DVS 2216-2-2012 Guide to the project sequence for the joining of thermoplastics in series fabrication.pdf

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1、DVS, Ausschuss fr Technik, Arbeitsgruppe Fgen von Kunststoffen“Nachdruck und Kopie,auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des HerausgebersDVS DEUTSCHER VERBANDFR SCHWEISSEN UNDVERWANDTE VERFAHREN E.V.Bezug: DVS Media GmbH, Postfach 10 19 65, 40010 Dsseldorf, Telefon (02 11) 15 91- 0, Telefax (02 11)

2、 15 91- 150Diese Verffentlichung wurde von einer Gruppe erfahrener Fachleute in ehrenamtlicher Gemeinschaftsarbeit erstellt und wird als eine wichtige Erkenntnisquelle zur Beachtung empfohlen. Der Anwender muss jeweils prfen, wie weit der Inhalt auf seinen speziellen Fall anwendbar und ob die ihm vo

3、rliegende Fassung noch gltig ist. Eine Haftung des DVS und derjenigen, die an der Ausarbeitung beteiligt waren, ist ausgeschlossen.Inhalt:1Vorwort / Geltungsbereich2 Vorgehensweise zur Anwendung des Ablaufdiagramms3 Beschreibung der Schritte im Projektablauf1. Anforderungsprofil der Bauteile2. Anfor

4、derungsprofil der Fertigung3. Verantwortlichkeiten4. Bauteilkonzept5. Fertigungskonzept6. Fgeverfahren auswhlen7. Bauteil Detailkonstruktion8. Prozessauslegung9. Versuch / Erprobung10. Serienreife herstellen11. Qualittstsicherung12. Dokumentation1Vorwort / GeltungsbereichDie Richtlinie gilt fr das F

5、gen von Formteilen und Halbzeugen aus thermoplastischen Kunststoffen in der Serienfertigung.Der dargestellte Projektverlauf wird in klar abgegrenzten Schrit-ten von der Produktidee bis zur Serienreife beschrieben. Dieser Leitfaden soll allen Beteiligten im Projekt aus Bauteilkonstruktion, Fertigungs

6、planung, Maschinenbau und Produktion als bersicht dienen. Dabei auftretende gegenstzliche Interessen sollen an-hand von gemeinsamen und transparenten Schnittstellen gelst werden.Ziel ist dabei die Entwicklung bis zur Serienreife vollstndig darzustellen, dazu notwendige Schritte in Ihrer logischen Re

7、ihenfolge dar-zustellen, jeden einzelnen Schritt im Hinblick auf die Voraussetzungenund Ergebnisse zu umreien, Verantwortlichkeiten zur Umsetzung einzelner Schritte im Projektverlauf festzulegen, den Beteiligten Einblick in vorhergehende und nachfolgende Schritte zu ermglichen um den eigenen Verantw

8、ortungsbe-reich umfassend zu erfllen, die angemessene Lsung der Aufgabenstellung zu erreichen, indem die Anforderungen klar definiert und bei jedem Schritt bis hin zur Serienreife berprft werden, Bauteile prozessgerecht sowie Prozesse bauteilgerecht zu entwickeln.Allgemein geht es darum, den Projekt

9、ablauf zielsicher mit quali-tativ gutem Ergebnis zu organisieren und damit effektiv zu gestal-ten. Nachbesserungen an Bauteilen, Werkzeugen oder Maschi-nen sollen soweit wie mglich planbar oder vermeidbar werden.2 Vorgehensweise zur Anwendung des AblaufdiagrammsDas Ablaufdiagramm, siehe Bild 1, zeig

10、t fr Fgeverbindungen von thermoplastischen Kunststoffen eine strukturierte Vorge-hensweise zur Entwicklung bis zur Serienreife. Ausgangspunkt ist die Definition der Anforderungen der Bauteilfunktion und der Fertigung. Dabei beschrnkt sich die Betrachtung auf diejenigen Anforderungen, die sich auf di

11、e Fgeverbindung beziehen. Der Projektablauf ist in einzelne Schritte bzw. Meilensteine ge-gliedert.Jeder Schritt baut auf die Ergebnisse des vorhergehenden Schrittsauf und bildet die Grundlage fr den nachfolgenden Schritt. Nach jedem Schritt wird das Ergebnis in Bezug auf die vorher definier-ten Anf

12、orderungen berprft. Die Beurteilungskriterien fr den Erfolg eines Schritts sind mit einem dargestellt und im Text erlutert. Der nchste Schritt im Ablauf wird erst begonnen, wenn die vor-hergehenden Schritte erfolgreich waren bzw. festgestellte Abwei-chungen nicht serienrelevant sind.Whrend auf der r

