4 передовых метода оптимизации допусков при литье под давлением

Литье под давлением — универсальный метод производства, идеально подходящий для массового производства. Процесс включает в себя впрыскивание расплавленных термопластов или термореактивных материалов в прочные металлические формы, извлечение детали после ее остывания, а затем повторение этого процесса. Это позволяет производителям быстро и экономично производить большие объемы идентичных компонентов, которые надежно соответствуют строгим механическим требованиям.

В то время как такие факторы, как усадка материала, которая происходит естественным образом при схватывании пластика, можно довольно легко предсказать, следует ожидать небольших различий между деталями. Тем не менее крайне важно, чтобы группы разработчиков установили точный диапазон допустимых вариаций, которые позволят детали функционировать должным образом. Эти допустимые диапазоны отклонений или «допуски» становятся особенно важными для более крупных деталей, а также для деталей, собранных из нескольких компонентов. Если различия между компонентами не находятся в допустимых пределах для стандартных допусков литья под давлением, они могут вообще не подходить друг к другу, а детали могут работать не так, как предполагалось.

Формы для литья под давлением обычно обрабатываются на станках с ЧПУ с допусками +/- 0,005 дюйма, если только не требуются более строгие допуски. В целом, литье под давлением с «жестким допуском» относится к отклонениям +/-0,002 дюйма, а «очень жесткий» к +/-001 дюйма. Нормальные допуски для литья под давлением, как правило, менее дороги в производстве, чем детали с жесткими допусками, поэтому определение оптимального допуска для конкретной детали жизненно важно для производства высококачественных деталей по доступной цене.

Вот некоторые рекомендации по допускам литья под давлением, которым могут следовать дизайнеры и инженеры, чтобы оптимизировать допуски деталей:

1. Проектируйте детали для технологичности

Предупреждение проблем с допусками на ранней стадии проектирования является ключом к предотвращению дорогостоящих и трудоемких изменений конструкции на более поздних этапах производства. Чтобы свести к минимуму вероятность коробления и смещения деталей, проектировщики должны убедиться, что они придерживаются передовых методов проектирования для обеспечения технологичности (DFM). Принципы DFM подразумевают проектирование деталей с учетом конкретного метода производства. Метод производства и его уникальные ограничения должны учитывать такие факторы, как толщина стенки, углы наклона и конструктивные особенности, такие как бобышки.

Поддержание одинаковой толщины стенок по всей детали является ключом к предотвращению неравномерной степени усадки, которая может привести к деформации, препятствующей способности детали выдерживать жесткие допуски. Во многих случаях конструктивные особенности, такие как опорные ребра, более эффективны и действенны для обеспечения прочности, чем увеличение толщины стенки.

Углы уклона — небольшой конус, применяемый к поверхностям деталей, совмещенным с направлением натяжения, — необходимы для обеспечения легкого извлечения компонента из формы без деформации или царапин. Соответствующие углы, естественно, варьируются в зависимости от конструкции детали и желаемого качества поверхности, но 1,5–2 градуса уклона обычно являются безопасным минимумом для большинства деталей, изготовленных методом литья под давлением.

Бобышки — это выступающие детали, которые обычно используются для скрепления нескольких пластиковых компонентов во время сборки. Если бобышки спроектированы слишком толстыми, они могут привести к появлению утяжин на поверхностях деталей. Кроме того, если бобышки не прикреплены к боковым стенкам детали (обычно это делается с помощью опорных ребер), они могут деформироваться или деформироваться, что может значительно ухудшить способность компонентов скрепляться друг с другом.

2. Выберите идеальный материал для приложения

На допуск деталей, изготовленных литьем под давлением, также может существенно влиять материал, поэтому выбор материала так же важен, как и конструкция детали. Литье под давлением совместимо с широким спектром пластиковых смол, механические характеристики которых можно усилить или изменить с помощью добавок, наполнителей и стабилизаторов. Гибкость выбора материала, обеспечиваемая литьем под давлением, очень полезна для групп разработчиков, поскольку позволяет им уточнять и улучшать материал и эксплуатационные качества, которые им нужны для конкретного применения.

