Una guida completa alle tolleranze dello stampaggio a iniezione

Le tolleranze dello stampaggio a iniezione definiscono i limiti ammissibili di variazione dimensionale nelle parti stampate. Comprendere e gestire queste tolleranze è fondamentale per garantire che le parti soddisfino le specifiche di progettazione e funzionino come previsto.

In questa guida completa esploreremo i fattori che influiscono sulle tolleranze, l'importanza di mantenere tolleranze precise e le strategie per ottimizzarle e ottenere componenti in plastica impeccabili.

Che tu sia un progettista, un ingegnere o un produttore, questo articolo ti fornirà le conoscenze necessarie per orientarti tra le complessità del processo di stampaggio a iniezione e migliorare la qualità e l'affidabilità dei tuoi prodotti.

Cosa sono le tolleranze nello stampaggio a iniezione?

Un componente metallico di un macchinario con fili e tubi flessibili sul pavimento di un'officina.

Le tolleranze dello stampaggio a iniezione di plastica sono espresse come valori più o meno (±) in millimetri o pollici che specificano la deviazione accettabile dalle dimensioni nominali di una parte. Sono fondamentali per garantire che le parti si adattino e funzionino correttamente, specialmente quando si assemblano più componenti.

Esistono due tipi di tolleranza: tolleranza di lavorazione E tolleranza alla resina.

La tolleranza di lavorazione si riferisce alla tolleranza incorporata nello stampo stesso. In genere, gli stampi a iniezione sono lavorati a CNC con tolleranze di +/- 0,003 pollici (0,076 mm)Ciò rappresenta la precisione delle dimensioni della cavità dello stampo.

La tolleranza della resina si riferisce alla tolleranza della parte stampata finita, che è influenzata dalle proprietà del materiale e dal processo di stampaggio. La tolleranza della resina è generalmente maggiore o uguale a a +/- 0,002 pollici per pollice (0,051 mm per mm).

Insieme, questi due tipi di tolleranze determinano la precisione dimensionale complessiva ottenibile per i pezzi stampati a iniezione.

Le tolleranze effettivamente ottenibili possono variare in base a diversi fattori. Tuttavia, in generale, per applicazioni non critiche, il tasso di tolleranza tipico è ±0,1 millimetri; per applicazioni che richiedono tolleranze più strette (ad esempio, parti mediche) è ±0,025 o migliore.

Perché le tolleranze nello stampaggio a iniezione sono importanti?

Molti settori, come quello automobilistico, aerospaziale e dei dispositivi medici, hanno severi requisiti di tolleranza per quanto riguarda la sicurezza e la conformità normativa.

Le tolleranze determinano se le parti si incastreranno correttamente durante l'assemblaggio e funzioneranno come previsto. Anche piccole deviazioni possono causare problemi di adattamento, allineamento e prestazioni, specialmente per assemblaggi complessi.

Cosa influenza le tolleranze dello stampaggio a iniezione?

Primo piano di uno stampo metallico industriale con motivi e canali intricati, parte di un macchinario più grande.

Le tolleranze dello stampaggio a iniezione sono influenzate da diversi fattori, che possono influenzare la precisione dimensionale e la consistenza delle parti stampate. Ecco i principali fattori basati su:

