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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gießwerkzeug zur Herstellung eines Gussteils mit einem Ausleger sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Gussteils. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines derartigen Gießwerkzeugs. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Gussteil mit einem freitragenden Ausleger.
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In vielen Bereichen der Technik werden Gussteile mit freitragenden Auslegern in Gießwerkzeugen hergestellt und kommen in zahlreichen Anwendungen zum Einsatz, so z.B. in der Elektrotechnik als Steckergehäuse, bei denen die Ausleger beispielsweise zur Verrastung dienen und als Rasthaken ausgestaltet sein können. Die Rasthaken dienen beispielsweise dazu, in Kontaktkammern des Steckergehäuses aufgenommene Kontaktelemente verrastend zu befestigen. Hierfür verlaufen die Rasthaken jeweils entlang der Kontaktkammer und bieten dem aufgenommenen Kontaktelement innerhalb der Kontaktkammer eine passende Auflagefläche.
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Die mit herkömmlichen Gießwerkzeugen umsetzbare Formgebung des Gussteils und insbesondere des freitragenden Auslegers unterliegt allerdings Einschränkungen. Zum einen verursacht bei derartigen Gussteilen das Werkstoffverhalten während des Abkühlungsvorgangs oft einen ungewollten Verzug des Auslegers, sodass seine Geometrie bzw. Endlage nach dem Entformen des Gussteils nicht mehr mit dem ursprünglichen Zustand aus dem Gießwerkzeug übereinstimmt. Zum anderen bleibt naturgemäß der Platz, der während des Gießvorgangs vom Gießwerkzeug selbst eingenommen werden muss, dem Ausleger verwehrt.
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Unter Umständen kann dies für die bereits beispielhaft erwähnten Steckergehäuse mit Rasthaken bedeuten, dass sich die Rasthaken abkühlungsbedingt von den jeweiligen Kontaktkammern weg verziehen und somit die verfügbare Auflagefläche schwindet. Andererseits können die Rasthaken zur Vergrößerung der Auflagefläche nicht beliebig in die Kontaktkammer hineinragend gegossen werden, da das Gießwerkzeug die Kontaktkammer beim Gießvorgang zwecks Ausformung der Kontaktkammer größtenteils selbst belegt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Lösung bereitzustellen, welche es ermöglicht, bei der Herstellung von Gussteilen mit Auslegern die oben bereits erwähnten Einschränkungen zu umgehen oder zumindest zu minimieren.
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Diese Aufgabe wird durch ein Gießwerkzeug zum Nachverformen eines freitragenden Auslegers eines Gussteils gelöst, wobei das Gießwerkzeug einen Werkzeugteil aufweist, der in einer Gussstellung wenigstens abschnittsweise einen eine Negativform des Auslegers bildenden Hohlraum des Gießwerkzeugs begrenzt und zum Entformen des Gussteils aus der Gussstellung entlang einer Trennrichtung in eine Trennstellung überführbar ausgestaltet ist, wobei der Hohlraum bezüglich der Trennrichtung eine vom Werkzeugteil in der Gussstellung gebildete Hinterschneidung aufweist.
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Beim Gießwerkzeug kann es sich beispielsweise, aber nicht ausschließlich um ein Spritzgießwerkzeug, insbesondere ein Kunststoffspritzgießwerkzeug handeln. Der Hohlraum stellt einen Abschnitt bzw. ein Segment der Kavität des Gießwerkzeugs dar, wobei diese Kavität die Negativform des gesamten Gussteils bildet. Die Negativform ist im Kontext der vorliegenden Erfindung eine im Gießwerkzeug ausgebildete negative Kontur bzw. ein Negativ der jeweiligen Außenform.
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Das erfindungsgemäße Gießwerkzeug ist vorteilhaft, da es sich neben dem eigentlichen urformenden Herstellen des Gussteils auch für ein Nachverformen des Gussteils eignet. Insbesondere erlaubt die Hinterschneidung des Hohlraums eine gezielte Nachverformung des freitragenden Auslegers, sodass eine Geometrie und/oder Endlage des Auslegers verwirklicht werden kann, die mit herkömmlichen Gießwerkzeugen nicht oder nicht in diesem Ausmaß möglich wären. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert:
- Beim Gießvorgang kann im Hohlraum des Gießwerkzeugs der Ausleger ausgeformt werden, wobei die Hinterschneidung des Hohlraums eine entsprechende Hinterschneidung des Auslegers erzeugt. Der Werkzeugteil befindet sich hierzu in der Gussstellung.
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Beim Entformen werden anschließend Werkzeugteil und Gussteil entlang der Trennrichtung relativ zueinander bewegt, bis in der Trennstellung das Gussteil vom Werkzeugteil abgelöst ist. Dabei tritt insbesondere eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeugteil und der Hinterschneidung des neu entstandenen Auslegers auf. Da es sich um eine Hinterschneidung bezüglich der Trennrichtung handelt, muss der Ausleger dem Werkzeugteil „ausweichen“. Mit anderen Worten wird der Ausleger beim Entformen vom Werkzeugteil zumindest teilweise aus seiner ursprünglichen Lage verdrängt bzw. ausgelenkt.
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Diese Verdrängung bzw. Auslenkung erfolgt vorzugsweise im nicht vollständig erstarrten bzw. ausgehärteten Zustand des Gussteils als eine zumindest teilweise plastische Verformung des Auslegers und kann deshalb dazu genutzt werden, eine Endlage des Auslegers einzustellen und/oder einen anschließenden Gussteilverzug zu kompensieren. So kann der Ausleger beispielsweise bis zu einer Position gebogen werden, die zuvor durch das Gießwerkzeug blockiert war. Sofern die Richtung des abkühlungsbedingten Gussteilverzugs vorhersehbar ist, kann der Ausleger entgegengesetzt überbogen werden, sodass nach einer Überlagerung mit dem zu erwartenden Gussteilverzug eine ausgeglichene Endlage resultiert.
