소개: 사출 성형은 마지막에 결합해야 하는 여러 부품이 있는 플라스틱 제품을 만드는 가장 일반적인 방법입니다. 부품을 조립한다는 것은 부품이 서로 잘 맞고 함께 유지되도록 하는 것을 의미합니다.

여기서 공차가 중요한 역할을 합니다. 부품 사이에 얼마나 많은 공간이 있어야 하는지 명시하지 않거나 부품의 크기가 올바른지 확인하지 않으면 부품이 제대로 맞을 수 없습니다.

사출 성형 금형은 비용이 많이 들기 때문에 허용 오차는 골칫거리가 될 수 있습니다. 따라서 이를 제어하는 방법을 알아야 합니다.

이 글에서는 공차에 영향을 미치는 요소와 제조 설계(DFM), 재료 선택, 도구 설계 및 공정 제어를 사용하여 공차를 제어하는 방법에 대해 설명합니다.

사출 성형 부품에 공차가 중요한 이유는 무엇입니까?

모든 래피드 프로토타이핑 프로세스의 변동 폭은 정확도에 따라 달라지며, 사출 성형은 꽤 정확하지만 여전히 약간의 변동이 있습니다.

이러한 변화로 인해 부품을 조립한 후 바로 작동할 수 있도록 허용되는 편차 범위를 파악하는 것이 중요합니다.

사출 성형 부품이 여러 개 있는 제품을 조립할 때는 플라스틱 성형 공차에 주의를 기울여야 합니다.

볼트를 사용하여 두 개의 플라스틱 성형 부품을 연결하려고 한다고 가정해 보겠습니다. 두 부품 모두에 구멍을 뚫어야 합니다.

구멍의 위치와 크기가 잘못되면 조립할 때 문제가 발생하고 기능을 잃게 됩니다. 따라서 두 부품이 제대로 작동하려면 위치 공차가 필요합니다.

간단히 말해, 사출 성형 공차를 제어하고 최적화하는 것은 최악의 상황을 가정하는 것과 같습니다. 제품을 최상의 상태로 만들기 위해 허용 가능한 편차 범위를 파악하는 것입니다.

사출 성형 공차에 영향을 미치는 요인은 무엇인가요?

부품 설계

뒤틀림, 과도한 수축 및 부품 오정렬을 제한하는 가장 중요한 방법 중 하나는 부품을 설계할 때 DFM 원리를 사용하는 것입니다.

이는 설계 프로세스 초기에 사출 성형 서비스와 협력하여 설계 단계 후반에 비용이 많이 드는 재설계를 방지하는 것이 가장 좋습니다.

벽 두께 ; 벽 두께가 가변적인 부품은 수축이 고르지 않을 수 있습니다. 두꺼운 부분을 피할 수 없는 경우 코어링을 사용하여 벽 두께를 균일하게 유지해야 합니다. 벽 두께가 고르지 않으면 부품 왜곡이 발생하여 공차 및 맞춤에 영향을 미칠 수 있습니다.

벽을 두껍게 만드는 것이 항상 강도를 높이기 위한 최선의 선택은 아니며, 가능하면 리브와 거셋을 사용하여 부품 강도를 높이는 것이 가장 좋습니다.

초안 각도 ; 구배 각도는 부품이 공구에서 쉽게 나오도록 하는 데 매우 중요합니다.

올바르지 않으면 부품이 나올 때 끼이거나 긁히거나 완제품이 휘어질 수 있습니다. 구배 각도는 부품 디자인과 표면 마감에 따라 0.5°에서 3°까지 다양합니다.

lBoss 기능 ; 보스는 여러 개의 플라스틱 부품을 조립할 때 패스너를 고정하는 데 자주 사용됩니다. 보스가 너무 두꺼우면 부품에 움푹 들어간 자국이 남을 수 있습니다.

리브로 측벽에 연결되지 않으면 크게 변형될 수 있습니다. 이렇게 되면 이러한 부품의 조립이 거의 불가능해집니다.

재료 선택

다양한 수지로 사출 성형 플라스틱을 만들 수 있습니다. 어떤 수지를 선택하느냐는 만드는 제품에 따라 다릅니다.

각 레진은 수축하는 양이 다릅니다. 금형을 설계할 때 이 수축을 고려해야 합니다. 일반적으로 재료가 수축하는 비율만큼 금형을 크게 만듭니다.

두 가지 이상의 재료로 무언가를 만드는 경우 서로 다른 수축률을 고려하여 디자인해야 합니다.

