DE10238883B4 - Verfahren zur Herstellung eines Formeinsatzes zum teilweisen Umspritzen metallischer Bauteile - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Formeinsatzes als Teil einer Spritzform, zum teilweisen Umspritzen metallischer Bauteile insbesondere in Form von Steckkontakten unter Ausbildung einer vom Spritzmaterial umgebenen Ausnehmung, insbesondere in Form einer die Steckkontakte aufnehmenden Steckbuchse, mit folgenden Verfahrensschritten:
– Herstellung von zwei sich ergänzenden Teilformeinsätzen (1a, 1b), die aneinandergelegt mit einem Teil ihrer Außenflächen (2) die Innenseite der Ausnehmung, insbesondere der Steckbuchse, definieren und im Bereich ihrer eine Trennebene definierenden Anlageflächen (3) mit Ausmuldungen (4) versehen sind;
– Formanpassung der Ausmuldungen (4) an die Querschnittsform der teilweise zu umspritzenden metallischen Bauteile durch Fräsen, Erodieren und/oder Schleifen;
– Glättende Endbearbeitung der Innenflächen der Ausmuldungen (4);
– Herstellung einer untrennbaren Verbindung der beiden Teilformeinsätze (1a, 1b) unter Aneinanderfügung der
– Anlageflächen (3), wobei
– die an den formbildenden Außenflächen (2) liegenden Trennfugenbereiche (9) zur Vermeidung von Spritzgraten materialschlüssig unter Verschmelzung verbunden und glättend überarbeitet werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formeinsatzes zum teilweisen Umspritzen metallischer Bauteile. Metallische Bauteile sind in diesem Zusammenhang insbesondere elektrische Steckkontakte, die unter Ausbildung einer vom Spritzmaterial umgebenen Ausnehmung in Form einer Steckbuchse umspritzt werden sollen. Das Umspritzen hat so zu erfolgen, daß die Steckkontakte mit ihren freien Enden nach dem Spritzvorgang freiliegen.
• Für den Spritzvorgang werden auf die freien Enden solcher metallischer Bauteile, insbesondere solcher elektrischer Kontakte, Formeinsätze aufgeschoben, die während des Spritzvorganges die freien Enden der metallischen Bauteile in sich aufnehmen und mit ihren Außenwandungen eine Ausnehmung bilden, die von Spritzmaterial umgeben ist.
• Es sind Anwendungsbereiche bekannt, bei denen metallische Bauteile insbesondere in Form von Steckkontakten umspritzt werden müssen. Insbesondere dann, wenn Steckkontakte zusammen mit der vorstehend genannten Ausnehmung eine elektrische Kontaktverbindung bilden, für die einerseits höchste Kontaktsicherheit und andererseits ein hohes Maß an Dichtigkeit gefordert wird, versagen herkömmliche Formeinsätze. Um die Kontaktoberflächen schonenst beim Aufschieben und Abziehen des Formeinsatzes vor und nach dem Spritzvorgang zu behandeln, ist es erforderlich, die Oberflächen der die Kontaktflächen beaufschlagenden muldenartigen Ausnehmungen mit möglichst geringer Rauhtiefe herzustellen, was in der Regel mit einteiligen Formeinsätzen nicht oder zumindest nicht auf die gesamte Stecklänge möglich ist. Mehrteilige Formeinsätze haben aber den Nachteil, daß sie in ihrem peripheren Umgebungsbereich entweder nicht ausreichend exakt genug hergestellt oder ausreichend exakt und dauerhaft aneinander fixiert werden können, um eine Gratbildung insbesondere im Steckerdichtungsbereich mit Sicherheit zu vermeiden.
• Aus DE 2507328 B2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Koaxial-Steckers mit angegossener Isolierstoffumhüllung bekannt. Der Koaxial-Stecker weist zwei metallische Kontakte auf, die im Endzustand mit Spritzmaterial umgeben und fixiert sind. Das Verfahren umfaßt dabei eine Gießform zur Erzeugung des Gußkörpers. Dieser Gießformkörper besteht dabei aus drei Teilen, einem unteren sowie einem oberen Gießformteil sowie einem Gießformeinsatz. Ferner weisen die Gießformteile Aushöhlungen auf, die zur Unterbringung von Teilen der Kontakte, Passagen zur Unterbringung des elektrischen Kabels und Vertiefungen zur Aufnahme des Gießformeinsatzes dienen. In dem Herstellungsverfahren werden die oben genannten Bauteile in die Gießformteile eingelegt und anschließend mit heißem flüssigen Kunstharzmaterial durch einen Angußkanal eingespritzt, um den Gußkörper zu bilden. Nach Erhärtung des Kunstharzmaterials wird die Gußform zerlegt und der Koaxial-Stecker kann entnommen werden.
