DE102008027899A1

DE102008027899A1 - Verfahren zum Einstanzen einer Durchbrechung in ein polymeres Formteil

Info

Publication number: DE102008027899A1
Application number: DE200810027899
Authority: DE
Inventors: Hermann Erkes; Detlef Schaale
Original assignee: Frimo Group GmbH
Current assignee: Frimo Group GmbH
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2009-12-17

Abstract

Ein Verfahren zum Einstanzen einer Durchbrechung (1) in ein polymeres Formteil (2), das einen Gehalt eines plastisch verformbaren Kunststoffes aufweist, wobei vor dem Einstanzen der gewünschten Durchbrechung (1) eine deren beabsichtigtem Rand folgende Kerbe (3) mit Hilfe einer Messerschneide (4) in die Wandung des Formteils (2) eingeprägt wird, deren Profil sich abrundet, an die außerhalb der Einstanzung liegende Oberfläche (5) des Formteils (2) anschließt und deren Profil tangential in den tiefsten Punkt (6) der Kerbe (3) ausläuft und wonach der innerhalb der Kerbe (3) liegende Teil der Durchbrechung (1) mit Hilfe einer zweiten Messerschneide (7) aus der Wandung des Formteils (2) ausgestanzt und daraus entfernt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstanzen einer Durchbrechung in ein polymeres Formteil, das einen Gehalt eines plastisch verformbaren Kunststoffes aufweist.
Derartige Verfahren gelangen bei der Herstellung von Formteilen zur Anwendung, die in Kraftfahrzeugen Verwendung finden, um Durchbrechungen zum nachträglichen Einfügen von Scheinwerfern oder ähnlichem zu erzeugen. Die dabei verwendeten Formteile bestehen in zunehmendem Maße aus Polyolefinen, beispielweise aus Polypropylen oder Polyäthylen, aus EPDM oder TPO, wobei auch Gemische der verschiedenen Kunststoffe zur Anwendung gelangen können. Alle diese Werkstoffe sind stanzbar. Es ergibt sich jedoch das Problem, dass sich um Zuge des Stanzprozesses ein Wulst ausbildet, der die Mantelfläche der Ausstanzung auf der Innenseite, und, bezogen auf das Profil der Wandung des Formteils, unsymmetrisch umschließt und der spätestens nach der abschließenden Lackierung der Oberfläche am fertigen Werkstück störend in Erscheinung tritt.
Stand der Technik
Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man die Oberfläche des gestanzten Werkstückes bisher durch Überschleifen nachbehandelt, um eine harmonische Angleichung des Verlaufs der inneren Mantelfläche der Ausstanzung an den Verlauf der äußeren Oberfläche des Formteils zu erzielen. Damit ist jedoch ein erheblicher Aufwand verbunden.
Aufgabe der Erfindung:
Der Erfindung liegt die Aufgabe zur Grunde, ein solches Verfahren derart weiter zu entwickeln, dass sich am fertigen Teil kein optisch störender Übergang zwischen der Oberfläche des Formteils und der Mantelfläche der Ausstanzung ergibt, ohne dass es einer Nachbehandlung des Formteils im Anschluss an den Stanzprozess bedarf.
Diese Aufgaben wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einstanzen einer Durchbrechung in ein polymeres Formteil, das einen Gehalt eines plastisch verformbaren Kunststoffes aufweist, ist es vorgesehen, dass vor dem Einstanzen der gewünschten Durchbrechung eine deren beabsichtigtem Rand folgende Kerbe mit Hilfe einer Messerschneide in die Wandung des Formteils eingeprägt wird, deren Profil sich abgerundet an die außerhalb der Einstanzung liegende Oberfläche des Formteils anschließt und deren Profil tangential in den tiefsten Punkt der Kerbe ausläuft und dass danach der innerhalb der Kerbe liegende Teil der Durchbrechung mit Hilfe einer zweiten Messerschneide aus der Wandung des Formteils ausgestanzt und daraus entfernt wird. Die sich beim Präge- und dem sich anschließenden Stanzprozess ergebende Materialverdrängung führt überraschender Weise nicht mehr dazu, dass sich Werkstoffbestanteile in dem Bereich der Mantellfläche der Einstanzung wulstartig aufwölben und dort störend in Erscheinung treten. Demgemäss ist es auch nicht mehr erforderlich, das Formteil vor der Lackierung im bisherigen Maße zu bearbeiten.
Das Formteil kann beim Prägen und Einstanzen auf einer metallischen oder polymeren Matrize abgestützt werden, die eine mit der Durchbrechung übereinstimmende Form und Größe hat. Hierdurch wird eine besonders gute Formhaltigkeit der Durchbrechung erzielt, die bei größten Stückzahlen unverändert beibehalten wird und es erlaubt, genaue Spaltmaße zu garantieren. Diese sind von Bedeutung in bezug auf das nachträgliche Einfügen von sekundären Bauteilen in eine solche Einstanzung, beispielsweise von Scheinwerfern oder metallischen Zierteilen. Die derartige Bauteile umschließende Mantelfläche einer Einstanzung liegt im Blickfeld des Betrachters und bedarf daher einer besonders guten Maßhaltigkeit.
Als sehr zweckmäßig hat es sich bewährt, wenn das Formteil ohne Veränderung seiner Lage und Einspannung geprägt und anschließend gestanzt wird. Die besten Ergebnisse werden dabei erzielt, wenn das Formteil in derselben Lage und Einspannung in derselben Maschine zunächst geprägt und dann gestanzt wird.
Das Prägen und Stanzen wird am besten mit Wechselwerkzeugen einer Maschine bewirkt, die unabhängig voneinander nutzbar sind. Die Wechselwerkzeuge können dabei durch Verschieben oder Drehen einer gemeinsamen Werkzeugaufnahme nach einander benutzt werden, beispielsweise einer Werkzeugaufnahme, die durch einen Revolver gebildet ist.