Важно отметить, что разные смолы имеют разную степень усадки, что необходимо учитывать как при выборе материала, так и при разработке формовочных инструментов. Если сборка деталей включает компоненты, изготовленные более чем из одного материала, необходимо учитывать различные коэффициенты усадки, чтобы гарантировать, что отдельные детали подходят друг к другу, как предполагалось. Четкое понимание различных свойств конкретных смол является ключом к обеспечению согласованных допусков при литье пластмасс под давлением.

3. Помните об инструментах

Поскольку инструменты для пресс-форм, как правило, имеют несколько завышенные размеры — для учета усадки материала — важно сначала определить, какой материал (материалы) будет использоваться. Хорошо спроектированные инструменты играют важную роль в обеспечении надлежащего охлаждения деталей и соблюдении строгих стандартов допуска при литье под давлением.

Оснастка пресс-формы должна обеспечивать постоянный, повторяемый нагрев и охлаждение между впрысками — в противном случае будет сложно поддерживать жесткие допуски, что особенно важно иметь в виду, поскольку детали (и инструменты) становятся все более сложными. Плохое или неравномерное охлаждение может привести к значительным отклонениям от требований допуска. Контролируя давление впрыска, вязкость смолы и время заполнения, инженеры могут отслеживать и корректировать производственные параметры, чтобы обеспечить надлежащее давление, нагрев и охлаждение в процессе впрыска.

Определение идеального места для литника (отверстия, через которое смола поступает в форму) также помогает предотвратить неравномерное заполнение и свести к минимуму неправильную усадку и коробление. Для сложных деталей, полученных литьем под давлением, может потребоваться более одного литника, чтобы обеспечить равномерное распределение заполнения и надлежащее охлаждение. Точно так же расположение выталкивающих штифтов может повлиять на постоянство размеров, поскольку некоторые материалы могут быть не полностью жесткими при извлечении из формы (часто для минимизации времени цикла). Очень важно размещать штифты так, чтобы они сводили к минимуму деформацию и повреждение отделки поверхности.

Хотя допуски самой оснастки, как правило, очень строго контролируются (а пресс-формы, изготовленные на станках с ЧПУ, допускают определенную степень уточнения, если они не производят компоненты в допустимых пределах), это еще одно важное соображение, которое группы разработчиков должны перепроверить.

4. Внедрите повторяющиеся элементы управления процессом

Производственные процессы включают значительное количество переменных, которые могут повлиять на жизнеспособность и качество детали, а средства управления процессом являются средством калибровки этих переменных, чтобы свести к минимуму отклонение.

Датчики давления и температуры, встроенные в оснастку пресс-формы, часто играют ключевую роль в разработке надежных средств управления технологическим процессом, поскольку они обеспечивают обратную связь в режиме реального времени по этим параметрам, позволяя командам быстро вносить коррективы в случае обнаружения недопустимых отклонений. Как только эти переменные будут контролироваться повторяющимся образом, оснастка пресс-формы сможет создавать детали с точными допусками и минимальными отклонениями.

Пластиковые смолы обычно имеют более высокие коэффициенты теплового расширения, а это означает, что они более склонны к изменению размера при изменении температуры. Таким образом, детали с более жесткими допусками часто необходимо измерять при постоянной температуре, чтобы обеспечить постоянство размеров и производительность.

Улучшение допусков при литье под давлением с помощью опытного партнера-производителя

Несмотря на то, что некоторая степень вариации неизбежна при производстве, обеспечение того, чтобы эти отклонения оставались в допустимых пределах, имеет решающее значение для производства высокопроизводительных деталей с постоянными размерами. Надежные, воспроизводимые процессы, высококачественная пресс-форма и оптимизация конструкции деталей для производства являются ключевыми факторами, гарантирующими точность и стабильное качество каждой детали.

Партнерство с экспертом по производству по запросу, таким как Fast Radius, — это верный способ гарантировать, что конструкции деталей оптимизированы для производства и будут соответствовать строгим допускам на размеры. Наша команда привносит многолетний технический опыт в каждую производственную задачу. Мы не просто поставщик услуг — мы являемся партнером с полным спектром услуг, который стремится предоставлять комплексную поддержку от проектирования и прототипирования до производства и реализации. Каждая работа, за которую мы беремся, выполняется быстро и соответствует самым высоким стандартам качества. Готовы начать? Свяжитесь с нами сегодня.

Чтобы узнать больше об услугах литья под давлением — начиная с основ — или изучить весь спектр производственных возможностей, которые предлагает Fast Radius, посетите наш учебный центр.