Какие виды зазоров / допусков я должен использовать при разработке деталей, которые сочетаются друг с другом?

Допустим, я моделирую простую коробку с крышкой. В качестве примера мы скажем, что внешний край вдоль верхней части коробки составляет 50 мм х 50 мм. С помощью программного обеспечения для 3D-моделирования легко создать крышку для этой коробки, чтобы окружить верх внутренним краем размером точно 50 мм x 50 мм ... но это кажется плохой идеей. Конечно, я хочу какой-то разрыв, чтобы обеспечить легкое включение / выключение. Точная форма кажется, что это может привести к неприятностям.

• Сколько разрыва мы оставляем для такого рода вещей?
• Это связано с размером сопла?
• Я полагаю, это также имеет значение, насколько плотно вы хотите вписаться, хотя я ожидаю, что в случаях, когда плотное прилегание имеет значение, будет использоваться какая-то защелка или зажим.
• Являются ли черновые распечатки с более крупными размерами слоев полезными для выяснения этого, или грубые слои делают вещи более плотными, чем они будут в окончательном варианте?

Короткая версия: в основном это зависит от вашего принтера, марки, модели, типа, состояния технического обслуживания, экструдера, настроек слайсера, натяжения ремня, зазора, трения и т. Д.

Длинная версия: в основном ваш принтер определяет, насколько точно он печатает; Вы можете немного повлиять на точность калибровки и точной настройки принтера. Что регулярно делается, это печатать калибровочные кубики фиксированного размера. Прежде чем сделать это, вы должны прочитать « Как откалибровать экструдер моего принтера?"; это объясняет, как калибровать экструдер. С точно настроенным экструдером вы можете напечатать эти калибровочные кубы XYZ, или в вашем случае создать коробку размером, например, 50 x 50 x 15 мм. Когда вы измеряете длину и ширину штангенциркулем, Вы узнаете, насколько допустимы допуски для этого размера печати. ​​В конце концов, вы можете изменить это, заново отрегулировав шаги на мм в прошивке принтера, но это не всегда является рекомендацией (так как ваши шаги на мм должны быть связаны механической компоновке используемого механизма, например, размер ремня и шаг в сочетании со шкивом и разрешением шагового двигателя).

Пожалуйста, посмотрите также ответ « Как заставить движущиеся части не слипаться? »; этот ответ намекает на печать модели калибровки допуска, которая использует дьявольские формы, установленные отдельно от внешнего объекта несколькими значениями для смещения между деталями. Когда вы распечатаете это, вы сможете узнать, какой тип толерантности вам подходит. Обратите внимание, что допуски на меньших деталях могут отличаться от допусков на больших деталях.

Ответ на ваш вопрос, таким образом, зависит от вашей 3D-печатной машины, но обычно значения допусков составляют несколько десятых долей миллиметра. Чтобы включить крышку сверху коробки, как в вашем примере, необходимо помнить о допуске при проектировании крышки. Обычно лишние несколько десятых миллиметра сработают, но если вы сначала сделаете несколько пробных отпечатков, вы будете точно знать.

Чтобы ответить на вопрос, как влияет высота слоя на допуск, приведу цитату :

Загрузите 25-миллиметровый куб в свой слайсер и установите заполнение на 0%, периметры на 1, а верхние сплошные слои на 0. Вы также захотите напечатать его с высоким разрешением - я выбрал 0,15 мм, и он действительно сделал небольшая (0,02 мм) разница в толщине стенки по сравнению с 0,3 мм.

Так что да, высота слоя имеет значение, хотя это очень мало.

Интересное чтение - « Руководство по пониманию допусков вашего 3D-принтера » от « вещество-хакеров ».

Я использую свои зазоры в соответствии с моим эмпирическим правилом: 0,1 мм - для подгонки с некоторым усилием, 0.2 мм - просто подгонка от края к краю без усилия.

Примеры:

1) Металлический цилиндр 3 мм для вдавливания в пластиковую деталь требует 3 мм + 0,1 мм * 2 = отверстие для печати диаметром 3,2 мм (зазор с двух сторон)

2) 3-миллиметровому винту, чтобы вписаться в пластмассовую часть, нужно отверстие больше чем 3 мм + 0,2 мм * 2 = 3,4 мм, то есть 3,5 мм будет уже хорошо.

Это полностью экспериментально, но всегда работало для меня на трех разных принтерах и на PLA, и на ABS.

Да, требуется некоторое разрешение. Даже если вы обрабатывали идеальные металлические детали, вы бы хотели зазор (и учесть неправильное выравнивание по оси Z, длинные соединения могут довольно легко сшиваться).

В дополнение к этому, вам нужно сделать небольшой поправку на то, что стенки слегка вздуваются под давлением экструзии (высота слоя меньше диаметра сопла).

Другими факторами, которые следует принимать во внимание, являются слизистые изменения слоя (которые часто приводят к появлению небольшого шва) и волновые эффекты, возникающие в результате ускорения. Это означает, что даже после того, как вы проверили зазор, который требуется конкретной модели на вашем принтере, вы не можете полагаться на тот же зазор, который отлично работает при разработке другой модели. Если вам требуется вращательная симметрия в вашей форме, будет сложнее получить хороший плотный шов, чтобы быть надежным.