• DE 9411007 U1 beschreibt eine Spritzgußform mit einem Dorn zum Halten der zu umspritzenden Kontaktstifte, wobei die Teilungsebene des Dorns sich beim fertigen Stecker als feine Spritzkante ausbildet.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Formeinsatzes als Teil einer Spritzform anzugeben, der bei Einsatz in einem Spritzverfahren jegliche Beschädigung von Kontaktflächen, insbesondere von relativ weichen Kontaktoberflächenbeschichtungen vermeidet und trotzdem hinsichtlich der die Steckkontakte umgebenden Steckbuchse so hochpräzise ausgebildet ist, daß ein hohes Maß an Dichtigkeit der Steckverbindung zwischen Stecker und Buchse erzielt werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Verfahrensschritte gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-12. Der Formeinsatz gemäß dem nebengeordneten Anspruch 13 ist besonders vorteilhaft geeignet, in einem Spritzverfahren eingesetzt zu werden, in dem die vorerwähnten Probleme auftreten.
• Als Kern der Erfindung wird es angesehen, zunächst einmal zwei sich ergänzende Teilformeinsätze herzustellen, die aneinandergelegt den Formeinsatz bilden, mit ihren Außenflächen die Innenseite der Steckbuchse definieren und im Bereich ihrer eine Trennebene definierenden Anlageflächen mit Ausmuldungen versehen sind, die zur Aufnahme der zu umspritzenden Bauteile vorgesehen sind. Die Ausmuldungen werden im zweiteiligen Zustand exakt an die Querschnittsform der teilweise zu umspritzenden metallischen Bauteile angepaßt, was in an sich bekannter Weise durch Fräsen, Erodieren und/oder Schleifen erfolgen kann. Sodann folgt noch einmal eine glättende Endbearbeitung der Innenfläche der Ausmuldungen in einem zusätzlichen Schritt, um sicherzustellen, daß Unebenheiten und Rauhigkeiten im Bereich der Ausmuldungen metallische weiche Oberflächenbeschichtungen der Kontakte, z.B. Silber- oder Goldschichten nicht verletzen. Schließlich wird eine untrennbare Verbindung der beiden Teilformeinsätze unter Aneinanderfügung der Anlageflächen hergestellt, wobei die an den Außenrändern der formbildenden Oberflächen liegenden Trennfugenbereiche zur Vermeidung von Spritzgraten materialschlüssig unter gegenseitiger Verschmelzung verbunden und dann noch glättend überarbeitet werden. Wenn von „materialschlüssig" gesprochen wird, so bedeutet dies, daß die an den Oberflächen der beiden Teilformeinsätze liegenden Trennfugenbereiche aufgeschmolzen werden, erforderlichenfalls Material zugeführt wird und sodann über die Oberflächen überstehendes Material, insbesondere eine Schweißraupe abgetragen wird, um absolut glatte homogene Oberflächen zu erhalten, durch die die Dichtigkeit der Steckverbindung gewährleistet wird.
• Der Formeinsatz gemäß Anspruch 13 ist besonders geeignet, in Spritzverfahren für Gegenstände eingesetzt zu werden, bei welchen die vorerwähnten Kontakt- und Dichtigkeitsprobleme zu Problemen führen können, insbesondere bei Steckverbindungen im Automobilbereich, wie beispielsweise an den Kontakten von Einspritzventilen.
• Vorteilhafterweise werden die Innenflächen der Ausmuldungen nach Anpassung an die Querschnittsform der metallischen Bauteile poliert, da dadurch sichergestellt werden kann, daß Kratzer in Oberflächenbeschichtungen beim Aufschieben und Abziehen des Formeinsatzes auf die Bauteile vermieden werden. Vorteilhafterweise verläuft die Trennfuge koplanar zu einer der Oberflächen eines als Flachstecker ausgebildeten metallischen Bauteils, d.h. die Ausmuldungen befinden sich zur Gänze oder zumindest im wesentlichen in der Anlagefläche nur eines Teilformeinsatzes. Dabei ist die Innenkontur der Ausmuldung dem Stanzeinzugsradius der ersten Oberfläche des zugehörigen Stanzteils angepaßt, die einen etwas gerundeten Querschnitt hat.
