射出成型公差指南和設計注意事項

射出成型是一個精確的過程，但有時可能會出現微小的偏差。公差是產品在指定的尺寸或測量限值內的變化極限。它可以幫助零件按預期工作，特別是在執行涉及多次使用組件的項目時。缺乏關鍵公差意味著零件將無法配合並且無法如預期運作。射出成型中通常有兩個關鍵公差：機械加工和樹脂公差。加工精度限制為 +/-0.003 英吋（0.076 毫米），通常與模具相關。樹脂公差應用於成品零件。通常，它不小於 +/-0.002 英吋/英吋（0.051 毫米/毫米）。

現在，我們來談談為達到所需的塑膠射出成型公差並使零件完美工作而需要考慮的設計、材料和工藝特性。

哪些因素影響注塑成型公差？

注塑公差

很多因素影響 注塑成型 更大範圍內的公差。了解這些因素有助於調整專案條件的容差。

熱膨脹

熱膨脹係數在塑膠中具有重要意義。溫度敏感性是塑膠的另一個重要特性，因為它們會隨著溫度變化而膨脹和收縮。熱膨脹不會直接影響維持特性。因此，如果溫度波動較大，公差保持可能會出現相當大的問題。

翹曲

翹曲-注塑缺陷

翹曲定義為由於冷卻差異而導致材料原始平整度的偏差。當渦輪葉片設計為不對稱厚壁時，冷卻時間相當長，並且有可能發生翹曲。此外，不均勻的冷卻會產生諸如無法保持緊密公差等問題。最大限度地減少翹曲問題至關重要。這可以透過最大限度地註射成型來實現，但不能達到極限水平。

收縮

所有測試的塑膠材料在冷卻後都會出現一定程度的收縮。這種影響可以從最終使用者部件的整體尺寸中看出。收縮現像以不同的速率影響所有塑膠材料。眾所周知，一般來說，非晶態材料比晶態材料收縮得更多。因為相變是由熔化帶來的。由於產品的靈活性，大多數行業都採用塑膠零件。由於它們在經濟上是可持續的，因此許多製造公司更喜歡它們。

零件複雜度

物料流工具和設計涉及具有挑戰性的方面。它們可以減慢成型過程中發生的快速填充速率。因此，溫度控制水準具有重要意義。冷卻系統可以更輕鬆地達到所需的公差水平。

零件設計

公差很大程度上取決於零件尺寸、幾何形狀和壁厚。較大和較厚的零件以不同的速率收縮。管理此類變化的能力對於高品質的結果非常重要。零件幾何形狀提供了控製手段，可以有更好的公差。

工具

公差只能在註塑模具設計的幫助下確定。模具的穩定性在控製冷卻速度和減少收縮過程中起著重要作用。因此，模具設計提高了公差可靠性和產品品質。

材料如何影響成型公差？

找到合適的樹脂對於成功完成工作非常重要。在加工過程中，所有材料都具有不同的特性，需要遵循不同的技術。它們在不同的溫度下熔化、結晶和凝固。選擇正確的材料有助於獲得所需的規格。

收縮

成型收縮率

當冷卻模具時，所有材料都會收縮。收縮率是一個應該考慮的重要特性。了解模具應對收縮的方式至關重要。 例如，如果使用模俱生產 ABS 塑料，則收縮率為 0.003 英吋/英吋（0.076 毫米/毫米）。建議設計模具時考慮到這種收縮。這種方法有助於確保最終零件達到所需的公差。

但是，如果從聚乙烯改用聚丙烯，收縮率會有所不同。聚丙烯的收縮率為 0.018 英吋/英吋（0.457 毫米/毫米）。這會導致 0.015 英吋/英吋的變化。兩種情況之間的差異 (0.381 mm/mm)。它可能會小至 0.015 英寸，這可能會在零件中產生嚴重問題。 (進一步了解 壓縮成型與壓縮成型射出成型).

