Celkový sprievodca toleranciami vstrekovania

Tolerancie vstrekovania definujú prípustné limity rozmerových variácií lisovaných dielov. Pochopenie a riadenie týchto tolerancií je kľúčové pre zabezpečenie toho, aby diely spĺňali konštrukčné špecifikácie a fungovali tak, ako bolo zamýšľané.

V tejto komplexnej príručke preskúmame faktory, ktoré ovplyvňujú tolerancie, dôležitosť dodržiavania presných tolerancií a stratégie na ich optimalizáciu, aby sa dosiahli bezchybné plastové komponenty.

Či už ste dizajnér, inžinier alebo výrobca, tento článok vás vybaví vedomosťami potrebnými na orientáciu v zložitosti procesu vstrekovania a zvýšenie kvality a spoľahlivosti vašich produktov.

Čo sú tolerancie vstrekovania?

Kovová časť stroja s drôtmi a hadicami na podlahe dielne.

Tolerancie vstrekovania plastov sú vyjadrené ako plus alebo mínus (±) hodnoty v milimetroch alebo palcoch, ktoré špecifikujú prijateľnú odchýlku od menovitých rozmerov dielu. Sú rozhodujúce pre zaistenie správnej montáže a funkcie dielov, najmä pri montáži viacerých komponentov.

Existujú dva typy tolerancie: tolerancia obrábania a tolerancia živice.

Tolerancia obrábania sa vzťahuje na toleranciu zabudovanú do samotného nástroja formy. Typicky sú vstrekovacie formy CNC obrábané v toleranciách +/- 0,003 palca (0,076 mm). To predstavuje presnosť rozmerov dutiny formy.

Tolerancia živice sa vzťahuje na toleranciu hotového lisovaného dielu, ktorá je ovplyvnená vlastnosťami materiálu a procesom lisovania. Tolerancia živice je vo všeobecnosti väčšia alebo rovnaká do +/- 0,002 palca na palec (0,051 mm na mm).

Tieto dva typy tolerancií spolu určujú celkovú rozmerovú presnosť dosiahnuteľnú pre diely vyrobené vstrekovaním.

Skutočne dosiahnuteľné tolerancie sa môžu líšiť v závislosti od rôznych faktorov. Vo všeobecnosti však platí, že pre nekritické aplikácie je typická miera tolerancie ±0,1 mm; pre aplikácie vyžadujúce prísnejšie tolerancie (napr. medicínske diely). ±0,025 alebo lepšie.

Prečo sú tolerancie vstrekovania dôležité?

Mnohé priemyselné odvetvia, ako napríklad automobilový, letecký a kozmický priemysel a zdravotnícke zariadenia, majú prísne tolerančné požiadavky na bezpečnosť a súlad s predpismi.

Tolerancie určujú, či diely do seba počas montáže správne zapadnú a či budú fungovať podľa plánu. Dokonca aj malé odchýlky môžu spôsobiť problémy s prispôsobením, zarovnaním a výkonom, najmä pri zložitých zostavách.

Čo ovplyvňuje tolerancie vstrekovania?

Detailný záber na priemyselnú kovovú formu so zložitými vzormi a kanálmi, ktorá je súčasťou väčšieho strojového zariadenia.

Tolerancie vstrekovania sú ovplyvnené viacerými faktormi, ktoré môžu ovplyvniť rozmerovú presnosť a konzistenciu lisovaných dielov. Tu sú hlavné faktory založené na:

Zmršťovanie: Rôzne materiály majú rôzne miery zmrštenia, ktoré ovplyvňujú schopnosť dosiahnuť tesné tolerancie. Kryštalické materiály majú vo všeobecnosti vyššiu rýchlosť zmrštenia v porovnaní s amorfnými materiálmi v dôsledku fázových zmien počas chladenia. To ovplyvňuje objem a rozmery finálnej časti.
Warpage: Keď sa živica ochladzuje vo forme, všetky časti sa zmršťujú. Časti s rovnomernou hrúbkou steny majú tendenciu sa rovnomerne zmršťovať, čo pomáha predchádzať skrúteniu a potopeniu. Naproti tomu časti s nerovnomernou hrúbkou steny sa ochladzujú a zmršťujú rôznou rýchlosťou, čo vedie k zvýšenej pravdepodobnosti deformácie v dôsledku konštrukcie.
Tepelná expanzia: Plasty vo všeobecnosti vykazujú vysokú tepelnú rozťažnosť, ktorá môže spôsobiť zmeny rozmerov pri kolísaní teplôt. Toto je obzvlášť dôležité, keď sa diely používajú v prostrediach s teplotnými zmenami alebo sú kombinované s materiálmi, ako sú kovy.
Dizajn časti: Geometria, veľkosť a hrúbka steny dielu výrazne ovplyvňujú kontrolu tolerancie. Väčšie diely alebo diely s hrubými časťami môžu mať rôznu mieru zmrštenia, čo sťažuje udržiavanie úzkych tolerancií. Rovnomerná hrúbka steny a strategické konštrukčné prvky môžu pomôcť zvládnuť tieto problémy.
Zložitosť časti: Komplexné diely môžu ovplyvniť tok materiálu a dizajn nástrojov, čo má vplyv na schopnosť udržiavať úzke tolerancie. Správne riadenie vstrekovacieho tlaku, viskozity živice a času plnenia formy je nevyhnutné na zabezpečenie konzistentnej kvality dielu.
Nástroje: Dizajn a materiál formy, ako aj počet dutín ovplyvňujú schopnosť dosiahnuť požadované tolerancie. Konzistentné chladenie a zahrievanie sú rozhodujúce pre udržanie prísnych tolerancií. Viacdutinové alebo rodinné nástroje vyžadujú starostlivý dizajn a podporu, aby sa predišlo chybám spôsobeným zmenami tlaku alebo teploty.

Ako znížiť vplyv faktorov ovplyvňujúcich tolerancie vstrekovania

Na zníženie vplyvu faktorov ovplyvňujúcich tolerancie vstrekovania možno použiť niekoľko stratégií:

Design for Manufacturability (DFM):
1. Zapojte sa do postupov DFM na začiatku procesu návrhu formy, aby ste predvídali potenciálne odchýlky a vyhli sa nákladným prestavbám. To zahŕňa navrhovanie dielov s konzistentnou hrúbkou steny a vhodnými uhlami úkosu a zvážením umiestnenia prvkov, ako sú výstupky a rebrá, aby sa minimalizovalo zdeformovanie a zmršťovanie.
Výber materiálu:
1. Vyberte materiály s vhodnou mierou zmrštenia pre danú aplikáciu. Zvážte vlastnosti tepelnej rozťažnosti a ako môžu rôzne materiály interagovať, najmä v zostavách z viacerých materiálov. Predimenzujte rozmery formy, aby ste zohľadnili zmršťovanie materiálu.
Úvahy o nástrojoch:
1. Navrhnite formy s presnými nástrojmi, aby ste zabezpečili konzistentné rozmery plastových dielov. To zahŕňa optimalizáciu umiestnenia vtokov pre rovnomerný tok materiálu, používanie chladiacich kanálov pre rovnomerné chladenie a umiestnenie vyhadzovacích kolíkov na minimalizáciu deformácií a povrchových defektov.
Riadenie procesov:
1. Implementujte efektívne riadenie procesov na riadenie premenných, ako je teplota, tlak a čas chladenia. Pomocou senzorov monitorujte tieto parametre v reálnom čase, čo umožňuje rýchle úpravy na udržanie konzistentných tolerancií.
Rýchle prototypovanie a testovanie:
1. Využite rýchle prototypovanie na testovanie a zdokonaľovanie návrhov pred výrobou v plnom rozsahu. To umožňuje vykonať úpravy dizajnu alebo procesu na zlepšenie tolerancií a kvality dielov.

