Tolleranze di stampaggio a iniezione: standard, calcoli, migliori pratiche

Le tolleranze di stampaggio a iniezione definiscono la variazione dimensionale accettabile su una parte stampata, espressa come ± mm (o ± in) rispetto alle dimensioni nominali La scelta della giusta banda di tolleranza distingue una parte che si adatta per la prima volta da una che costa due revisioni dello stampo e tre convalide di processo per la spedizione Questa guida copre i tre standard industriali a cui gli ingegneri fanno effettivamente riferimento (SPI, DIN 16742, ISO 20457), come calcolare i budget di tolleranza contro il ritiro specifico del materiale e le pratiche DFM che consentono alle parti stampate a iniezione di contenere ±0,025 mm senza triplicare il costo unitario.

Quali Sono Le Tolleranze Di Stampaggio Ad Iniezione?

Una tolleranza di stampaggio a iniezione è la deviazione consentita da una dimensione nominale su un componente stampato Ad esempio, se una sporgenza è specificata come 10,00 ±0,05 mm, qualsiasi misurazione compresa tra 9,95 mm e 10,05 mm passa l'ispezione Esistono tolleranze perché le parti stampate a iniezione non possono essere prodotte con variazione zero (restringimento, usura dello stampo a ciclo termico e processo) introducono tutte deviazioni dal modello CAD.

I progettisti in genere specificano le tolleranze in tre bande La tolleranza commerciale a ±0,125 mm copre la maggior parte delle parti consumer e industriali che non devono essere incastrate con precisione La tolleranza fine a ±0,075 mm si applica alle superfici di accoppiamento, agli attacchi a scatto e alle caratteristiche che devono scorrere o ruotare contro un'altra parte La tolleranza di precisione a ±0,025 mm è riservata agli attacchi dei cuscinetti, alle superfici di tenuta, all'allineamento ottico e alle geometrie dei dispositivi medici Tra Fine e Precisione, una tolleranza di ±0,05 mm è ottenibile su dimensioni inferiori a 100 mm con uno strumento adeguatamente specificato e un processo convalidato.

La penalità dei costi si adatta in modo non lineare con precisione Ogni passo verso il basso nella banda di tolleranza richiede una lavorazione più stretta dell'utensile, tempi di ciclo più lunghi, una convalida del processo più estesa o una combinazione di tutti e tre e gli incrementi composti.

I 4 Tipi di Tolleranze nello Stampaggio ad Iniezione

I disegni delle parti stampate a iniezione utilizzano quattro distinte categorie di tolleranza, ciascuna delle quali controlla un aspetto diverso della geometria delle parti. La loro fusione è la ragione più comune per cui un disegno supera la revisione ma un'ispezione del primo articolo fallisce.

1. Tolleranze dimensionali ± deviazioni angolari contro valori nominali Espresso come ±mm o come dimensioni limite (10,00/9,95 mm) Questo è ciò che la maggior parte dei progettisti pensa come “tolerance”.
2. Tolleranze geometriche & controlli di orientamento GD & dal quadro GDT: planarità, rettilineità, circolarità, cilindricità, perpendicolarità, parallelismo, angolarità Una faccia piatta può superare ogni controllo dimensionale e ancora fallire se si piega sotto espulsione.
3. Tolleranze posizionali 10 frame di riferimento rispetto al riferimento del dato I modelli di fori per l'allineamento dell'elemento di fissaggio sono il classico caso; La tolleranza posizionale di ±0,1 mm impedisce una deriva accumulata da un dato all'altro.
4. Tolleranze forma (war), segni di affondamento e deviazioni guidate dal restringimento che distorcono l'intera parte piuttosto che le caratteristiche individuali. Questi sono i più difficili da controllare perché emergono dalla fisica del raffreddamento.

Le specifiche complete riguardano tutte e quattro le categorie Disegni che mostrano solo ± mm su dimensioni lineari lasciano indovinare lo stampo sulla planarità e sulla posizione, che è il luogo in cui hanno origine la maggior parte delle controversie sulla tolleranza.

Standard di settore: SPI, DIN 16742 e ISO 20457

Tre standard stabiliscono un linguaggio di tolleranza comune tra i processi di produzione per le parti stampate a iniezione. Non sono intercambiabili. Il mercato sceglie quello che la tua base di clienti finali si aspetta.

Standard di tolleranza SPI (Stati Uniti)

Gli standard di tolleranza SPI hanno avuto origine dalla Society of the Plastics Industry, ora la Associazione dell'industria della plastica (PLASTICA). SPI specifica le tabelle di tolleranza Commercial e Fine indicizzate per intervallo di dimensioni, con Precision aggiunta dalla pratica moderna del settore SPI è l'impostazione predefinita nei disegni nordamericani di stampaggio a iniezione di automobili, elettronica di consumo e dispositivi medici.

DIN 16742: Nove gruppi di tolleranza con metodologia di valutazione puntuale

DIN 16742:2013 “Plastics parti stampate 1 Tolleranze e condizioni di accettazione” definisce nove gruppi di tolleranza, da T1 a TG9, indicizzati agli intervalli di dimensioni nominali TG1 copre dimensioni ultra-precision da 1 a 3 mm, TG1 specifica ±0,007 mm, che è il territorio dei componenti ottici e microfluidici da TG5 a TG7 coprono la maggior parte dello stampaggio a iniezione commerciale e a tolleranza fine, con TG7 a ±0,037 mm nell'intervallo da 1 a 3 mm.

