Những loại khoảng trống / dung sai nào tôi nên sử dụng khi thiết kế các mảnh khớp với nhau?

Giả sử tôi đang tạo mô hình một hộp đơn giản có nắp. Chỉ là một ví dụ, chúng ta sẽ nói cạnh ngoài dọc theo đỉnh hộp là 50mm x 50mm. Với phần mềm mô hình 3D, thật dễ dàng để tạo nắp cho hộp này để bao quanh đỉnh với kích thước cạnh bên trong cũng chính xác là 50mm x 50mm ... nhưng điều này có vẻ là một ý tưởng tồi. Chắc chắn tôi sẽ muốn một số loại khoảng cách, để đảm bảo bật / tắt dễ dàng. Một sự phù hợp chính xác có vẻ như nó yêu cầu rắc rối.

• Chúng ta để lại bao nhiêu khoảng trống cho loại điều này?
• Có liên quan đến kích thước vòi phun?
• Tôi cho rằng nó cũng quan trọng đến mức độ bạn muốn phù hợp chặt chẽ, mặc dù tôi mong đợi trong trường hợp phù hợp chặt chẽ sẽ sử dụng một loại snap hoặc clip nào đó.
• Các bản in nháp với kích thước lớp lớn hơn có hữu ích cho việc này không, hoặc các lớp thô có làm cho mọi thứ dường như chặt chẽ hơn so với bản in cuối cùng không?

Phiên bản ngắn: về cơ bản, điều này phụ thuộc vào máy in của bạn, chế tạo, kiểu máy, loại, trạng thái bảo trì, máy đùn, cài đặt máy thái, độ căng dây đai, chơi, ma sát, v.v.

Phiên bản dài: Về cơ bản máy in của bạn xác định độ chính xác của nó in; bạn có thể ảnh hưởng đến độ chính xác một chút bằng cách hiệu chỉnh và tinh chỉnh máy in. Những gì thường xuyên được thực hiện là in các khối hiệu chuẩn có kích thước cố định. Trước khi bạn làm điều đó, bạn nên đọc " Làm cách nào để hiệu chỉnh máy đùn của máy in?"; điều này giải thích để hiệu chỉnh máy đùn. Với máy đùn được tinh chỉnh, bạn có thể in các khối hiệu chuẩn XYZ đó hoặc trong trường hợp của bạn tạo ra một hộp có kích thước 50 x 50 x 15 mm. Khi bạn đo chiều dài và chiều rộng bằng thước cặp, bạn sẽ biết dung sai của kích thước in này là bao nhiêu. Cuối cùng, bạn có thể thay đổi điều này bằng cách điều chỉnh lại các bước trên mm trong phần sụn của máy in, nhưng điều này không phải lúc nào cũng là một khuyến nghị (vì các bước của bạn nên liên quan đến cách bố trí cơ học của cơ chế được sử dụng, ví dụ kích thước và độ dốc của đai kết hợp với ròng rọc và độ phân giải bước).

Cũng xin xem câu trả lời của " Làm thế nào để các bộ phận chuyển động không dính vào nhau? "; câu trả lời này gợi ý để in một mô hình hiệu chuẩn dung sai sử dụng các hình dạng tiểu đường được đặt cách xa đối tượng bên ngoài bằng một vài giá trị cho phần bù giữa các phần. Khi bạn in nó, bạn có thể tìm ra loại dung sai nào phù hợp với bạn. Xin lưu ý rằng dung sai trên các phần nhỏ hơn có thể khác với dung sai trên các phần lớn hơn.

Do đó, câu trả lời cho câu hỏi của bạn phụ thuộc vào máy in 3D của bạn, nhưng thường là các giá trị dung sai nằm trong khoảng một phần mười của một milimét. Để bật nắp trên cùng của hộp như trong ví dụ của bạn, bạn cần ghi nhớ dung sai khi thiết kế nắp. Thông thường, một vài phần mười của một milimet sẽ thực hiện thủ thuật, nhưng nếu bạn thực hiện một số bản in thử trước tiên bạn sẽ biết chính xác.