공차를 제대로 설계하지 않으면 서로 맞지 않는 부품이 나올 수 있습니다. 이는 사출 성형에서 큰 실수이며 많은 비용이 발생합니다.

사출 성형의 공차는 주로 재료 수축과 부품 형상에 따라 결정됩니다.

도구를 디자인하고 제작하기 전에 재료 선택을 완료해야 합니다. 도구 디자인은 선택한 재료에 따라 크게 달라집니다.

도구 디자인

재료를 선택할 때 일반적으로 재료가 줄어들 수 있도록 도구를 크게 만듭니다. 하지만 수축은 모든 방향에서 동일하지 않습니다. 예를 들어, 두꺼운 부품은 얇은 부품과 다른 속도로 냉각됩니다.

따라서 얇은 벽과 두꺼운 벽이 혼합된 복잡한 부품이 있는 경우 냉각 속도가 달라집니다.

이로 인해 부품이 휘거나 가라앉아 사출 성형의 공차와 맞춤이 엉망이 될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 툴 제작자는 금형 피처를 설계할 때 이러한 사항을 고려합니다.

도구 냉각하기; 부품이 고르게 수축하려면 공구를 냉각하는 것이 중요합니다. 공구가 제대로 냉각되지 않으면 파트가 고르지 않게 수축되어 올바른 크기가 되지 않습니다. 도구에 물줄기를 넣으면 파트가 올바른 크기가 될 수 있습니다.

공구가 공차를 벗어나면 그 공구를 통해 나오는 모든 부품에 수축으로 인한 오차가 더해지기 때문에 사출 성형에서 공구 공차는 큰 문제입니다.

CNC 가공에서는 일반적으로 공구 공차가 엄격하게 제어되고 모니터링되므로 공차를 벗어난 공구가 부품의 공차를 벗어나는 경우는 거의 없습니다.

또한 이러한 도구는 일반적으로 "스틸 세이프"입니다. 즉, 공구를 만들 때 추가 밀링을 통해 중요한 치수나 기능을 조정할 수 있습니다.

특정 부품의 완성 치수가 공차 범위 내에 있지 않은 경우 추가 재료를 사용하여 가공을 통해 공구를 미세 조정할 수 있습니다.

예를 들어, 부품의 공차가 좁은 구멍 피처에는 공차보다 넓은 쪽에 코어 핀이 설계된 공구가 있을 수 있습니다. 구멍을 조정해야 하는 경우 구멍을 더 얇게 만들기 위해 더 얇게 가공됩니다.

이젝터 핀 위치; 이젝터 핀은 금형이 열릴 때 금형 밖으로 밀어내는데, 사이클 시간을 최소화하려면 이 과정이 최대한 빨리 이루어져야 합니다.

이젝터 핀이 이상적이지 않은 위치에 배치되면 파트가 손상될 수 있습니다. 일부 소재는 공구를 떠날 때 완전히 단단하지 않으며, 고르지 않게 배출되면 심각한 뒤틀림과 치수 불일치가 발생할 수 있습니다.

게이트 위치; 게이트는 레진이 공구로 들어가는 곳입니다. 잘못된 위치에 넣으면 모양이 나빠집니다.

또한 금형을 균일하게 채우지 않으면 부품이 뒤틀리고 고르지 않게 수축됩니다. 복잡한 부품은 이러한 문제를 방지하고 균일하게 채우기 위해 두 개 이상의 게이트가 필요한 경우가 많습니다.

프로세스 제어

부품의 사출 성형 공차를 최적화하기 위해 모든 사전 설계 작업과 재료 고려 사항을 수행하더라도 첫 번째 샘플이 납품될 때 부품이 공차를 벗어날 수 있습니다.

위의 모든 방법을 수행한 후 허용 오차 규정 준수를 개선하기 위한 다음 단계는 프로세스를 조정하는 것입니다.

온도, 압력 및 유지 시간을 제어하는 것은 부품 품질을 개선하는 가장 일반적인 방법 중 하나입니다.

이상적인 조건 세트를 파악한 후에는 금형을 통해 부품 간 치수 변화가 거의 없는 일관된 부품을 제작할 수 있습니다.

많은 기능을 가진 부품이 있는 경우, 부품을 만드는 동안 이러한 기능을 측정할 수 있도록 압력 및 온도 센서를 도구에 설치하는 것이 좋습니다.

이렇게 하면 공정을 제어하고 허용 오차를 유지할 수 있습니다. 도구의 압력과 온도를 항상 유지할 수 있다면 허용 오차를 유지할 가능성이 훨씬 더 높아집니다.

