Tolerancje optymalizujące formowanie wtryskowe

1

Formowanie wtryskowe to wszechstronna metoda produkcji idealna do produkcji masowej. Proces obejmuje wtryskiwanie stopionego tworzywa termoplastyczne lub termoutwardzalne w trwałe metalowe formy, wyrzucając część po ostygnięciu, a następnie powtarzając ten proces. Pozwala to producentom na szybkie i ekonomiczne wytwarzanie dużych ilości identycznych komponentów, które niezawodnie spełniają surowe wymagania mechaniczne.

Chociaż czynniki takie jak skurcz materiału – który występuje naturalnie podczas wiązania plastiku – można dość łatwo przewidzieć, należy spodziewać się niewielkich różnic między częściami. Jednak bardzo ważne jest, aby zespoły ds. produktów określiły dokładny zakres dopuszczalnych odchyleń, które pozwolą części działać zgodnie z przeznaczeniem. Te dopuszczalne zakresy odchyleń lub „tolerancje” stają się szczególnie ważne w przypadku większych części, a także tych złożonych z wielu komponentów. Jeśli różnice między komponentami nie są utrzymywane w dopuszczalnych granicach dla standardowych tolerancji formowania wtryskowego, mogą one w ogóle nie pasować do siebie, a części mogą nie działać zgodnie z przeznaczeniem.

Formy wtryskowe są zazwyczaj obrabiane CNC z tolerancjami +/- 0,005 cala, chyba że wymagane są bardziej restrykcyjne tolerancje. Ogólnie rzecz biorąc, formowanie wtryskowe „ścisła tolerancja” odnosi się do +/- 0,002 cala w zmienności, a „bardzo ciasne” do +/- 0,001 cala. Normalne tolerancje dla formowania wtryskowego są zwykle tańsze w produkcji niż części o wąskich tolerancjach, dlatego określenie optymalnej tolerancji dla określonej części ma kluczowe znaczenie dla produkcji wysokiej jakości części w przystępnej cenie.

Oto kilka wytycznych dotyczących tolerancji formowania wtryskowego, które projektanci i inżynierowie mogą przestrzegać, aby zoptymalizować tolerancje części:

1. Zaprojektuj części pod kątem produkcyjności

Przewidywanie problemów z tolerancją na wczesnym etapie projektowania jest kluczem do zapobiegania kosztownym i czasochłonnym przeprojektowaniu na późniejszych etapach produkcji. Aby zminimalizować ryzyko wypaczenia i niewspółosiowości części, projektanci powinni upewnić się, że przestrzegają najlepszych praktyk projektowania pod kątem możliwości produkcji (DFM). Zasady DFM obejmują projektowanie części z myślą o określonej metodzie produkcji. Metoda produkcji — i jej unikalne ograniczenia — powinna określać takie czynniki, jak grubość ścian, kąty pochylenia i cechy projektu, takie jak występy.

Utrzymanie jednolitych grubości ścianek w całej części ma kluczowe znaczenie dla zapobiegania nierównomiernym skurczom, które mogą prowadzić do deformacji, które utrudniają zachowanie wąskich tolerancji części. W wielu przypadkach cechy konstrukcyjne, takie jak żebra nośne, są bardziej wydajne i skuteczne w zapewnianiu wytrzymałości niż zwiększanie grubości ścianki.

Kąty pochylenia — niewielki stożek nakładany na powierzchnie części wyrównane z kierunkiem ciągnienia — są niezbędne do zapewnienia łatwego wysuwania elementu z formy bez wypaczania się lub otarć. Odpowiednie kąty naturalnie różnią się w zależności od projektu części i pożądanego wykończenia powierzchni, ale 1,5-2 stopnie pochylenia to ogólnie bezpieczne minimum dla większości części formowanych wtryskowo.

Wypukłości to elementy uniesionej części powszechnie używane do łączenia ze sobą wielu elementów z tworzywa sztucznego podczas montażu. Jeśli występy są zbyt grube, mogą powodować ślady zagłębień na powierzchniach części. Ponadto, jeśli występy nie są przymocowane do ścian bocznych części (zwykle wykonywane za pomocą żeber wsporczych), stają się podatne na odkształcenia lub wypaczenia, co może znacznie utrudnić łączenie ze sobą elementów.

2. Wybierz idealny materiał do aplikacji

Materiał może również znacząco wpływać na tolerancję części formowanych wtryskowo — dlatego wybór materiału jest równie ważny jak projektowanie części. Formowanie wtryskowe jest kompatybilne z szeroka gama żywic plastikowych — których właściwości mechaniczne można wzmocnić lub zmodyfikować za pomocą dodatki, wypełniacze i stabilizatory. Elastyczność wyboru materiału, jaką zapewnia formowanie wtryskowe, jest bardzo korzystna dla zespołów produktowych, ponieważ umożliwia im udoskonalanie i ulepszanie materiałów i właściwości użytkowych, których poszukują do konkretnego zastosowania.

Należy zauważyć, że różne żywice mają różne współczynniki skurczu — co należy wziąć pod uwagę zarówno przy doborze materiału, jak i projektowaniu narzędzi do formowania. Jeśli zespoły części zawierają komponenty wykonane z więcej niż jednego materiału, należy wziąć pod uwagę różne współczynniki skurczu, aby zagwarantować, że poszczególne części pasują do siebie zgodnie z przeznaczeniem. Posiadanie jasnego zrozumienia różnych właściwości poszczególnych żywic jest kluczem do zapewnienia spójnych tolerancji wtrysku tworzyw sztucznych.