Để trả lời câu hỏi ảnh hưởng của chiều cao lớp đến khả năng chịu đựng, tôi xin trích dẫn :

Nạp một khối 25 mm vào máy thái của bạn và đặt tỷ lệ lấp đầy là 0%, chu vi thành 1 và các lớp rắn trên cùng là 0. Bạn cũng muốn in nó ở độ phân giải tốt - Tôi đã chọn 0,15 mm và thực tế nó đã thực hiện chênh lệch nhỏ (0,02 mm) trong độ dày thành so với 0,3 mm.

Vì vậy, có chiều cao lớp có một hiệu ứng, mặc dù nó là rất ít.

Một chi tiết thú vị là " Hướng dẫn tìm hiểu về dung sai của máy in 3D của bạn " từ " kẻ tấn công ".

Tôi sử dụng các giá trị giải phóng mặt bằng theo quy tắc ngón tay cái của mình: 0,1mm - để phù hợp với một số lực, 0,2mm - chỉ vừa khít với cạnh mà không cần lực.

Ví dụ:

1) Xi lanh kim loại 3 mm được ép vào phần nhựa cần có lỗ in đường kính 3 mm + 0,1mm * 2 = 3,2mm (khe hở từ hai mặt)

2) Vít 3 mm để lắp vào phần nhựa cần lỗ lớn hơn 3 mm + 0,2mm * 2 = 3,4mm là 3,5mm sẽ tốt.

Đây là thử nghiệm hoàn toàn nhưng luôn hoạt động với tôi trên ba máy in khác nhau và cả trên PLA và ABS.

Vâng, một số giải phóng mặt bằng là cần thiết. Ngay cả khi bạn gia công các chi tiết kim loại hoàn hảo, bạn sẽ muốn có một khoảng trống giải phóng mặt bằng (và tạo ra một khoản trợ cấp cho việc căn chỉnh sai dọc theo trục Z, các khớp dài có thể liên kết khá dễ dàng).

Ngoài ra, bạn cần tạo ra một khoản phụ cấp nhỏ cho các bức tường phình nhẹ dưới áp suất đùn (chiều cao lớp nhỏ hơn đường kính vòi phun).

Các yếu tố khác cần tính đến là ooze thay đổi lớp (thường làm xuất hiện một đường may nhỏ) và hiệu ứng gợn do tăng tốc. Điều này có nghĩa là ngay cả khi bạn đã kiểm tra khoảng trống mà một kiểu máy cụ thể yêu cầu trên máy in của mình, bạn không thể dựa vào cùng một khoảng trống hoạt động hoàn hảo khi bạn thiết kế một mẫu khác. Nếu bạn yêu cầu sự đối xứng xoay trong sự phù hợp của bạn, sẽ khó khăn hơn để có được một khớp chặt tốt để đáng tin cậy.

Đôi khi một thiết kế in tại chỗ có thể mang lại cho bạn hiệu ứng tương tự như thiết kế clip cùng nhau, nhưng cho phép duy trì tích cực hơn

Trước khi chúng ta có kích thước vòi phun và khớp vừa vặn, hãy bắt đầu với hình ảnh lớn hơn. Chúng ta cần sử dụng ngôn ngữ chung để xác định các phần.

• Phụ cấp là một sự khác biệt có kế hoạch giữa một giá trị danh nghĩa hoặc tham chiếu và một giá trị chính xác.
  • Giải phóng mặt bằng là một phụ cấp xác định không gian cố ý giữa hai phần.
  • Giao thoa là một phụ cấp xác định sự chồng chéo có chủ ý giữa hai phần.
• Dung sai là lượng sai lệch hoặc biến thiên ngẫu nhiên được phép cho một kích thước nhất định. Bao nhiêu lỗi có thể chịu đựng và vẫn hoạt động?

Hãy sử dụng một ví dụ. Chúng tôi muốn một pin 5 mm đi vào một lỗ 5 mm và chúng tôi muốn có một khớp nối lỏng lẻo giữa chúng.

Chúng ta đã nói 5mm, nhưng cái nào quan trọng hơn - lỗ 5 mm hay pin 5 mm? Giả sử người khác có chân 5 mm họ muốn sử dụng với lỗ của chúng tôi. Trong trường hợp này, kích thước pin nằm ngoài tầm kiểm soát của chúng tôi và do đó quan trọng hơn đối với khả năng tương tác.

