塑料件设计时指定的公差

塑料件设计时指定的公差虽然看似细微,背后却隐藏着不小的成本代价。通常人们认为它不能像金属件那样精密度超高,可是很多时候为了满足设计图纸的要求,制造商往往得付出巨大的经济代价或者连基本的效益都难以保障。为了方便评估,业内通常把注塑品的质量等级分成三类,DIN16901标准明确指出,主要是依据产品的尺寸偏差落在哪个允许范围内来进行划分的。其中最普通的那种类型,质量控制要求比较宽松,特点是退货率低、生产速度快。第二种类型叫做技术级别的注塑,这就比较费钱了,对模具和工艺的要求很高,质量检查也更频繁,自然导致退货率升高。至于第三种高精度注塑,那是在模具精度、生产条件和全程监控这三方面都追求极致的做法。这种做法往往拖慢生产周期,并且大幅度拉高了单位成本和管理成本。设计者在这个过程中扮演着核心角色,他们需要权衡实际的可行性。虽然不用追求绝对严苛的标准,但也必须定下足够严谨的线。通常来说,只要制品的尺寸偏差不超过0.25%到0.3%,就可以算是商业上认可的。不过这也得结合具体的使用场景来判断(见图1)。 热塑性塑料有着较强的柔韧性和弹性,不像金属那样必须指定极窄的尺寸范围。为了避免过度苛刻地规定尺寸限制,设计者必须留意那些影响注塑件尺寸精度的因素(见图2)。模具制造必须非常严格地按照规范来执行。大家还要牢记脱模斜度的重要性,它能让产品更容易取出并防止变形(见图3)。这里面有个连带的问题,就是当一个零件由不同材料或者不同厚度组成时情况会更复杂。模后收缩量会跟方向和厚度有关联,比如用玻璃纤维增强的材料这种现象就特别明显。玻璃纤维在水平方向和垂直方向的排列会产生显著的收缩差异,最终导致尺寸不准确。塑料制品本身的几何形状也会影响收缩量进而影响精度(见图4)。 对于一些加工工艺特别复杂且要求非常严格的零件,必须先拿到模具原型的数据来验证其收缩和变形情况。在决定生产和使用时要考虑到热塑性塑料对环境变化比较敏感。比如说热膨胀系数可能比金属高出十倍左右(见图5),有些塑料比如尼龙吸水性很强会影响使用可靠性。如果用半结晶材料做制品就必须考虑到模后收缩现象,这主要是因为加工条件会导致尺寸发生变化。刚脱模时不需要立刻检验尺寸是否达标。DIN16901标准指出需要在常温常湿条件下存放16个小时后才能进行质量控制。 建议把DIN16901里设定的标准当成一个最低门槛来参考。如今的注塑设备技术很先进了,甚至能做出比标准里规定的数值还要精确的零件。至于高精度的注塑领域,因为DIN16901已经不再适用了,各个行业都有自己的一套衡量标准。任何时候要是想确认具体的公差数值最好找工厂或者供应商商量清楚。这样既能保证技术上可行又能符合商业逻辑(见图6)。