13、echten Seite des Diagramms immer auf die ur-sprnglichen Anforderungen Bezug genommen wird, geht es auf der linken Seite im fortgeschrittenen Projekt um die Einhaltung der davon abstrahierten Qualittskriterien.Nur im Idealfall wird der Projektablauf iterationsfrei durchlaufen. In der Regel werden Wie

14、derholungen von Schritten ntig sein. Dabei muss entweder nur ein Schritt verndert wiederholt wer-den oder weitergreifend die Vorraussetzungen oder Anforderun-gen fr den erfolglosen Schritt gendert werden. Das Ausma der Wiederholungen ist nicht explizit dargestellt.Eine kontinuierliche Validierung be

15、rprft die aus der Design-FMEA gewonnene Einschtzung, ob die Konstruktion und die festgelegten Qualittskriterien geeignet sind, die Bauteilfunktion sicherzustellen. Sie ist im Diagramm nicht explizit dargestellt.3 Beschreibung der Schritte im Projektablauf1. Anforderungsprofil der BauteileDie Bauteil

16、funktion soll beschrieben werden, im Sinne der Frage: Wozu dient das Bauteil?Die Kenntnis der Bauteilfunktion ermglicht das Verstndnis fr die sich daraus ergebenden Anforderun-gen, alternative Lsungen bzw. Kompromisse zwischen den unter-schiedlichen Anforderungen (Bauteil, Fertigung, Prozess) zu ent

17、wickeln.Die Bauteilanforderungen werden beschrieben im Sinne der Frage: Was soll das Bauteil leisten?Leitfaden zum Projektablauf beim Fgen von thermoplastischen Kunststoffen in der SerienfertigungJuli 2012RichtlinieDVS 2216-2B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686B

18、D19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Seite 2 zu DVS 2216-2Grundlage ist die Bauteilfunktion.Dabei muss das Anforderungsprofil auf solche Anforderungen reduziert werden, die mit dem Fgeprozess und den darin betei-ligten Bauteilen in Zusammenhang stehen. Die Anforderungen soll

19、en immer vollstndig und eindeutig beschrieben werden (vgl. auch die Darstellung der Qualittskriterien).Typische Bauteilanforderungen sind z. B.: lsbare / unlsbare Fgeverbindung, mechanische Anforderungen: Zug, Druck, Vibration, berdruck,Torsion , optische Anforderungen: Glanz, Abdrcke, Anschmelzunge

20、n, Ver-frbungen , Mahaltigkeit, Dichtigkeit, Partikelfreiheit, Funktionsanforderungen: Gngigkeit, Durchlssigkeit, Klemmung,Spielfreiheit, ,Die Bauteilanforderungen werden in einem Pflichtenheft festge-halten. Sie sind in dieser Form die weitreichende Grundlage fr alle weiteren Schritte.Pflichtenheft

21、 Bauteil2. Anforderungsprofil der FertigungGrundlage ist die Bauteilanforderung.Die Fertigungsanforderungen werden beschrieben im Sinne der Fragen: Wie viel Bauteile mssen produziert werden?Wo wird das Bauteil produziert?Welche Randbedingungen sind einzuhalten?Typische Fertigungsanforderungen ergebe

22、n sich aus Festlegun-gen von Produktionsmenge, Flexibilitt bzgl. unterschiedlicher Stckzahlen, Fertigungszeit (Stunden je Tag, Woche, Jahr), Produktionsgeschwindigkeit, zulssige Ausschussraten, Verfgbarkeitsanforderungen, manuelle Arbeiten, Anzahl der Werker, Automatisierungsgrad, Fertigungsstandort

23、, Fertigungskompetenz des Bedienpersonals, Flexibilitt bzgl. unterschiedlicher Bauteilvarianten oder andererProduktreihe, Materialfluss (Vorrat, Erreichbarkeit, Be- und Entladen, Aus-schusstrennung, ), Investitionskosten,Die Fertigungsanforderungen werden in einem Pflichtenheft fest-gehalten. Sie si

24、nd in dieser Form die weitreichende Grundlage fr alle weiteren Schritte.Pflichtenheft Fertigung3. VerantwortlichkeitenDie Verantwortlichkeiten sind festzulegen im Sinne der FrageWer ist fr welchen Schritt zustndig?Ansprechpartner / Verantwortliche fr das Gesamtprojekt und die einzelnen Schritte sind

25、 von Hersteller-/Lieferanten- und Kunden-seite zu benennen und zu dokumentieren.Zustndigkeitsmatrix4. BauteilkonzeptAuf Grundlage der Funktions-, Bauteil- und Fertigungsanforde-rungen wird ein damit konsistentes Bauteilkonzept erstellt. Es be-schreibt das Bauteil im Sinne der FragenWie sollen die An