Sự phù hợp lỏng lẻo đang kêu gọi giải phóng mặt bằng. Hãy xác định 0,2mm để chúng tự do bật. Chúng ta có thể thêm phụ cấp 0,2mm vào lỗ, tạo ra lỗ 5,2mm với pin 5,0mm; chúng ta có thể trừ đi khoản trợ cấp 0,2mm từ pin, tạo ra lỗ 5,0mm với pin 4,8mm; hoặc phân chia sự khác biệt theo bất kỳ cách nào chúng ta muốn, chẳng hạn như lỗ 5,1mm và pin 4,9mm. Vì chúng tôi đã chỉ định mã pin quan trọng hơn, chúng tôi sẽ thêm trợ cấp vào lỗ.

Bây giờ chúng tôi đã xác định phần của mình, hãy xác định các thuật ngữ quan trọng khác để giúp chúng tôi hiểu quy trình sản xuất:

• Độ chính xác là sự thay đổi kích thước tối đa giữa các bộ phận. (Một từ khác có thể là độ lặp lại.) Lưu ý rằng máy không thể tạo ra các bộ phận có dung sai chặt chẽ hơn độ chính xác của nó.
• Độ chính xác là kích thước của các bước mà máy có khả năng. Độ chính xác thường bị nhầm lẫn với độ chính xác, nhưng chúng không giống nhau.

Bây giờ chúng ta cần hiểu độ chính xác của máy. Máy in có thể in pin lớn hơn 5 mm hoặc nhỏ hơn 5 mm. Hoặc nó có thể in lỗ lớn hơn 5 mm hoặc nhỏ hơn 5 mm. Để xác định độ chính xác của máy in, chúng tôi sẽ cần in một số chân 5 mm và lỗ 5 mm và đo sự khác biệt giữa những gì chúng tôi đã xác định và những gì chúng tôi đã in. Sự khác biệt giữa các phép đo lớn nhất và nhỏ nhất là độ chính xác của máy chúng tôi. Đảm bảo đo độ chính xác theo kích thước X, Y và Z; một máy in có thể có sự khác biệt giữa trục X và Y sẽ ảnh hưởng đến độ tròn của các bộ phận. (Nếu tắt, điều này thường có thể được điều chỉnh trong phần sụn của máy thông qua quy trình hiệu chuẩn.) Ngoài ra, chúng ta nên kiểm tra các phần tròn, lỗ tròn, phần vuông và lỗ vuông,

Giả sử rằng độ chính xác đo được của máy in cho cả lỗ tròn và chân tròn là +/- 0,2mm.

Sau đó, chúng tôi chuyển sang giải phóng mặt bằng. Khoảng cách tối thiểu giữa các bộ phận và vẫn thực hiện công việc là gì, và khoảng cách tối đa chấp nhận được là gì? Là nhà thiết kế, tùy bạn quyết định. Trong ví dụ này, chúng tôi đã nói rằng chúng tôi muốn có một khớp nối lỏng lẻo, vì vậy hãy xác định khoảng hở tối thiểu 0,2mm giữa chốt và lỗ; nhưng không quá 1.0mm hoặc các bộ phận sẽ rơi ra.

Vì độ chính xác của máy là +/- 0,2mm, pin sẽ nằm trong khoảng từ 5,2mm đến 4,8mm. Do đó, lỗ phải là 5,2mm cộng với khe hở cộng với độ chính xác của lỗ. Điều đó cho kích thước lỗ là 5,6mm +/- 0,2mm. Điều kiện dung sai tối thiểu sẽ là lỗ có kích thước tối thiểu (5,4mm) và chốt có kích thước tối đa (5,2mm), cho khoảng hở 0,2mm; dung sai tối đa sẽ là lỗ có kích thước tối đa (5,8mm) và chốt có kích thước tối thiểu (4,8mm) cho khoảng hở 1,0mm.