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Folglich können die eingangs bereits erwähnten Einschränkungen mit dem erfindungsgemäßen Gießwerkzeug umgangen oder zumindest minimiert werden.
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Die Erfindung kann durch die folgenden, jeweils für sich vorteilhaften und beliebig miteinander kombinierbaren Ausgestaltungen weiter verbessert werden.
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Gemäß einer einfach umsetzbaren Ausführungsform kann die Hinterschneidung von einem zur Hinterschneidung komplementär geformten Abschnitt des Werkzeugteils gebildet sein. So kann die Hinterschneidung beispielsweise von einem hinterschnittartigen Vorsprung am Werkzeugteil gebildet sein. Alternativ kann die Hinterschneidung auch von einer Vertiefung oder Ausnehmung im Werkzeugteil gebildet sein.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform kann das Gießwerkzeug einen weiteren, vorzugsweise separaten Werkzeugteil aufweisen, der den Hohlraum ebenfalls wenigstens abschnittsweise begrenzt. Die Werkzeugteile können somit den Hohlraum und/oder die Kavität gemeinsam erzeugen. Vorzugsweise sind die Werkzeugteile in der Gussstellung bezüglich des Hohlraums und/oder der Kavität gegenüberliegend angeordnet.
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Bevorzugt bildet der weitere Werkzeugteil bezüglich der Trennrichtung keine Hinterschneidung des Hohlraums. Vorteilhafterweise kann der weitere Werkzeugteil somit im Zuge des Entformens zuerst entfernt werden und einen Freiraum zum Auslenken des Auslegers schaffen.
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Ein einfacher Aufbau des Gießwerkzeugs ergibt sich, wenn die Werkzeugteile entlang der Trennrichtung voneinander trennbar ausgestaltet sind. Insbesondere können die Werkzeugteile beim Trennen nacheinander oder gleichzeitig bewegt werden. Hierbei können die Werkzeugteile entlang der Trennrichtung entgegengesetzt oder gleichgerichtet trennbar ausgestaltet sein. Unter Umständen reicht es auch aus, beim Trennen nur ein Werkzeugteil zu bewegen.
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Um die bereits erwähnte Relativbewegung entlang der Trennrichtung in eine Bewegung quer zur Trennrichtung umzuwandeln, kann sich die Hinterschneidung von dem einen Werkzeugteil in Richtung des anderen Werkzeugteils, insbesondere quer zur Trennrichtung erstrecken. Folglich kann der Ausleger vorteilhafterweise quer zur Trennrichtung ausgelenkt werden.
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Falls die Hinterschneidung von dem bereits erwähnten hinterschnittartigen Vorsprung gebildet ist, kann dieser quer zur Trennrichtung in den Hohlraum hineinragen. Falls die Hinterschneidung von der ebenfalls bereits erwähnten Vertiefung oder Ausnehmung gebildet ist, kann diese quer zur Trennrichtung in den Hohlraum hineinmünden. Mit anderen Worten erstreckt sich der Vorsprung vom Werkzeugteil weg in den Hohlraum und die Vertiefung oder Ausnehmung vom Hohlraum weg in den Werkzeugteil.
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Damit der Ausleger beim Entformen nicht mit der Hinterschneidung am Werkzeugteil hängen bleibt und womöglich vom Rest des Gussteils abgerissen wird, weist der Werkzeugteil vorzugsweise eine Abziehschräge auf. Die Abziehschräge verläuft als Fase oder Rundung an der Oberfläche des Werkzeugteils, insbesondere auf dem hinterschnittartigen Vorsprung bzw. in der Vertiefung oder Ausnehmung des Werkzeugteils.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltungsform kann das Gießwerkzeug zwei Gießformhälften als Werkzeugteile aufweisen, wobei eine Gießformhälfte als Angussseite und die andere Gießformhälfte als Auswerferseite ausgestaltet ist. Die Angussseite kann insbesondere über eine Düse an eine Plastiziereinheit anschließbar ausgestaltet sein, während die Auswerferseite an einer Auswerfereinheit anordenbar ausgestaltet ist. Somit kann das erfindungsgemäße Gießwerkzeug direkt in konventionellen Gießmaschinen zum Einsatz kommen.
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Ein vorteilhafter Synergieeffekt ergibt sich, wenn die Hinterschneidung von der als Auswerferseite ausgestalteten Gießformhälfte gebildet ist:
- Dies hat zum einen den Vorteil, dass das Gussteil beim Trennen der Gießformhälften stets verlässlich an der Auswerferseite verbleibt und nicht bisweilen an der Angussseite verharrend außerhalb des Wirkbereichs der Auswerfereinheit gerät. Entsprechend kann dank der Hinterschneidung des erfindungsgemäßen Gießwerkzeugs auf etwaige andere Hinterschnitte, die lediglich zum Zurückhalten des Gussteils vorgesehen wären und sonst keine weitere Funktion erfüllen würden, verzichtet werden.
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Zum anderen kann durch die Ausbildung der Hinterschneidung an der Auswerferseite die gewünschte plastische Verformung des Auslegers unmittelbar im Rahmen des Auswerfvorgangs erfolgen. Insbesondere kann die beim Auswerfen auftretende Relativbewegung zwischen Werkzeugteil und Gussteil ausgenutzt werden, sodass das Nachverformen keine zeitliche Verzögerung verursacht.
