Общее руководство по допускам при литье под давлением

Допуски литья под давлением определяют допустимые пределы размерных отклонений в формованных деталях. Понимание и управление этими допусками имеет решающее значение для обеспечения соответствия деталей проектным спецификациям и их функционирования по назначению.

В этом подробном руководстве мы рассмотрим факторы, влияющие на допуски, важность поддержания точных допусков и стратегии их оптимизации для получения безупречных пластиковых деталей.

Независимо от того, являетесь ли вы дизайнером, инженером или производителем, эта статья даст вам знания, необходимые для того, чтобы разобраться в сложностях процесса литья под давлением и повысить качество и надежность вашей продукции.

Что такое допуски при литье под давлением?

Металлическая деталь машины с проводами и шлангами на полу мастерской.

Допуски литья пластмасс под давлением выражаются как плюсовые или минусовые (±) значения в миллиметрах или дюймах, которые определяют допустимое отклонение от номинальных размеров детали. Они имеют решающее значение для обеспечения надлежащей подгонки и функционирования деталей, особенно при сборке нескольких компонентов.

Существует два типа толерантности: допуск на обработку и толерантность к смоле.

Допуск обработки относится к допуску, встроенному в сам инструмент пресс-формы. Обычно литьевые формы обрабатываются на станках с ЧПУ с допусками +/- 0,003 дюйма (0,076 мм). Это отражает точность размеров полости пресс-формы.

Допуск смолы относится к допуску готовой формованной детали, на который влияют свойства материала и процесс формования. Допуск смолы обычно больше или равен до +/- 0,002 дюйма на дюйм (0,051 мм на мм).

Вместе эти два типа допусков определяют общую точность размеров, достижимую для деталей, изготовленных методом литья под давлением.

Фактически достижимые допуски могут варьироваться в зависимости от различных факторов. Однако, в общем, для некритических приложений типичная норма допуска составляет ±0,1 мм; для применений, требующих более жестких допусков (например, медицинские детали) ±0,025 или лучше.

Почему важны допуски при литье под давлением?

Во многих отраслях, таких как автомобилестроение, аэрокосмическая промышленность и производство медицинских приборов, действуют строгие требования к допускам для обеспечения безопасности и соответствия нормативным требованиям.

Допуски определяют, будут ли детали правильно подходить друг к другу во время сборки и функционировать так, как задумано. Даже небольшие отклонения могут вызвать проблемы с подгонкой, выравниванием и производительностью, особенно для сложных сборок.

Что влияет на допуски литья под давлением?

Крупный план промышленной металлической формы со сложными узорами и каналами, являющейся частью более крупного оборудования.

Допуски литья под давлением зависят от нескольких факторов, которые могут повлиять на размерную точность и однородность формованных деталей. Вот основные факторы, основанные на:

Усадка: Различные материалы имеют разные скорости усадки, что влияет на возможность достижения жестких допусков. Кристаллические материалы обычно имеют более высокие скорости усадки по сравнению с аморфными материалами из-за фазовых изменений во время охлаждения. Это влияет на объем и размеры конечной детали.
Коробление: По мере того, как смола остывает в форме, все детали испытывают усадку. Детали с однородной толщиной стенок имеют тенденцию к равномерной усадке, что помогает предотвратить коробление и появление утяжин. Напротив, детали с неоднородной толщиной стенок остывают и усаживаются с разной скоростью, что приводит к повышенной вероятности коробления из-за конструкции.
Тепловое расширение: Пластики обычно демонстрируют высокие показатели теплового расширения, что может привести к изменению размеров при колебаниях температуры. Это особенно важно, когда детали используются в средах с колебаниями температуры или сочетаются с такими материалами, как металлы.
Деталь Дизайн: Геометрия, размер и толщина стенки детали существенно влияют на контроль допуска. Более крупные детали или детали с толстыми секциями могут испытывать разные скорости усадки, что затрудняет поддержание жестких допусков. Равномерная толщина стенки и стратегические конструктивные особенности могут помочь справиться с этими проблемами.
Сложность детали: Сложные детали могут влиять на поток материала и конструкцию инструмента, влияя на способность поддерживать жесткие допуски. Правильное управление давлением впрыска, вязкостью смолы и временем заполнения формы имеет важное значение для обеспечения постоянного качества деталей.
Инструменты: Конструкция и материал формы, а также количество полостей влияют на способность достигать желаемых допусков. Постоянное охлаждение и нагрев имеют решающее значение для поддержания жестких допусков. Многогнездные или семейные инструменты требуют тщательного проектирования и поддержки, чтобы избежать ошибок из-за колебаний давления или температуры.

Как уменьшить влияние факторов, влияющих на допуски литья под давлением

Чтобы уменьшить влияние факторов, влияющих на допуски литья под давлением, можно использовать несколько стратегий:

Проектирование для технологичности (DFM):
1. Используйте методы DFM на ранних этапах проектирования пресс-формы, чтобы предвидеть возможные отклонения и избегать дорогостоящих переделок. Это подразумевает проектирование деталей с постоянной толщиной стенок и соответствующими углами наклона, а также рассмотрение размещения таких элементов, как выступы и ребра, для минимизации коробления и усадки.
Выбор материала:
1. Выбирайте материалы с подходящими для применения показателями усадки. Учитывайте свойства теплового расширения и то, как могут взаимодействовать различные материалы, особенно в многоматериальных сборках. Увеличивайте размеры пресс-формы, чтобы учесть усадку материала.
Вопросы выбора инструмента:
1. Проектируйте формы с точной оснасткой, чтобы обеспечить единообразные размеры пластиковых деталей. Это включает оптимизацию расположения литников для равномерного потока материала, использование охлаждающих каналов для равномерного охлаждения и размещение выталкивающих штифтов для минимизации коробления и дефектов поверхности.
Управление процессами:
1. Внедрите эффективный контроль процесса для управления такими переменными, как температура, давление и время охлаждения. Используйте датчики для мониторинга этих параметров в реальном времени, что позволяет быстро вносить коррективы для поддержания постоянных допусков.
Быстрое прототипирование и тестирование:
1. Используйте быстрое прототипирование для тестирования и улучшения конструкций перед полномасштабным производством. Это позволяет вносить коррективы в конструкцию или процесс для улучшения допусков и качества деталей.

