真空鋳造公差: みどころ
製品開発において, プロトタイプは、単に最終製品のように見えるだけではありません; 彼らはそのように機能しなければなりません. 正確な組み立てで組み立てる必要がある部品用, この機能は寸法精度にかかっています. エンジニアと設計者が知っておくべきこと, 自信を持って, 製造された部品が元のデジタル設計にどの程度近づいているか. これが寸法公差の重要な役割です. 真空鋳造用, スピードと品質で知られるプロセス, その現実的な公差能力を理解することが、その可能性を最大限に活用するための鍵となります.
真空鋳造の一般的な寸法公差は、公称寸法の ±0.3% です, 下限は ±0.3 mm で、以下のフィーチャーで 100 ミリメートル. より厳しい公差, 多くの場合、±0.15 mm, より小さい場合に可能です, 優れた設計の部品. しかし, この一般ルールは、プロセスから何を期待するかの信頼できるベースラインを提供します.
精密真空鋳造のエキスパートとして, GD-Prototypingは、部品の精度を制御および影響する要因を深く理解しています. このガイドでは、真空鋳造公差の包括的な概要を説明します. 変動の原因を解説します, 予想される特定の公差を詳しく説明します, 最高の精度を実現する部品の設計方法について実践的なアドバイスを提供します.
精度の連鎖: 真空鋳造における変動の原因
真空鋳造部品の最終公差は、単一の変数の結果ではありません. これは、いくつかの小さな積み上げです, この多段階プロセスの各段階で発生する予測可能な変動. 専門の鋳造サービスはこれを理解しています "精度の連鎖。" 彼らは、可能な限り最も正確な部品を製造するために、あらゆる段階でこれらの変動を制御および補正するよう努めています. 現実的な期待を設定するには、このチェーンを理解することが不可欠です.
公差はどこから来るのか?
デジタル ファイルから最終部品までの道のりには、次元シフトが発生する可能性のある 4 つの重要な段階が含まれます.
舞台 1: マスターパターンの精度
真空鋳造プロセス全体は、物理的なマスターパターンから始まります. 最終的なキャスト部分は、この最初のマスターと同じくらい正確です. マスター パターンは通常、高解像度の 3D プリント技術を使用して作成されます, 最も一般的には光造形 (SLA). 工業用グレードのSLAマシンは、非常に高精度の部品を製造することができます, 多くの場合、公差は ±0.1 mm と厳しいです. この初期マスターパターンの精度は、最終鋳造部品の精度に可能な限り高い基準を設定します.
舞台 2: シリコーンモールドの収縮
第 2 段階では、マスター パターンからシリコン型を作成します. 金型の作成に使用される 2 液状シリコーン ゴムは、小さな, 液体から固体に硬化する際の予測可能な収縮量. この収縮率は、使用されている特定のシリコーンの既知の特性です, 通常、 0.1% 宛先 0.2%. 経験豊富な金型メーカーがこれを補います. 多くの場合、マスターパターンは、この正確なパーセンテージでわずかに大きめになります. これにより、シリコンモールドが収縮した後も, その内部空洞は完璧なサイズになります.
舞台 3: ウレタン樹脂収縮
これは、プロセスにおける寸法変動の最も重要な原因です. 最終部品の鋳造に使用される 2 液性ポリウレタン樹脂も硬化すると収縮します. これは化学重合プロセスの自然な部分です. ポリウレタン樹脂のファミリーが異なれば、収縮率も異なります, 最低から 0.15% 最大 1% それ以上. 専門家の仕事の重要な部分は、高品質の, プロジェクトの機械的要件を満たす低収縮樹脂. また、プロセスの知識を使用して硬化温度と圧力を管理し、この収縮の影響を最小限に抑えます.
舞台 4: 時間の経過に伴う金型の劣化
4 番目で最後の要素は、シリコン型自体の寿命です. シリコンモールドは "ソフトツール。" 硬い鋼でできていません. 鋳造・離型加工を施した各部品で, 金型は熱的および機械的ストレスを受けます. これにより、非常に少量の磨耗が発生します. その過程で 20-25 ショットの寿命, 金型がわずかに変形または劣化し始めることがあります. これは、実行の後半で成形品が鋳造されることを意味します (例えば。。, 部分 #20) 金型の最初の部品とは公差が若干異なる場合があります. これは、 真空鋳造におけるシリコーン金型の寿命.
