注塑成型公差指南和设计注意事项

注塑成型是一种精确的工艺，但有时可能会出现微小的偏差。公差是产品在指定尺寸或测量范围内的变化极限。它有助于零件按预期工作，尤其是在执行涉及多次使用组件的项目时。缺乏关键公差意味着零件将无法安装，无法按预期运行。注塑成型通常有两个关键公差：加工和树脂。加工的精度极限为 +/-0.003 英寸（0.076 毫米），通常与模具工具有关。树脂公差适用于成品零件。通常，它不小于每英寸 +/-0.002 英寸（每毫米 0.051 毫米）。

现在，让我们讨论一下需要考虑的设计、材料和工艺特性，以实现所需的塑料注塑公差并使零件完美运行。

 

哪些因素影响注塑成型公差？

注塑公差

很多因素影响 注塑成型 更大程度地提高容差。了解这些因素有助于调整项目条件的容差。

热膨胀

热膨胀系数在塑料中非常重要。温度敏感性是塑料的另一个重要特性，因为它们会随着温度变化而膨胀和收缩。热膨胀不会直接影响保持特性。因此，如果温度波动很大，公差保持可能会相当成问题。

翘曲

翘曲—注塑缺陷

翘曲是指由于冷却差异而导致材料与原始平面度的偏差。当涡轮叶片的设计为不对称厚壁时，冷却时间会相当长，并且有翘曲的可能性。此外，不均匀的冷却会产生诸如无法保持紧密公差等问题。尽量减少翘曲问题至关重要。这可以通过最大限度地提高注塑成型来实现，但不要达到极端水平。

收缩

所有测试的塑料材料在冷却时都会在一定程度上收缩。这种影响可以从最终用户部件的总体尺寸中看出。收缩现象以不同的速率影响所有塑料材料。众所周知，非晶态材料的收缩通常比结晶材料大。因为相变是由熔化引起的。大多数行业都使用塑料零件，因为产品具有灵活性。由于它们具有经济可持续性，许多制造公司更喜欢它们。

零件复杂度

材料流动工具和设计方面存在挑战。它们会减慢成型过程中的快速填充速度。因此，温度控制水平非常重要。冷却系统使达到所需的公差水平变得更容易。

零件设计

公差高度依赖于零件尺寸、几何形状和壁厚。较大和较厚的零件收缩率不同。管理此类变化的能力对于获得高质量结果至关重要。零件几何形状提供的控制意味着可以有更好的公差。

工装

公差只能通过注塑模具设计来确定。模具的稳定性在控制冷却速度和减少收缩过程中起着重要作用。因此，模具设计可以提高公差可靠性和产品质量。

 

材料如何影响成型公差？

确定合适的树脂对于成功完成工作非常重要。在加工过程中，所有材料都有不同的特性，需要遵循不同的技术。它们在不同温度下熔化、结晶和固化。选择合适的材料有助于获得所需的规格。

收缩

成型收缩

模具冷却时，所有材料都会收缩。收缩率是需要考虑的重要特性。了解模具应对收缩的方式至关重要。 例如，如果使用模具生产 ABS 塑料，收缩率为 0.003 英寸/英寸（0.076 毫米/毫米）。建议在设计模具时考虑这种收缩。这种方法有助于确保最终部件达到所需的公差。

但是，如果从聚乙烯换成聚丙烯，收缩率会有所不同。聚丙烯的收缩率为每英寸 0.018 英寸（每毫米 0.457 毫米）。这导致两种情况之间的差异为 0.015 英寸/英寸（0.381 毫米/毫米）。它可能变得小到 0.015 英寸，这会导致部件出现严重问题。（进一步了解 压缩成型与注塑成型).

 

零件收缩和公差估算

众所周知，注塑件在材料冷却时会收缩。收缩因素直接影响零件的公差。改善这种变化至关重要，并且贯穿设计的很大一部分。要估计收缩，必须测量材料的线性收缩率。ASTM D955 等标准有助于此测试过程。首先，使用样品注射并使其冷却。使用以下公式计算收缩率：

收缩率 = 100% (Lc - Lp) / Lp

地点：

• Lc：腔体长度
• Lp：冷却后零件长度

上述公式确定了特性不对称的材料的线性收缩率。相关地，长纤维填充树脂在熔体流动过程中收缩率较低。这可能导致对横向收缩率的估计过高。（进一步了解 CNC加工与数控加工注塑成型)

模流分析

进行模流分析可以有效确定膨胀率。该模拟演示了塑料树脂填充到模具中的过程。它还显示了模具中难以填充的区域。通常，模拟使用 Autodesk Moldflow，这是最常用的 CAE 工具之一。 

塑料的典型收缩值

下表显示了市场上大多数注塑树脂的收缩范围。一般来说，请查阅材料的数据表以获得最佳结果。

课程教材	收缩范围
ABS	0.7-1.6
PC / ABS	0.5-0.7
聚甲醛/POM（Delrin®）	1.8-2.5
ASA	0.4-0.7
HDPE	1.5-4
HIPS	0.2-0.8
LDPE	2-4
尼龙 6/6	0.7-3
尼龙 6/6 玻璃纤维填充 (30%)	0.5-0.5
PBT	0.5-2.2
PBT 玻璃填充 (30%)	0.2-1
PEEK	1.2-1.5
PEEK 玻璃填充 (30%)	0.4-0.8
聚乙烯亚胺 (Ultem®)	0.7-0.8
PET	0.2-3
PMMA (Acrylic)	0.2-0.8
PC	0.7-1
PC 玻璃填充 (20–40%)	0.1-0.5
聚乙烯玻璃填充（30%）	0.2-0.6
聚丙烯均聚物	1-3
聚丙烯共聚物	2-3
PPA	1.5-2.2
PPO	0.5-0.7
聚苯硫醚	0.6-1.4
聚苯硫醚	0.7-0.7
硬质PVC	0.1-0.6
SAN（AS）	0.3-0.7
TOP	0.5-2.5
TPU	0.4-1.4