Стандарты допусков литья под давлением

Ниже представлена таблица, показывающая допуски размеров в миллиметрах (мм):

Материал	Диапазон размеров	Коммерческая толерантность	Точность Допуск
АБС	1-20	±0,100	±0,050
	21-100	±0,150	±0,100
	101-160	±0,325	±0,100
Смесь АБС/ПК	1-20	±0,100	±0,050
	21-100	±0,150	±0,100
GPS	1-20	±0,075	±0,050
	21-100	±0,150	±0,080
ПНД	1-20	±0,125	±0,075
	21-100	±0,170	±0,110
ПВД	1-20	±0,125	±0,075
	21-100	±0,170	±0,110
Мод PPO/PPE	1-20	±0,100	±0,050
	21-100	±0,150	±0,100
ПА	1-20	±0,075	±0,030
	21-100	±0,160	±0,130
ПА 30% ГФ	1-20	±0,060	±0,030
	21-100	±0,120	±0,100
ПБТ 301ТР3Т ГФ	1-20	±0,060	±0,030
	21-100	±0,120	±0,100
ПК	1-20	±0,060	±0,030
	21-100	±0,120	±0,100
ПК 20% Стекло	1-20	±0,050	±0,030
	21-100	±0,100	±0,080
ПММА	1-20	±0,075	±0,050
	21-100	±0,120	±0,070
ПОМ	1-20	±0,075	±0,030
	21-100	±0,160	±0,130
ПП, 20% Тальк	1-20	±0,100	±0,050
	21-100	±0,120	±0,100
СИЗ/ПП	1-20	±0,080	±0,050
	21-100	±0,100	±0,080
ППС, 30% ГФ	1-20	±0,050	±0,050
	21-100	±0,080	±0,080
САН	1-20	±0,080	±0,050
	21-100	±0,100	±0,080

В следующей таблице показаны размеры Допуски концентричности/овальности (в мм)

Материал	Диапазон размеров	Коммерческая толерантность	Точность Допуск
АБС	до 100	±0,230	±0,130
Смесь АБС/ПК	до 100	±0,230	±0,130
GPS	до 100	±0,250	±0,150
ПНД	до 100	±0,250	±0,150
ПВД	до 100	±0,250	±0,150
ПА	до 100	±0,250	±0,150
ПА, 30% GF	до 100	±0,150	±0,100
ПБТ, 30% GF	до 100	±0,150	±0,100
ПК	до 100	±0,130	±0,080
ПК, 20% GF	до 100	±0,130	±0,080
ПММА	до 100	±0,250	±0,150
ПОМ	до 100	±0,250	±0,150
ПП	до 100	±0,250	±0,150
ПП, 20% Тальк	до 100	±0,250	±0,150
СИЗ/ПП	до 100	±0,230	±0,130
ППС, 30% ГФ	до 100	±0,130	±0,080
САН	до 100	±0,230	±0,130

Допуски прямолинейности/плоскостности (мм)

Материал	Размер элемента	Коммерческая толерантность	Тонкий допуск
АБС	0–100 мм	±0,380	±0,250
	101–160 мм	±0,800	±0,500
Смесь АБС/ПК	0–100 мм	±0,380	±0,250
	101–160 мм	±0,800	±0,500
ПА	0–100 мм	±0,300	±0,150
	101–160 мм	±0,500	±0,250
ПА ГФ 30%	0–100 мм	±0,150	±0,080
	101–160 мм	±0,200	±0,100
ПОМ	0–100 мм	±0,300	±0,150
	101–160 мм	±0,500	±0,250
ПП	0–100 мм	±0,850	±0,500
	101–160 мм	±1.500	±0,850
САН	0–100 мм	±0,380	±0,250
	101–160 мм	±0,800	±0,500

Допуски глубины глухих отверстий (мм)

Материал	Диапазон глубины	Коммерческая толерантность	Тонкий допуск
АБС	до 100 мм	±0,200	±0,100
Смесь АБС/ПК	до 100 мм	±0,200	±0,100
ПА	до 100 мм	±0,150	±0,080
ПА ГФ 30%	до 100 мм	±0,100	±0,050
ПОМ	до 100 мм	±0,150	±0,080
ПП	до 100 мм	±0,250	±0,150
САН	до 100 мм	±0,200	±0,100

Допуски диаметра отверстия (мм)

Материал	Диапазон диаметров	Коммерческая толерантность	Тонкий допуск
АБС	до 100 мм	±0,100	±0,050
Смесь АБС/ПК	до 100 мм	±0,100	±0,050
ПА	до 100 мм	±0,080	±0,040
ПА ГФ 30%	до 100 мм	±0,050	±0,025
ПОМ	до 100 мм	±0,080	±0,040
ПП	до 100 мм	±0,120	±0,060
САН	до 100 мм	±0,100	±0,050