Normy tolerancií vstrekovania

Tu je tabuľka zobrazujúca tolerancie rozmerov v milimetroch (mm):

Materiál	Rozsah rozmerov	Obchodná tolerancia	Presná tolerancia
ABS	1 až 20	±0,100	±0,050
	21 až 100	±0,150	±0,100
	101 až 160	±0,325	±0,100
Zmes ABS/PC	1 až 20	±0,100	±0,050
	21 až 100	±0,150	±0,100
GPS	1 až 20	±0,075	±0,050
	21 až 100	±0,150	±0,080
HDPE	1 až 20	±0,125	±0,075
	21 až 100	±0,170	±0,110
LDPE	1 až 20	±0,125	±0,075
	21 až 100	±0,170	±0,110
Mod PPO/PPE	1 až 20	±0,100	±0,050
	21 až 100	±0,150	±0,100
PA	1 až 20	±0,075	±0,030
	21 až 100	±0,160	±0,130
PA 30% GF	1 až 20	±0,060	±0,030
	21 až 100	±0,120	±0,100
PBT 30% GF	1 až 20	±0,060	±0,030
	21 až 100	±0,120	±0,100
PC	1 až 20	±0,060	±0,030
	21 až 100	±0,120	±0,100
Sklo PC 20%	1 až 20	±0,050	±0,030
	21 až 100	±0,100	±0,080
PMMA	1 až 20	±0,075	±0,050
	21 až 100	±0,120	±0,070
POM	1 až 20	±0,075	±0,030
	21 až 100	±0,160	±0,130
PP, 20% Mastenec	1 až 20	±0,100	±0,050
	21 až 100	±0,120	±0,100
PPO/OOP	1 až 20	±0,080	±0,050
	21 až 100	±0,100	±0,080
PPS, 30% GF	1 až 20	±0,050	±0,050
	21 až 100	±0,080	±0,080
SAN	1 až 20	±0,080	±0,050
	21 až 100	±0,100	±0,080

Nasledujúca tabuľka zobrazuje rozmery Tolerancie sústredenosti/ovality (v mm)

Materiál	Rozsah rozmerov	Obchodná tolerancia	Presná tolerancia
ABS	až 100	±0,230	±0,130
Zmes ABS/PC	až 100	±0,230	±0,130
GPS	až 100	±0,250	±0,150
HDPE	až 100	±0,250	±0,150
LDPE	až 100	±0,250	±0,150
PA	až 100	±0,250	±0,150
PA, 30% GF	až 100	±0,150	±0,100
PBT, 30% GF	až 100	±0,150	±0,100
PC	až 100	±0,130	±0,080
PC, 20% GF	až 100	±0,130	±0,080
PMMA	až 100	±0,250	±0,150
POM	až 100	±0,250	±0,150
PP	až 100	±0,250	±0,150
PP, 20% Mastenec	až 100	±0,250	±0,150
PPO/OOP	až 100	±0,230	±0,130
PPS, 30% GF	až 100	±0,130	±0,080
SAN	až 100	±0,230	±0,130

Tolerancie priamosti/rovinnosti (mm)

Materiál	Veľkosť funkcie	Obchodná tolerancia	Jemná tolerancia
ABS	0-100 mm	±0,380	±0,250
	101–160 mm	±0,800	±0,500
Zmes ABS/PC	0-100 mm	±0,380	±0,250
	101–160 mm	±0,800	±0,500
PA	0-100 mm	±0,300	±0,150
	101–160 mm	±0,500	±0,250
PA GF 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

Tolerancia hĺbky slepého otvoru (mm)

Materiál	Rozsah hĺbky	Obchodná tolerancia	Jemná tolerancia
ABS	do 100 mm	±0,200	±0,100
Zmes ABS/PC	do 100 mm	±0,200	±0,100
PA	do 100 mm	±0,150	±0,080
PA GF 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

Tolerancie priemeru otvoru (mm)

Materiál	Rozsah priemeru	Obchodná tolerancia	Jemná tolerancia
ABS	do 100 mm	±0,100	±0,050
Zmes ABS/PC	do 100 mm	±0,100	±0,050
PA	do 100 mm	±0,080	±0,040
PA GF 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