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Gemäß einer kumulativen oder alternativen Ausführungsform kann das Gießwerkzeug zwei Schieber als Werkzeugteile aufweisen. Durch die Nutzung von Schiebern wird ein größerer Freiheitsgrad bei der Gestaltung des Gussteils erlangt. Die Schieber können anstatt oder zusätzlich zu den Gießformhälften vorgesehen sein. Entsprechend kann der Hohlraum wenigstens abschnittsweise von den Schiebern begrenzt und die Hinterschneidung des Hohlraums von einem der Schieber gebildet sein.
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Die zwei Schieber können ferner ausgestaltet sein, aus dem Rest des Gießwerkzeugs insbesondere einzeln herausgezogen zu werden, wobei das Herausziehen des einen Schiebers durch den anderen Schieber blockiert ist. Vorzugsweise ist das Herausziehen des Schiebers mit der Hinterschneidung durch den Schieber ohne Hinterschneidung in der Gussstellung blockiert. Insbesondere steht der Schieber ohne Hinterschneidung der bereits erwähnten Verdrängung bzw. Auslenkung des Auslegers im Weg, sodass der Ausleger dem Schieber mit Hinterschneidung nicht ausweichen kann. Mit anderen Worten wird das Herausziehen des Schiebers mit der Hinterschneidung in der Gussstellung aufgrund der Hinterschneidung verhindert.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltungsform kann das Gießwerkzeug zur Ausformung eines Steckergehäuses ausgestaltet sein, wobei der Ausleger Teil des Steckergehäuses ist und mindestens einen Rasthaken oder eine Rastlasche aufweist, und wobei der Hohlraum die Negativform des mindestens einen Rasthakens oder der mindestens einen Rastlasche darstellt. Die gesamte Kavität des Gießwerkzeugs bildet entsprechend die Negativform des Steckergehäuses.
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Diese Ausgestaltungsform ist vorteilhaft, da sie es erlaubt, mittels der bereits beschriebenen Nachverformungsfunktion einen abkühlungsbedingten Verzug des Rasthakens bzw. der Rastlasche zu kompensieren. Außerdem kann der Rasthaken bzw. die Rastlasche im Rahmen der Nachverformung in eine Position gebogen werden, in der sich eine besonders große Auflagefläche für Kontaktelemente ergibt.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das Gießwerkzeug zur Ausformung eines Bauteils mit einem inneren Spalt ausgestaltet sein, wobei der Ausleger ein klappenartiges Element ist, das nach dem Nachverformen den inneren Spalt wenigstens teilweise schließt. Somit kann das Schließen des Spalts mittels des klappenartigen Elements bereits vom Gießwerkzeug erledigt werden und fällt nicht als separater Nachbearbeitungsschritt an.
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Das herzustellende Gussteil kann selbstverständlich auch mehrere freitragende Ausleger aufweisen. In diesem Fall begrenzt z.B. der Werkzeugteil für jeden Ausleger einen Hohlraum, der eine Negativform des jeweiligen Auslegers bildet. Jeder Hohlraum kann dann entsprechend eine Hinterschneidung aufweisen.
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Die eingangs zugrunde gelegte Aufgabe kann ferner durch ein aus einem Gießwerkzeug entformtes Gussteil mit einem eine Hinterschneidung aufweisenden, freitragenden Ausleger gelöst werden, wobei der Ausleger im entformten, kraftfreien Zustand des Gussteils eine Position aufweist, die verglichen mit einem nicht entformten Zustand des Gussteils in Richtung einer von der Hinterschneidung abgewandten Seite bewegt, versetzt bzw. ausgelenkt ist. Diese Bewegung, Versetzung bzw. Auslenkung ist ein Resultat der bereits beschriebenen Nachverformung des Gussteils und dient dazu, den Ausleger gezielt auszurichten und unter Umständen einen abkühlungsbedingten Verzug des Auslegers zu kompensieren. Folglich sind beim erfindungsgemäßen Gussteil die eingangs erwähnten Einschränkungen bei der Herstellung von Gussteilen mit Auslegern umgangen oder zumindest minimiert.
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Über die Anordnungsposition der Hinterschneidung am Ausleger kann die Richtung der Nachverformung gezielt beeinflusst werden, indem die Hinterschneidung umseitig von der Seite des Auslegers angeordnet wird, zu der der Ausleger bewegt, versetzt bzw. ausgelenkt werden soll. Insbesondere kann sich der Ausleger entlang einer Längsrichtung erstrecken und als Hinterschneidung eine quer zur Längsrichtung verlaufende Auswölbung oder Einwölbung aufweisen, die von der gewünschten Nachverformungsrichtung abgewandt ist.
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Gemäß einer möglichen Ausgestaltungsform des Gussteils kann der Ausleger, verglichen mit dem nicht entformten Zustand, insbesondere dem Zustand unmittelbar nach dem Gießen, wenigstens abschnittsweise plastisch verformt sein. Somit wird vorteilhafterweise eine bleibende Beeinflussung der Geometrie und/oder Endlage des Auslegers erreicht.
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Das Gussteil ist vorzugsweise mit einem Gießwerkzeug nach einer der vorangegangenen Ausgestaltungsformen hergestellt. Insbesondere kann das Gussteil ein Steckergehäuse mit einer Kontaktkammer sein, wobei der Ausleger Teil des Steckergehäuses ist und mindestens einen Rasthaken aufweist. Beispielsweise kann der Ausleger als ein Rastarm oder Kragarm von einer Innenwand des Steckergehäuses in die Kontaktkammer vor- bzw. auskragen.