  • Ritiro: Materiali diversi hanno tassi di restringimento diversi, che incidono sulla capacità di raggiungere tolleranze strette. I materiali cristallini hanno generalmente tassi di restringimento più elevati rispetto ai materiali amorfi a causa dei cambiamenti di fase durante il raffreddamento. Ciò influisce sul volume e sulle dimensioni della parte finale.
  • Deformazione: Man mano che la resina si raffredda nello stampo, tutte le parti subiscono un restringimento. Le parti con uno spessore di parete uniforme tendono a restringersi in modo uniforme, il che aiuta a prevenire deformazioni e segni di depressione. Al contrario, le parti con spessori di parete non uniformi si raffreddano e si restringono a velocità variabili, portando a una maggiore probabilità di deformazione dovuta al design.
  • Espansione termica: Le materie plastiche in genere presentano elevati tassi di espansione termica, che possono causare cambiamenti dimensionali quando le temperature fluttuano. Ciò è particolarmente cruciale quando le parti vengono utilizzate in ambienti con variazioni di temperatura o sono combinate con materiali come i metalli.
  • Progettazione delle parti: La geometria, le dimensioni e lo spessore della parete di una parte influenzano significativamente il controllo della tolleranza. Le parti più grandi o quelle con sezioni spesse possono subire diversi tassi di restringimento, rendendo più difficile mantenere tolleranze strette. Spessore della parete uniforme e caratteristiche di progettazione strategiche possono aiutare a gestire questi problemi.
  • Complessità delle parti: Le parti complesse possono influenzare il flusso del materiale e la progettazione degli utensili, influenzando la capacità di mantenere tolleranze strette. Una corretta gestione della pressione di iniezione, della viscosità della resina e del tempo di riempimento dello stampo è essenziale per garantire una qualità costante delle parti.
  • Utensili: Il design e il materiale dello stampo, così come il numero di cavità, influenzano la capacità di raggiungere le tolleranze desiderate. Raffreddamento e riscaldamento costanti sono essenziali per mantenere tolleranze strette. Gli utensili multi-cavità o per famiglie richiedono una progettazione e un supporto accurati per evitare errori dovuti a variazioni di pressione o temperatura.

Come ridurre l'impatto dei fattori che influenzano le tolleranze dello stampaggio a iniezione

Per ridurre l'impatto dei fattori che influenzano le tolleranze dello stampaggio a iniezione, è possibile adottare diverse strategie:

  1. Progettazione per la producibilità (DFM):
    1. Adottare pratiche DFM all'inizio del processo di progettazione dello stampo per anticipare potenziali variazioni ed evitare costose riprogettazioni. Ciò comporta la progettazione di parti con spessori di parete coerenti e angoli di spoglia appropriati e la considerazione del posizionamento di caratteristiche come bossoli e nervature per ridurre al minimo la deformazione e il restringimento.
  2. Selezione del materiale:
    1. Scegli materiali con tassi di restringimento adatti all'applicazione. Considera le proprietà di espansione termica e come materiali diversi potrebbero interagire, specialmente in assemblaggi multi-materiale. Sovradimensiona le dimensioni dello stampo per tenere conto del restringimento del materiale.
  3. Considerazioni sugli utensili:
    1. Progettare stampi con utensili precisi per garantire dimensioni coerenti delle parti in plastica. Ciò include l'ottimizzazione delle posizioni di iniezione per un flusso uniforme del materiale, l'utilizzo di canali di raffreddamento per un raffreddamento uniforme e il posizionamento di perni di espulsione per ridurre al minimo deformazioni e difetti superficiali.
  4. Controllo di processo:
    1. Implementare controlli di processo efficaci per gestire variabili quali temperatura, pressione e tempo di raffreddamento. Utilizzare sensori per monitorare questi parametri in tempo reale, consentendo rapidi aggiustamenti per mantenere tolleranze coerenti.
  5. Prototipazione e test rapidi:
    1. Utilizzare la prototipazione rapida per testare e perfezionare i progetti prima della produzione su larga scala. Ciò consente di apportare modifiche al progetto o al processo per migliorare le tolleranze e la qualità delle parti.

Gli standard di tolleranza dello stampaggio a iniezione

Un componente metallico di un macchinario con fili e tubi flessibili sul pavimento di un'officina.

Ecco una tabella che visualizza le tolleranze dimensionali in millimetri (mm):