복잡한 다중 기능 부품이 있는 경우 제조 공정 중에 이러한 파라미터를 측정할 수 있는 압력 및 온도 센서를 툴에 설치하여 실시간 피드백 및 공정 제어를 하는 것이 도움이 될 수 있습니다.

도구의 압력과 온도를 항상 일정하게 유지하면 공차를 일관성 있게 유지하는 데 큰 도움이 됩니다.

사출 성형 공차를 최적화하는 방법은?

최적화하려면 사출 성형 공차를 사용하여 제조용 설계, 올바른 사출 성형 재료 사용, 사출 금형 설계 조정 및 공정 제어를 통해 제품 설계를 최적화할 수 있습니다.

이 섹션에서는 현실적인 플라스틱 사출 성형 공차를 달성할 수 있도록 각 카테고리를 다룹니다.

디자인 단계

제조업체가 사출 성형을 사용할 때 사출 성형 부품의 공차에 영향을 미치는 가공 중 뒤틀림, 과도한 부품 수축, 부품 정렬 불량 등의 문제에 직면하게 됩니다.

이를 방지하기 위해 디자이너는 이러한 문제 발생을 제한할 수 있도록 각 제품 디자인이 제조를 위한 설계(DFM)를 따르도록 합니다.

좋은 DfM을 얻으려면 디자인 프로세스 초기에 사출 성형 경험이 풍부한 래피드 다이렉트 같은 우수한 래피드 프로토타이핑 서비스를 이용해야 합니다.

부품 설계 시 고려해야 할 네 가지 사항은 다음과 같습니다.

전체 크기

만드는 물건이 클수록 공차에 대해 더 많이 신경 써야 합니다. 플라스틱 사출 성형으로 큰 물건을 만들면 뒤틀리거나 줄어들 수 있습니다. 따라서 크기에 대해 생각해야 합니다.

벽 두께

수축은 냉각 단계에서 플라스틱 부품이 수축하는 현상입니다. 수축은 사출 성형 공정에서 필수적인 공정이며 벽 두께, 온도 등과 같은 요인에 의해 제어됩니다.

뒤틀림, 함몰, 갈라짐, 뒤틀림과 같은 외관상의 결함을 줄이려면 수축률이 일정해야 합니다.

그리고 일정한 수축률을 유지하려면 벽 두께가 균일해야 합니다. 균일한 벽 두께를 얻는 방법은 다음과 같습니다:

안쪽 모서리가 날카로운 부품, 지지되지 않는 긴 스팬 또는 잘못 설계된 보스가 있는 부품은 설계하지 마세요. 벽을 보강해야 하는 경우 리브를 사용하세요.

안쪽 모서리에 반경을 두면 뒤틀림을 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 적절한 재료를 사용하고 벽 두께를 고려하세요. 두꺼운 벽은 냉각 속도를 늦춰 수축을 증가시키고 뒤틀림을 유발할 수 있으므로 사용하지 마세요.

초안 각도

구배 각도는 금형에서 부품을 쉽게 꺼낼 수 있기 때문에 사출 성형 설계에서 매우 중요한 요소입니다. 부품을 쉽게 제거할 수 있다는 것은 마찰이 적고 마모가 적으며 표면이 깨끗하다는 것을 의미합니다.

사출 성형 시 구배 각도를 고려하지 않으면 수축이 발생하고 부품을 꺼낼 때 부품이 끼게 됩니다(나일론과 같은 플라스틱 소재는 0에서도 잘 작동합니다).

구배 각도는 도/인치/mm 단위로 측정되지만 이를 제품 설계에 통합하기 위한 표준 사출 성형 공차 규칙은 없습니다.

하지만 따를 수 있는 몇 가지 경험 법칙이 있습니다. 대부분의 부품에는 10~20의 구배 각도가 적당합니다. 1인치 깊이에는 10을 추가합니다. 가벼운 텍스처에는 30을, 무거운 텍스처에는 50 이상을 사용하고 모든 수직 표면에는 0.50을 사용합니다.

보스

보스는 제품 디자인에서 큰 부분을 차지하며 부품을 조립할 때 함께 고정하는 데 사용됩니다.

보스를 디자인할 때 고려해야 할 몇 가지 중요한 사항이 있습니다. 하나는 보스의 벽이 너무 두꺼우면 안 된다는 것입니다. 디자인에 두꺼운 보스를 넣으면 다음과 같은 일이 발생합니다:

보스를 코어로 공략하지 않으면 보이드와 싱크 마크가 생성됩니다. 이렇게 하면 사이클 시간이 길어집니다. 또한 고정하는 동안 플라스틱이 갈라질 수 있습니다.