Das Prägen und/oder Einstanzen kann mit schwingungsbeaufschlagten Messerschneiden bewirkt werden, beispielsweise mit Messerschneiden, die auf einem Ultraschallgenerator gelagert sind. Die Präge- und/oder Schnittqualität lässt sich dadurch verbessern.
Die Messerschneiden zum Prägen und/oder Einstanzen können alternativ und/oder ergänzend erwärmt werden, um die Präge- und/oder Schnittqualität zu verbessern.
Das Prägen und Stanzen kann vertikal von oben in das Formteil eindringend vorgenommen werden, jedoch wahlweise auch unter einem spitzen Winkel eindringend. Gerade in Bezug die sich dabei ergebende Vergrößerung der Mantelfläche einer Durchbrechung ist die Erfindung von erheblicher Bedeutung. Sie gewährleistet auch in solchen Fällen eine glattflächige Ausbildung der Mantelfläche nach dem Stanzprozess, ohne dass es einer Nachbearbeitung bedarf.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 in längsgeschnittener Darstellung die Durchführung des Prägeschritts
2 in längsgeschnittener Darstellung die Durchführung des auf den Prägeschritt folgenden Stanzschrittes
3 das gebrauchsfertige Formteil in längsgeschnittener Darstellung
4 eine spitzwinklig in die Oberfläche eines Formteils eindringende Durchbrechung in längsgeschnittener Darstellung, die durch eine auf einen Prägeschritt erfolgenden Stanzschritt erhalten worden ist.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in 1 bis 3 gezeigte Verfahren dient zum Einstanzen einer Durchbrechung 1 in ein polymeres Formteil 2, das einen Gehalt eines plastisch verformbaren Kunststoffes aufweist und beispielsweise aus Polypropylen, EPDM, Polyäthylen, TPO oder EPDM besteht. Dabei wird vor dem Einstanzen der gewünschten Durchbrechung 1 eine deren beabsichtigtem Rand folgende Kerbe 3 mit Hilfe einer Messerschneide 4 in die Wandung des Formteils 2 eingeprägt, deren Profil sich abgerundet an die außerhalb der Einstanzung liegende Oberfläche 5 des Formteils 2 anschließt und deren Profil tangential in den tiefsten Punkt 6 der Kerbe 3 ausläuft, wonach der innerhalb der Kerbe 3 liegende Teil der Durchbrechung 1 mit Hilfe einer zweiten Messerschneide 7 aus der Wandung des Formteils 2 ausgestanzt und daraus entfernt wird.
Beide Messerschneiden 4, 7 dringen in die Wandung des Formteils 2 mit einem scharfkantig begrenzten Profil ein, wodurch die Gefahr, dass sich parallel zum Eindringen plastische Hufwölbungen in der die Ausstanzung 1 umgebenden Mantelfläche des Formteils 2 ergeben, beseitigt ist. Dabei ist es von wesentlicher Bedeutung, dass die für das Einstanzen und das Prägen verwendeten Messerschneiden 4, 7 auf der von der Einstanzung abgewandten Seite im Bereich der Schnittkante durch eine Fläche begrenzt sind, die sich parallel zur Bewegungsrichtung des Prägemessers und des Stanzmessers erstreckt. Eine Materialverlagerung in den Bereich der Mantelfläche des Formteils, die die Einstanzung umschließt, wird dadurch in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Aufeinanderfolge des Präge- und des Stanzschrittes gezielt verhindert.
Das Formteil wird beim Prägen und Einstanzen gemäß 1 und 2 auf einer Matrize 8 abgestützt, die eine mit der Durchbrechung 1 übereinstimmende Form und Größe hat. Hierdurch wird ein genaues Passmaß der Mantelfläche der Durchbrechung gewährleistet.
Das Formteil 2 wird ohne Veränderung seiner Lage und Einspannung in derselben Anlage zuerst geprägt und dann gestanzt, um sicherzustellen, dass die Messerschneiden 4, 7 des Prägewerkzeuges und des Stanzwerkzeuges an identischen Positionen und auf völlig übereinstimmenden Konturen der Einstanzung in das Formteil 2 eindringen.
Das Prägen und Stanzen wird dazu mit Wechselwerkzeugen in ein und derselben Maschine bewirkt, die unabhängig voneinander nutzbar sind und die durch Verschieben oder Drehen einer gemeinsamen Werkzeugaufnahme unmittelbar nacheinander benutzt werden. Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn die Werkzeuge in demselben Revolver eingespannt sind. Zwischen dem Prägen und Stanzen findet zweckmäßig keine Verlagerung des Werkstückes statt, sondern beide Arbeitsvorgänge werden zweckmäßig in derselben Werkstückeinspannung bewirkt.
Die Werkzeuge für das Prägen und/oder Einstanzen können auf einem Werkzeugträger gelagert sein, der mit einem Schwingungsgenerator versehen ist, um die Messerschneiden 4, 7 schwingungsbeaufschlagt wirksam werden zu lassen und ein kraftreduziertes Eindringen und eine kraftreduzierte Verformung des Formteils zu ermöglichen.
Die Messerschneiden 4, 7 können zum erleichterten Prägen und/oder Einstanzen auch erwärmt werden, zweckmäßig mit einer elektrischen Heizeinrichtung auf eine Temperatur von 100 bis 200°C. Der Präge- und der Stanzprozess lassen sich dadurch außerdem beschleunigen.
3 zeigt ein gebrauchsfertiges Formteil 2 in längsgeschnittener Darstellung, bei dem der Präge- und Stanzvorgang vertikal von oben eindringend vorgenommen worden ist, 4 ein Formteil, bei dem der Präge- und Stanzvorgang unter einem spitzen Winkel schräg von oben eindringend vorgenommen worden ist. Die Durchbrechung 1 ist in beiden Fällen von einer Mantelfläche umschlossen, die keinen in einem Teilbereich vorspringenden Wulst aufweiset und die harmonisch abgerundet an die Oberfläche 5 des Formteils ausläuft.