Иногда дизайн с печатью на месте может дать вам эффект, аналогичный дизайну, который можно соединить вместе, но при этом он обеспечивает более позитивное сохранение

Прежде чем мы перейдем к размерам сопел и оснастке, давайте начнем с более широкой картины. Нам нужно использовать общий язык для определения частей.

• Пособие - это плановая разница между номинальным или эталонным значением и точным значением.
  • Клиренс - это допуск, определяющий намеренное пространство между двумя частями.
  • Помехи - это допуск, определяющий намеренное перекрытие между двумя частями.
• Допуск - это количество случайных отклонений или отклонений, разрешенных для данного измерения. Сколько ошибок может выдержать деталь и все еще функционировать?

Давайте использовать пример. Мы хотим, чтобы 5-миллиметровый штифт вошел в 5-миллиметровое отверстие, и нам нужна свободная посадка между ними.

Мы сказали 5 мм, но какой 5 мм важнее - отверстие 5 мм или штифт 5 мм? Скажем, у других людей есть 5-миллиметровые булавки, которые они хотят использовать с нашей дырой. В этом случае размер штифта вне нашего контроля и, следовательно, более важен для совместимости.

Свободная посадка требует разрешения. Давайте укажем 0,2 мм, чтобы они могли свободно поворачиваться. Мы могли бы добавить 0,2 мм припуск на отверстие, давая 5,2 мм отверстие с 5,0 мм булавкой; мы могли бы вычесть припуск 0,2 мм из штифта, получив отверстие 5,0 мм со штифтом 4,8 мм; или разделите разницу любым удобным для нас способом, например, на 5,1 мм и на 4,9 мм. Поскольку мы указали, что булавка важнее, мы добавим припуск на отверстие.

Теперь, когда мы определили свою часть, давайте определим другие термины, важные для понимания процесса производства:

• Точность - это максимальное изменение размеров между деталями. (Другое слово может быть повторяемостью.) Обратите внимание, что машина не может производить детали с более жесткими допусками, чем ее точность.
• Точность - это размер шагов, на которые способен станок. Точность часто путают с точностью, но это не одно и то же.

Теперь нам нужно понять точность нашей машины. Принтер может печатать штифт размером больше 5 мм или меньше 5 мм. Или это может напечатать отверстие больше 5 мм или меньше 5 мм. Чтобы определить точность принтера, нам нужно распечатать несколько 5-миллиметровых штифтов и 5-миллиметровых отверстий и измерить разницу между тем, что мы определили, и тем, что мы напечатали. Разница между самыми большими и самыми маленькими измерениями заключается в точности нашей машины. Обязательно измерьте точность в измерениях X, Y и Z; принтер может иметь разницу между осями X и Y, что повлияет на круглость деталей. (Если он выключен, это обычно можно отрегулировать в микропрограмме машины через процесс калибровки.) Кроме того, мы должны проверить круглые детали, круглые отверстия, квадратные детали и квадратные отверстия,

Предположим, что точность измерения принтера для круглых отверстий и круглых штифтов составляет +/- 0,2 мм.

Затем мы переходим к оформлению. Каков минимальный зазор между деталями и при этом работа, и каков максимально допустимый зазор? Как дизайнер, решать вам. В этом примере мы сказали, что нам нужна свободная посадка, поэтому давайте определим зазор не менее 0,2 мм между штифтом и отверстием; но не более 1,0 мм или детали выпадут.

Поскольку точность станка составляет +/- 0,2 мм, штифт будет где-то между 5,2 мм и 4,8 мм. Следовательно, отверстие должно быть 5,2 мм плюс зазор плюс точность отверстия. Это дает размер отверстия 5,6 мм +/- 0,2 мм. Условие минимального допуска - это отверстие минимального размера (5,4 мм) и штифт максимального размера (5,2 мм), обеспечивающий зазор 0,2 мм; максимальный допуск - это отверстие максимального размера (5,8 мм) и штифт минимального размера (4,8 мм), обеспечивающий зазор 1,0 мм.

Обратите внимание, что зазор 1,0 мм действительно небрежно. Это может показаться слишком свободным для нашего приложения. Мы могли бы подумать об ужесточении допусков до 0,05 мм, чтобы уменьшить зазор. Но мы отметили, что машина не может создать допуск, более жесткий, чем ее точность. Если принтер не может изготовить деталь, которая соответствует нашим указанным допускам, нам нужно будет найти другой способ изготовления или отделки деталей.

В мире металлообработки распространенный способ сделать это - указать детали, которые будут изначально изготовлены из преднамеренно максимального материала. Это позволяет нам начать с меньшего отверстия и использовать отверстие или сверло, чтобы открыть его до более точного и круглого отверстия. Мы можем сделать то же самое с помощью булавки, начав с более толстого стержня и поворачивая или шлифуя его, чтобы сделать его более гладким и круглым.