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Die eingangs zugrunde gelegte Aufgabe kann ferner durch ein Verfahren zum Nachverformen eines freitragenden Auslegers eines sich in einem Gießwerkzeug befindlichen Gussteils gelöst werden, wobei das Gießwerkzeug einen Werkzeugteil aufweist, der wenigstens abschnittsweise einen eine Negativform des Auslegers bildenden Hohlraum mit einer Hinterschneidung begrenzt, wobei der Werkzeugteil zum Entformen des Gussteils entlang einer Trennrichtung bewegt wird und dabei den Ausleger mittels der Hinterschneidung auslenkt. Vorzugsweise wird der Werkzeugteil aus einer Gussstellung relativ zum Gussteil in eine Trennstellung, in der das Gussteil vom Werkzeugteil abgelöst ist, überführt. Zum Erzeugen dieser Relativbewegung kann der Werkzeugteil und/oder das Gussteil bewegt werden.
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Wie schon das erfindungsgemäße Gießwerkzeug und Gussteil ist auch das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft, da das bereits beschriebene Nachverformen des Auslegers eine Möglichkeit bietet, die eingangs erwähnten Einschränkungen bei der Herstellung von Gussteilen mit Auslegern zu umgehen oder zumindest zu minimieren.
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Gemäß einer möglichen Ausgestaltungsform des Verfahrens kann der Ausleger beim Überführen des Werkzeugteils aus der Gussstellung in die Trennstellung ausgelenkt werden. Insbesondere kann der Ausleger durch die Hinterschneidung vom in Trennrichtung bewegten Werkzeugteil zerstörungsfrei ausgelenkt werden. Somit wird die Intaktheit des Auslegers gewährleistet.
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Um eine bleibende Beeinflussung der Geometrie und/oder Endlage des Auslegers zu erreichen, kann der ausgelenkte Ausleger im Rahmen des Nachverformens wenigstens abschnittsweise plastisch verformt werden.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltungsform kann für das Verfahren ein Gießwerkzeug, das zwei Werkzeugteile aufweist, verwendet werden. Die Werkzeugteile können insbesondere als aus dem Rest des Gießwerkzeugs herausziehbare Schieber ausgestaltet sein, wobei nur einer der Schieber die Hinterschneidung bildet, und wobei dieser Schieber beim Entformen nach dem Schieber herausgezogen wird, der die Hinterschneidung nicht bildet. Vorteilhafterweise hinterlässt der zuerst herausgezogene Schieber einen Freiraum, in den der Ausleger ausgelenkt werden kann.
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Bei diesem Freiraum kann es sich beispielsweise um eine beim Gießvorgang entstandene Kontaktkammer des bereits erwähnten Steckergehäuses handeln. Aufgrund der plastischen Verformung kann der Ausleger dauerhaft in die Kontaktkammer hineingebogen werden und dort z.B. als Rasthaken eine vergrößerte Auflagefläche für ein in der Kontaktkammer aufgenommenes Kontaktelement bieten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einem Gießverfahren zur Herstellung des Gussteils integriert durchgeführt werden. Das Gießverfahren kann hierbei noch die vorausgehenden Schritte des Bereitstellens des Gießwerkzeugs mit einer eine Negativform des herzustellenden Gussteils darstellenden Kavität, des Einleitens, Eingießens oder Einspritzens einer Schmelze, beispielsweise einer Kunststoffschmelze in die Kavität, des zumindest teilweisen Aushärtens der Schmelze zu dem Gussteil und des Entformens des Gussteils aus dem Gießwerkzeug umfassen.
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Damit während des Nachverformens noch eine ausreichende Formbarkeit des Gussteils besteht, kann das Nachverformen, insbesondere das Auslenken des Auslegers vor einem vollständigen Aushärten des Gussteils bzw. der Schmelze erfolgen.
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Eine Verwendung eines Gießwerkzeugs zum Nachverformen eines freitragenden Auslegers eines Gussteils löst ebenfalls die eingangs zugrunde gelegte Aufgabe. Hierbei weist das Gießwerkzeug einen Werkzeugteil auf, der in einer Gussstellung wenigstens abschnittsweise einen eine Negativform des Auslegers bildenden Hohlraum begrenzt und zum Entformen des Gussteils aus der Gussstellung entlang einer Trennrichtung in eine Trennstellung überführbar ausgestaltet ist, wobei der Ausleger bezüglich der Trennrichtung eine Hinterschneidung aufweist, die mit dem Werkzeugteil ineinandergreift. Mit anderen Worten verrasten das Gussteil und der Werkzeugteil über die Hinterschneidung des Auslegers vorläufig mechanisch aneinander, wobei diese Verrastung im Rahmen der erfindugsgemäßen Verwendung unter Auslenkung des Auslegers aufgehoben wird. Die Auslenkung des Auslegers zieht wiederum vorzugsweise eine gezielte plastische Verformung des Auslegers mit sich, sodass bei der erfindungsgemäßen Verwendung des Gießwerkzeugs die eingangs erwähnten Einschränkungen bei der Herstellung von Gussteilen mitAuslegern durch das Nachverformen des Auslegers umgangen oder zumindest minimiert werden können.
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Insbesondere wird bei der erfindungsgemäßen Verwendung des Gießwerkzeugs die Hinterschneidung dafür eingesetzt, den Ausleger beim Entformen des Gussteils aus dem Gießwerkzeug permanent zu verbiegen, um dadurch den Ausleger gezielt auszurichten und unter Umständen einen abkühlungsbedingten Verzug des Auslegers zu kompensieren.
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Vorzugsweise kommt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Verwendung ein Gießwerkzeug nach einer der obigen Ausgestaltungsformen zum Einsatz.