Lưu ý rằng khoảng trống 1.0 mm thực sự cẩu thả. Nó có vẻ quá lỏng lẻo cho ứng dụng của chúng tôi. Chúng tôi có thể nghĩ rằng để thắt chặt dung sai đến 0,05mm để giảm độ hở. Nhưng chúng tôi đã lưu ý rằng một cỗ máy không thể tạo ra dung sai chặt chẽ hơn độ chính xác của nó. Nếu máy in không thể sản xuất một bộ phận đáp ứng dung sai quy định của chúng tôi, chúng tôi sẽ cần tìm một cách khác để sản xuất hoặc hoàn thiện các bộ phận.

Trong thế giới gia công kim loại, một cách phổ biến để làm điều này là chỉ định các bộ phận được sản xuất ban đầu với vật liệu tối đa có chủ ý. Điều này cho phép chúng ta bắt đầu với một lỗ nhỏ hơn và sử dụng một lỗ khoan hoặc mũi khoan để mở nó thành một lỗ tròn chính xác và tròn hơn. Chúng ta có thể làm điều tương tự với một cái ghim, bằng cách bắt đầu với một thanh dày hơn và xoay hoặc mài nó xuống để làm cho nó trơn tru hơn và tròn hơn.

Trong thế giới in 3D FDM, chúng ta có thể làm điều tương tự tại bàn làm việc. Đầu tiên, in các phần có thêm một lớp tường (hoặc hai). Độ dày thêm cho nhiều vật liệu hơn để loại bỏ trong khi khoan nó ra, hoặc mài nó xuống, mà không làm suy yếu bộ phận quá nặng. Sau khi in, chạy một mũi khoan qua lỗ để làm sạch nó. Hoặc quay pin trong mâm cặp của động cơ khoan và mài nó xuống bằng một vòng giấy nhám.

Tất nhiên bất cứ khi nào bạn thêm một hoạt động hoàn thiện, nó sẽ tốn nhiều công sức hơn và do đó tốn kém hơn. Vì vậy, đây không phải là điều chúng tôi muốn làm trên mỗi phần, nhưng chúng tôi có thể xem xét nó.

Lưu ý rằng khi bạn xác định các bộ phận theo cách này, bạn sẽ không bắt đầu với đường kính vòi hoặc chiều cao lớp. Thay vào đó, bạn cho phép đường kính vòi phun, chiều cao lớp và tổng của tất cả các nguyên nhân của các biến thể, hiển thị trong độ chính xác đo được của máy. Mỗi vòi nhỏ hơn, lớp mỏng hơn, giường được làm nóng hoặc quạt làm mát có thể góp phần cải thiện độ chính xác, nhưng tốt nhất là nên tính đến tác động tích lũy của tất cả các tùy chọn máy.

Vì bạn nói vòi phun, tôi mong bạn có nghĩa là in 3d FDM. Thông thường, bạn sẽ sử dụng một (1) khoảng cách giữa các phần. Một phác thảo thường bằng kích thước của vòi phun. Các góc của một đối tượng vuông in 3d được làm tròn. Bán kính làm tròn đó sẽ bằng một nửa đường kính vòi phun của bạn (tức là bán kính của vòi phun). Ngoài ra, nếu có bất kỳ sự đùn quá mức nào xảy ra trên phác thảo thì hai phần sẽ không khớp với nhau. Tất nhiên điều này là giả định rằng chúng đang được thiết kế để dễ dàng tách ra. Nếu không, bạn có thể làm cho chúng phù hợp chính xác nếu bạn có ý định ma sát khớp chúng với nhau.

Tôi thường in một khối thử nghiệm với độ dày thành khác nhau và tính độ lệch trung bình. Cái này tôi dùng làm bao dung. Tuy nhiên, tôi không tin rằng nhiều máy in cartesian chạy bằng dây đai có thể hoạt động tốt hơn nhiều so với +/- 0,1 đến 0,25 mm dọc theo trục XY. Do đó, tôi sẽ đề nghị sử dụng một cái gì đó trong khoảng từ 0,1 đến 0,25 mm. Nếu nó lớn hơn 0,5 mm, bạn có vấn đề với cơ học.

Sau khi in 4 tháng, tôi đã học được một câu trả lời cho ít nhất hai tình huống, dựa trên hình dạng của dây tóc và vòi phun. Đối với cuộc thảo luận này, tôi đang sử dụng các lớp .1mm với đầu phun .4mm.

