Освоение допусков литья под давлением: 4 проверенные стратегии для точности и экономии

Литье под давлением — самый распространенный производственный процесс для изготовления пластиковых продуктов, состоящих из множества деталей, которые должны быть собраны на финальном этапе производства. Сборка деталей включает правильное выравнивание и соединение разных деталей. Здесь допуски очень важны, и если они не правильно указаны и контролируются, сборка провалится.

Ошибки, связанные с допусками, всегда проблематичны из-за стоимости формы для литья под давлением. Поэтому существует необходимость знать, как контролировать допуски литья под давлением. Эта статья представит, как можно контролировать допуски пластикового литья с использованием проектирования для производства (DFM), выбора материалов, проектирования инструмента и контроля процесса.

Почему допуски важны для деталей литья под давлением?

Степень вариаций в любом процессе быстрого прототипирования зависит от его точности, и хотя литье под давлением довольно точно, небольшая вариация все еще существует. Эта вариация делает важным определение допустимого диапазона отклонения для эффективного функционирования деталей после сборки.

Допуски пластикового литья критичны при сборке продуктов, имеющих множество деталей литья под давлением. Например, если вы хотите соединить две пластиковые детали с болтом, вам нужно просверлить отверстие в обеих деталях. Любая ошибка в расположении и размере отверстий может привести к ошибкам при сборке и потере функции. Поэтому необходимы локационные допуски на обеих деталях для максимальной функциональности.

Простыми терминами, контроль и оптимизация допусков литья под давлением — это способ принятия «в худшем сценарии». Это включает определение допустимого диапазона отклонения, которое способствует максимальному функционированию продуктов.

Как оптимизировать допуски литья под давлением

Для оптимизации допусков литья под давлением можно оптимизировать дизайн продукта с использованием Design for Manufacturing, используя правильные материалы для литья, настраивая дизайн формы для литья и контроля процесса. Этот раздел представит каждую категорию, чтобы вы могли достичь реалистичного допуска пластикового литья под давлением.

На этапе проектирования

Производители, использующие литье под давлением, сталкиваются с проблемами, такими как деформация, чрезмерное усадка деталей и невыравнивание деталей в процессе, которые влияют на допуск деталей литья под давлением. Чтобы противостоять этому, проектировщики обеспечивают, чтобы каждый дизайн продукта придерживался Design for Manufacturing (DFM), так как это может ограничить возникновение таких проблем.

Вы можете получить доступ к хорошему DFM, привлекая хорошую услугу быстрого прототипирования с широким опытом в литье под давлением (как RapidDirect) на ранней стадии процесса проектирования. Ниже приведены четыре фактора, которые следует учитывать в плане дизайна детали.

· Общий размер

Чем больше общий размер продуктов или деталей, которые вы хотите сделать, тем выше важность допуска. В пластиковом литье под давлением увеличение размера продукта, вероятно, исказит продукт, может привести к деформации или усадке. Поэтому, чтобы снизить это, учет размера важен.

· Толщина стенки

Усадка — это сокращение пластиковой детали в фазе охлаждения. Это интегральный процесс литья под давлением, контролируемый факторами, такими как толщина стенки детали, температура и т.д.

Наличие единообразной толщины стенки приведет к стабильной скорости усадки, что уменьшает косметические дефекты, такие как деформация, впадины, трещины и скручивание. Вы можете иметь единообразную толщину стенки, делая следующее:

• Избегайте геометрий деталей, таких как острые внутренние углы, длинные неподдерживаемые пролеты и плохо спроектированные боссы
• Используйте ребра для усиления стенок, если необходимо
• Размещайте фаски на внутренних углах, облегчающие деформацию
• Используйте правильные материалы с учетом толщины стенки

Также следует избегать использования толстых стенок, так как это снижает скорость охлаждения. Следовательно, это увеличит скорость усадки и, как следствие, деформацию.

· Углы наклона

Углы наклона — важная часть дизайна литья под давлением, так как они облегчают легкое удаление детали из формы литья. Легкость удаления может снизить повреждения из-за трения, минимизировать износ и обеспечить гладкую отделку.

Не включение угла наклона в ваше литье под давлением может привести к усадке и застреванию деталей при выталкивании (пластиковые материалы, такие как нейлон, все равно дадут идеальную работу при 0°). Угол наклона измеряется в градусах/дюйм/миллиметр, но нет стандартного правила допусков литья под давлением при включении его в дизайн продукта. Однако у нас есть несколько эмпирических правил, которым можно следовать.

