung der Messpunkte auf Basis desselben Raumkoordinatenbezugssystems erfolgen, das auch zur Werkzeugkonstruktion verwendet wurde.Particular advantages arise when the data records of the actual data and the target data are aligned with one another. Furthermore, it is advantageous if the determination of the lead surfaces is based on the coordinate system of the CAD data describing the injection mold. By aligning the datasets of the actual data and the setpoint data with each other, it is ensured that the corresponding points (actual values and setpoint values) are compared with one another, so that a correct target / actual comparison is carried out. To adjust the resampling values in To determine the shape of cavities for the CAD system, the measurement points should be determined based on the same spatial coordinate reference system that was used for tool design.
Zusammenfassend
stellt sich das erfindungsgemäße Verfahren
wie folgt dar:
Flächensegmente,
die um Schwundwerte korrigiert wurden und in einem CAD-System für die Konstruktion
von Spritzgießformen
definiert wurden, werden in eine Auswerte-Software eingelesen und
entsprechend der Ausrichtung des Koordinatensystems der Werkzeugkonstruktion
ausgerichtet.In summary, the method according to the invention is as follows:
Areas that have been corrected for shrinkage and have been defined in a CAD system for the design of injection molds are read into an evaluation software and aligned according to the orientation of the tool design coordinate system.
In einer aufgrund der CAD-Daten hergestellten Spritzgießform wird ein Kunststoffbauteil hergestellt. Das Kunststoffbauteil wird mittels eines Computertomografen gescannt und eine entsprechende Punktewolke zum Beschreiben der Istgeometrie erzeugt. Anschließend erfolgt eine Ausrichtung der Punktewolke ebenfalls nach dem Koordinatensystem, welches der Werkzeugkonstruktion zugrunde liegt.In an injection mold produced on the basis of the CAD data a plastic component produced. The plastic component is by means of Scanned a computer tomograph and a corresponding point cloud generated to describe the actual geometry. Then done an orientation of the point cloud also according to the coordinate system, which is the basis of the tool design.
Für eine ausreichende Anzahl von einzelnen Messpunkten wird deren Lage im Raum ermittelt, indem auf die Messwerte der Punktewolke zurückgegriffen wird. Zusätzlich wird deren Abweichung von der Sollgeometrie erfasst und der in der entgegengesetzten Raumrichtung inverse Wert berechnet.For a sufficient Number of individual measuring points is determined their position in space, by using the measured values of the point cloud. In addition will whose deviation is detected by the target geometry and that in the opposite Spatial direction calculated inverse value.
Anschließend werden aus diesen inversen Einzelpunkten wiederum Vorhalteflächen gebildet, die in das CAD-System der Werkzeugkonstruktion als Korrekturfläche eingelesen wird. Daraufhin kann aufgrund der neu erzeugten CAD-Daten, die die Vorhalteflächen berücksichtigen, die Spritzgießform korrigiert werden.Then be From these inverse individual points in turn formed Vorhalteflächen, the read into the CAD system of the tool design as a correction surface becomes. As a result, due to the newly generated CAD data, the Vorhalteflächen consider, the injection mold Getting corrected.
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| R011 | All appeals rejected, refused or otherwise settled | ||
| R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20120910 |