3. Pamiętaj o kwestiach dotyczących narzędzi

Ponieważ narzędzia do form są zwykle projektowane tak, aby były nieco przewymiarowane — w celu uwzględnienia skurczu materiału — ważne jest, aby najpierw określić, który materiał będzie używany. Dobrze zaprojektowane narzędzia odgrywają integralną rolę w zapewnieniu prawidłowego chłodzenia części i zgodności z surowymi normami tolerancji formowania wtryskowego.

12

Oprzyrządowanie form musi zapewniać spójne, powtarzalne ogrzewanie i chłodzenie między uderzeniami — w przeciwnym razie trudno będzie utrzymać wąskie tolerancje, co jest szczególnie ważne, o czym należy pamiętać, gdy części (i narzędzia) stają się coraz bardziej złożone. Słabe lub niespójne chłodzenie może prowadzić do znacznych odchyleń od wymagań tolerancji. Monitorując ciśnienie wtrysku, lepkość żywicy i czas napełniania, inżynierowie mogą śledzić i dostosowywać zmienne produkcyjne, aby zapewnić odpowiednie ciśnienie, ogrzewanie i chłodzenie podczas procesu wtrysku. 

Dobrze zaprojektowane narzędzia odgrywają integralną rolę w zapewnieniu prawidłowego chłodzenia części i zgodności z surowymi normami tolerancji formowania wtryskowego.

Określenie idealnej lokalizacji przewężka (otworu, przez który żywica wpływa do formy) dodatkowo pomaga zapobiegać nierównym wypełnieniom i minimalizować niewłaściwe kurczenie się i wypaczenie. Złożone części formowane wtryskowo mogą wymagać więcej niż jednej bramki, aby zapewnić równomierne rozłożenie wypełnienia i właściwe chłodzenie. Podobnie umiejscowienie kołków wypychacza może wpływać na spójność wymiarów, ponieważ niektóre materiały mogą nie być w pełni sztywne po wyjęciu z formy (często w celu zminimalizowania czasu cyklu). Niezbędne jest umieszczenie kołków w taki sposób, aby minimalizowały wypaczenia i uszkodzenia wykończenia powierzchni.

Chociaż tolerancje samego oprzyrządowania są zazwyczaj bardzo ściśle kontrolowane (a formy obrabiane CNC pozwalają na pewien stopień udoskonalenia, jeśli nie produkują komponentów w akceptowalnej tolerancji), jest to kolejny ważny czynnik, który zespoły ds. produktów powinny dokładnie sprawdzić.

4. Wdrażaj powtarzalne kontrole procesu

Procesy produkcyjne obejmują znaczną liczbę zmiennych, które mogą wpływać na żywotność i jakość części, a sterowanie procesem jest sposobem kalibracji tych zmiennych w celu zminimalizowania odchyleń.

znormalizowanie czynników środowiskowych, takich jak temperatura, ciśnienie wtrysku i czas przetrzymania, umożliwia zespołom udoskonalanie procesów produkcyjnych w celu zapewnienia spójnych wyników.

Żywice z tworzyw sztucznych mają na ogół wyższe współczynniki rozszerzalności cieplnej — co oznacza, że ​​są bardziej podatne na zmianę rozmiaru wraz ze zmianą temperatury. W związku z tym części o węższych tolerancjach często muszą być mierzone w stałych temperaturach, aby zapewnić spójność wymiarową i wydajność.

3

Popraw tolerancje formowania wtryskowego z pomocą doświadczonego partnera produkcyjnego

Chociaż pewien stopień zmienności jest nieunikniony podczas produkcji, zapewnienie, że te odchylenia są utrzymywane w dopuszczalnych zakresach, ma kluczowe znaczenie dla produkcji wysokiej jakości części o spójnych wymiarach. Niezawodne, powtarzalne procesy, wysokiej jakości oprzyrządowanie do form i optymalizacja projektów części do produkcji są kluczem do zagwarantowania dokładności i stałej jakości między poszczególnymi częściami.

Współpraca z ekspertem ds. produkcji na żądanie, takim jak producent Chapman, jest niezawodnym sposobem na zapewnienie, że projekty części są zoptymalizowane pod kątem produkcji i będą przestrzegać ścisłych tolerancji wymiarowych. Nasz zespół wnosi dziesiątki lat wiedzy technicznej do każdego zadania produkcyjnego. Nie jesteśmy tylko usługodawcą — jesteśmy partnerem oferującym kompleksowe usługi, który zapewnia kompleksowe wsparcie od projektowania i prototypowania po produkcję i realizację. Każda podjęta przez nas praca jest wykonywana szybko i z zachowaniem najwyższych standardów jakości. Gotowy żeby zacząć? Skontaktuj się z nami już dziś.

Aby dowiedzieć się więcej o formowaniu wtryskowym — zaczynając od podstawy — lub zbadać pełen zakres możliwości produkcyjnych oferowane przez Chapman Maker, odwiedź nasze centrum edukacyjne na stronie www.chapmanmaker.com.

 

 


Czas publikacji: 28 września-2021