• Угол наклона 1° до 2° подходит для большинства деталей.
• Добавляйте 1° на каждый дюйм глубины.
• Используйте 3° для легкой текстуры и >5° для тяжелой текстуры
• Используйте 0.5° на всех вертикальных поверхностях.

· Боссы

Боссы — критичная часть дизайна продукта, используемая для крепления компонентов при сборке деталей. Проектирование босса приходит с несколькими важными соображениями. Одно из них — стенка босса не должна быть толстой. Включение толстого босса в ваш дизайн приведет к следующему:

• Созданию пустот и впадин
• Расширению времени цикла
• Расколу пластика при креплении

Также вы должны делать боссы полыми (то есть прикреплять их к ближайшей боковой стенке). Это приведет к дополнительному распределению нагрузки для детали и улучшению жесткости детали и потока материала.

Выбор правильного материала для тесных допусков литья

Ваш выбор материала играет огромную роль в допуске литья под давлением, основанном на наличии единообразной усадки (то есть сокращении материала литья под давлением в фазе охлаждения из-за изменения плотности). Усадка зависит от факторов, таких как толщина стенки, температура, детали и тип материала. В терминах выбора материала, вы должны использовать следующие факторы для помощи вашему выбору:

• Пластиковый состав: Аморфные пластики, например, ABS, имеют более низкую усадку, чем полукристаллические пластики, например, полиэтилен, из-за их менее компактной структуры.
• Молекулярный вес: смолы с высоким молекулярным весом будут иметь высокую вязкость и высокое падение давления, что увеличивает скорость усадки.
• Наполнители: Добавление наполнителей с низким тепловым расширением снизит скорость усадки.

Разные смолы имеют разные скорости усадки. Поэтому вы должны учитывать это в выборе материала и дизайне формы литья под давлением, чтобы снизить косметические дефекты, такие как деформация, впадины, трещины и скручивание, которые влияют на допуск деталей литья под давлением.

Учтите инструментальные средства

При выборе идеальных материалов, проектировщики форм предлагают увеличить форму для учета усадки материала. Разные материалы имеют разные скорости усадки из-за неравномерных толщин. Чтобы снизить это, вы должны обратить внимание на следующее при проектировании формы.

· Охлаждение инструмента

Охлаждение — критичный шаг в литье под давлением, определяющий качество готового продукта. Оно включает единообразное охлаждение нагретого полимера перед его выталкиванием.

Охлаждение должно быть единообразным, так как неравномерное охлаждение приводит к усадке, впадинам, струйке, деформации и т.д., что влияет на внешний вид, допуск и функционирование конечного продукта.

Для достижения единообразного охлаждения проектировщики форм литья должны размещать каналы охлаждения в форме в стратегических и эффективных точках. Также может потребоваться мониторинг следующих параметров:

• Давление впрыска
• Вязкость смолы
• Время наполнения

· Допуск инструмента

Форма для литья под давлением обычно изготавливается с использованием обработки на ЧПУ, что позволяет достичь тесного допуска, поддерживающего точность на протяжении всего цикла нагрева и охлаждения процесса.

Допуск обеспечит правильное охлаждение деталей без снижения точности. Хотя это не часто из-за использования обработки на ЧПУ, неконтроль допуска при изготовлении формы может привести к серьезным дефектам, таким как деформация, усадка, впадины и т.д.

· Расположение выталкивающих пина

Выталкивающий пин — это элемент в форме литья под давлением, который выталкивает готовый продукт из формы. Пин имеет разные формы (плоские формы лучшие), через которые он применяет некоторое количество силы для выталкивания продукта. Следовательно, когда он в неправильном месте, он может вызывать нежелательные вмятины на готовом продукте. Также в нежестких материалах или материалах с неравномерным охлаждением выталкивающий пин может разорвать незаконченный продукт, приводя к нескольким косметическим дефектам и физическим аномалиям.

· Расположение затвора

Затвор — это часть формы, через которую материалы литья под давлением входят в форму. При решении расположения затвора вы должны учитывать следующее:

• Разместите затвор в самом глубоком поперечном сечении: это минимизирует впадины и пустоты. Также улучшит поток пластика.
• Разместите затвор в областях с толстыми стенками для полной упаковки.
• Не размещайте затвор рядом с препятствиями, такими как пины и сердечники.
• Не позволяйте расположению затвора влиять на искажение канала и эстетику пользователя.

Затвор должен быть расположен в правильном месте, так как размещение в неправильном месте может привести к следующему:

• Неравномерная скорость заполнения: это приведет к деформации и усадке
• Плохие косметические отделки.