26、forderungen erfllt werden?Womit sollen die Anforderungen erfllt werden?Es wird ggf. mit den bereits feststehenden Fertigungsanforderun-gen abgeglichen. Das Bauteilkonzept wird dokumentiert und durch Konzeptzeich-nungen ergnzt.Bauteilkonzept5. FertigungskonzeptAuf Grundlage des Bauteilkonzepts und de

27、r Fertigungsanforde-rungen wird ein damit konsistentes Fertigungskonzept erstellt. Das Fertigungskonzept greift soweit mglich der Prozessausle-gung vor, durch Layoutskizze: Darstellung der Maschinen, ihrer verhltnism-igen Gre und Ihrer Anordnung Liste der Arbeitschritte: Zusammenstellung der form- u

28、nd funk-tionsgebenden Arbeitsschritte Darstellung der bereits bekannten Qualittskontrollen im Arbeits-plan.Fertigungskonzept6. Fgeverfahren auswhlenGrundlage fr die Auswahl des Fgeverfahrens ist ein mit den bisher bekannten Anforderungen bereinstimmendes Bauteil-konzept. In diesem Schritt wird ein F

29、geverfahren ausgewhlt, welches neue verfahrensbedingte Anforderungen an das Bauteil stellt. Diese Anforderungen mssen mit dem bisherigen Konzept ver-einbar sein, andernfalls muss ein anderes Fgeverfahren ge-whlt werden oder es muss ein alternatives Konzept erarbeitet werden.Beschriebene Inhalte Ents

30、cheidungshilfen Funktionsprinzip und dazu-gehrige Funktionsgruppen WerkstoffauswahlTyp, Fll- und Zuschlag-stoffeDIN EN ISO 1043-1:Kunststoffe Kennbuchstaben und Kurzzeichen Teil 1: Basis-Polymere und ihre besonderen EigenschaftenEntwurf DIN EN ISO 1043-2:Kunststoffe Kennbuchstaben und Kurzzeichen Te

31、il 2: Fllstoffe und Verstr-kungsstoffe DIN EN ISO 11469: Kunststoffe Sorten-spezifische Identifizierung und Kennzeichnung von Kunst-stoff-Formteilen Herstellungsverfahren der einzelnen Fgepartner und damit einhergehende Ferti-gungstoleranzenB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB

32、65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Seite 3 zu DVS 2216-2Jedes Fgeverfahren stellt eigene Anforderungen an die Bauteil-gestaltung insbesonders an den Fgebereichs. Derartige An-forderungen sind z. B.: Vorzentierung, ggf. Fgeweg, Energieeinleitung, Energiebeda

33、rf, Zugnglichkeit der Fgezone, Absttzung der Prozesskrfte,Jedes Fgeverfahren hat Einschrnkungen auf die Fertigungs-planung. Derartige Auswirkungen sind z. B.: Emissionen, Platzbedarf, Prozesszeit, Investitionskosten, Entwicklungsrisiko, Technologie, Prozessstabilitt, Standort: Support / Service / Kn

34、ow-how,Der Auswahl- und Prfungsprozess des Fgeverfahrens erfor-dert im hchsten Mae Fachkenntnisse ber die in Frage kom-menden Verfahren und nimmt grundlegenden Einfluss auf das Bauteilkonzept. Die Auswahl kann dann besonders geeignet er-folgen, wenn die Bewertung interdisziplinr, d. h. unter Einbezi

35、ehung aller beteiligten Fach-bereiche und unter Betrachtung aller mglichen Fgeverfahrenerfolgt.Hilfestellung bieten: kunststofftechnische Institute, Ingenieuer-Consultants, Werkstoffhersteller, Hersteller von fgetechnischen Anlagen.Bewertungsmatrix Machbarkeitsuntersuchungen knnen Unsicherheiten bei

36、 der Ver-fahrensauswahl klren.Machbarkeitsuntersuchungen7. Bauteil DetailkonstruktionBei der Detailkonstruktion werden die Anforderungen des Fge-verfahrens in das Bauteilkonzept eingearbeitet. Die Detailkonstruk-tion stellt die Grundlage fr anschlieende Bauteilbeschaffung und Versuche dar. Sie beant

37、wortet alle bauteilbezogenen Anfor-derungen. 3D-Daten: 3D-Daten sind anschaulich und fr den Formenbau unerlsslich. Sie sind besonders in der Konzeptphase geeig-net. Es sollen Krperdaten (keine Flchen) konstruiert werden. Schnitte und Messungen sowie eine Separation der einzelnen Bauteile sollen mgli