В мире 3D-печати FDM мы можем делать то же самое на рабочем месте. Сначала напечатайте детали дополнительным слоем стены (или двумя). Дополнительная толщина дает больше материала для удаления при сверлении или шлифовании, без слишком сильного ослабления детали. После печати пропустите сверло через отверстие, чтобы очистить его. Или закрутить штифт в патроне сверлильного мотора и заточить его петлей наждачной бумаги.

Конечно, каждый раз, когда вы добавляете финишную операцию, это более трудоемко и, следовательно, дороже. Так что это не то, что мы хотим сделать в каждой части, но мы можем рассмотреть это.

Обратите внимание, что когда вы определяете детали таким образом, вы не начинаете с диаметра сопла или высоты слоя. Вместо этого вы позволяете указывать диаметр сопла, высоту слоя и сумму всех причин отклонений в измеренной точности станка. Меньшие сопла, более тонкие слои, нагретые слои или охлаждающие вентиляторы могут вносить свой вклад в повышение точности, но лучше учитывать совокупное влияние всех вариантов машины.

Поскольку вы сказали, что сопло, я полагаю, вы имеете в виду FDM 3D-печать. Обычно вы используете один (1) контур зазора между деталями. Контур обычно равен размеру сопла. Углы напечатанного 3d квадратного объекта скруглены. Радиус этого округления будет равен половине диаметра вашего сопла (то есть радиусу сопла). Кроме того, если на контуре произошло какое-либо чрезмерное выдавливание, две части не будут совмещаться друг с другом. Это, конечно, предполагает, что они разрабатываются так, чтобы их можно было легко разделить. В противном случае вы можете сделать их точной подгонкой, если вы собираетесь соединить их трением.

Я обычно печатаю тестовый куб с различной толщиной стенок и вычисляю среднее отклонение. Это я использую как терпимость. Однако я не верю, что многие картезианские принтеры с ременным приводом могут работать намного лучше, чем +/- 0,1–0,25 мм вдоль оси XY. Следовательно, я бы предложил использовать что-то между 0,1 и 0,25 мм. Если оно больше 0,5 мм, у вас есть проблема с механикой.

После 4 месяцев печати я узнал ответ по крайней мере для двух ситуаций, основанных на геометрии нити и сопла. Для этого обсуждения я использую слои .1 мм с соплом .4 мм.

Во-первых, это основная коробка и крышка, из моего вопроса. Важно помнить форму отверстия сопла по кругу, и поэтому при выдавливании на открытый воздух вы получаете цилиндр. Но мы не выдавливаем на открытый воздух. Мы тонко вдавливаем вытянутую нить в строительную поверхность или предыдущий слой. В этом случае, используя мой лучший ascii art, сечение вытянутой линии нити накала имеет закругленные края, которые приблизительно соответствуют размеру сопла 0,4 мм, например:

(    )

Когда вы уложите несколько слоев, внешний край печатной части должен выглядеть примерно так:

(
(
(
(

где внешний край кривой фактически выступает немного от запланированных размеров детали. Вопрос в том, «сколько»? Мой опыт до сих пор был 0,05 мм. И помните, вы должны учитывать это как для части коробки, так и для части крышки. Кроме того, при проектировании крышки необходимо учитывать этот зазор на обоих концах каждой размерной оси. Это означает, что зазор в 2 мм может быть хорошей, плотной посадкой.

Для второго сценария, скажем, у вас есть пара отпечатков, которые будут соответствовать друг другу. Базовая печать включает в себя направленный вверх стержень или цилиндр, похожий на деталь Lego, которая вставляется в парное отверстие.

Теперь вам нужно создать соответствующее отверстие цилиндра в верхней части, и вам нужно знать, насколько велико. Беспокойство - это верхняя часть отверстия, под которым нет ничего, кроме воздуха, чтобы удерживать нить накала. Для небольших промежутков вы можете преодолеть расстояние. Для больших зазоров вы можете использовать материал поддержки или полусферу.

Допустим, вы находите эти варианты трудными для этого сценария, или, возможно, другие факторы заставляют вас печатать эту часть, лежа боком. поэтому вместо отверстия для цилиндра, сидящего, как банка супа, вы печатаете деталь так, как цилиндр лежал на боку.

Теперь мы можем рассмотреть геометрию укладки нити. С моим примером размеров сопла и слоя мы понимаем, что ваше отверстие не является точным кругом, указанным моделью . Вместо этого у вас есть сетка, как в старом 8-битном компьютерном искусстве. Хуже того, ширина каждого «пикселя» в 4 раза больше высоты.

Имея это в виду, минимальное дополнительное пространство, которое вам нужно, будет составлять 1/2 от этой высоты .1 мм, и неправильная ситуация может увеличить его до половины ширины нити .4 мм. И так как это проходит вокруг детали (с обеих сторон), вам нужно эти расстояния дважды. Это в дополнение к эффекту ребристости, обсужденному для коробки ранее. Результат означает, что ваша закругленная деталь должна искать промежуток между 0,3 мм и 0,5 мм, с дополнительным пространством промежутка, если вы проектируете деталь, которую вы можете масштабировать в какой-то момент. Помните, однако, что пластик податлив, а если толчок доходит до (буквально) толчка, шлифуется. На практике я хорошо справился с нижней границей этого диапазона.