Какие виды зазоров/допусков следует использовать при проектировании деталей, которые подходят друг к другу?

Краткая версия: в основном это зависит от вашего принтера, марки, модели, типа, состояния обслуживания, экструдера, настроек слайсера, натяжения ремня, люфта, трения и т.д.

Длинная версия: В основном ваш принтер определяет, насколько точно он печатает; вы можете немного повлиять на точность, откалибровав и настроив принтер. Что регулярно делается, так это печать калибровочных кубов фиксированного размера. Прежде чем вы сделаете это, вы должны прочитать: "Как откалибровать экструдер моего принтера?"; это объясняет необходимость калибровки экструдера. С помощью тонко настроенного экструдера вы можете распечатать эти калибровочные кубы XYZ или, в вашем случае, создать коробку, например, размером 50 x 50 x 15 мм. Когда вы измерите длину и ширину с помощью штангенциркуля, вы узнаете, насколько велики допуски для этого размера печати. В конце концов, вы можете изменить это, изменив шаги на мм в встроенном ПО принтера, но это не всегда рекомендуется (поскольку ваши шаги на мм должны быть связаны с механической компоновкой используемого механизма, например, размером и шагом ремня в сочетании со шкивом и разрешением шага).

Пожалуйста, также ознакомьтесь с ответом "Как заставить движущиеся части не склеиваться?"; этот ответ намекает на печать модели калибровки допуска, в которой используются дьявольские формы, отделенные от внешнего объекта несколькими значениями смещения между частями. Когда вы распечатаете это, вы сможете узнать, какой тип допуска подходит для вас. Пожалуйста, обратите внимание, что допуски на меньшие детали могут отличаться от допусков на большие детали.

Таким образом, ответ на ваш вопрос зависит от вашей 3D-печатной машины, но обычно значения допуска колеблются в пределах нескольких десятых миллиметра. Чтобы включить крышку поверх коробки, как в вашем примере, вам необходимо учитывать допуск при проектировании крышки. Обычно лишних нескольких десятых миллиметра будет достаточно, но если вы сначала сделаете несколько пробных отпечатков, то будете знать точно.

Чтобы ответить на вопрос, как влияет высота слоя на допуск, я цитирую:

Загрузите куб 25 мм в 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 на самом деле разница в толщине стенки была небольшой (0,02 мм) по сравнению с 0,3 мм.

Так что да, высота слоя влияет, но она очень мала.

Интересное чтение - "Руководство по пониманию допусков вашего 3D-принтера" от "matterhackers".

Да, необходимо некоторое разрешение. Даже если бы вы обрабатывали идеальные металлические детали, вам понадобился бы зазор (и также учитывайте неправильное выравнивание по оси Z, длинные соединения могут довольно легко соединяться).

В дополнение к этому необходимо сделать небольшой припуск на то, чтобы стенки слегка выпирали под давлением экструзии (высота слоя меньше диаметра сопла).

Другими факторами, которые следует учитывать, являются изменение слоя ила (из-за которого часто появляется небольшой шов) и волновые эффекты, возникающие в результате ускорения. Это означает, что даже после того, как вы протестировали зазор, необходимый для конкретной модели вашего принтера, вы не можете полагаться на то, что тот же зазор будет работать идеально при разработке другой модели. Если вам требуется симметрия вращения в вашей посадке, будет сложнее обеспечить надежную герметичность соединения.

Иногда дизайн с печатью на месте может дать вам эффект, аналогичный дизайну скрепки, но позволяющий более позитивно сохранить

Я использую свои значения зазора в соответствии со своим эмпирическим правилом: 0,1 мм - для подгонки с некоторым усилием, 0,2 мм - просто подгоняйте край к краю без усилия.

Примеры:

1) металлический цилиндр диаметром 3 мм, который необходимо вдавить в пластиковую деталь, нуждается в печатном отверстии диаметром 3 мм+0,1 мм*2=3,2 мм (зазор с двух сторон)

2) винт 3 мм для установки в пластиковую деталь требуется отверстие размером более 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, как на PLA, так и на ABS.

Поскольку вы сказали сопло, я полагаю, вы имеете в виду 3d-печать FDM. Обычно вы используете один (1) контур зазора между деталями. Контур обычно равен размеру сопла. Углы квадратного объекта, напечатанного на 3D - принтере, закруглены. Радиус этого округления будет равен половине диаметра вашего сопла (т. Е. радиусу сопла). Кроме того, если бы на контуре произошло какое-либо чрезмерное выдавливание, то две части не поместились бы друг в друга. Это, конечно, предполагает, что они спроектированы так, чтобы легко разваливаться. В противном случае вы можете сделать их точно подходящими, если вы намерены соединить их вместе.