Выполнение повторяемых контролов процесса

Контролы процесса — это способы, которыми производители калибруют переменные, которые могут влиять на качество детали. Эти переменные являются интегральной частью каждого производственного процесса, и их калибровка помогает снизить отклонение. Общие переменные — температура, давление и время удержания. Несколько способов достижения этого включают:

• Вы можете встраивать датчики температуры и давления в форму для измерения среды формы и предоставления обратной связи в реальном времени и повторяемых контролов процесса.
• Смолы имеют высокий коэффициент теплового расширения, что может привести к изменению размера из-за изменения температуры. Поэтому при работе с деталями при постоянной температуре.

Достижимые допуски пластикового литья под давлением

Для достижения реальных допусков литья под давлением есть некоторые достижимые допуски пластикового литья под давлением, которые вы можете внедрить в свой дизайн пластиковой формы. Ниже приведены распространенные для основных пластиков, используемых в пластиковом литье под давлением:

· Размерные допуски +/- мм

Поддержание степени точности может быть очень сложным. Поэтому проектировщики используют знак (+/-) для показа диапазона в измерении. У каждого материала разный диапазон допуска по мере увеличения размеров. Таблица выше показывает размерный допуск основных пластиков, используемых в литье под давлением.

· Допуски прямолинейности / ровности

Деформация происходит из-за разных скоростей усадки формы в направлении потока формы и поперек потока. Это может происходить из-за разной толщины стенки, которая имеет разные скорости усадки. Настройка дизайна формы, лучшая позиция затвора и контроль процесса могут минимизировать деформацию. Однако вам может понадобиться иметь практический допуск в терминах пластиков, так как деформация трудно достичь на 100%.

· Допуски диаметра отверстия +/- мм

Чем больше размер отверстия, тем больше необходимость учитывать допуск. График выше явно показывает допуск для разных размеров диаметра отверстия.

· Допуски глубины слепых отверстий +/- мм

Слепые отверстия — это отверстия, просверленные в заготовке с использованием вставного сердечника без пробивания насквозь. Они закреплены и удерживаются на одном конце, что увеличивает их склонность к деформации под сильной силой потока расплава. График выше показывает разные допуски, которые можно использовать.

· Допуски концентричности/овальности +/- мм

Это включает определение толщины стенки (разница между внешним и внутренним диаметром). График выше показывает разные допуски и изменение стоимости по отношению к достижению этого допуска.

Заключение

Всегда существует степень вариаций в литье под давлением, делающая важным наличие допустимого диапазона отклонения для эффективного функционирования деталей после сборки. В результате допуски литья под давлением критичны при сборке продуктов, имеющих множество деталей литья под давлением.

При контроле и оптимизации допусков литья под давлением возможно определить допустимый диапазон отклонения, способствующий максимальному функционированию продуктов. Распространенные способы достижения этого сильно зависят от DFM, выбора материала и контроля процесса, и эта статья помогает упростить распространенные, которые будут очень полезны в вашем проекте.

Начните с RapidDirect

Производство высокопроизводительных и последовательных продуктов из множества деталей литья под давлением идет с целевым снижением вариаций в литье под давлением. Через оптимизацию детали возможно изготовить детали, которые надежны и высокого качества.

Партнерство с нами в RapidDirect может стать вашим лучшим решением в изготовлении деталей высокого качества. Мы — экспертная компания быстрого прототипирования, хорошо опытная в услугах литья под давлением с необходимыми машинами и опытом для реализации этой цели. Наша команда состоит из квалифицированных людей, преданных доставке высококачественного продукта в нужные сроки.

Часто задаваемые вопросы

Каковы типичные допуски для деталей литья под давлением?

Формы для литья изготавливаются с использованием обработки на ЧПУ, которая имеет высокую точность и точность. Обычно возможно достичь допуска +/- 0.005 дюймов. Также возможно достичь более строгих допусков с использованием этого метода. Однако это зависит от станка и опыта команды.

Каковы последствия указания более тесного допуска?

Использование тесного допуска в литье под давлением приведет к увеличению стоимости производства. Также это делает более трудным изготовление и сборку множественных деталей в конечный продукт. Поэтому также увеличивается стоимость труда и высокие отходы материалов.

Насколько точно литье под давлением?

Литье под давлением очень точное, делая его подходящим для изготовления многих типов материалов. Хотя у него есть некоторые конструктивные ограничения, форма точна и обычно в пределах 0.005 дюймов. Следовательно, это очень надежный метод производства, используемый многими сервисами быстрого прототипирования.