射出成形, 公差 完全に適合する部分の違いです (スナップが閉じた電話ケースのように) そして失敗するもの (ジャムするギアのように). デザイナーとメーカーはしばしば尋ねます: 「私の寛容はどれほどタイトであるか?」 または「なぜ私の部分が小さすぎるのか?」 答えは、耐性の変動を促進するものとそれを制御する方法を理解することにあります. このガイドは、射出成形耐性に影響する重要な要因を分解します, 欠陥を減らすための実用的なソリューションを共有します, 実際の例を使用して、複雑な概念を簡単にします. 最後まで, パフォーマンスのバランスをとる許容範囲を設定する方法を知っているでしょう, 料金, 製造可能性.
射出成形耐性とは何ですか?
初め, 基本を定義しましょう: an射出成形耐性 部品の寸法の許容範囲のバリエーションです (例えば。, 長さ, 幅, 穴のサイズ). 部品がそうでない場合でも保証されますその通り 絵のサイズ, それでも機能します.
- 典型的な公差: ほとんどの噴射部品は±0.1 mmを使用しています (一般的な業界のベースライン).
- 厳しい許容範囲: 精密部品用 (医療コンポーネントのように), 許容範囲は±0.025 mmと同じくらいタイトになる可能性がありますが、これらのコストが高く、より厳格な制御が必要です.
なぜこれが重要なのか? 家具メーカーは、かつて±0.2 mmの耐性のあるプラスチックヒンジを設計しました. ヒンジは緩すぎました, キャビネットのドアが垂れ下がっています. 耐性を±0.1 mmに減らすことは問題を修正しました。, そして、顧客は不平を言うのをやめました.
射出成形耐性を損なう重要な要因 (そしてそれらを修正する方法)
寛容の問題はほとんど常に5つの根本原因にさかのぼります: 材料の収縮, 反り, 熱膨張, パーツデザインが悪い, カビの問題. 今日あなたが適用できるソリューションで一人一人に取り組みましょう.
1. 材料の収縮: The #1 犯人
すべてのプラスチックは型で冷やすと縮小しますが、他のプラスチックよりも縮小します. この収縮は寛容に直接影響します: プラスチックが縮むほど, タイトな寸法を打つことは難しいです.
なぜそれが起こるのか
プラスチックは2つのカテゴリに分類されます, そして、それらの収縮率は劇的に異なります:
- 半結晶プラスチック (例えば。, ピーク, PA/ナイロン, pp): これらには構造化された分子パターンがあります. 溶けたとき, 分子は広がりました; 冷やしたとき, 彼らはしっかりと詰め込みます - より多くの収縮を容易にします (そしてより悪い許容範囲).
- アモルファスプラスチック (例えば。, PC, 詩, PEI): これらにはランダムな分子構造があります. 彼らは溶けてもアモルファスのままです, だから彼らは縮小することが少なくなります (より厳しい許容範囲を保持します).
収縮率比較表
| プラスチックタイプ | 物質的な例 | 収縮率 (mm/mm) | 典型的な寛容 | に最適です |
|---|---|---|---|---|
| アモルファス | ポリカーボネート (PC) | 0.005–0.007 | ±0.05–0.1 mm | アプライアンス部品, Windows |
| アモルファス | ポリスチレン (詩) | 0.004–0.006 | ±0.05–0.1 mm | カトラリー, カップ |
| 半結晶 | ナイロン (PA) | 0.015–0.025 | ±0.1–0.15 mm | オートパーツ, テキスタイル |
| 半結晶 | ポリプロピレン (pp) | 0.015–0.020 | ±0.1–0.15 mm | ボトル, 木枠 |
| 高性能 | ピーク (半結晶) | 0.012–0.018 | ±0.07–0.12 mm | 医療インプラント, ベアリング |
| 高性能 | PEI (アモルファス) | 0.005–0.008 | ±0.05–0.08 mm | 航空宇宙コンポーネント |
収縮を修正する方法
- 適切なプラスチックを選択してください: 緊密な許容範囲が必要な場合, アモルファスプラスチックを選びます (PCのように) 半結晶の代わりに (ppのように).
- 型を特大にします: 金型は、収縮を考慮するためにわずかに大きく機械加工されています. 例えば, a 100 MM PCパーツには、カビの空洞が必要です 100.6 mm (説明するために 0.006 mm/mm収縮).
- 制御プロセスパラメーター: 噴射圧を上げます (より多くのプラスチックを型に詰めます) ゆっくりと冷却 (急速な収縮を減らすため). エレクトロニクスメーカーは、このトリックをPC電話ケースに使用しました。 30%, 許容範囲は±0.08 mmを一貫してヒットします.