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Im Folgenden ist die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen anhand mehrerer beispielhafter Ausführungsformen, deren unterschiedliche Merkmale gemäß den obigen Bemerkungen beliebig miteinander kombinierbar sind, näher erläutert. In den Zeichnungen sind ähnliche, gleiche und funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Gießwerkzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
- 2 eine schematische perspektivische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Gießwerkzeugs und Gussteils gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform;
- 3 eine weitere perspektivische Schnittdarstellung des Gießwerkzeugs und Gussteils aus 2;
- 4 eine weitere perspektivische Schnittdarstellung des Gießwerkzeugs und Gussteils aus 2;
- 5 eine weitere perspektivische Schnittdarstellung des Gießwerkzeugs und Gussteils aus 2; und
- 6 eine schematische perspektivische Detailansicht eines erfindungsgemäßen Gussteils gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
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Zunächst wird der schematische Aufbau eines erfindungsgemäßen Gießwerkzeugs 1 und eines erfindungsgemäßen Gussteils 2 mit Bezug auf 1 bis 6 in beispielhaften Ausführungen erläutert. Außerdem wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Nachverformen des Gussteils 2 anhand von 2 bis 5 erklärt.
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Beim in 1 gezeigten Gießwerkzeug 1 kann es sich beispielsweise, aber nicht ausschließlich um ein Spritzgießwerkzeug 4, insbesondere ein Kunststoffspritzgießwerkzeug 6 handeln. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, eignet sich das erfindungsgemäße Gießwerkzeug 1 zum Nachverformen eines zuvor im Gießwerkzeug 1 urformend hergestellten Gussteils 2 (siehe 2). Insbesondere kann mit dem Gießwerkzeug 1 ein freitragender Ausleger 8 des Gussteils 2 gezielt nachverformt werden, um dadurch beispielsweise einen anschließend auftretenden abkühlungsbedingten Verzug des Auslegers 8 zu kompensieren oder um eine gewünschte Geometrie bzw. Endlage 10 (siehe 5) des Auslegers 8 zu erhalten.
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Im beispielhaft dargestellten Gießwerkzeug 1 ist eine Negativform 12 des Gussteils 2 als Kavität 14 vorhanden. Ferner ist ein Abschnitt 16 dieser Kavität 14 als ein Hohlraum 18 ausgestaltet, der die Negativform 12 des Auslegers 8 bildet. Das Gießwerkzeug 1 weist einen Werkzeugteil 20 auf, der in einer Gussstellung 22 wenigstens abschnittsweise den Hohlraum 18 begrenzt, wobei der Hohlraum 18 eine vom Werkzeugteil 20 gebildete Hinterschneidung 24 aufweist. Die Funktion dieser Hinterschneidung 24 wird weiter unten noch näher erläutert.
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Zum Entformen des Gussteils 2 ist der Werkzeugteil 20 aus der Gussstellung 22 in eine Trennstellung 26 (siehe 5) überführbar ausgestaltet. Insbesondere ist der Werkzeugteil 20 entlang einer Trennrichtung 28 aus der Gussstellung 22 in die Trennstellung 26 überführbar. Die Hinterschneidung 24 des Hohlraums 18 ist eine Hinterschneidung bezüglich der Trennrichtung 28 und wird hauptsächlich vom Werkzeugteil 20 gebildet, wenn sich dieser in der Gussstellung 22 befindet.
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Beim Gießvorgang befindet sich der Werkzeugteil 20 in der Gussstellung 22, sodass durch Einleiten einer Werkstoffschmelze (nicht gezeigt) in das Gießwerkzeug 1 im Hohlraum 18 der Ausleger 8 ausgeformt werden kann, während im Rest der Kavität 14 der Rest des Gussteils 2 entsteht. Hierbei erzeugt insbesondere die Hinterschneidung 24 des Hohlraums 18 eine entsprechende Hinterschneidung 24 des Auslegers 8. Der Werkzeugteil 20 und der Ausleger 8 liegen für die Dauer des Erstarrungsvorgangs aneinander an (siehe 2).
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Beim Entformen werden anschließend Werkzeugteil 20 und Gussteil 2 entlang der Trennrichtung 28 relativ zueinander bewegt (siehe 4), bis in der Trennstellung 26 das Gussteil 2 vom Werkzeugteil 20 abgelöst ist (siehe 5). Dabei tritt insbesondere eine Relativbewegung 30 zwischen dem Werkzeugteil 20 und der Hinterschneidung 24 des neu entstandenen Auslegers 8 auf. Zum Erzeugen dieser Relativbewegung 30 kann der Werkzeugteil 20 und/oder das Gussteil 2 aktiv bewegt werden.
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Da es sich um eine Hinterschneidung bezüglich der Trennrichtung 28 handelt, wird der Ausleger 8 während der Relativbewegung 30 gezwungen, dem Werkzeugteil 20 „auszuweichen“. Mit anderen Worten wird der Ausleger 8 beim Entformen vom Werkzeugteil 20 zumindest teilweise aus seiner ursprünglichen Lage verdrängt bzw. ausgelenkt (siehe 4). Vorzugsweise erfolgt diese Verdrängung bzw. Auslenkung zerstörungsfrei.
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Vor allem wenn diese Verdrängung bzw. Auslenkung im noch nicht vollständig erstarrten Zustand des Gussteils 2 erfolgt, kann zumindest teilweise eine plastische Verformung des Auslegers 8 erreicht werden (siehe 5). Auf diese Weise kann die Endlage 10 des Auslegers 8 so eingestellt werden, wie es mit herkömmlichen Gießwerkzeugen nicht oder nicht in diesem Ausmaß möglich wäre. Beispielsweise kann der Ausleger 8 mithilfe der Hinterschneidung 24 bis zu einer Position gebogen werden, welche zuvor durch das Gießwerkzeug 1 selbst blockiert war oder in welcher der Ausleger 8 das Gießwerkzeug 1 zuvor blockiert hätte.
