Полное руководство по допускам при литье под давлением

Допуски при литье под давлением определяют допустимые пределы отклонения размеров формованных деталей. Понимание и контроль этих допусков имеют решающее значение для обеспечения соответствия деталей проектным спецификациям и их надлежащего функционирования.

В этом всеобъемлющем руководстве мы рассмотрим факторы, влияющие на допуски, важность соблюдения точных допусков и стратегии их оптимизации для получения безупречных пластиковых компонентов.

Независимо от того, являетесь ли вы дизайнером, инженером или производителем, эта статья предоставит 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?

Допуски при литье пластмасс под давлением выражаются в виде значений плюс-минус (±) в миллиметрах или дюймах и определяют допустимое отклонение от номинальных размеров детали. Они имеют решающее значение для обеспечения правильной подгонки и функционирования деталей, особенно при сборке нескольких компонентов.

Существует два типа допусков: допуск на обработку  и допуск смолы.

Допуск на механическую обработку относится к допуску, заложенному в саму пресс-форму. Как правило, пресс-формы для литья под давлением изготавливаются на станках с ЧПУ с соблюдением допусков. +/- 0.003 дюйма (0.076 мм)Это отражает точность размеров полости пресс-формы.

Допуск по смоле относится к допуску готовой формованной детали, на который влияют свойства материала и процесс формования. Допуск по смоле обычно больше или равен с погрешностью +/- 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, как правило, для некритичных применений типичный коэффициент 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 автомобильная, аэрокосмическая и производство медицинских изделий, действуют строгие требования к допускам для обеспечения безопасности и соответствия нормативным требованиям.

Допуски определяют, насколько правильно детали будут соединяться друг с другом во время сборки и функционировать должным образом. Даже небольшие отклонения могут вызвать проблемы с подгонкой, выравниванием и работоспособностью, особенно в сложных сборках.

Что влияет на допуски при литье под давлением?

Допуски при литье под давлением зависят от нескольких факторов, которые могут влиять на точность размеров и однородность формованных деталей. Вот основные факторы, на которые они основаны:

• усадкаРазличные материалы имеют разную степень усадки, что влияет на возможность достижения жестких допусков. Кристаллические материалы, как правило, имеют более высокую степень усадки по сравнению с аморфными материалами из-за фазовых переходов во время охлаждения. Это влияет на объем и размеры готовой детали.
• коробленияПо мере охлаждения смолы в форме все детали подвергаются усадке. Детали с равномерной толщиной стенок, как правило, усаживаются равномерно, что помогает предотвратить деформацию и образование усадочных раковин. Напротив, детали с неравномерной толщиной стенок охлаждаются и усаживаются с разной скоростью, что приводит к повышенной вероятности деформации из-за особенностей конструкции.
• Тепловое расширениеПластмассы, как правило, обладают высокими показателями теплового расширения, что может вызывать изменение размеров при колебаниях температуры. Это особенно важно, когда детали используются в условиях перепадов температуры или сочетаются с такими материалами, как металлы.
• Дизайн деталиГеометрия, размер и толщина стенок детали существенно влияют на контроль допусков. Более крупные детали или детали с толстым профилем могут иметь разные коэффициенты усадки, что усложняет поддержание жестких допусков. Равномерная толщина стенок и стратегические конструктивные особенности могут помочь справиться с этими проблемами.
• Сложность деталиСложные детали могут влиять на поток материала и конструкцию оснастки, что сказывается на возможности поддержания жестких допусков. Правильное управление давлением впрыска, вязкостью смолы и временем заполнения пресс-формы имеет важное значение для обеспечения стабильного качества деталей.
• ИнструментыКонструкция и материал пресс-формы, а также количество полостей влияют на возможность достижения желаемых допусков. Постоянное охлаждение и нагрев имеют решающее значение для поддержания жестких допусков. Для многогнездных или многокомпонентных пресс-форм требуется тщательная разработка и поддержка, чтобы избежать ошибок, вызванных колебаниями давления или температуры.

Как уменьшить влияние факторов, влияющих на допуски при литье под давлением

Для уменьшения влияния факторов, определяющих допуски при литье под давлением, можно использовать несколько стратегий:

