DE19529614A1

DE19529614A1 - Mfg. pressure die casting moulds for prototype parts - using inserts produced from carbon@ steel for optimisation of geometry

Info

Publication number: DE19529614A1
Application number: DE1995129614
Authority: DE
Inventors: Eberhard Prof Dr Ing Ambos; Uwe Dipl Ing Richter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-11
Filing date: 1995-08-11
Publication date: 1997-02-13

Abstract

Prototype pressure die castings are produced using a mould set - up mfd. from a stock mould frame, into which inserts are fitted for only the contour - forming parts of the mould, newly mfd. from C steel. After checking the castings produced and optimising the geometric data of the inserts, the latter are used partly or completely for the mfr. of series prodn. tools or additional mould inserts.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Druckgieß-Formen für die Fertigung seriennaher Teile, d. h. insbesondere von Druckgieß-Formen für die Prototyp-Fertigung. Das Verfahren ist bei Bedarf auch für die Gewinnung optimierter Geometriedaten der konturbildenden Bereiche von Druckgieß-Serienwerkzeugen geeignet.The invention relates to a method for producing die casting molds for manufacturing near-series parts, d. H. especially die casting molds for prototype production. If necessary, the method is also used to obtain optimized geometry data contour-forming areas of die casting series tools.

Die Entwicklung optimierter Bauteile zwingt zur Verwendung von Sicherheitsfaktoren, die nahe bei eins liegen. Will man solcherart optimierte Bauteile unter den tatsächlichen Beanspruchungs bedingungen erproben, dann ergibt sich zwangsläufig die Forderung, diese Teile unter Serienbedingungen als Prototyp zu fertigen, d. h. aus dem Serienwerkstoff und nach dem Serienverfahren.The development of optimized components forces the use of safety factors that are close be at one. Do you want such optimized components under the actual stress test conditions, then there is inevitably the requirement to put these parts under To manufacture series conditions as a prototype, d. H. from the series material and after Serial production.

Für Druckguß-Teile führt diese Verfahrensweise zu hohen Kosten und erheblichen Fertigungszeiten für die Herstellung der Druckgießformen. Daher greift man häufig noch auf Sand- oder Gipsformgußteile als Prototypen zurück. Eine sichere Vorhersage von Bauteileigenschaften ist jedoch auf der Basis von Sand- oder Gipsformgußteilen nur begrenzt möglich.For die-cast parts, this procedure leads to high costs and considerable Manufacturing times for the manufacture of die casting molds. Therefore, you often still use sand or plaster castings as prototypes. A reliable prediction of component properties is only possible to a limited extent on the basis of sand or plaster castings.

Es ist z. B. bekannt, daß Gußteile aus Leichtmetallegierungen, die nach dem Gipsformverfahren gefertigt werden, z. B. nur 50-70% der Festigkeitswerte von druckgegossenen Bauteilen aufweisen.It is Z. B. known that castings from light metal alloys, which are based on the gypsum molding process are manufactured, e.g. B. only 50-70% of the strength values of die-cast components exhibit.

Nach dem Gipsformverfahren hergestellte Prototypen können deshalb keine zuverlässigen Daten für die Fertigung des Serienwerkzeuges liefern. Häufig sind daher nachträgliche Änderungen an Serienwerkzeugen notwendig, deren Daten auf der Basis von Gipsformen ermittelt wurden. Solche nachträglichen Änderungen sind bei einem aus Warmarbeitsstahl bestehenden Serienwerkzeug sehr aufwendig. Dieselbe ungünstige Situation liegt auch vor, wenn bereits das Werkzeug für den Prototyp aus Warmarbeitsstahl besteht und aufgrund des Erprobungsprozesses Änderungen notwendig werden.Prototypes manufactured using the gypsum molding process cannot therefore provide reliable data deliver for the production of the series tool. Subsequent changes are therefore often necessary Series tools necessary, the data of which were determined on the basis of plaster molds. Such subsequent changes are for an existing hot-work steel Series tool very complex. The same unfavorable situation also exists if that is already the case Tool for the prototype consists of hot-work steel and due to the testing process Changes become necessary.

Der sehr hohe Aufwand für die Änderung eines aus schwer bearbeitbarem Warmarbeitsstahl bestehenden Serienwerkzeuges tritt auch dann nachteilig in Erscheinung, wenn bereits in der Serienfertigung befindliche Teile konstruktiv modifiziert werden sollen.The very high effort for changing a hard-to-machine hot-work steel existing series tool also appears disadvantageous if already in the Series production parts to be modified constructively.