또한 보스를 코어링(즉, 가장 가까운 측벽에 연결)해야 합니다. 이렇게 하면 파트에 하중이 추가로 분산되고 파트의 냉각 및 재료 흐름이 개선됩니다.

엄격한 사출 공차를 위한 올바른 재료 선택

재료가 균일하게 수축하기 때문에(즉, 사출 성형 재료는 밀도 변화로 인해 냉각 단계에서 수축하기 때문에) 사출 성형 공차에서 재료 선택은 큰 문제입니다.

수축은 벽 두께, 온도, 부품 및 재료 유형과 같은 요인에 따라 달라집니다. 재료를 선택할 때는 다음 요소를 고려하여 선택하세요:

플라스틱 구성: ABS는 밀도가 낮기 때문에 폴리에틸렌보다 수축이 적습니다.

분자량: 고분자 수지는 점도가 높고 압력 강하가 커서 수축이 증가합니다.

첨가제: 열팽창성이 낮은 필러를 추가하면 수축을 줄일 수 있습니다.

레진마다 수축하는 속도가 다릅니다. 따라서 재료를 선택하고 사출 금형을 설계할 때 이 점을 염두에 두어야 합니다.

이렇게 하면 사출 성형 부품의 공차를 망치는 외관상의 결함을 줄이는 데 도움이 됩니다. 뒤틀림, 가라앉음, 갈라짐, 뒤틀림과 같은 것들.

몰드 툴을 염두에 두세요

올바른 재료를 선택할 때 금형 설계자는 재료 수축을 고려하여 금형 크기를 늘리라고 알려줄 것입니다. 재료마다 두께가 고르지 않기 때문에 수축하는 속도가 다릅니다. 이를 최소화하려면 금형을 설계할 때 다음 사항을 염두에 두세요.

도구 냉각

사출 성형에서 냉각은 큰 문제입니다. 좋은 부품과 나쁜 부품의 차이를 만드는 것이 바로 냉각입니다. 냉각은 사출 후 뜨거운 플라스틱을 식히는 과정입니다.

냉각이 균일하지 않으면 수축, 싱크 자국, 배출 문제, 뒤틀림 및 부품의 외관, 공차 및 기능에 영향을 미치는 기타 모든 종류의 문제가 발생할 수 있으므로 냉각은 균일해야 합니다.

냉각을 균일하게 하려면 금형에 냉각 라인을 올바른 위치에 설치해야 합니다. 또한 사출 압력, 레진 점도, 충진 시간 등도 주의해야 합니다.

도구 공차

사출 금형은 일반적으로 CNC 가공을 통해 만들어집니다. 따라서 공차가 엄격하여 금형이 가열 및 냉각될 때 정확성을 유지할 수 있습니다.

공차는 부품이 정확성을 잃지 않고 올바르게 냉각되도록 보장합니다. 그러나 금형을 만들 때 공차를 제어하지 않으면 뒤틀림, 수축, 함몰 등과 같은 큰 결함이 발생할 수 있습니다.

이젝터 핀 위치

이젝터 핀은 사출 금형에서 최종 제품을 금형 밖으로 밀어내는 기능입니다. 핀은 제품을 밀어내기 위해 특정 힘을 가하는 다양한 모양(평평한 것이 바람직함)으로 제공됩니다.

따라서 잘못된 위치에 있으면 완제품에 원치 않는 홈이 생길 수 있습니다. 또한 비강성 재료 또는 고르지 않게 냉각되는 재료의 경우 이젝터 핀이 미완성 제품에 균열을 일으켜 여러 가지 외관상의 결함 및 물리적 왜곡을 초래할 수 있습니다.

게이트 위치

게이트는 플라스틱이 금형에 들어가는 곳입니다. 부품이 가장 두꺼운 곳에 게이트를 배치합니다. 이렇게 하면 부품이 가라앉거나 구멍이 생기지 않습니다. 또한 플라스틱이 더 잘 흐르도록 도와줍니다.

파트가 가장 두꺼운 곳에 게이트를 배치하여 파트가 끝까지 채워지도록 합니다. 핀이나 코어 같은 것 옆에 게이트를 놓지 마세요.

게이트가 러너의 모습이나 부품의 모양을 망치지 않도록 하세요. 게이트는 올바른 위치에 있어야 합니다. 게이트가 잘못된 위치에 있으면 파트가 제대로 채워지지 않습니다. 그러면 파트가 뒤틀리고 축소되어 보기 좋지 않게 됩니다.

