DFM (Design for Manufacturability, Konstruktion zur Fertigungstauglichkeit) für Spritzgusswerkzeuge bezieht sich auf den Prozess der Bewertung und Optimierung der Fertigungstauglichkeit, Montierbarkeit und Kostenkontrolle von Werkzeugen während der Werkzeugkonstruktionsphase. Die Schlüsselelemente umfassen die folgenden Aspekte:

Produktstrukturanalyse

• Wandstärkenhomogenität: Die Wandstärke des Produkts sollte möglichst gleichmäßig sein, um Bereiche mit zu großer oder zu geringer Dicke zu vermeiden. Eine nicht homogene Wandstärke kann zu ungleichmäßiger Abkühlung führen, was zu Mängeln wie Verformungen durch Schrumpfung, Blasen und Schweißnähten führen kann und die Schwierigkeit der Werkzeugfertigung und des Formprozesses erhöht.

• Entformungskonstruktion: Analysieren Sie die Form und Struktur des Produkts, um eine reibungslose Entformung zu gewährleisten. Strukturen, die der Entformung nicht zuträglich sind, wie Unterschnitte, tiefe Löcher und schmale Nuten, sollten vermieden werden. Bei unvermeidbaren Unterschnittstrukturen müssen angemessene Entformungsmechanismen wie Schieber und Ausheber konzipiert werden. Dies erhöht jedoch die Komplexität und die Kosten des Werkzeugs.

• Verstärkungsrippen und Rundungen: Durch eine sinnvolle Konstruktion von Verstärkungsrippen kann die Festigkeit und Steifigkeit des Produkts ohne Erhöhung der Wandstärke verbessert werden. Allerdings sollte auf die Dicke, Höhe und Verteilung der Rippen geachtet werden, um Probleme wie Schrumpfung zu vermeiden. Gleichzeitig sollten die inneren und äußeren Ecken des Produkts möglichst als Rundungen konzipiert werden, um Spannungskonzentrationen zu reduzieren, die Formgebungseigenschaften zu verbessern und die Werkzeugbearbeitung zu erleichtern.

Auswahl von Werkzeugmaterialien

• Produktanforderungen: Wählen Sie geeignete Werkzeugmaterialien basierend auf Faktoren wie der Produktionsmenge, Genauigkeitsanforderungen, Oberflächenqualität und Eigenschaften des Kunststoffmaterials des Produkts aus. Für Produkte mit hoher Stückzahl sollten Werkzeugstähle mit guter Verschleißfestigkeit und hoher Festigkeit, wie P20 und H13, ausgewählt werden. Für Produkte mit hohen Genauigkeits- und Oberflächenqualitätsanforderungen sind hochwertige Spiegelstähle erforderlich.

• Bearbeitbarkeit: Berücksichtigen Sie die Bearbeitbarkeit der Werkzeugmaterialien, wie die Schneidfähigkeit, Schleiffähigkeit und die Fähigkeit zur elektrischen Entladungsbearbeitung. Eine gute Bearbeitbarkeit kann die Schwierigkeit und die Kosten der Werkzeugbearbeitung reduzieren und die Bearbeitungseffizienz und -genauigkeit verbessern. Beispielsweise können einige leichtzerspanbare Stähle die Schneidgeschwindigkeit signifikant erhöhen, ohne die Werkzeugleistung zu beeinträchtigen.

• Kostenfaktoren: Unter der Voraussetzung, dass die Produktqualität und die Werkzeugleistung erfüllt werden, sollten Sie versuchen, Werkzeugmaterialien mit niedrigeren Kosten auszuwählen. Die Preise für verschiedene Typen und Spezifikationen von Werkzeugstählen variieren stark. Es ist notwendig, Faktoren wie Materialkosten, Bearbeitungskosten und die Lebensdauer des Werkzeugs umfassend zu berücksichtigen, um die beste Kosteneffizienz zu erreichen.

Konstruktion von Werkzeugstrukturen

• Trennflächenkonstruktion: Die Auswahl der Trennfläche sollte Faktoren wie die Oberflächenanforderungen des Produkts, die Entformungsmethode und die Werkzeugbearbeitungstechnologie berücksichtigen. Die Trennfläche sollte möglichst einfach und flach sein, um komplexe gekrümmte Trennflächen zu vermeiden und so die Fertigungsschwierigkeit und die Kosten des Werkzeugs zu reduzieren. Gleichzeitig sollte auf die Dichtigkeit der Trennfläche geachtet werden, um zu verhindern, dass das Kunststoffschmelze während des Formprozesses ausläuft.

• Angussystemkonstruktion: Konzipieren Sie das Angusssystem sinnvoll, einschließlich der Form, Größe und Position des Hauptkanals, der Nebenkanäle und der Angusspunkte. Das Angusssystem sollte es dem Kunststoffschmelze ermöglichen, die Werkzeugkavität gleichmäßig und schnell zu füllen, um Mängel wie unzureichende Füllung, Schweißnähte und Strahlbildung zu vermeiden. Die Position und Anzahl der Angusspunkte sollten entsprechend der Struktur und Form des Produkts bestimmt werden, um einen ausgeglichenen Fluss des Kunststoffschmelzes in der Kavität zu gewährleisten.

• Kühlsystemkonstruktion: Die Konstruktion des Kühlsystems ist entscheidend für die Formgebungsqualität und Produktionseffizienz des Produkts. Die Kühlkanäle sollten gleichmäßig um die Werkzeugkavität herum angeordnet sein, um das Werkzeug schnell und gleichmäßig abkühlen zu können, den Formzyklus zu verkürzen und Produktverformungen und -verwindungen zu reduzieren. Gleichzeitig sollte auf den Durchmesser, den Abstand, die Form der Kühlkanäle und deren Koordination mit der Werkzeugstruktur geachtet werden, um Interferenzen mit anderen Bauteilen zu vermeiden.

Machbarkeit des Fertigungsprozesses

• Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität: Analysieren Sie, ob die Bearbeitungsgenauigkeits- und Oberflächenqualitätsanforderungen der Werkzeugteile innerhalb der Fähigkeiten der vorhandenen Bearbeitungsanlagen und -verfahren liegen. Für Teile mit hohen Genauigkeits- und Oberflächenqualitätsanforderungen können erweiterte Bearbeitungstechnologien und -anlagen, wie Hochpräzisions-CNC-Bearbeitungszentren und elektrische Entladungsbearbeitung zur Spiegeloberfläche, erforderlich sein. Dies erhöht jedoch die Bearbeitungskosten und den Zyklus.

• Montierbarkeit: Die Konstruktion der Werkzeugstruktur sollte die Montage und Inbetriebnahme erleichtern. Die Teile sollten mit guter Austauschbarkeit und Montagegenauigkeit konzipiert werden, um Montageschwierigkeiten oder die Notwendigkeit einer großen Menge an Nachbearbeitung zu vermeiden. Gleichzeitig sollte auf den Betriebsraum und die Bequemlichkeit der Werkzeugverwendung während des Montageprozesses geachtet werden, um die Montageeffizienz zu verbessern.

• Kosten- und Zykluskontrolle: Berücksichtigen Sie bei der DFM-Analyse umfassend die Fertigungskosten und den Zyklus des Werkzeugs. Durch Optimierung der Werkzeugstruktur, Auswahl geeigneter Materialien und Fertigungstechnologien sowie andere Maßnahmen sollten Sie unter der Voraussetzung der Gewährleistung der Werkzeugqualität und -leistung versuchen, die Kosten zu senken und den Fertigungszyklus zu verkürzen, um die Marktwettbewerbsfähigkeit des Werkzeugs zu verbessern.