Selbst kleine Änderungen der Teile-Geometrie können dann eine aufwendige komplette Neufertigung des Serienwerkzeuges erfordern, wobei das Risiko besteht, daß das Werkzeug unter Umständen nach der Erprobung des modifizierten Teiles nochmals mit hohem Aufwand geändert werden muß. Even small changes in the part geometry can then be a complex complete Re-production of the series tool require, with the risk that the tool under Circumstances changed after the modified part had been tested with great effort must become.

Um die Fertigungs-Kosten und -Zeiten für die Herstellung von zur Prototyp-Fertigung geeigneten Druckgießformen zu reduzieren, ist es aus der DE 36 26 019 bekannt, ein vorgegebenes Standardvolumen, das von einem Formrahmen umfaßt wird, in ein Raster aus Standard- Teilvolumina aufzuteilen. Auf diese Weise ist es möglich, die gesamte Form durch Kombination von Körpern zu bilden, die ein Standard-Teilvolumen oder ein Vielfaches von Standard- Teilvolumina darstellen. Ein derart modulweise aufgebautes Werkzeug kann an sich relativ leicht durch Modifizierung einzelner Werkzeugmodule variiert werden.At the manufacturing costs and times for the manufacture of prototypes suitable To reduce die casting molds, it is known from DE 36 26 019, a predetermined Standard volume, which is enclosed by a form frame, in a grid of standard To divide partial volumes. In this way it is possible to combine the whole shape of bodies that form a standard sub-volume or a multiple of standard Represent partial volumes. Such a modular tool can be relatively easy in itself can be varied by modifying individual tool modules.

Eine derartige Lösung weist jedoch im praktischen Einsatz einige Nachteile auf. Die vorgesehene Modulbildung bedingt sehr exakt gefertigte Paßflächen zwischen den Modulflächen, wodurch der Fertigungsaufwand entgegen der angestrebten Zielsetzung steigt. Besonders gravierend ist dieser zusätzliche Fertigungsaufwand bei einer Änderung des Prototyps, die sich auf mehrere Module erstreckt.However, such a solution has some disadvantages in practical use. The proposed module formation requires very precisely manufactured mating surfaces between the Module areas, which increases the manufacturing effort contrary to the desired goal. This additional manufacturing effort is particularly serious when changing the prototype, which extends over several modules.

Ein weiterer Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die für die Fertigung der einzelnen Module erstellten Geometriedaten nur mit erheblichem Änderungsaufwand für die Fertigung des Serienwerkzeuges weiterverwendet werden können.Another disadvantage of this solution is that it is used to manufacture the individual modules created geometry data only with considerable change effort for the production of the Series tool can continue to be used.

Bei der Herstellung von zur Prototyp-Fertigung geeigneten Druckgießformen besteht somit weiterhin das Problem, den Kosten- und Zeitaufwand für die Werkzeugherstellung, insbesondere für die Herstellung von Varianten eines Prototypwerkzeuges zu reduzieren und die Geometriedaten eines optimierten Prototypwerkzeuges mit geringem Aufwand teilweise oder vollständig für die Herstellung des Serienwerkzeug weiterverwenden zu können.In the production of die casting molds suitable for prototype production there is therefore continue the problem, the cost and time of tool making, in particular for the production of variants of a prototype tool and to reduce the geometry data of an optimized prototype tool with little effort partially or completely for the To be able to continue using the production tool.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verfahren gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.According to the invention, this problem is solved by a method according to the characteristic of Main claim solved.

Ein Kerngedanke der Erfindung besteht somit darin, auf speziell für die Prototypfertigung herzustellende und vorzuhaltende Werkzeuge und Formrahmen zu verzichten und statt dessen das Prototypwerkzeug lediglich als Formeinsatz für einen im Bestand des Unternehmens bereits vorhandenen Formrahmen auszubilden.A key concept of the invention is therefore specifically for prototype production to dispense with the tools and mold frames to be manufactured and maintained, and instead the Prototype tool just as a mold insert for one already in the company's inventory train existing mold frames.

Für die mit der Erfindung zu erzielende Kosten- und Zeiteinsparung ist es wesentlich, daß die konturbildenden Teile der Form aus unlegiertem Stahl gefertigt werden, was sich für die üblichen Stückzahlen in der Prototypphase entgegen bisherigen Auffassungen als völlig ausreichend erwiesen hat.For the cost and time saving to be achieved with the invention, it is essential that the contour-forming parts of the mold are made of unalloyed steel, which is common for Contrary to previous opinions, quantities in the prototype phase were completely sufficient has proven.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Erstellung der Geometriedaten des Serienwerkzeuges dadurch beschleunigt wird, daß die Geometriedaten der Formeinsätze teilweise oder vollständig für die Herstellung des Serienwerkzeugs verwendet werden können.Another advantage of the invention is that the creation of the geometry data of the Series tool is accelerated in that the geometric data of the mold inserts partially or can be used entirely for the production of the series tool.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachstehend in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. The solution according to the invention is explained in more detail below in an exemplary embodiment.