Обычно я печатаю тестовый куб с разной толщиной стенок и вычисляю среднее отклонение. Это я использую как терпимость. Однако я не верю, что многие декартовы принтеры с ременным приводом могут работать намного лучше, чем +/- 0,1-0,25 мм вдоль оси XY. Следовательно, я бы предложил использовать что-то от 0,1 до 0,25 мм. Если он больше 0,5 мм, у вас проблемы с механикой.

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

Во-первых, это основная коробка и крышка, из моего вопроса. Важно помнить о форме отверстия сопла по кругу, и поэтому при выдавливании на открытый воздух вы получаете цилиндр. Но мы не выходим на открытый воздух. Мы слегка вдавливаем экструдированную нить в поверхность сборки или предыдущий слой. В этом случае, используя мое лучшее искусство ascii, поперечное сечение экструдированной линии нити имеет закругленные края, которые приближаются только к этому .размер сопла 4 мм, вот так:

(    )

И когда вы укладываете несколько слоев, внешний край печатной детали должен выглядеть примерно так:

(
(
(
(

где внешний край кривой на самом деле немного выступает из запланированных размеров детали. Вопрос в том, "сколько"? Мой опыт до сих пор составлял целых 0,05 мм. И помните, что вам нужно 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. все равно может быть хорошим, плотным прилеганием.

Для второго сценария предположим, что у вас есть пара отпечатков, которые будут подходить друг другу. Базовый отпечаток включает в себя направленный вверх стержень или цилиндр, похожий на деталь Lego, который вставляется в парное отверстие.

Теперь вам нужно создать соответствующее отверстие цилиндра в верхней части, и вам нужно знать, насколько оно велико. Проблема заключается в верхней части отверстия, под которым нет ничего, кроме воздуха, чтобы удерживать нить. Для небольших промежутков вы можете сократить расстояние. Для больших зазоров вы можете использовать опорный материал или полусферу сверху.

Допустим, вы считаете, что эти варианты сложны для данного сценария, или, возможно, другие факторы заставляют вас печатать эту деталь, лежащую боком. поэтому вместо отверстия для цилиндра, похожего на банку с супом, вы печатаете деталь такой, какая есть, когда цилиндр лежал на боку.

Теперь мы можем рассмотреть геометрию того, как укладывается нить. С моим примером размеров сопла и слоя мы понимаем, что ваше отверстие не является точным кругом, указанным моделью. Вместо этого у вас есть шаблон сетки, как в старом 8-разрядном компьютерном искусстве. Хуже того, ширина каждого "пикселя" в 4 раза превышает высоту.

Имея это в виду, минимальное дополнительное пространство, которое вам понадобится, составит 1/2 от этого .высота 1 мм, и неправильная ситуация может увеличить это до 1/2 ширины нити.4 мм. И поскольку это проходит по всей детали (с обеих сторон), вам нужны эти расстояния дважды. Это в дополнение к эффекту ребристости, обсуждавшемуся ранее для коробки. Результат означает, что ваша закругленная деталь должна искать зазор между 3 мм и 5 мм с дополнительным зазором, если вы проектируете деталь, которую в какой-то момент может потребоваться масштабировать . Однако помните, что пластик податлив, и если толчок доходит до (буквального) толчка, его можно отшлифовать. На практике я преуспел в нижней части этого диапазона.

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

• Надбавка-это запланированная разница между номинальным или контрольным значением и точным значением.
  • Зазор-это припуск, определяющий намеренное пространство между двумя частями.
  • Вмешательство - это допуск, определяющий преднамеренное перекрытие между двумя частями.
• Допуск-это величина случайного отклонения или отклонения, допустимого для данного измерения. Сколько ошибок может допустить деталь и все еще функционировать?

Давайте приведем пример. Мы хотим, чтобы 5-миллиметровый штифт вошел в 5-миллиметровое отверстие, и мы хотим, чтобы между ними была свободная посадка.

Мы сказали 5 мм, но какие 5 мм важнее-отверстие 5 мм или штифт 5 мм? Допустим, у других людей есть 5-миллиметровые штифты, которые они хотят использовать с нашим отверстием. В этом случае размер пина находится вне нашего контроля, и поэтому он более важен для взаимодействия.