반복 가능한 프로세스 제어 수행

제조 공정에는 제작되는 부품에 영향을 미칠 수 있는 많은 요소가 있으며, 공정 제어는 이러한 모든 요소가 올바르게 설정되어 부품이 의도한 대로 나올 수 있도록 하는 방법입니다.

금형 도구에 내장된 압력 및 온도 센서는 실시간으로 상황을 알려주므로 문제가 발생하면 신속하게 변경할 수 있기 때문에 공정 제어에 큰 역할을 하는 경우가 많습니다.

이러한 사항을 제어하고 매번 같은 방식으로 작업할 수 있게 되면 금형 도구는 적절한 크기와 크게 변하지 않는 부품을 만들 수 있습니다.

플라스틱 수지는 일반적으로 열팽창 계수가 높기 때문에 온도가 변할 때 치수가 변할 가능성이 높습니다.

따라서 공차가 더 엄격한 부품은 동일한 온도에서 측정하여 동일한 크기를 유지하고 올바르게 작동하는지 확인해야 하는 경우가 많습니다.

달성 가능한 사출 성형 공차 유지란 무엇입니까?

진정한 표준을 얻으려면 사출 성형 공차를 사용하여 플라스틱 사출 성형 공차를 플라스틱 금형 설계에 적용할 수 있습니다. 다음은 플라스틱 사출 성형에 사용되는 주요 플라스틱에 대한 일반적인 공차입니다:

치수 공차 +/- mm

정확도는 정말 어려운 문제입니다. 그렇기 때문에 디자이너는 (+/-) 기호를 사용하여 측정 범위를 표시합니다. 모든 소재는 크기가 커질수록 허용 오차 범위가 달라집니다. 위의 표는 사출 성형에 사용되는 주요 플라스틱의 치수 공차를 보여줍니다.

직진도/평탄도 공차

뒤틀림은 플라스틱이 흐름 방향과 흐름에 따라 다르게 수축하기 때문에 발생합니다. 부품의 각 부분마다 벽 두께가 다르고 수축하는 방식이 다르기 때문에 발생할 수 있습니다.

금형 설계를 변경하고 게이트를 더 나은 위치에 배치하고 공정을 더 잘 제어하면 뒤틀림을 최소화할 수 있습니다. 하지만 100%에서 뒤틀림을 제거하기는 어렵기 때문에 플라스틱 측면에 현실적인 허용 오차를 설정해야 할 수도 있습니다.

조리개 허용 오차 +/- mm

구멍이 클수록 걱정해야 할 것이 많아집니다. 위의 그림은 다양한 크기의 구멍에 대해 얼마나 걱정해야 하는지 보여줍니다.

블라인드 홀 깊이 공차 +/- mm

블라인드 홀은 공작물을 끝까지 통과하지 않는 인서트 코어를 사용하여 공작물에 드릴로 뚫은 구멍입니다.

블라인드 홀은 한쪽 끝이 고정되어 있기 때문에 강한 용융 흐름에 의해 변형될 가능성이 더 높습니다. 위의 표는 사용할 수 있는 다양한 허용 오차를 보여줍니다.

동심도/타원 공차 +/- mm

이것은 벽 두께(외경과 내경의 차이)를 파악하는 것입니다. 위의 그림은 이 허용 오차를 얻기 위한 다양한 허용 오차와 비용 차이를 보여줍니다.

결론

사출 성형 공정에는 항상 약간의 변형이 있기 때문에 부품을 조립할 때 부품이 제대로 작동하려면 허용 가능한 편차 범위가 있어야 합니다.

그렇기 때문에 사출 성형 부품이 여러 개 있는 제품을 조립할 때 사출 성형 공차가 매우 중요합니다.

사출 성형 공차를 제어하고 최적화하면 제품이 최상의 상태로 작동하는 데 도움이 되는 허용 편차 범위를 파악할 수 있습니다.

이 사출 성형 공차 지침은 프로젝트에 정말 유용한 가장 일반적인 방법을 단순화하는 데 도움이 될 수 있으며, 대부분 DfM, 재료 선택 및 공정 제어에 관한 것입니다. 사출 성형 프로젝트가 있으시면 언제든지 Zetar Mold에 문의하십시오.

요약하면, 최적화는 사출 성형 허용 오차를 파악하는 것은 제품을 효율적이고 비용 효율적으로 제작할 수 있도록 하는 데 중요합니다.

이를 위해 필요한 공차를 파악하고, 적합한 재료와 공정을 선택하고, 금형 설계 및 매개 변수를 조정합니다.