Claims

Verfahren zum Einstanzen einer Durchbrechung (1) in ein polymeres Formteil (2), das einen Gehalt eines plastisch verformbaren Kunststoffes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einstanzen der gewünschten Durchbrechung (1) eine deren beabsichtigtem Rand folgende Kerbe (3) mit Hilfe einer Messerschneide (4) in die Wandung des Formteils (2) eingeprägt wird, deren Profil sich abgerundet an die außerhalb der Einstanzung liegende Oberfläche (5) des Formteils (2) anschließt und deren Profil tangential in den tiefsten Punkt (6) der Kerbe (3) ausläuft und dass danach der innerhalb der Kerbe (3) liegende Teil der Durchbrechung (1) mit Hilfe einer zweiten Messerschneide (7) aus der Wandung des Formteils (2) ausgestanzt und daraus entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil beim Prägen und Einstanzen auf einer Matrize (8) abgestützt wird, die eine mit der Durchbrechung (1) übereinstimmende Form und Größe hat.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil (2) ohne Veränderung seiner Lage und Einspannung geprägt und gestanzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägen und Stanzen mit Wechselwerkzeugen einer Maschine bewirkt wird, die unabhängig voneinander nutzbar sind.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, die Wechselwerkzeuge durch Verschieben oder Drehen einer gemeinsamen Werkzeugaufnahme nach einander benutzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägen und/oder Einstanzen mit schwingungsbeaufschlagten Messerschneiden (4, 7) bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messerschneiden (4, 7) zum Prägen und/oder Einstanzen erwärmt werden.