In der zugehörigen Zeichnung zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine Druckgieß-Form mit den erfindungsgemäßen Formeinsätzen.In the accompanying drawings Fig. 1 shows a section through a die-casting mold with the mold inserts according to the invention.

Die aus dem Bestand der Gießerei ausgewählte Druckgieß-Form besteht in bekannter Weise aus den beiden Aufspannplatten 1 und 2, den Formplatten 3, der Zwischenplatte 5 und der Leiste 6. Als weitere Bestandteile der Druckgieß-Form zeigt die Zeichnung eine Auswerferplatte 7 mit Auswerfergrundplatte 8 und Auswerferstift 10 sowie eine Zentrierhülse 9, eine Führungsbuchse 11 und eine Führungssäule 12.The die-casting mold selected from the foundry's inventory consists in a known manner of the two clamping plates 1 and 2 , the mold plates 3 , the intermediate plate 5 and the bar 6 . As further components of the die-casting mold, the drawing shows an ejector plate 7 with an ejector base plate 8 and ejector pin 10 as well as a centering sleeve 9 , a guide bush 11 and a guide column 12 .

Diese vorhandene Druckgieß-Form wird durch die Formeinsätze 4, die nur die konturbildenden Teile der Form beinhalten, für die Prototypfertigung verwendbar gemacht. Während man herkömmlicherweise zur Vermeidung von Verzug durch Wärmebehandlung vergüteten Warmarbeitsstahl als Ausgangsmaterial verwendet, wird für die Fertigung der Formeinsätze St 37 verwendet, was ca. 20 Abgüsse ermöglicht. Für Stückzahlen größer als 100 Stück kann unvergüteter Warmarbeitsstahl eingesetzt werden.This existing die-casting mold is made usable for prototype production by the mold inserts 4 , which only contain the contour-forming parts of the mold. While conventionally used heat-treated steel is used as the starting material to avoid distortion due to heat treatment, St 37 is used for the production of the mold inserts, which enables approximately 20 castings. Untempered hot-work steel can be used for quantities greater than 100 pieces.

Mit der Wahl von weichgeglühtem Werkstoff für die Formeinsätze 4 ergeben sich gegenüber vergütetem Warmarbeitsstahl beim Schruppen wie beim Schlichten wesentlich günstigere Zerspanungsbedingungen in Form einer um mindestens 50% erhöhten Schnittgeschwindigkeit und einer um mindestens 130% erhöhten Vorschubgeschwindigkeit.Choosing soft-annealed material for the mold inserts 4 results in significantly more favorable machining conditions in the form of a cutting speed that is at least 50% higher and a feed rate that is at least 130% higher than that of tempered hot-work steel for roughing as well as for finishing.

Änderungen der konstruktiven Ausführung des Prototypen im Ergebnis der Erprobung sind kurzfristig und mit geringem Aufwand realisierbar, da sich der weiche Werkstoff der Form einsätze 4 ohne Schwierigkeiten bearbeiten läßt.Changes to the design of the prototype as a result of the testing can be implemented quickly and with little effort, since the soft material of the mold inserts 4 can be processed without difficulty.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens wird dann wirksam, wenn der Fertiger der Prototypenform zugleich der Produzent der Serienform ist. In diesem Fall können mit geringem Änderungsaufwand (geänderte Zerspanungsparameter für den vergüteten Warmarbeitsstahl) die Programme für die Fräsbearbeitung erstellt werden.Another benefit of the process becomes effective when the prototype mold manufacturer is also the producer of the series form. In this case you can change it with little effort (changed machining parameters for the tempered hot work steel) the programs for the Milling can be created.

Claims

Process for the production of die-casting molds for the production of parts close to series, which, if necessary, enable optimized geometry data to be obtained for die-casting series tools, characterized in that

a shape frame suitable in terms of its structure and dimensions is selected from the existing shape frames,
- Only the contour-forming parts of the mold as newly adapted to the selected die, replaceable mold inserts made of unalloyed steel and
- If necessary after testing the cast part and, if necessary, corresponding optimization, the geometry data of the mold inserts are used partially or completely for the production of the series tool or further mold inserts.