38、ch sein. Zeichnung: 3D-Daten knnen die Zeichnung nicht ersetzen. Die Angabe von Toleranzen, Werkstoffen und ggf. Qualitts-anforderungen (s. u.) heben die Verbindlichkeit weit ber die der 3D-Daten hinaus. Die Fertigungszeichnungen der beiden Fgepartner mssen bekannt sein. Der Zusammenbau und ein Schn

39、itt durch die Fgezone ist im Detail darzustellen und zu bemaen. Variantenbersicht: Die Varianten der Fgepartner oder derenverschiedene Kombinationen sind darzustellen.DetailkonstruktionDie Darstellung des Bauteils ist um die Auflistung der betreffen-den Qualittskriterien zu ergnzen im Sinne der Frag

40、e: Wie unter-scheidet sich ein i.O.- von einem n.i.O.-Bauteil / -Zusammenbau?“Die Qualittskriterien werden mit Hilfe der Design-FMEA erarbei-tet und durch den Validierungsprozess besttigt.Fr eine vollstndige Liste der fr den Fgeprozess relevanten Qualittskriterien wird folgende Form vorgeschlagen:Be

41、ispiele von Fgeverfahren in der SerienfertigungEntscheidungshilfeFgeverfahren allgemein Uebbing, M.: Fgen von Kunststoffen Leitfaden fr Fertigung und Konstruktion“, Fachbuchreihe Schweitech-nik, Bd. 151, DVS Media GmbH.Taschenbuch DVS-Merkblt-ter und -Richtlinien, Fgen von Kunststoffen“Heizelementsc

42、hweien Richtlinie DVS 2215 ff.Ultraschallfgeverfahren Richtlinie DVS 2216 ff.Vibrationsschweien Richtlinie DVS 2217 ff.Rotationsreibschweien Richtlinie DVS 2218 ff.Hochfrequenzfgen Richtlinie DVS 2219Laserschweien Richtlinie DVS 2243Nr. Kriterium / Skizze Sollwert / Toleranz Prfkonzept Erlaubte Stre

43、uung12.Inhalte EntscheidungshilfeBeschreibung des Qualittskriteriums, mit Verweis auf Zeichnung oder ggf. Skizze / Foto Richtlinie DVS 2230-1 Schweien von Kunststoffserienteilen Qualitts-sicherung, Prfung“Definition eines SOLL-Werts oder SOLL-Attributs, ggf. mit Hilfe von MusternDefinition der erlau

44、bten Abweichungen zum SOLL-Zustand, durch Toleranzangaben oder ggf. durch attributive GrenzmusterPrfkonzept: Musterbereitstellung, Prfintervall, Prfmenge, Prfwerkzeuge und PrfmethodenBeschreibung der erlaubten StreuungB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1

45、FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11Seite 4 zu DVS 2216-2Qualittskriterien, Prfkonzept8. ProzessauslegungGrundlage fr die Prozessauslegung ist die Detailkonstruktion des Bauteils und die dazugehrigen Qualittskriterien. Die Pro-zessauslegung beinhaltet das Prozesslayout, das Maschi

46、nen-konzept und den Arbeitsplan.Das Prozesslayout enthlt typisch folgende Informationen: Maschinen (rumliche Anordnung, Abmae, Aufstellung, Grn-dung, Gewichte, ), Bedienung (Werker, Werkrume, Laufwege, Bedienstellen, Fluchtwege, ), Materialfluss, Ver- und Entsorgung von Betriebsmedien (Strom, Wasser

47、, Luft, sonstiges ), Wartung (Trffnungen, Wartungsstellen, ),Das Maschinenkonzept ist Grundlage der Maschinenkonstruktion und damit wichtigster Bestandteil der Beauftragung des Maschi-nenbauers. Aus dem Maschinenkonzept geht hervor: die Orientierung der Bauteile im Werkraum, die Arbeitsschritte als

48、Ausschnitt aus dem Arbeitsplan, klare Definition der Zykluszeit, die Konzeption der Aufspannung, die Anordnung von Bearbeitungseinheiten, der Materialfluss von i.O.- und n.i.O.-Bauteilen innerhalb der Maschine, Umweltbeeinflussung, Emissionen,Prozesslayout, MaschinenkonzeptDer Arbeitsplan beinhaltet: Alle Fertigungsschritte vom Ausgangsmaterial ber den Fge-schritt bis zum Produkt werden gelistet. Dabei werden zu-nchst Schritte zur Form- und Funktionsgebung aufgenom-men. Diese werden um Schritte zur Darstellung des Material-flusses und Arbeitsschritte