Całościowy przewodnik po tolerancjach formowania wtryskowego

2024-08-29

Tolerancje formowania wtryskowego określają dopuszczalne granice odchyleń wymiarowych formowanych części. Zrozumienie i zarządzanie tymi tolerancjami jest kluczowe dla zapewnienia, że części spełniają specyfikacje projektowe i działają zgodnie z przeznaczeniem.

W tym kompleksowym przewodniku przyjrzymy się czynnikom wpływającym na tolerancje, znaczeniu zachowania precyzyjnych tolerancji oraz strategiom ich optymalizacji w celu uzyskania doskonałych komponentów z tworzyw sztucznych.

Niezależnie od tego, czy jesteś projektantem, inżynierem czy producentem, ten artykuł wyposaży Cię w wiedzę potrzebną do poruszania się po skomplikowanych procesach formowania wtryskowego oraz poprawy jakości i niezawodności Twoich produktów.

Czym są tolerancje formowania wtryskowego?

Metalowa część maszyny z przewodami i wężami na podłodze warsztatu.

Tolerancje formowania wtryskowego tworzyw sztucznych są wyrażane jako wartości plus lub minus (±) w milimetrach lub calach, które określają dopuszczalne odchylenie od wymiarów nominalnych części. Są one kluczowe dla zapewnienia prawidłowego dopasowania i działania części, zwłaszcza podczas montażu wielu komponentów.

Istnieją dwa rodzaje tolerancji: tolerancja obróbki I tolerancja żywicy.

Tolerancja obróbki odnosi się do tolerancji wbudowanej w samo narzędzie formy. Zazwyczaj formy wtryskowe są obrabiane CNC z tolerancją +/- 0,003 cala (0,076 mm). Przedstawia dokładność wymiarów gniazda formy.

Tolerancja żywicy odnosi się do tolerancji gotowej formowanej części, na którą wpływają właściwości materiału i proces formowania. Tolerancja żywicy jest zazwyczaj większa lub równa do +/- 0,002 cala na cal (0,051 mm na mm).

Łącznie te dwa typy tolerancji określają ogólną dokładność wymiarową możliwą do uzyskania w przypadku części formowanych wtryskowo.

Rzeczywiste osiągalne tolerancje mogą się różnić w zależności od różnych czynników. Jednak ogólnie rzecz biorąc, w przypadku zastosowań niekrytycznych, typowa tolerancja wynosi ±0,1 mm; w przypadku zastosowań wymagających mniejszych tolerancji (np. części medycznych) ±0,025 lub lepiej.

Dlaczego tolerancje formowania wtryskowego są ważne?

W wielu branżach, np. motoryzacyjnej, lotniczej i sprzętu medycznego, obowiązują surowe wymagania dotyczące bezpieczeństwa i zgodności z przepisami.

Tolerancje określają, czy części będą pasować do siebie prawidłowo podczas montażu i będą działać zgodnie z przeznaczeniem. Nawet niewielkie odchylenia mogą powodować problemy z dopasowaniem, wyrównaniem i wydajnością, szczególnie w przypadku złożonych zespołów.

Co wpływa na tolerancje formowania wtryskowego?

Zbliżenie przemysłowej formy metalowej ze skomplikowanymi wzorami i kanałami, będącej częścią większej maszyny.

Tolerancje formowania wtryskowego zależą od kilku czynników, które mogą wpływać na dokładność wymiarową i spójność formowanych części. Oto główne czynniki oparte na:

  • Kurczenie się: Różne materiały mają różne współczynniki skurczu, które wpływają na zdolność do osiągnięcia ścisłych tolerancji. Materiały krystaliczne mają na ogół wyższe współczynniki skurczu w porównaniu do materiałów amorficznych ze względu na zmiany fazowe podczas chłodzenia. Wpływa to na objętość i wymiary końcowej części.
  • Wypaczenie:W miarę jak żywica stygnie w formie, wszystkie części kurczą się. Części o jednolitej grubości ścianek kurczą się równomiernie, co pomaga zapobiegać odkształcaniu i zapadnięciom. Natomiast części o niejednolitej grubości ścianek stygną i kurczą się w różnym tempie, co zwiększa prawdopodobieństwo odkształcania się ze względu na konstrukcję.
  • Rozszerzalność cieplna: Tworzywa sztuczne na ogół wykazują wysokie współczynniki rozszerzalności cieplnej, co może powodować zmiany wymiarów przy wahaniach temperatury. Jest to szczególnie istotne, gdy części są używane w środowiskach o wahaniach temperatury lub są łączone z materiałami takimi jak metale.
  • Projekt części: Geometria, rozmiar i grubość ścianki części znacząco wpływają na kontrolę tolerancji. Większe części lub te z grubymi sekcjami mogą mieć różne współczynniki kurczenia, co utrudnia utrzymanie ścisłych tolerancji. Jednolita grubość ścianki i strategiczne cechy konstrukcyjne mogą pomóc w zarządzaniu tymi problemami.
  • Złożoność części: Złożone części mogą wpływać na przepływ materiału i projekt oprzyrządowania, co wpływa na możliwość utrzymania ścisłych tolerancji. Prawidłowe zarządzanie ciśnieniem wtrysku, lepkością żywicy i czasem napełniania formy jest niezbędne do zapewnienia spójnej jakości części.
  • Obróbka: Konstrukcja i materiał formy, a także liczba gniazd, wpływają na możliwość uzyskania pożądanych tolerancji. Stałe chłodzenie i ogrzewanie są kluczowe dla utrzymania ścisłych tolerancji. Narzędzia wielogniazdowe lub rodzinne wymagają starannego projektowania i wsparcia, aby uniknąć błędów spowodowanych zmianami ciśnienia lub temperatury.

Jak zmniejszyć wpływ czynników wpływających na tolerancje formowania wtryskowego

Aby ograniczyć wpływ czynników wpływających na tolerancje formowania wtryskowego, można zastosować kilka strategii:

  1. Projektowanie pod kątem wykonalności (DFM):
    1. Wdrażaj praktyki DFM na wczesnym etapie procesu projektowania formy, aby przewidzieć potencjalne odchylenia i uniknąć kosztownych przeprojektowań. Obejmuje to projektowanie części o spójnych grubościach ścianek i odpowiednich kątach pochylenia oraz uwzględnienie rozmieszczenia elementów, takich jak występy i żebra, aby zminimalizować odkształcenia i kurczenie się.
  2. Wybór materiału:
    1. Wybierz materiały o odpowiednich współczynnikach skurczu dla danego zastosowania. Weź pod uwagę właściwości rozszerzalności cieplnej i to, jak różne materiały mogą na siebie oddziaływać, zwłaszcza w zespołach wielomateriałowych. Zwiększ wymiary formy, aby uwzględnić skurcz materiału.
  3. Rozważania dotyczące narzędzi:
    1. Projektuj formy z precyzyjnym oprzyrządowaniem, aby zapewnić spójne wymiary części z tworzyw sztucznych. Obejmuje to optymalizację lokalizacji wlewów w celu równomiernego przepływu materiału, stosowanie kanałów chłodzących w celu równomiernego chłodzenia i umieszczanie sworzni wyrzutnika w celu zminimalizowania odkształceń i wad powierzchni.
  4. Kontrola procesu:
    1. Wdrażaj skuteczne kontrole procesu, aby zarządzać zmiennymi, takimi jak temperatura, ciśnienie i czas chłodzenia. Używaj czujników do monitorowania tych parametrów w czasie rzeczywistym, co pozwala na szybkie dostosowania w celu utrzymania spójnych tolerancji.
  5. Szybkie prototypowanie i testowanie:
    1. Wykorzystaj szybkie prototypowanie do testowania i udoskonalania projektów przed pełnoskalową produkcją. Pozwala to na wprowadzanie zmian w projekcie lub procesie w celu poprawy tolerancji i jakości części.

Normy tolerancji formowania wtryskowego

Metalowa część maszyny z przewodami i wężami na podłodze warsztatu.