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

Теперь, когда мы определили нашу часть, давайте определим другие термины, важные для понимания производственного процесса:

• Точность-это максимальное изменение размеров деталей. (Другим словом может быть повторяемость.) Обратите внимание, что машина не может производить детали с более жестким допуском, чем ее точность.
• Точность-это размер шагов, на которые способна машина. Точность часто путают с точностью, но это не одно и то же.

Теперь нам нужно понять точность нашей машины. Принтер может печатать штифт размером более 5 мм или меньше 5 мм. Или он может напечатать отверстие размером более 5 мм или меньше 5 мм. Чтобы определить точность принтера, нам нужно напечатать несколько 5-миллиметровых штифтов и 5-миллиметровых отверстий и измерить различия 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 размерах X, Y и Z; у принтера может быть разница между осями X и Y, которая повлияет на округлость деталей. (Если он выключен, обычно это можно настроить в встроенном ПО устройства с помощью процесса калибровки.) Кроме того, мы должны протестировать круглые детали, круглые отверстия, квадратные детали и квадратные отверстия, так как каждый принтер может отличаться повторяемостью этих деталей.

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

Затем мы перейдем к расчистке. Каков минимальный зазор между деталями и все еще выполняемыми работами, и каков максимально допустимый зазор? Как дизайнер, это зависит от вас, чтобы решить. 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, иначе детали выпадут.

Поскольку точность станка составляет +/-0,2 мм, штифт будет находиться в диапазоне от 5,2 мм до 4,8 мм. Поэтому отверстие должно быть 5,2 мм плюс зазор плюс точность отверстия. Это дает размер отверстия 5,6 мм +/-0,2 мм. Условием минимального допуска будет отверстие минимального размера (5,4 мм) и штифт максимального размера (5,2 мм), дающий зазор 0,2 мм; максимальным допуском будет отверстие максимального размера (5,8 мм) и штифт минимального размера (4,8 мм), дающий зазор 1,0 мм.

Обратите внимание, что зазор в 1,0 мм действительно неаккуратен. Это может показаться слишком свободным для нашего приложения. Мы могли бы подумать о том, чтобы ужесточить допуски до 0,05 мм, чтобы уменьшить зазор. Но мы уже отмечали, что машина не может обеспечить допуск более строгий, чем ее точность. Если принтер не может изготовить деталь, соответствующую заданным допускам, нам потребуется найти другой способ изготовления или отделки деталей.

В мире металлообработки распространенным способом сделать это является указание деталей, которые должны быть первоначально изготовлены из намеренно 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 булавкой, начав с более толстого стержня и повернув или отшлифовав его, чтобы сделать его более гладким и круглым.

В мире 3D-печати FDM мы можем делать то же самое на рабочем столе. Сначала распечатайте детали с дополнительным слоем стены (или двумя). Дополнительная толщина позволяет удалить больше материала при его сверлении или шлифовании, не ослабляя деталь слишком сильно. После печати просверлите отверстие сверлом, чтобы очистить его. Или закрутите штифт в патроне сверлильного двигателя и отшлифуйте его наждачной бумагой.

Конечно, каждый раз, когда вы добавляете отделочную операцию, она становится более трудоемкой и, следовательно, более дорогой. Так что это не то, что мы хотим делать с каждой стороны, но мы можем это рассмотреть.

Обратите внимание, что при определении деталей таким образом вы начинаете не с диаметра сопла или высоты слоя. Вместо этого вы позволяете диаметру сопла, высоте слоя и сумме всех причин изменений отображаться в измеренной точности машины. Меньшие сопла, более тонкие слои, нагреваемые слои или охлаждающие вентиляторы могут способствовать повышению точности, но лучше учитывать совокупное влияние всех опций станка.

Начните с ширины сопла для прототипа. Я сделал несколько банок 50-80 мм с завинчивающимися крышками, используя насадку 0,4 мм. Я мог заставить резьбу начать работу с параметром 0,15 \$slop (трапециевидная резьба библиотеки BOSL2 scad с шагом 5 или 6), но не смог пройти 1/4 оборота. С уклоном 0,4 $ он раскрутился с небольшим люфтом и хорошо подтянулся.

Очевидно, что существует множество параметров, влияющих на фактический зазор, но ширина сопла кажется отличным эмпирическим правилом для сквозняка.

Мой подход всегда заключался в том, что я потеряю материал, когда буду шлифовать предмет, чтобы удалить линии слоев, поэтому я обычно печатаю с точным соответствием, а затем вручную исправляю наждачной бумагой или канцелярским ножом.