1. Дизайн для технологичности (DFM):
   1. Внедряйте принципы проектирования с учетом технологичности конструкции (DFM) на ранних этапах проектирования пресс-форм, чтобы предвидеть потенциальные отклонения и избежать дорогостоящих перепроектирований. Это включает в себя проектирование деталей с постоянной толщиной стенок и соответствующими углами уклона, а также рассмотрение размещения таких элементов, как выступы и ребра, для минимизации деформации и усадки.
2. Выбор материала:
   1. Выбирайте материалы с подходящими для данного применения показателями усадки. Учитывайте свойства теплового расширения и взаимодействие различных материалов, особенно в многокомпонентных конструкциях. Завышайте размеры пресс-формы, чтобы учесть усадку материала.
3. Рекомендации по инструментам:
   1. Для обеспечения стабильных размеров пластиковых деталей проектируйте пресс-формы с использованием прецизионной оснастки. Это включает в себя оптимизацию расположения литниковых каналов для равномерного потока материала, использование каналов охлаждения для равномерного охлаждения и размещение выталкивающих штифтов для минимизации деформации и дефектов поверхности.
4. Контроль над процессом:
   1. Внедрите эффективные средства управления технологическими процессами для регулирования таких параметров, как температура, давление и время охлаждения. Используйте датчики для мониторинга этих параметров в режиме реального времени, что позволит быстро вносить корректировки для поддержания стабильных допусков.
5. Быстрое прототипирование и тестирование:
   1. Используйте быстрое прототипирование для тестирования и доработки конструкций перед полномасштабным производством. Это позволяет вносить корректировки в конструкцию или технологический процесс для улучшения допусков и качества деталей.

Стандарты допусков при литье под давлением

Ниже представлена ​​таблица, визуализирующая допуски на размеры в миллиметрах (мм):

Материал	Диапазон размеров	Коммерческая толерантность	Допуск точности
ABS	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 (HDPE),	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
Модифицированный PPO/PPE	1 - 20	± 0.100	± 0.050
	21 - 100	± 0.150	± 0.100
PA	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 30% GF	1 - 20	± 0.060	± 0.030
	21 - 100	± 0.120	± 0.100
PC	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 (полиметилметакрилат),	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
ППО/СИЗ	1 - 20	± 0.080	± 0.050
	21 - 100	± 0.100	± 0.080
ППС, 30% безглютеновой смеси	1 - 20	± 0.050	± 0.050
	21 - 100	± 0.080	± 0.080
SAN	1 - 20	± 0.080	± 0.050
	21 - 100	± 0.100	± 0.080

В следующей таблице представлены визуализированные размеры Допуски на концентричность/овальность (в мм)

Материал	Диапазон размеров	Коммерческая толерантность	Допуск точности
ABS	до 100	± 0.230	± 0.130
Смесь АБС/ПК	до 100	± 0.230	± 0.130
GPS	до 100	± 0.250	± 0.150
ПНД (HDPE),	до 100	± 0.250	± 0.150
ПВД	до 100	± 0.250	± 0.150
PA	до 100	± 0.250	± 0.150
ПА, 30% ГФ	до 100	± 0.150	± 0.100
ПБТ, 30% безглютеновой кислоты	до 100	± 0.150	± 0.100
PC	до 100	± 0.130	± 0.080
ПК, 20% ГФ	до 100	± 0.130	± 0.080
ПММА (полиметилметакрилат),	до 100	± 0.250	± 0.150
ПОМ	до 100	± 0.250	± 0.150
PP	до 100	± 0.250	± 0.150
ПП, 20% тальк	до 100	± 0.250	± 0.150
ППО/СИЗ	до 100	± 0.230	± 0.130
ППС, 30% безглютеновой смеси	до 100	± 0.130	± 0.080
SAN	до 100	± 0.230	± 0.130

Допуски на прямолинейность/плоскостность (мм)

Материал	Размер функции	Коммерческая толерантность	Тонкая терпимость
ABS	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
PA	0 – 100 мм	± 0.300	± 0.150
	101 – 160 мм	± 0.500	± 0.250
PA GF 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
PP	0 – 100 мм	± 0.850	± 0.500
	101 – 160 мм	± 1.500	± 0.850
SAN	0 – 100 мм	± 0.380	± 0.250
	101 – 160 мм	± 0.800	± 0.500

Допуски на глубину глухих отверстий (мм)

Материал	Диапазон глубины	Коммерческая толерантность	Тонкая терпимость
ABS	до 100 мм	± 0.200	± 0.100
Смесь АБС/ПК	до 100 мм	± 0.200	± 0.100
PA	до 100 мм	± 0.150	± 0.080
PA GF 30%	до 100 мм	± 0.100	± 0.050
ПОМ	до 100 мм	± 0.150	± 0.080
PP	до 100 мм	± 0.250	± 0.150
SAN	до 100 мм	± 0.200	± 0.100

Допуски по диаметру отверстий (мм)

Материал	Диаметр диапазона	Коммерческая толерантность	Тонкая терпимость
ABS	до 100 мм	± 0.100	± 0.050
Смесь АБС/ПК	до 100 мм	± 0.100	± 0.050
PA	до 100 мм	± 0.080	± 0.040
PA GF 30%	до 100 мм	± 0.050	± 0.025
ПОМ	до 100 мм	± 0.080	± 0.040
PP	до 100 мм	± 0.120	± 0.060
SAN	до 100 мм	± 0.100	± 0.050