2. 反り: 部品が形を整えたとき
ワーピングは、部分が不均一に冷却されたときに発生します - 一部の領域は他の領域よりも速く縮小します, アライメントから部品を引き出します. これは寛容を台無しにします: ゆがんだブラケットは正しい長さかもしれません, しかし、曲がっているので適合しません.
なぜそれが起こるのか
不均一な壁の厚さが主な原因です. の部分 1 mm壁とa 3 MMリブはさまざまな速度で冷却されます: 薄い壁は速く冷えます (すぐに縮みます), 厚いrib骨はゆっくりと冷却します (後で縮小します) - ワーピングの原因.
推奨される壁の厚さテーブル (反りを避けるため)
| 材料 | 推奨される壁の厚さ (mm) |
|---|---|
| 腹筋 | 1.1–3.5 |
| 酢酸 | 0.7–3.0 |
| アクリル | 0.6–12.0 |
| 液晶ポリマー | 0.7–2.9 |
| 長繊維強化プラスチック | 1.9–27.0 |
| ナイロン (PA) | 0.7–2.9 |
| ポリカーボネート (PC) | 1.0–3.8 |
| ポリエチレン (PE) | 0.7–5.0 |
| ポリプロピレン (pp) | 0.88–3.8 |
| ポリスチレン (詩) | 0.88–3.8 |
ワーピングを修正する方法
- 壁を均一に保ちます: 厚いセクションが必要な場合 (rib骨のように), 厚さの変動を制限します 15% 公称壁の. 例えば, a 2 mm壁にはrib骨があります 2.3 mm (2 mm + 15% = 2.3 mm).
- テーパー遷移を使用します: 厚いセクションと薄いセクションの間の鋭いステップは避けてください. 段階的なテーパー (1:5 比率) 部分を均等に冷やします.
- ケーススタディ: おもちゃの会社がプラスチックトラックを作りました 1 mmボディと 3 mm車軸穴. 体はゆがんでいた, 車軸が合わないようにします. 彼らは移行を先細にしました 1:5 穴の厚さを減らしました 2.3 MM - 停止が停止しました, そして 99% 部品の寛容を満たしました.
3. 熱膨張: 温度とともに変化する公差
プラスチックは加熱すると拡大し、冷却されたときに収縮します - 金属よりもそうです. これは、25°Cの工場での耐性を満たす部分が40°Cの車で大きすぎる可能性があることを意味します (または-10°Cガレージでは小さすぎます).
なぜそれが重要なのか
あなたの部品が金属とペアになる場合 (スチールシャフトのプラスチックギアのように), 熱膨張は災害です. 金属の膨張率は低いので、プラスチックギアが拡大すると, ジャムします; 契約するとき, ゆるいです.
熱膨張を修正する方法
- 耐熱プラスチックを選びます: 極端な温度で使用される部品用 (例えば。, エンジンベイ), UltemまたはPeekを使用してください。これらは、ABSまたはPCよりも熱膨張速度が低い.
- 実際の条件でテストします: 制御されたラボで許容度を測定するだけではありません. 実際に使用される環境でパーツをテストします. 自動車サプライヤーは80°Cのオーブンでプラスチッククリップをテストしました。 0.15 mm, そこで、彼らは型を調整しました 0.15 mm小さい. クリップは、ホットエンジンに完全に適合するようになりました.
4. パーツデザインが悪い: 最初から運命づけられた公差
あなたのパートのデザインは、寛容の基盤です. 最高の素材や金型でさえ、基本的なルールを無視するデザインを修正することはできません.
一般的なデザインの間違い
- 厚い壁: 厚いセクション (以上 3.8 ほとんどのプラスチックのMM) 不均一に縮みます, 寛容を台無しにします.
- 大きなサイズ: a 500 MMパーツはより縮小します (総収縮=サイズ×収縮率) aより 50 mmパーツ. 緊密な許容範囲は、大きな部分でヒットするのが難しいです.
- rib骨/ガセットの不足: rib骨を追加します (壁を厚くする代わりに) 収縮を引き起こすことなく強度を追加します.
設計の問題を修正する方法
- rib骨を使用します, 厚い壁ではありません: a 2 mm壁 1.5 MMリブはaよりも強いです 3 MM壁 - 縮小は少なくなります.
- 重要な機能を小さく保ちます: ±0.05 mmの耐性が必要な場合, それを小さな穴に置いてください (例えば。, 5 mm) 大きな表面の代わりに (例えば。, 200 mm).