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Alternativ oder zusätzlich kann die plastische Verformung des Auslegers 8 gezielt dazu genutzt werden, den bereits erwähnten abkühlungsbedingten Verzug des Auslegers 8 zu kompensieren, sofern die Richtung 32 und bevorzugt auch das Ausmaß des abkühlungsbedingten Verzugs im Vorfeld vorhersehbar sind. Hierzu wird das Gießwerkzeug 1 derart ausgestaltet, dass der Ausleger 8 bereits beim Entformen und noch bevor der abkühlungsbedingte Verzug einsetzt, durch die Hinterschneidung 24 entgegen der Richtung 32 übergebogen wird. Insbesondere kann der Ausleger 8 um das vorhergesagte Ausmaß hinaus über eine tatsächlich gewollte Endlage übergebogen werden. Sobald der abkühlungsbedingte Verzug dann auftritt, führt er den Ausleger 8 in die tatsächlich gewollte Endlage zurück. Mit anderen Worten kann der Einfluss des abkühlungsbedingten Verzugs auf den Ausleger 8 durch eine sequenzielle Überlagerung der plastischen Verformung und des abkühlungsbedingten Verzugs gezielt ausgeglichen oder zumindest minimiert werden.
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Die Hinterschneidung 24 kann von einem zur Hinterschneidung 24 komplementär geformten Abschnitt 34 des Werkzeugteils 20 gebildet sein. In der gezeigten Ausführungsform aus 1 ist die Hinterschneidung 24 von einer Ausnehmung 36 im Werkzeugteil 20 gebildet. Alternativ kann die Hinterschneidung auch von einem hinterschnittartigen Vorsprung 38 am Werkzeugteil gebildet sein (siehe 6).
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Damit die bereits erwähnte Relativbewegung 30 entlang der Trennrichtung 28 in eine Bewegung quer zur Trennrichtung 28 umgewandelt wird, kann sich die Hinterschneidung 24 quer zur Trennrichtung 28 erstrecken. In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform der 1, in der die Hinterschneidung 24 von der Ausnehmung 36 gebildet ist, mündet die Ausnehmung 36 quer zur Trennrichtung 28 in den Hohlraum 18. Mit anderen Worten erstreckt sich die Ausnehmung 36 vom Hohlraum 18 weg und in den Werkzeugteil 20 hinein.
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Um ein mögliches Hängenbleiben des Auslegers 8 am Werkzeugteil 20 zu vermeiden, weist der Werkzeugteil 20 an der Hinterschneidung 24 eine Abziehschräge 40 auf. In 1 ist die Abziehschräge 40 durch eine Rundung 42 an der Oberfläche des Werkzeugteils 20 verwirklicht. Alternativ kann die Abziehschräge 40 auch durch eine Fase 44 geformt werden (siehe 6).
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Wie aus 1 erkennbar ist, kann das Gießwerkzeug 1 einen weiteren, vorzugsweise separaten Werkzeugteil 20' aufweisen, der ebenfalls den Hohlraum 18 wenigstens abschnittsweise begrenzt. Ferner können die Werkzeugteile 20, 20' gemeinsam die Kavität 14 erzeugen und in der Gussstellung 22 bezüglich der Kavität 14 gegenüberliegend angeordnet sein. In 2 ist zu erkennen, dass die Werkzeugteile 20, 20' in der Gussstellung 22 auch nur bezüglich des Hohlraums 18 gegenüberliegend angeordnet sein können. Die Hinterschneidung 24 erstreckt sich dann bevorzugt von einem Werkzeugteil 20 in Richtung des anderen Werkzeugteils 20`.
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Der weitere Werkzeugteil 20' bildet bezüglich der Trennrichtung 28 keine Hinterschneidung des Hohlraums 18 und wird im Zuge des Entformens zuerst entfernt. Somit kann vorab ein Freiraum 48 zum Auslenken des Auslegers 8 geschaffen werden (siehe 3).
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Die in 1 gezeigten Werkzeugteile 20, 20' stellen jeweils Gießformhälften 50, 50` dar, die entlang der Trennrichtung 28 voneinander trennbar ausgestaltet sind. Insbesondere kann die Gießformhälfte 50 entlang der Trennrichtung 28 von der Gießformhälfte 50' wegbewegt werden oder umgekehrt. Die Trennrichtung 28 kann hierbei beispielsweise senkrecht zu einer sich zwischen den Gießformhälften 50, 50' erstreckenden Trennebene 52 verlaufen.
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Eine Gießformhälfte 50' ist als Angussseite 54 und die andere Gießformhälfte 50 als Auswerferseite 56 ausgestaltet. Die Angussseite 54 kann insbesondere über eine Düse 58 an einer Plastiziereinheit (nicht gezeigt) angeschlossen sein. Die Auswerferseite 56 kann wiederum zwecks Entformen an einer Auswerfereinheit (nicht gezeigt) angeordnet sein. Insbesondere kann eine Auswerfervorrichtung 60 der Auswerfereinheit, wie z.B. ein Auswerferstift 62, die Auswerferseite 56 teilweise durchdringen. Dies ist in 1 jeweils durch gepunktete Linien angedeutet.
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In der Ausführungsform der 1 ist die Hinterschneidung 24 von der als Auswerferseite 56 ausgestalteten Gießformhälfte 50 gebildet. Somit ergibt sich zum einen der Vorteil, dass das Gussteil 2 beim Trennen der Gießformhälften 50, 50' stets verlässlich an der Auswerferseite 56 im Wirkbereich der Auswerfereinheit verbleibt. Zum anderen kann durch die Ausbildung der Hinterschneidung 24 an der Auswerferseite 56 vorteilhafterweise das bereits beschriebene Nachverformen des Auslegers 8 zeitgleich mit dem Entformen des Gussteils 2 erfolgen, sodass die Zykluszeit nicht verlängert werden muss.