MaterialeIntervallo dimensionaleTolleranza commercialeTolleranza di precisione
addominaliDa 1 a 20±0,100±0,050
 Da 21 a 100±0,150±0,100
 Da 101 a 160±0,325±0,100
Miscela ABS/PCDa 1 a 20±0,100±0,050
 Da 21 a 100±0,150±0,100
GPSDa 1 a 20±0,075±0,050
 Da 21 a 100±0,150±0,080
HDPEDa 1 a 20±0,125±0,075
 Da 21 a 100±0,170±0,110
LDPEDa 1 a 20±0,125±0,075
 Da 21 a 100±0,170±0,110
Mod PPO/PPEDa 1 a 20±0,100±0,050
 Da 21 a 100±0,150±0,100
PADa 1 a 20±0,075±0,030
 Da 21 a 100±0,160±0,130
PA 30% GFDa 1 a 20±0,060±0,030
 Da 21 a 100±0,120±0,100
PBT 30% GFDa 1 a 20±0,060±0,030
 Da 21 a 100±0,120±0,100
computerDa 1 a 20±0,060±0,030
 Da 21 a 100±0,120±0,100
PC 20% VetroDa 1 a 20±0,050±0,030
 Da 21 a 100±0,100±0,080
PMMADa 1 a 20±0,075±0,050
 Da 21 a 100±0,120±0,070
POMDa 1 a 20±0,075±0,030
 Da 21 a 100±0,160±0,130
PP, 20% TalcoDa 1 a 20±0,100±0,050
 Da 21 a 100±0,120±0,100
PPO/PPEDa 1 a 20±0,080±0,050
 Da 21 a 100±0,100±0,080
PPS, 30% GFDa 1 a 20±0,050±0,050
 Da 21 a 100±0,080±0,080
SANDa 1 a 20±0,080±0,050
 Da 21 a 100±0,100±0,080

La tabella seguente visualizza le dimensioni di Tolleranze di concentricità/ovalizzazione (in millimetri)

MaterialeIntervallo dimensionaleTolleranza commercialeTolleranza di precisione
addominalifino a 100±0,230±0,130
Miscela ABS/PCfino a 100±0,230±0,130
GPSfino a 100±0,250±0,150
HDPEfino a 100±0,250±0,150
LDPEfino a 100±0,250±0,150
PAfino a 100±0,250±0,150
PA, 30% GFfino a 100±0,150±0,100
PBT, 30% GFfino a 100±0,150±0,100
computerfino a 100±0,130±0,080
PC, 20% GFfino a 100±0,130±0,080
PMMAfino a 100±0,250±0,150
POMfino a 100±0,250±0,150
PPfino a 100±0,250±0,150
PP, 20% Talcofino a 100±0,250±0,150
PPO/PPEfino a 100±0,230±0,130
PPS, 30% GFfino a 100±0,130±0,080
SANfino a 100±0,230±0,130

Tolleranze di rettilineità/planarità (mm)

MaterialeDimensione caratteristicaTolleranza commercialeTolleranza fine
addominaliDa 0 a 100 mm±0,380±0,250
 101–160 millimetri±0,800±0,500
Miscela ABS/PCDa 0 a 100 mm±0,380±0,250
 101–160 millimetri±0,800±0,500
PADa 0 a 100 mm±0,300±0,150
 101–160 millimetri±0,500±0,250
PA GF30%Da 0 a 100 mm±0,150±0,080
 101–160 millimetri±0,200±0,100
POMDa 0 a 100 mm±0,300±0,150
 101–160 millimetri±0,500±0,250
PPDa 0 a 100 mm±0,850±0,500
 101–160 millimetri±1.500±0,850
SANDa 0 a 100 mm±0,380±0,250
 101–160 millimetri±0,800±0,500

Tolleranze profondità fori ciechi (mm)

MaterialeGamma di profonditàTolleranza commercialeTolleranza fine
addominalifino a 100 mm±0,200±0,100
Miscela ABS/PCfino a 100 mm±0,200±0,100
PAfino a 100 mm±0,150±0,080
PA GF30%fino a 100 mm±0,100±0,050
POMfino a 100 mm±0,150±0,080
PPfino a 100 mm±0,250±0,150
SANfino a 100 mm±0,200±0,100

Tolleranze del diametro del foro (mm)

MaterialeGamma di diametriTolleranza commercialeTolleranza fine
addominalifino a 100 mm±0,100±0,050
Miscela ABS/PCfino a 100 mm±0,100±0,050
PAfino a 100 mm±0,080±0,040
PA GF30%fino a 100 mm±0,050±0,025
POMfino a 100 mm±0,080±0,040
PPfino a 100 mm±0,120±0,060
SANfino a 100 mm±0,100±0,050

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