Poniżej znajduje się tabela obrazująca tolerancje wymiarowe w milimetrach (mm):

MateriałZakres wymiarówTolerancja handlowaTolerancja precyzji
ABSod 1 do 20±0,100±0,050
 21 do 100±0,150±0,100
 101 do 160±0,325±0,100
Mieszanka ABS/PCod 1 do 20±0,100±0,050
 21 do 100±0,150±0,100
GPSod 1 do 20±0,075±0,050
 21 do 100±0,150±0,080
HDPEod 1 do 20±0,125±0,075
 21 do 100±0,170±0,110
LDPEod 1 do 20±0,125±0,075
 21 do 100±0,170±0,110
Moduł PPO/PPEod 1 do 20±0,100±0,050
 21 do 100±0,150±0,100
ROCZNIEod 1 do 20±0,075±0,030
 21 do 100±0,160±0,130
PA 30% GFod 1 do 20±0,060±0,030
 21 do 100±0,120±0,100
PBT 30% GFod 1 do 20±0,060±0,030
 21 do 100±0,120±0,100
komputerod 1 do 20±0,060±0,030
 21 do 100±0,120±0,100
Szkło PC 20%od 1 do 20±0,050±0,030
 21 do 100±0,100±0,080
PMMAod 1 do 20±0,075±0,050
 21 do 100±0,120±0,070
POMod 1 do 20±0,075±0,030
 21 do 100±0,160±0,130
PP, 20% Talkod 1 do 20±0,100±0,050
 21 do 100±0,120±0,100
PPO/ŚOIod 1 do 20±0,080±0,050
 21 do 100±0,100±0,080
PPS, 30% GFod 1 do 20±0,050±0,050
 21 do 100±0,080±0,080
SANod 1 do 20±0,080±0,050
 21 do 100±0,100±0,080

Poniższa tabela przedstawia wizualizację wymiarów Tolerancje koncentryczności/owalności (w mm)

MateriałZakres wymiarówTolerancja handlowaTolerancja precyzji
ABSdo 100±0,230±0,130
Mieszanka ABS/PCdo 100±0,230±0,130
GPSdo 100±0,250±0,150
HDPEdo 100±0,250±0,150
LDPEdo 100±0,250±0,150
ROCZNIEdo 100±0,250±0,150
PA, 30% GFdo 100±0,150±0,100
PBT, 30% GFdo 100±0,150±0,100
komputerdo 100±0,130±0,080
Komputer, 20% GFdo 100±0,130±0,080
PMMAdo 100±0,250±0,150
POMdo 100±0,250±0,150
PPdo 100±0,250±0,150
PP, 20% Talkdo 100±0,250±0,150
PPO/ŚOIdo 100±0,230±0,130
PPS, 30% GFdo 100±0,130±0,080
SANdo 100±0,230±0,130

Tolerancje prostoliniowości/płaskości (mm)

MateriałRozmiar funkcjiTolerancja handlowaDokładna tolerancja
ABS0–100 mm±0,380±0,250
 101–160 mm±0,800±0,500
Mieszanka ABS/PC0–100 mm±0,380±0,250
 101–160 mm±0,800±0,500
ROCZNIE0–100 mm±0,300±0,150
 101–160 mm±0,500±0,250
PAGF 30%0–100 mm±0,150±0,080
 101–160 mm±0,200±0,100
POM0–100 mm±0,300±0,150
 101–160 mm±0,500±0,250
PP0–100 mm±0,850±0,500
 101–160 mm±1,500±0,850
SAN0–100 mm±0,380±0,250
 101–160 mm±0,800±0,500

Tolerancje głębokości otworów nieprzelotowych (mm)

MateriałZakres głębokościTolerancja handlowaDokładna tolerancja
ABSdo 100 mm±0,200±0,100
Mieszanka ABS/PCdo 100 mm±0,200±0,100
ROCZNIEdo 100 mm±0,150±0,080
PAGF 30%do 100 mm±0,100±0,050
POMdo 100 mm±0,150±0,080
PPdo 100 mm±0,250±0,150
SANdo 100 mm±0,200±0,100

Tolerancje średnicy otworu (mm)

MateriałZakres średnicTolerancja handlowaDokładna tolerancja
ABSdo 100 mm±0,100±0,050
Mieszanka ABS/PCdo 100 mm±0,100±0,050
ROCZNIEdo 100 mm±0,080±0,040
PAGF 30%do 100 mm±0,050±0,025
POMdo 100 mm±0,080±0,040
PPdo 100 mm±0,120±0,060
SANdo 100 mm±0,100±0,050

Poprosić o wycenę

Demo formularza kontaktowego

pl_PLPolish
en_USEnglish es_ESSpanish pt_BRPortuguese fr_FRFrench sk_SKSlovak ro_RORomanian ru_RURussian de_DEGerman it_ITItalian pl_PLPolish