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?
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?
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:
- Projektowanie pod kątem wykonalności (DFM):
- 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.
- Wybór materiału:
- 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.
- Rozważania dotyczące narzędzi:
- 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.
- Kontrola procesu:
- 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.
- Szybkie prototypowanie i testowanie:
- 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
Poniżej znajduje się tabela obrazująca tolerancje wymiarowe w milimetrach (mm):
Materiał | Zakres wymiarów | Tolerancja handlowa | Tolerancja precyzji |
ABS | od 1 do 20 | ±0,100 | ±0,050 |
21 do 100 | ±0,150 | ±0,100 | |
101 do 160 | ±0,325 | ±0,100 | |
Mieszanka ABS/PC | od 1 do 20 | ±0,100 | ±0,050 |
21 do 100 | ±0,150 | ±0,100 | |
GPS | od 1 do 20 | ±0,075 | ±0,050 |
21 do 100 | ±0,150 | ±0,080 | |
HDPE | od 1 do 20 | ±0,125 | ±0,075 |
21 do 100 | ±0,170 | ±0,110 | |
LDPE | od 1 do 20 | ±0,125 | ±0,075 |
21 do 100 | ±0,170 | ±0,110 | |
Moduł PPO/PPE | od 1 do 20 | ±0,100 | ±0,050 |
21 do 100 | ±0,150 | ±0,100 | |
ROCZNIE | od 1 do 20 | ±0,075 | ±0,030 |
21 do 100 | ±0,160 | ±0,130 | |
PA 30% GF | od 1 do 20 | ±0,060 | ±0,030 |
21 do 100 | ±0,120 | ±0,100 | |
PBT 30% GF | od 1 do 20 | ±0,060 | ±0,030 |
21 do 100 | ±0,120 | ±0,100 | |
komputer | od 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 | |
PMMA | od 1 do 20 | ±0,075 | ±0,050 |
21 do 100 | ±0,120 | ±0,070 | |
POM | od 1 do 20 | ±0,075 | ±0,030 |
21 do 100 | ±0,160 | ±0,130 | |
PP, 20% Talk | od 1 do 20 | ±0,100 | ±0,050 |
21 do 100 | ±0,120 | ±0,100 | |
PPO/ŚOI | od 1 do 20 | ±0,080 | ±0,050 |
21 do 100 | ±0,100 | ±0,080 | |
PPS, 30% GF | od 1 do 20 | ±0,050 | ±0,050 |
21 do 100 | ±0,080 | ±0,080 | |
SAN | od 1 do 20 | ±0,080 | ±0,050 |
21 do 100 | ±0,100 | ±0,080 |
Poniższa tabela przedstawia wizualizację wymiarów Tolerancje koncentryczności/owalności (w mm)
Materiał | Zakres wymiarów | Tolerancja handlowa | Tolerancja precyzji |
ABS | do 100 | ±0,230 | ±0,130 |
Mieszanka ABS/PC | do 100 | ±0,230 | ±0,130 |
GPS | do 100 | ±0,250 | ±0,150 |
HDPE | do 100 | ±0,250 | ±0,150 |
LDPE | do 100 | ±0,250 | ±0,150 |
ROCZNIE | do 100 | ±0,250 | ±0,150 |
PA, 30% GF | do 100 | ±0,150 | ±0,100 |
PBT, 30% GF | do 100 | ±0,150 | ±0,100 |
komputer | do 100 | ±0,130 | ±0,080 |
Komputer, 20% GF | do 100 | ±0,130 | ±0,080 |
PMMA | do 100 | ±0,250 | ±0,150 |
POM | do 100 | ±0,250 | ±0,150 |
PP | do 100 | ±0,250 | ±0,150 |
PP, 20% Talk | do 100 | ±0,250 | ±0,150 |
PPO/ŚOI | do 100 | ±0,230 | ±0,130 |
PPS, 30% GF | do 100 | ±0,130 | ±0,080 |
SAN | do 100 | ±0,230 | ±0,130 |
Tolerancje prostoliniowości/płaskości (mm)
Materiał | Rozmiar funkcji | Tolerancja handlowa | Dokładna tolerancja |
ABS | 0–100 mm | ±0,380 | ±0,250 |
101–160 mm | ±0,800 | ±0,500 | |
Mieszanka ABS/PC | 0–100 mm | ±0,380 | ±0,250 |
101–160 mm | ±0,800 | ±0,500 | |
ROCZNIE | 0–100 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 | |
POM | 0–100 mm | ±0,300 | ±0,150 |
101–160 mm | ±0,500 | ±0,250 | |
PP | 0–100 mm | ±0,850 | ±0,500 |
101–160 mm | ±1,500 | ±0,850 | |
SAN | 0–100 mm | ±0,380 | ±0,250 |
101–160 mm | ±0,800 | ±0,500 |
Tolerancje głębokości otworów nieprzelotowych (mm)
Materiał | Zakres głębokości | Tolerancja handlowa | Dokładna tolerancja |
ABS | do 100 mm | ±0,200 | ±0,100 |
Mieszanka ABS/PC | do 100 mm | ±0,200 | ±0,100 |
ROCZNIE | do 100 mm | ±0,150 | ±0,080 |
PAGF 30% | do 100 mm | ±0,100 | ±0,050 |
POM | do 100 mm | ±0,150 | ±0,080 |
PP | do 100 mm | ±0,250 | ±0,150 |
SAN | do 100 mm | ±0,200 | ±0,100 |
Tolerancje średnicy otworu (mm)
Materiał | Zakres średnic | Tolerancja handlowa | Dokładna tolerancja |
ABS | do 100 mm | ±0,100 | ±0,050 |
Mieszanka ABS/PC | do 100 mm | ±0,100 | ±0,050 |
ROCZNIE | do 100 mm | ±0,080 | ±0,040 |
PAGF 30% | do 100 mm | ±0,050 | ±0,025 |
POM | do 100 mm | ±0,080 | ±0,040 |
PP | do 100 mm | ±0,120 | ±0,060 |
SAN | do 100 mm | ±0,100 | ±0,050 |