Đầu tiên là hộp cơ bản và nắp, từ câu hỏi của tôi. Điều quan trọng là phải nhớ hình dạng của vòi phun mở trong một vòng tròn, và do đó khi đùn ra ngoài trời bạn sẽ có được một hình trụ. Nhưng chúng tôi không đùn đẩy để mở. Chúng tôi khéo léo nhấn dây tóc ép đùn vào bề mặt xây dựng hoặc lớp trước đó. Trong trường hợp đó, bằng cách sử dụng nghệ thuật ascii tốt nhất của tôi, một mặt cắt ngang của một dây tóc đùn có các cạnh tròn chỉ xấp xỉ kích thước vòi phun .4mm, như thế này:

(    )

Và khi bạn nằm xuống một vài lớp, cạnh bên ngoài của một phần được in sẽ trông giống như thế này:

(
(
(
(

trong đó cạnh ngoài của đường cong thực sự nhô ra một chút so với kích thước dự kiến ​​của bộ phận. Câu hỏi đặt ra là bao nhiêu"? Kinh nghiệm của tôi cho đến nay là 0,05mm. Và hãy nhớ rằng, bạn cần tính đến điều đó cho cả phần hộp và phần nắp. Ngoài ra, khi thiết kế nắp, bạn cần tính đến khoảng trống này ở cả hai đầu của mỗi trục chiều. Điều đó có nghĩa là khoảng cách .2mm vẫn có thể là vừa vặn, đẹp.

Đối với kịch bản thứ hai, giả sử bạn có một cặp bản in sẽ khớp với nhau. Bản in cơ sở bao gồm một thanh hoặc hình trụ hướng lên trên, giống như một mảnh Lego, sẽ nhét vào một lỗ mở cặp.

Bây giờ bạn cần tạo lỗ mở hình trụ phù hợp ở phần trên, và bạn cần biết nó lớn như thế nào. Mối quan tâm là đỉnh của phần mở đầu, không có gì ngoài không khí bên dưới để giữ dây tóc. Đối với những khoảng trống nhỏ, bạn có thể thu hẹp khoảng cách. Đối với các khoảng trống lớn hơn, bạn có thể sử dụng vật liệu hỗ trợ hoặc đỉnh bán cầu.

Giả sử bạn thấy các tùy chọn đó khó khăn cho kịch bản này hoặc có thể các yếu tố khác khiến bạn in phần này sang một bên. Vì vậy, thay vì mở cho một hình trụ ngồi như một hộp súp, bạn in phần đó như hình trụ được đặt ở bên cạnh.

Bây giờ chúng ta có thể xem xét hình học của cách dây tóc được đặt xuống. Với vòi phun mẫu và kích thước lớp của tôi, chúng tôi nhận ra rằng lỗ mở của bạn không phải là vòng tròn chính xác được chỉ định bởi mô hình . Thay vào đó, bạn có một mô hình lưới, như nghệ thuật máy tính 8 bit cũ. Tồi tệ hơn, chiều rộng của mỗi "pixel" lớn hơn chiều cao gấp 4 lần.

Với ý nghĩ đó, không gian thêm tối thiểu bạn cần sẽ bằng 1/2 chiều cao .1mm đó và tình huống sai có thể kéo dài tới 1/2 chiều rộng của dây tóc .4mm. Và vì điều này diễn ra xung quanh phần (cả hai bên), bạn cần những khoảng cách này hai lần. Điều này là thêm vào hiệu ứng bỏ qua được thảo luận cho hộp trước đó. Kết quả có nghĩa là phần được làm tròn của bạn sẽ tìm kiếm giữa một khoảng cách giữa .3mm và .5mm, với khoảng trống bổ sung nếu bạn đang thiết kế một phần mà bạn có thể muốn chia tỷ lệ tại một số điểm. Mặc dù vậy, hãy nhớ rằng nhựa là dễ uốn và nếu đẩy đến (nghĩa đen) xô, có thể chà nhám. Trong thực tế, tôi đã thực hiện tốt ở gần đầu dưới của phạm vi đó.