- 例: 設計されたドローンメーカー 100 ±0.08 mmの耐性を持つMMプラスチックフレーム. フレームが縮みすぎました (0.6 MM合計), 寛容がありません. 彼らはフレームを2つに分割します 50 MM部品 (それぞれ±0.08 mm許容範囲) そしてそれらを接着しました - 縮小した 0.3 mm, そして、両方の部分が許容範囲に当たります.
5. カビの問題: ツールが問題である場合
金型は、金型がオフになっている場合、精密ツールです, あなたの公差もそうです. 一般的な金型の問題には含まれます:
- 冷却が悪い: 不均一な冷却チャネルを備えた金型は、部品が一貫性のない収縮を引き起こします.
- 摩耗した空洞: 時間とともに, カビの虫歯は摩耗します (特にアルミニウム型), 意図よりも大きい部品を作成します.
- 多キャビティの不均衡: で金型で 2+ キャビティ, 一部の空洞は他の空洞よりも速く満たされる可能性があります。.
カビの問題を修正する方法
- 大量にスチール型を使用してください: スチール型は最後です 100,000+ サイクル (vs. 10,000アルミニウムの–50,000) 耐性をより長く維持します.
- 温度/圧力センサーを追加します: 金型のセンサーはリアルタイムデータを追跡します, 不均衡を修正するために、冷却または圧力を調整できます.
- ケーススタディ: ボトルメーカーは、PPボトルに4キャビティ型を使用しました. 2つの空洞がボトルを作った 0.1 mmが小さすぎます. センサーを追加すると、これらの空洞が5°Cをより速く冷却したことが示されました. 冷却チャネルの調整は問題を修正しました - すべてのボトルが±0.05 mmに達しました.
緊密な許容範囲を避けるため (そしてなぜ)
タイトトレランスは素晴らしいですね, しかし、それらは必ずしも必要ではありません. これがいつ緩むかです:
- 非クリティカルな機能: 装飾的な部分 (おもちゃのステッカーホルダーのように) ±0.025 mm -±0.2 mmは問題ありません.
- コストの懸念: 緊密な許容範囲は、生産コストに20〜50％を追加します (より正確な金型, より遅いサイクル, より多くの検査). スタートアップが保存されました $10,000 プラスチックハンドルの±0.05 mmの耐性を±0.1 mmに緩めることにより、違いはありませんでした.
- 大きな部品: a 300 MMプラスチックシェルフは±0.05 mmを保持できません - 代わりに±0.2 mmの攻撃.
射出成形耐性に関するYiguテクノロジーの視点
Yiguテクノロジーで, 我々は信じている射出成形耐性 バランスについてです。完璧ではありません. あまりにも頻繁に, クライアントが過剰に指定します (例えば。, 非クリティカルな部分の場合は±0.025 mm) そしてお金を無駄にします. 私たちは、彼らが耐性を機能に合わせるのを助けます: 例えば, Peekから切り替えた医療クライアント (半結晶, 高い収縮) PEIに (アモルファス, 低収縮) 診断ツールの場合, 耐性関連の欠陥を切断します 40%. 金型のデザインのヒントも共有しています (均一な壁のように) やり直しを避けるための前払い. 公差は数字だけではありません。彼らは機能する部品を配信する方法です, 時間と予算内.
よくある質問
- すべての噴射部品に±0.025 mmの許容範囲を使用できますか?
いいえ - ±0.025 mmは、小規模でのみ機能する厳しい耐性です, 精密部品 (医療インプラントのように) 低シュンケージプラスチックで作られています (例えば。, PEI). ほとんどの部分について (おもちゃのコンポーネントや家具のヒンジのように), ±0.1 mmで十分です. より緊密な許容範囲はより多くの費用がかかり、より厳しいプロセス制御が必要です. - なぜ私の部品はバッチからバッチまで異なる許容値を持っているのですか?
バッチからバッチへのバリエーションは、通常、材料またはプロセスの変更に由来します: 例えば。, 収縮率が高いプラスチックの新しいバッチ, または摩耗した型. 各バッチの前に材料の収縮をテストし、すべての摩耗のために金型を検査することにより、これを修正します 10,000 サイクル. スチール型の使用 (vs. アルミニウム) また、バッチのバリエーションを減らします. - 収縮を説明するために適切な金型サイズを計算するにはどうすればよいですか?
この単純な式を使用してください: カビのサイズ=望ましい部品サイズ× (1 + 収縮率). 例えば, あなたが欲しいなら 100 MM PC部品 (収縮率 0.006), カビの空洞はあるべきです 100 × (1 + 0.006) = 100.6 mm. 正確な収縮率については、プラスチックのデータシートを常に確認してください。推測しないでください!