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2 zeigt eine Ausführungsform, in der das Gießwerkzeug 1 zwei Schieber 64, 64' als Werkzeugteile 20,20' aufweist. Die Schieber 64, 64` können zusätzlich zu Gießformhälften (in 2 nicht gezeigt) vorgesehen sein. Entsprechend kann der Hohlraum 18 wenigstens abschnittsweise von den Schiebern 64, 64' begrenzt und die Hinterschneidung 24 des Hohlraums 18 von einem der Schieber 64 gebildet sein.
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Wie in 3 bis 5 dargestellt ist, können die Schieber 64, 64' ausgestaltet sein, aus dem Rest des Gießwerkzeugs 1, insbesondere einzeln, nacheinander und in entgegengesetzten Richtungen herausgezogen zu werden. Das Herausziehen des Schiebers 64 mit der Hinterschneidung 24 ist hierbei durch den Schieber 64` oder Hinterschneidung blockiert, solange sich dieser in der Gussstellung 22 befindet. Insbesondere steht der Schieber 64` ohne Hinterschneidung der bereits beschriebenen Verdrängung bzw. Auslenkung des Auslegers 8 im Weg, sodass der Ausleger 8 dem Schieber 64 mit Hinterschneidung 24 nicht ausweichen kann und sich der Schieber 64 mit Hinterschneidung 24 folglich nicht herausziehen lässt.
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Selbstverständlich kann auch ein Werkzeugteil als Gießformhälfte und der andere Werkzeugteil als Schieber ausgestaltet sein. Außerdem kann das Gießwerkzeug beispielsweise einen Kern (nicht gezeigt) oder andere Formenbauelemente aufweisen.
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In 2 bis 6 sind beispielhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gussteils 2 gezeigt. Das Gussteil 2 weist den bereits erwähnten freitragenden Ausleger 8 mit der Hinterschneidung 24 auf. Insbesondere erstreckt sich der Ausleger 8 entlang einer Längsrichtung 66 und weist als Hinterschneidung 24 einen quer zur Längsrichtung 66 verlaufenden Vorsprung 68 auf.
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Im entformten, kraftfreien Zustand 70 (siehe 5) des Gussteils 2 weist der Ausleger 8 eine Position auf, die verglichen mit einem nicht entformten Zustand 72 (siehe 2) des Gussteils 2 in Richtung einer von der Hinterschneidung 24 abgewandten Seite 74 ausgelenkt ist. Dies ist in 5 veranschaulicht. Insbesondere sind dort die Position des Auslegers 8 im entformten Zustand 70 und die mit gestrichelten Linien angedeuteten Position des Auslegers 8 im nicht-entformten Zustand 72 nebeneinandergestellt, um die Auslenkung des Auslegers 8 zu verdeutlichen.
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Die Richtung der Auslenkung und somit die Richtung der Nachverformung kann gezielt beeinflusst werden, indem die Hinterschneidung 24 umseitig von der Seite 74 des Auslegers 8 angeordnet wird, zu der der Ausleger 8 ausgelenkt werden soll. Hierfür kann der Vorsprung 68 des Auslegers 8 von der Seite 74 abgewandt sein.
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In 4 und 5 ist der Ausleger 8 verglichen mit dem nicht entformten Zustand 72, insbesondere verglichen mit dem Zustand unmittelbar nach dem Gießen, wenigstens abschnittsweise plastisch verformt und somit bleibend ausgelenkt.
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Das Gussteil 2 aus 2 bis 5 ist beispielsweise ein Steckergehäuse 76 mit einer Kontaktkammer 78. Diese Kontaktkammer 78 kann z.B. aus dem bereits erwähnten Freiraum 48, den das Werkzeugteil 20' hinterlässt, entstehen.
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Der Ausleger 8 ist Teil des Steckergehäuses 76. Insbesondere ist der Ausleger 8 als ein Rasthaken 79 bzw. eine Rastlasche 80 ausgestaltet, die von einer Innenwand 82 des Steckergehäuses 76 absteht, in die Kontaktkammer 78 hineinragt und zumindest teilweise entlang der Kontaktkammer 78 verläuft. Innerhalb der Kontaktkammer 78 bietet die Rastlasche 80 eine Auflagefläche 84 für ein in der Kontaktkammer 78 aufgenommenes Kontaktelement (nicht gezeigt). Durch die plastische Verformung kann die Rastlasche 80 dauerhaft in die Kontaktkammer 78 hineingebogen werden, um stärker mit der Kontaktkammer 78 zu überlappen und so die verfügbare Auflagefläche 84 für das Kontaktelement zu vergrößern.
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Das in 2 bis 5 gezeigte Gießwerkzeug 1 ist entsprechend zur Ausformung des Steckergehäuses 76 ausgestaltet. Der Hohlraum 18 stellt die Negativform 12 der Rastlasche 80 dar. Die gesamte Kavität 14 des Gießwerkzeugs 1 bildet wiederum die Negativform 12 des gesamten Steckergehäuses 76.
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Das erfindungsgemäße Gussteil 2 kann selbstverständlich auch mehrere freitragende Ausleger 8 aufweisen. In diesem Fall begrenzt z.B. der Werkzeugteil 20 für jeden Ausleger 8 einen Hohlraum 18, der eine Negativform des jeweiligen Auslegers 8 im Werkzeugteil 20 bildet. Damit jeder Hohlraum 18 eine Hinterschneidung 24 aufweist, sind am Werkzeugteil 20 z.B. mehrere hinterschnittartige Vorsprünge 38 vorgesehen. Dies ist in der Detailansicht aus 6 durch gestrichelte Linien angedeutet, die den sich in der Gussstellung 22 befindlichen Werkzeugteil 20 darstellen.