 

如何优化注塑公差

公差优化标准

具体来说，提前预测典型的注塑成型公差非常重要。它们包括产品设计、材料选择、工具和工艺控制。

设计阶段

始终遵循制造设计 (DFM) 指南。这种方法大大降低了翘曲、收缩和错位的可能性。DFM 中的策略应增强制造过程和产品的公差质量。

整体尺寸

公差高度依赖于产品的整体尺寸。翘曲是大型物品变形的最大风险之一。设计过程中的尺寸考虑非常敏感。

室壁厚度

从收缩率稳定的角度来看，壁厚相等是理想的选择。它可以最大限度地减少翘曲和下沉等问题。设计应避免大量厚壁，内角最好尽可能圆润。

拔模角度

通过引入拔模斜度，可以减少部件从模具中脱出。这种做法可以最大限度地降低收缩和粘连的可能性。通常，拔模斜度应在 10 到 20 度之间。

老板

设计师不应将凸台壁做得过厚。壁厚过厚可能会导致空隙的形成，也会导致循环时间的增加。 

选择合适的材料

选择正确的材料会显著影响注塑成型公差。材料还应具有相似的收缩值。选择适合尺寸和设计的树脂也至关重要。

牢记模具工具

模具结构对精度影响很大，通常受模具结构影响。加大尺寸是减少材料收缩问题的最佳做法。在这种情况下，整个成型过程中的温度应均匀。减少缺陷意味着顶针和浇口的正确定位。

执行 RPC

校准变量影响零件质量的主要原因是其具有持续而稳定的影响。温度、压力和保持时间是必须调节的核心因素。使用传感器可以在执行过程中获得反馈。

 

标准注塑公差

下表旨在系统地总结标准注塑成型公差 GB / T 14486-2008. 它旨在帮助 注塑企业 理解零件尺寸的公差极限，以生产出优质的最终产品。

• 容忍水平（MT1 – MT7）： 这些等级显示了零件所需的精度。MT1 最准确，而 MT7 公差更大。
• 尺寸范围（毫米）： 每一行都代表一类特定的模制部件尺寸——从微型（0-3 毫米）到较大尺寸（120-140 毫米）。
• “a” 列和 “b” 列： 每个公差等级细分为“a”和“b”列，每个等级有两个公差值。因此，可以根据具体应用选择适合特定应用的公差值。

公差等级	尺寸范围（毫米）	0 - 3	3 - 6	6 - 10	10 - 18	18 - 30	30 - 50	50年-80年	80年-120年	120年-140年
MT1	a	±0.050	±0.050	±0.050	±0.060	±0.075	±0.100	±0.120	±0.150	±0.180
	b	±0.025	±0.025	±0.030	±0.035	±0.040	±0.050	±0.060	±0.070	±0.080
MT2	a	±0.070	±0.070	±0.080	±0.100	±0.120	±0.150	±0.180	±0.200	±0.230
	b	±0.035	±0.040	±0.050	±0.060	±0.075	±0.090	±0.110	±0.130	±0.150
MT3	a	±0.090	±0.100	±0.120	±0.150	±0.180	±0.200	±0.230	±0.270	±0.300
	b	±0.050	±0.060	±0.075	±0.090	±0.110	±0.130	±0.150	±0.180	±0.200
MT4	a	±0.120	±0.140	±0.160	±0.200	±0.240	±0.270	±0.300	±0.350	±0.400
	b	±0.060	±0.080	±0.100	±0.120	±0.150	±0.180	±0.200	±0.240	±0.270
MT5	a	±0.160	±0.190	±0.220	±0.270	±0.320	±0.350	±0.400	±0.460	±0.500
	b	±0.080	±0.100	±0.130	±0.160	±0.200	±0.230	±0.270	±0.300	±0.350
MT6	a	±0.220	±0.240	±0.270	±0.350	±0.400	±0.460	±0.500	±0.600	±0.700
	b	±0.100	±0.130	±0.160	±0.200	±0.240	±0.270	±0.350	±0.400	±0.460
MT7	a	±0.270	±0.300	±0.350	±0.460	±0.500	±0.600	±0.700	±0.800	±0.900
	b	±0.130	±0.160	±0.200	±0.240	±0.300	±0.350	±0.400	±0.460	±0.500

 

注塑成型公差的测量和检测技术

实际控制和测量工具用于验证注塑公差，所用方法如下；主要方法包括：

• 视力检查： 基本检查包括识别零件的异常情况，例如翘曲、下沉和开裂。
• 手动测量： 使用卡尺、千分尺等测量仪器直接测量零件。此方法适用于关键尺寸较少的简单零件。
• 自动测量： 对于具有许多关键尺寸的零件。在生产这些复杂零件时使用 CMM 和视觉系统。 
• 首件检验 (FAI)： 最终检验程序评估生产过程中下线的第一个部件。它提供所有尺寸参数，并将每个参数与设计值进行比较，以了解产品的公差。（阅读更多关于 注塑质量控制)

 

结语

注塑成型公差对于保证成型部件的质量和有效性以及其适用性至关重要。这些公差受收缩、翘曲、热膨胀、部件设计、复杂性和工具设计等问题的影响。通过工作、设计和材料以及注塑成型加工条件的控制，可以实现任何项目所需的公差。

 

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许多注塑件需要特定的尺寸才能满足其设计功能。公差意味着组件将适合、按要求运行并满足所需的规格。

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