真空鋳造公差仕様表
この表は、明確な, 規格の実践ガイド, 真空鋳造で製造された部品の達成可能な公差. これらの値は、一般的なエンジニアリング目的に適したベースラインを表し、初期設計と計画に使用できます.
| 公称寸法範囲 | 標準公差 | 筆記 / 重要な考慮事項 |
| 0 – 100 ミリメートル (0 – 4 で) | ±0.3ミリメートル (±0.012 インチ) | これは、ほとんどの特徴のベースライン許容値です. より厳しい公差 (±0.15ミリメートル) 多くの場合、適切に設計された小さな機能で達成できます. |
| 100 – 500 ミリメートル (4 – 20 で) | 寸法の±0.3% | より大きな寸法の場合, 公差は、材料収縮の累積効果により長さのパーセンテージになります. |
| 500+ ミリメートル (20+ で) | 寸法の±0.4% | 非常に大きな部品は、わずかな反りや収縮の変動の影響を受けやすくなります, やや広い公差範囲が必要. |
| 一般的な肉厚 | ±0.2ミリメートル (±0.008インチ) | この公差は、設計された壁断面の厚さに適用されます. |
| 穴の直径 | ±0.2ミリメートル (±0.008インチ) | 標準サイズの穴用. 非常に小さい穴や非常に深い穴には、より広い公差が必要になる場合があります. |
| 部品間の再現性 | ~ ±0.15 mm | 同じ金型から鋳造された同一部品間の予想されるばらつき. |
最終的な許容範囲に影響を与える要因を深く掘り下げる
仕様表の数値は一般的なガイドです. 特定の部品で達成できる実際の公差は、その固有の特性に大きく依存します. 専門のサービス プロバイダーがこれらの要因を分析して、特定の設計に対するより正確な公差の期待値を提供します.
部品サイズ
部品の全体的なサイズが大きな要因です. 表に示されているように, より大きなフィーチャーの許容値は、パーセンテージで表されます. 大部分の部品は体積が大きくなり、硬化するにつれて絶対収縮量が大きくなります. ある 500 mm長部, 例えば, 絶対値で、 50 mm部, 収縮率が同じでも. これにより、大型コンポーネントで非常に厳しい公差を維持することがより困難になります.
部品ジオメトリ
部品の形状は、最終的な寸法精度に大きな影響を与えます.
- 肉厚: 一貫性のある部品, 均一な肉厚は、予測可能で均一な方法で冷却および収縮します. これにより、安定した正確な部品が得られます. 非常に厚い部分と非常に薄い部分の両方がある部分は、不均一に冷却されます. これにより内部応力が発生し、部品が反ったり歪んだりする可能性があります, これは寸法誤差の主な原因です.
- 大きい, 平面: 大きい, サポートされていない平面は、硬化プロセス中に反ったりたるんだりする可能性が最も高い特徴です. これは、部品の平坦度公差に影響を与える可能性があります.
- サポートされていない機能: 高い, 薄い, または、周囲の形状によって十分にサポートされていない繊細なフィーチャーは、硬化サイクル中に自重でわずかに変形することがあります.
材料の選択 (樹脂特性)
プロジェクト用に選択された特定のポリウレタン樹脂は、達成可能な公差に直接影響します.
- 収縮率: 樹脂配合物が異なれば、公表されている収縮率も異なります. 熟練したサービスプロバイダーが、さまざまな高品質の樹脂を在庫します, 高精度アプリケーション向けに特別に設計された低収縮配合物を含む.
- 硬度 (デュロメータ): 最終部品の硬度は、測定方法に影響します. ハード, 剛体部 (例えば。。, ショア85D) ノギスやCMMで簡単に測定可能. とても柔らかい, フレキシブルパーツ (例えば。。, ショア40A) 正確に測定するのははるかに困難です, 測定器の圧力で変形する可能性があるため. そこで, 非常に柔らかい部品の公差は、多くの場合、わずかに広くなります. から適切な素材を選択する 真空鋳造ショア硬度チャート 最終的な測定可能な公差に影響を与える可能性があります.