• Die Schweißverbindung im Bereich der Trennfugenoberflächenbereiche erfolgt vorteilhafterweise durch Laserschweißen, wobei Material zugeführt wird, um umlaufend eine Schweißraupe zu bilden, die bezogen auf die umliegenden Oberflächen des Formeinsatzes eingeebnet und zusammen mit den Oberflächen geglättet, insbesondere poliert wird.
• Im Endbereich der Ausmuldungen ist ein das Rückstehmaß des oder der Flachstecker definierender Stift angeordnet, der mehrere als Flachstecker ausgebildete Bauteile beaufschlagt. Erforderlichenfalls können für vielkontaktige Stecker auch mehrere Stifte vorgesehen werden. Es ist vorteilhaft, den Stift in einem mittig zwischen den Ausmuldungen für die Kontakte verlaufenden Kanal anzuordnen, sofern zwei Steckkontakte vorgesehen werden.
• Um den Vorgang des Aufsteckens zu erleichtern, wenn die metallischen Bauteile, insbesondere Steckkontakte, noch nicht ausreichend an ihrem Befestigungsende fixiert sind, ist es vorteilhaft, die freien Enden der Ausmuldungen mit trichterartigen Erweiterungen zu versehen.
• Anspruch 12 bezieht sich auf einen Test der vorbereiteten Teilformeinsätze in einem Spritzverfahren. Vor dem endgültigen Zusammenfügen kann überprüft werden, wie genau die Ausmuldungen auf die Steckkontakte passen und wie genau die Position der Steckkontakte im Steckergehäuse ist.
• Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen
• 1 eine perspektivische Ansicht eines Teilformeinsatzes mit einliegendem Stift zur Definition des Rückstehmaßes und eingearbeiteten Ausmuldungen;
• 2 eine perspektivische Ansicht eines zusammengefügten Formeinsatzes;
• 3 eine weitere perspektivische Ansicht eines in einem Formeinsatzhalter montierten Formeinsatzes
• Zur Beschreibung des Herstellungsverfahrens des Formeinsatzes 1 wird zunächst auf Zeichnungsfigur 1 Bezug genommen. Dort ist einer (1a) der beiden gesondert herzustellenden Teilformeinsätze 1a, 1b dargestellt, die mit ihren formbildenden Außenflächen 2 die Innenseite einer Steckbuchse definieren und an ihren gegenseitigen Anlageflächen 3 mit Ausmuldungen 4 versehen sind. Nach Herstellung der beiden Teilformeinsätze 1a, 1b werden die Querschnitte der Ausmuldungen 4 genau an die Querschnittsform der teilweise zu umspritzenden metallischen Bauteile angepaßt, was durch Fräsen, Erodieren und/oder Schleifen geschieht. Die Innenflächen der Ausmuldungen 4 werden sodann glättend endbearbeitet, insbesondere poliert. Weiterhin wird ein Stift 5 eingepaßt, der mit seinem inneren Ende 6 mehrere als Flachstecker ausgebildete Bauteile beaufschlagt, wobei der Stift 5 so angeordnet wird, daß er in einem mittig zwischen den Ausmuldungen 4 verlaufenden Kanal 7 einliegt.
• Die freien Enden der Ausmuldungen 4 werden darüber hinaus mit trichterartigen Erweiterungen 8 versehen. Sodann werden die beiden Teilformeinsätze 1a, 1b mit ihren Anlageflächen 3 aneinandergelegt und zumindest im Bereich der formbildenden Außenflächen 2 liegenden Trennfugenbereiche 9 miteinander unter Verschmelzung verbunden und glättend überarbeitet, sodaß beim Spritzvorgang durch die Zweiteiligkeit des Formeinsatzes keinerlei Grat gebildet wird. Die Verschweißung erfolgt durch Laserschweißen. Im Außenbereich der Trennfuge der Oberflächen 2 wird unter Zuführung von Material eine Schweißraupe aufgebracht, die bezogen auf die umliegenden Außenflächen 2 des Formeinsatzes 1 eingeebnet und zusammen mit den Außenflächen geglättet wird.
• Es ist möglich, die Schweißverbindung auch um den nichtformbildenden Abschnitt 11 des Formeinsatzes 1 ganz oder teilweise herumzulegen wie dies in 2 gezeigt ist. Dieser Abschnitt 11 liegt gemäß der in 3 gezeigten Darstellung in einem Formeinsatzhalter 15 ein.