零件收縮率和公差估計

眾所周知，注塑零件會隨著材料冷卻而收縮。收縮率直接影響零件的公差。改善此類變化至關重要，並且貫穿設計的很大一部分。為了估計收縮率，必須測量材料的線性收縮率。 ASTM D955 等標準有助於此測試過程。首先，注射樣品並使其冷卻。使用以下公式計算收縮率：

收縮率 = 100 % (Lc – Lp) / Lp

當：

• Lc：腔體長度
• Lp：冷卻後的零件長度

上式確定了性質不對稱的材料的線性收縮率。相關地，長纖維填充樹脂在熔體流動過程中具有較低的收縮率。這可能導致對橫向收縮率的高估。 (進一步了解 CNC加工與CNC加工射出成型)

模流分析

進行模流分析時可以有效地確定膨脹率。此模擬演示了將塑膠樹脂填充到模具中的過程。它還顯示了模具中難以填充的區域。一般來說，模擬使用 Autodesk Moldflow，這是最常用的 CAE 工具之一。 

塑膠的典型收縮率值

下表顯示了市面上大多數注塑樹脂的收縮範圍。一般來說，請查閱資料的資料表以獲得最佳結果。

如何優化注塑公差

公差優化標準

具體來說，提前預測典型的射出成型公差非常重要。它們包括產品設計、材料選擇、工具和製程控制。

設計階段

始終遵循製造設計 (DFM) 指南。這種方法大大降低了翹曲、收縮和錯置的可能性。 DFM 策略應提高製造流程和產品的公差品質。

整體尺寸

公差很大程度上取決於產品的總尺寸。翹曲是大型物品變形的最大風險之一。設計過程中的尺寸考量非常敏感。

室壁厚度

就收縮率穩定而言，相等的壁厚是理想的。它最大限度地減少了翹曲和下沉等問題。設計應避免巨大的厚牆，內角最好盡可能圓滑。

拔模角度

透過引入拔模角可以減少零件從模具中的移除。這種做法可以最大限度地減少收縮和粘連的可能性。通常拔模角度應在 10 至 20 度之間。

老闆

設計師不宜將凸台牆的厚度做得太大。厚壁可能導致空隙的形成，也會導致循環時間增加。 

選擇合適的材料

選擇正確的材料會顯著影響注塑成型公差。材料也應具有相似的收縮率值。決定適合尺寸和設計的樹脂也至關重要。

牢記模具工具

模具結構對精度影響很大，通常受模具結構的影響。加大尺寸是最大程度地減少材料收縮問題的最佳實踐。在這種情況下，整個成型過程中溫度應該均勻。減少缺陷意味著頂針和澆口的正確定位。

執行 RPC

校準變數影響零件品質的主要原因是它具有持續穩定的效果。溫度、壓力和保溫時間是必須調節的核心因素。感測器的使用使得在執行過程時獲得回饋成為可能。

標準注塑公差

下表旨在根據以下標準給出標準注塑公差的系統總結： GB / T 14486-2008。其目的是幫助 注塑企業 了解零件尺寸的公差限制以生產優質的最終產品。

• 公差等級（MT1 – MT7）： 這些等級顯示了零件所需的精確度。 MT1是最準確的，而MT7有較多的寬容度。
• 尺寸範圍（毫米）： 每一行均指模製零件的特定尺寸類別 - 從微型 (0-3 毫米) 到更大尺寸 (120-140 毫米)。
• “a”和“b”列： 每個公差等級分為“a”和“b”列，為每個等級提供兩個公差值。因此，根據應用，可以選擇適合特定應用的公差值。

射出成型公差的測量與檢驗技術

實際控制和測量工具用於驗證射出成型公差，方法如下：主要方法包括：

• 視力檢查： 基本檢查需要識別零件的不規則性，例如翹曲、下沉和裂縫。
• 手動測量： 使用卡尺、千分尺等測量儀器直接測量零件。此方法適用於具有少量關鍵尺寸的簡單零件。
• 自動測量： 對於具有許多關鍵尺寸的零件。在這些複雜零件的生產中使用座標測量機和視覺系統。 
• 首件檢驗 (FAI)： 最終檢驗程序對生產運作中從生產線上下來的第一個零件進行評估。它提供所有尺寸參數，並將每個參數與設計值進行比較，以了解產品的公差。 (閱讀更多關於 注塑品質控制)

結語

注塑公差對於確保模製零件的品質和有效性及其適用性至關重要。這些公差受到收縮、翹曲、熱膨脹、零件設計、複雜性和模具設計等問題的影響。透過工作、設計和材料以及注塑成型加工條件的控制，可以實現任何項目所需的公差。

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