マスターパターンの品質
最終的な部品は、成形元のマスターパターンよりも正確になることはありません. 最初のSLA 3Dプリントの品質と, 批判的, パターンを手作業で仕上げるモデルメーカーのスキルが最も重要です. 完璧な表面とシャープなディテールを備えた専門的に準備されたマスターパターンは、正確な鋳造部品を製造するための重要な出発点です.
真空鋳造におけるより厳しい公差のための設計
真空鋳造には固有の許容範囲がありますが, エンジニアは、設計段階で特定の手順を実行して、部品の精度を最大化できます. これは、製造可能性を考慮した設計の中核部分です (DFMの).
エンジニアは鋳造部品の精度をどのように向上させることができるか?
これらのベストプラクティスに従うことで、より安定した予測可能なコンポーネントが得られます.
- 肉厚を均一にした設計. これが最も重要なルールです. 一貫した肉厚により、均一な冷却と収縮が保証されます, 反りや寸法歪みを防ぐ最善の方法です.
- 大きなものをサポートするためにリブまたはガセットを追加します, 平面. 大きな表面を厚く重くする代わりに, 壁を薄く保ち、非装飾側に小さなサポートリブのネットワークを追加します. これにより剛性が向上し、質量を追加することなく反りが防止されます.
- すべてのコーナーにゆったりとした半径を組み込む. 鋭い内角は応力集中を生み出し、反りやひび割れにつながる可能性があります. すべてのコーナーに滑らかな半径を追加すると、部品の強度と寸法安定性が向上します.
- 図面に重要な寸法を明確に示します. 特定の機能, 2つの取り付け穴間の距離のように, アセンブリにとって重要です, 2Dエンジニアリング図面に明確にマークする必要があります. これにより、サービスプロバイダーは、生産および検査中にその機能に特別な注意を払うことができます.
- 重要な公差について、製造パートナーと事前に話し合う. 部品の機能要件についてオープンに話し合うことで、鋳造の専門家は具体的な推奨事項を行うことができます. 彼らはあなたの目標を達成するために、別の素材やわずかなデザインの変更を提案するかもしれません.
重要な機能に対する後加工の重要性
標準的な真空鋳造プロセスが提供できるよりも厳しい公差を必要とする機能の場合 (例えば。。, 精密ベアリングボアまたは圧入ピン穴), ベストプラクティスは、プロセスを組み合わせることです. 部品は、これらの機能でわずかに小さめに設計できます. パーツが鋳造された後, CNC マシンに搭載して、これらの重要な機能を非常に高い公差で加工することができます. このハイブリッドアプローチにより、両方の長所を生かすことができます: 全体の形状に対する真空鋳造の速度と低コスト, そして、重要な機能のためのCNC加工の高精度.
一貫性: 部品間の再現性
少量生産の場合, 実行の最初から最後まで、部品がどの程度一貫しているかを理解することが重要です.
同じ金型の部品の一貫性?
真空鋳造は柔らかいシリコンモールドを使用するため, 最初の部分から25番目の部分まで非常にわずかな寸法のばらつきがあります. プロセスの機械的および熱的応力が繰り返されるため、金型はサイクルごとにわずかに摩耗します. これは非常に軽微な "公差ドリフト" 生産実行の過程で. 専門のサービスプロバイダーがプロセス全体を通じて部品を検査し、すべての部品が指定された公差内に収まっていることを確認します.
これは、評価する際の重要な違いです 20〜300個の部品の真空鋳造と射出成形. 射出成形では、摩耗しない硬い鋼製工具を使用します, 優れた部品間の再現性を実現. 完全なプロセスの詳細, ガイドをご覧ください, ウレタン鋳造とは? 実践ガイド.
結論
真空鋳造は、非常に正確で精密な製造プロセスです, 特にその速度と低いツーリングコストを考慮すると. 達成可能な標準公差とそれに影響を与える重要な要素を理解することによって, エンジニアは自信を持って部品を設計できます. このプロセスは、複雑なアセンブリに正しく適合し、機能する忠実度の高いプロトタイプと少量生産部品を製造することができます.
成功の鍵は、優れた設計慣行と専門サービスプロバイダーとの協力的なパートナーシップにあります. 知識豊富なパートナーは、設計段階で重要なフィードバックを提供できます. 適切な材料を選択し、プロセスを制御して精度を最大化し、期待を満たす、またはそれを超える部品を提供できます. GD-Prototypingで, 私たちのチームは、このレベルの品質と専門知識に取り組んでいます.