1

Teilformeinsatz

2

Außenflächen

3

Anlageflächen

4

Ausmuldungen

5

Stift

6

Ende von Stift

7

Kanal

8

Erweiterungen

9

Trennfugenbereich

10

Schweißraupe

11

Abschnitt von 1a/1b

15

Formeinsatzhalter

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung eines Formeinsatzes als Teil einer Spritzform, zum teilweisen Umspritzen metallischer Bauteile insbesondere in Form von Steckkontakten unter Ausbildung einer vom Spritzmaterial umgebenen Ausnehmung, insbesondere in Form einer die Steckkontakte aufnehmenden Steckbuchse, mit folgenden Verfahrensschritten: – Herstellung von zwei sich ergänzenden Teilformeinsätzen (1a, 1b), die aneinandergelegt mit einem Teil ihrer Außenflächen (2) die Innenseite der Ausnehmung, insbesondere der Steckbuchse, definieren und im Bereich ihrer eine Trennebene definierenden Anlageflächen (3) mit Ausmuldungen (4) versehen sind; – Formanpassung der Ausmuldungen (4) an die Querschnittsform der teilweise zu umspritzenden metallischen Bauteile durch Fräsen, Erodieren und/oder Schleifen; – Glättende Endbearbeitung der Innenflächen der Ausmuldungen (4); – Herstellung einer untrennbaren Verbindung der beiden Teilformeinsätze (1a, 1b) unter Aneinanderfügung der – Anlageflächen (3), wobei – die an den formbildenden Außenflächen (2) liegenden Trennfugenbereiche (9) zur Vermeidung von Spritzgraten materialschlüssig unter Verschmelzung verbunden und glättend überarbeitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Ausmuldungen (4) poliert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfuge koplanar zu einer der Oberflächen eines als Flachstecker ausgebildeten metallischen Bauteils angeordnet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil ein Stanzteil ist und die Innenfläche der zugehörigen Ausmuldung (4) dem Stanzeinzugsradius einer ersten Oberfläche des Stanzteils angepaßt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die materialschlüssige Verbindung als Schweißverbindung ausgebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißverbindung durch Laserschweißen erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Außenbereich der Trennfuge umlaufend eine Schweißraupe (10) aufgebracht wird, die bezogen auf die umliegenden Außenflächen (2) des Formeinsatzes (1) eingeebnet und zusammen mit den Außenflächen (2) geglättet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Endbereich der Ausmuldungen (4) mindestens ein das Rückstehmaß des oder der Flachstecker definierender Stift (5) eingepaßt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung des/der Stifte(s) (5) so gewählt wird, daß das innere Ende (6) des Stiftes (5) mehrere als Flachstecker ausgebildete Bauteile beaufschlagt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Stift(e) (5) in einem mittig zwischen den oder zu mehreren Stiften benachbart angeordneten Ausmuldungen (4) verlaufenden Kanal (7) eingelegt wird/werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden aus Ausmuldungen (4) mit trichterartigen Erweiterungen (8) versehen werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor Herstellung der untrennbaren Verbindung der beiden Teilformeinsätze (1a, 1b) eine vorläufige Verbindung erfolgt und im vorläufig verbundenen Zustand der Formeinsatz einem Testspritzverfahren unterzogen wird.
13. Spritzwerkzeug-Formeinsatz (1) zum teilweisen Umspritzen metallischer Bauteile in Form von Steckkontakten eines Steckers, wobei die Außenflächen (2) des Formeinsatzes (1) die Innenflächen einer die Steckkontakte aufnehmenden Steckbuchse definieren, dadurch gekennzeichnet, daß der Formeinsatz (1) aus zwei sich ergänzenden Teilformeinsätzen (1a, 1b) gebildet ist, die im Bereich ihrer gegenseitigen Anlageflächen (3) mit Ausmuldungen (4) zur Aufnahme der Steckkontakte beim Spritzvorgang ausgebildet sind, wobei die Ausmuldungen (4) an die Querschnittsform der Steckkontakte angepaßt sind und polierte Innenflächen aufweisen sowie die Teilformeinsätze (1a, 1b) im Randbereich der gegenseitigen Anlageflächen (3) zumindest teilweise miteinander verschweißt sind.