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Das in 6 gezeigte erfindungsgemäße Gussteil 2 ist ein Bauteil 86 mit einem inneren Platzhalterelement 88, das bei Bedarf gratlos entfernbar sein soll und deshalb an einer Innenwand 82 des Bauteils 86 nur durch vereinzelte Materialbrücken 90 gehalten ist. Zwischen der Innenwand 82 und dem Platzhalterelement 88 verlaufen innere Spalte 92 des Bauteils 86, die aufgrund der benötigten Entfembarkeit nicht durch eine stoffschlüßige Verbindung zwischen dem Platzhalterelement 88 und der Innenwand 82 geschlossen werden können.
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Um dennoch die Spalte 92 so klein wie möglich zu halten, sind die Ausleger 8 jeweils als klappenartige Elemente 94 ausgestaltet, die beim Entformen des Bauteils 86 mittels der Hinterschneidungen 24 nachverformt werden. Insbesondere werden die Elemente 94 beim Herausziehen des Werkzeugteils 20 durch die hinterschnittartigen Vorsprünge 38 umgeklappt, um die inneren Spalte 92 wenigstens teilweise zu verschließen. Dies ist in 6 durch gestrichelte Pfeile 100 angedeutet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Nachverformen des Gussteils 2 kann wie folgt in einem Gießverfahren zur Herstellung des Gussteils 2 integriert durchgeführt werden. Im Rahmen des Gießverfahrens wird ein Gießwerkzeug 1 gemäß einer der obigen Ausführungsformen in der Gussstellung 22 bereitgestellt. In die Kavität 14 des Gießwerkzeugs 1 wird die bereits weiter oben erwähnte Werkstoffschmelze, beispielsweise eine Kunststoffschmelze, eingeleitet, eingegossen oder eingespritzt. Anschließend wird die Werkstoffschmelze zumindest teilweise ausgehärtet, damit sie zumindest ansatzweise zum Gussteil 2 erstarrt. 2 zeigt diesen Zustand, wobei aus Gründen der Übersicht Gießformhälften, die das gezeigte Gussteil 2 und die Schieber 64, 64' umgeben, nicht explizit dargestellt sind.
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Abschließend wird das Gussteil 2 aus dem Gießwerkzeug 1 entformt. Hierfür wird beispielsweise der Schieber 64` ohne Hinterschneidung 24 als erstes entlang der Trennrichtung 28 aus dem Gießwerkzeug 1 herausgezogen. Dies ist in 3 mit dem Pfeil 102 angedeutet. Wie ebenfalls aus 3 zu erkennen ist, verbleibt dabei das Gussteil 2 unter anderem aufgrund der Hinterschneidung 24 am Schieber 64 mit der Hinterschneidung 24. Außerdem kann das Gussteil 2 auch von den nicht gezeigten Gießformhälften zurückgehalten werden.
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Als nächstes wird der Schieber 64 mit Hinterschneidung 24 aus dem Gießwerkzeug 1 in entgegengesetzter Richtung herausgezogen. Dies ist in 4 mit dem Pfeil 104 angedeutet. Der Ausleger 8 wird hierbei mittels der Hinterschneidung 24 quer zur Trennrichtung 28 ausgelenkt. Damit währenddessen noch eine ausreichende Formbarkeit des Auslegers 8 besteht, erfolgt dieses Auslenken möglichst vor einem vollständigen Aushärten des Gussteils 2 bzw. der Werkstoffschmelze. Daraus resultiert die in 5 dargestellte plastische Verformung des Auslegers 8.
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Mit anderen Worten erfolgt die Nachverformung des Auslegers 8 beim Entformen des Gussteils 2 aufgrund der gezielt vorgesehenen Hinterschneidung 24. Insbesondere kann sich das Gussteil 2 noch im Gießwerkzeug 1 befinden oder kurz davor sein, vollständig vom Werkzeugteil 20 mit der Hinterschneidung 24 abgelöst zu werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gießwerkzeug
- 2
- Gussteil
- 4
- Spritzgießwerkzeug
- 6
- Kunststoffspritzgießwerkzeug
- 8
- Ausleger
- 10
- Endlage
- 12
- Negativform
- 14
- Kavität
- 16
- Abschnitt
- 18
- Hohlraum
- 20, 20'
- Werkzeugteil
- 22
- Gussstellung
- 24
- Hinterschneidung
- 26
- Trennstellung
- 28
- Trennrichtung
- 30
- Relativbewegung
- 32
- Richtung
- 34
- Abschnitt
- 36
- Ausnehmung
- 38
- Vorsprung
- 40
- Abziehschräge
- 42
- Rundung
- 44
- Fase
- 48
- Freiraum
- 50, 50`
- Gießformhälfte
- 52
- Trennebene
- 54
- Angussseite
- 56
- Auswerferseite
- 58
- Düse
- 60
- Auswerfervorrichtung
- 62
- Auswerferstift
- 64, 64`
- Schieber
- 66
- Längsrichtung
- 68
- Vorsprung
- 70
- Zustand
- 72
- Zustand
- 74
- Seite
- 76
- Steckergehäuse
- 78
- Kontaktkammer
- 79
- Rasthaken
- 80
- Rastlasche
- 82
- Innenwand
- 84
- Auflagefläche
- 86
- Bauteil
- 88
- Platzhalterelement
- 90
- Materialbrücke
- 92
- Spalt
- 94
- Elemente
- 100
- Pfeile
- 102
- Pfeil
- 104
- Pfeil
