在介紹噴嘴尺寸和扣合之前,讓我們先從大圖開始。我們需要使用通用語言來定義零件。
- 容差是名義值或參考值與精確值之間的計劃差。
- 清除是定義兩個部分之間的有意空間的餘量。
- 干擾是定義兩個部分之間的有意重疊的餘量。
- 公差是給定尺寸允許的隨機偏差或變化量。零件可以容忍多少誤差並仍然起作用?
讓我們舉個例子。我們希望將5mm的銷釘插入5mm的孔中,並且希望它們之間的配合鬆動。
我們說的是5mm,但是哪個5mm更重要-5mm孔還是5mm銷?假設其他人想要在我們的孔中使用5毫米的銷釘。在這種情況下,銷釘的尺寸不受我們的控制,因此對於互操作性而言更為重要。
松配合要求間隙。讓我們指定0.2mm,以便它們自由旋轉。我們可以在孔上增加0.2mm的餘量,以5.2mm的孔加上5.0mm的銷釘;我們可以從銷釘上減去0.2mm的餘量,用4.8mm的銷釘留出一個5.0mm的孔;或以我們想要的任何方式分割差異,例如5.1毫米孔和4.9毫米銷。因為我們指定了銷釘更為重要,所以我們將餘量添加到孔中。
現在我們已經定義了零件,讓我們定義其他重要的術語以幫助我們了解製造過程:
- 精度是零件之間的最大尺寸差異。 (另一個可能是可重複性。)請注意,機器所生產的零件的公差不能超過其精度。
- 精度是機器能夠執行的步距大小。精度常常與精度混淆,但是它們不是一回事。
現在,我們需要了解機器的精度。打印機可以打印大於5mm或小於5mm的針。或者可以打印大於5mm或小於5mm的孔。為了確定打印機的精度,我們需要打印一些5mm的銷釘和5mm的孔,並測量定義的值與打印的值之間的差異。最大和最小測量值之間的差異是我們機器的精度。確保在X,Y和Z維度上測量精度;打印機在X軸和Y軸之間可能會有差異,這會影響零件的圓度。 (如果已關閉,通常可以通過校準過程在機器的固件中對其進行調整。)此外,我們應該測試圓形零件,圓形孔,方形零件和方形孔,因為每個打印機的重複性可能有所不同
比方說,打印機對圓孔和圓銷的測量精度均為+/- 0.2mm。
然後,我們移到間隙。零件之間仍然可以工作的最小間隙是多少,最大可接受間隙是什麼?作為設計師,由您決定。在這個例子中,我們說我們想要一個松配合,所以讓我們定義銷與孔之間的間隙至少為0.2mm。但不要超過1.0mm,否則零件會掉落。
由於機器的精度為+/- 0.2mm,所以銷釘的位置在5.2mm至4.8mm之間。因此,孔的精度必須為5.2mm plus 間隙 plus 。孔尺寸為5.6mm +/- 0.2mm。最小公差條件是最小尺寸的孔(5.4mm)和最大尺寸的銷子(5.2mm),並留有0.2mm的間隙。最大公差為最大尺寸的孔(5.8mm)和最小尺寸的銷釘(4.8mm),從而提供1.0mm的間隙。
請注意,1.0 mm的間隙確實很馬虎。對於我們的應用而言,它似乎太鬆散了。我們可能會考慮將公差縮小到0.05mm,以減小間隙。但是我們已經註意到,機器不能產生比其精度更嚴格的公差。如果打印機無法生產出滿足我們指定公差的零件,我們將需要尋找另一種方式來製造或精加工零件。
在金屬加工領域,一種通用的方法是指定最初要使用最大材料製造的零件。這使我們從一個較小的孔開始,並使用孔或鑽頭將其打開到更精確的圓形孔。我們可以用一根銷子做同樣的事情,方法是從一根較粗的桿開始,然後向下轉動或磨削使其更光滑,更圓。
在FDM 3D打印世界中,我們可以在工作台上執行相同的操作。首先,在零件上加一層(或兩層)牆。額外的厚度使在鑽出或磨削時可以去除的材料更多,而不會嚴重削弱零件。打印後,將鑽頭穿過孔進行清潔。或將銷釘旋轉到鑽探電機的卡盤中,然後用一圈砂紙將其磨碎。
當然,任何時候添加精加工工序都需要大量勞動,因此成本更高。因此,這不是我們想在每個零件上都要做的事情,但是我們可以考慮一下。
請注意,以這種方式定義零件時,並不是從噴嘴直徑或層高開始的。取而代之的是,您允許噴嘴直徑,層高以及所有引起變化的原因之和顯示在機器的測量精度中。較小的噴嘴,較薄的層,加熱的床或冷卻風扇均可能有助於提高精度,但最好將所有機器選件的累積影響都考慮在內。