DIN 16742 è distintivo per il suo schema di valutazione dei punti: cinque influenze di produzione (comportamento di ritiro del materiale, complessità dello stampo, dimensione del lotto, stabilità del processo, operazioni post-stampo) guadagnano ciascuna un punteggio di punti e la somma si mappa sulla classe TG applicabile. Ciò impedisce ai disegni di specificare tolleranze irrealistiche senza attrezzature e investimenti di processo da abbinare.

ISO 20457:2018 Benchmark internazionale

ISO20457:2018 “Plastics moulded parts ” La tolleranza e le condizioni di accettazione è lo standard internazionale, armonizzato con i gradi di tolleranza IT ISO 286 (da IT01 a IT18) Estende la logica della DIN 16742 in un quadro globale ed è il riferimento preferito per le catene di fornitura multinazionali. Engelhardt's capacità di stampaggio a iniezione di precisione sono specificati rispetto alla norma ISO 20457 per i clienti UE e internazionali.

Tabella di tolleranza dello stampaggio a iniezione per intervallo di dimensioni

Bande di tolleranza scala con dimensione nominale Una tolleranza di ±0,05 mm su una caratteristica di 10 mm è fattibile; su una caratteristica di 200 mm, attraversa in territorio di sotto-precisione e richiede processi di micro-stampaggio La tabella seguente riassume le tolleranze ottenibili per classe e intervallo di dimensioni, in base al riferimento incrociato SPI e DIN 16742.

Come guida approssimativa, budget circa 0.5% della dimensione nominale per commerciale, 0.2% per fine, e 0.1% per precisione, su tutte le dimensioni oltre 25 mm La linea guida percentuale non è un stand-in per le tabelle standard ma è utile per la revisione DFM di primo passaggio.

Fattori che influenzano la tolleranza: ritiro dei materiali, utensili e processo

Tre fattori determinano se è fattibile un passaggio di tolleranza Domina il ritiro del materiale La progettazione degli utensili consente I parametri di processo si stabilizzano.

Riduzione del materiale da parte della resina

Ogni resina per stampaggio a iniezione si restringe mentre si raffredda dalla temperatura di fusione a quella ambiente La velocità di ritiro dipende dalla cristallinità della resina, dal rinforzo delle fibre e dalla chimica additiva Le resine amorfe si raffreddano fino a raggiungere una stabilità dimensionale più precisa; le resine semicristalline tendono al ritiro direzionale.

Progettazione e costruzione di utensili

Gli stampi a iniezione lavorati a CNC misurano normalmente da 0,005 a 0,010 mm sulla cavità e sul nucleo Questa precisione di lavorazione stabilisce il limite inferiore per la tolleranza finale del pezzo stampato a iniezione: non è possibile iniettare lo stampo più stretto di quanto consentito dall'utensile. Il posizionamento dei perni di espulsione, la linea di raffreddamento e il posizionamento dei cancelli influenzano il ritiro differenziale. I cancelli offset producono un flusso asimmetrico, che provoca un restringimento asimmetrico e, qualunque sia il modo in cui si impostano le condizioni a valle, il processo esacerbererà lo squilibrio per evitare deformazioni differenziali.

Parametri di processo

La pressione di iniezione, la pressione di mantenimento, il tempo di mantenimento, la temperatura dello stampo, la temperatura di fusione e il tempo di raffreddamento inducono e sono influenzati dalle minime differenze tra i componenti. Oggi, con sensori nello stampo e controlli a circuito chiuso, la variazione in un ciclo parziale è ridotta, diciamo, a 0,01 mm, ma questo è solo il caso delle condizioni appropriate dello stampo, della resina e della finestra di processo.

Migliori pratiche e progettazione per la producibilità (DFM)

Design for Manufacturability (DFM) per parti stampate a iniezione ad alta precisione non richiede un sacco di “quali trucchi?” piuttosto richiede pratica di disegno disciplinata Di seguito sono riportate otto pratiche che spesso vediamo perse tra virgolette per stampi a iniezione a tolleranza stretta.

La revisione DFM del fornitore è l'intervento di massimo impatto disponibile per le parti a tolleranza stretta. Engelhardt's servizi di stampaggio ad iniezione plastica includere la revisione DFM rispetto agli otto criteri di cui sopra come parte di ogni citazione, non come una carica ingegneristica separata.

Impatto sui costi delle tolleranze strette

Una data classe di tolleranza influenza lo stampo e il tempo di ciclo nonché la complessità dell'ispezione I moltiplicatori di costo non sono lineari; possono essere additivi.

Una semplice matrice decisionale: specificare stretto solo dove la funzione lo giustifica Utilizzare una tolleranza stretta dove protegge le scanalature di tenuta, fornisce l'adattamento del cuscinetto, assicura la chiarezza ottica e consente l'adattamento a scatto Non specificare stretto solo dove esistono bordi cosmetici o sporgenze delle spalle; non giustificano il costo.

Errori comuni: sovraspecificazione, pila di tolleranza e ipotesi di materiale

Ci sono tre errori critici di disegno che causano il maggior numero di controversie di tolleranza Tutti sono costosi, e tutti sono anche prevenibili con pratica di disegno disciplinato come documentato nelle otto pratiche di cui sopra.

Domande Frequenti