كيفية تصميم الثقوب للأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد: الحجم والتسامح والنصائح العملية

يقدم هذا الدليل الحجم والتسامح وتصميم الشكل للثقوب في الطباعة ثلاثية الأبعاد للراتنج والنايلون وFDM والمعادن. فهو يساعد الأجزاء الخاصة بك على الملاءمة والعمل بشكل صحيح من التجميع الأول.

ابدأ بوظيفة الثقب

ثقوب التخليص مقابل ثقوب التثبيت

تخدم الثقوب الموجودة في الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد أغراضًا مختلفة، وبالتالي فإن تركيز التصميم مختلف أيضًا. تحتاج فتحات الخلوص فقط إلى السماح للبراغي أو المسامير بالمرور بسلاسة. تتحمل فتحات التثبيت الأحمال وتحافظ على موضعها تحت القوة. يتم استخدام فتحات تحديد الموقع لمحاذاة جزأين بدقة. حتى الفجوة الطفيفة يمكن أن تؤثر على التجميع بأكمله. فتحات الوتد والثقوب الملولبة لها متطلباتها الخاصة ومتطلبات السطح.

تحديد الملاءمة المطلوبة أولاً

قبل تعيين قطر الثقب، يجب عليك أولاً معرفة نوع الملاءمة الذي تحتاجه.

• ملاءمة حرة: يمكن أن تتحرك الأجزاء المتزاوجة بحرية ويوجد بينها فجوات.
• ملاءمة منزلقة: تتحرك أجزاء التزاوج بسلاسة دون أي لعب ملحوظ.
• الضغط المناسب: يتم إدخال أجزاء التزاوج في بعضها البعض ويتم تثبيتها عن طريق الاحتكاك.
• ملاءمة ثابتة: يتم تثبيت جزأين بشكل دائم، غالبًا باستخدام مادة لاصقة أو مثبتات.

حدد نوع الثقب المناسب أولًا، ثم عد إلى قطر الثقب. لا تختار القطر بشكل عشوائي في البداية. بمجرد ضبط قطر الثقب، يكون للتسامح واتجاه الطباعة واختيار العملية أيضًا أساس.

اختر حجم الثقب الصحيح

ما مدى صغر حجم الثقب المطبوع ثلاثي الأبعاد؟

يمكن لمعظم عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد أن تنتج ثقوبًا صغيرة جدًا، أحيانًا أقل من 1 ملليمتر. لكن التصميم الفعلي لا يمكن أن يشير مباشرة إلى هذا الرقم. يوصى بمراعاة حدود حجم الثقب في ثلاثة مستويات.

• الحد الأدنى لقطر الثقب القابل للطباعة: أصغر فتحة يمكن للمعدات حلها.
• الحد الأدنى لقطر الثقب الموثوق به: حجم الثقب الذي يمكن طباعته بشكل متسق وثابت. بالنسبة لمعظم العمليات، يتراوح من 1.5 إلى 2 ملم.
• الحد الأدنى لقطر الثقب الوظيفي: أصغر حجم يسمح للبراغي أو المسامير أو الكابلات بالمرور بشكل صحيح. يتم تحديد الحد الأدنى الفعلي بواسطة الجهاز نفسه.

قد تكون الثقب قابلة للطباعة من الناحية الفنية، ولكن إذا كان هناك القليل جدًا من المواد المغلقة أو المواد المتبقية، أو إذا كانت الأجزاء تختلف من دفعة إلى أخرى، فقد لا يزال من الممكن فشلها في الاستخدام الفعلي. وبالتالي فمن الأفضل التحدث عن أحجام الثقوب الموثوقة والوظيفية عند إنشاء التصميم للإنتاج الضخم بدلاً من استخدام الحد الأدنى من البعد من المواصفات.

لماذا تطبع الثقوب الصغيرة حجمًا أصغر؟

غالبًا ما تكون الثقوب الصغيرة بعد الطباعة أصغر من الحجم الموضح في ملف CAD. وتشمل الأسباب المواد والعملية وما بعد المعالجة.

• تتقلص مواد الراتنج والمسحوق قليلاً أثناء المعالجة أو الذوبان.
• تخلق كل طبقة مطبوعة خطوات صغيرة على المحيط، مما يقلل أيضًا من قطر الثقب.
• المعالجة غير الكاملة داخل الحفرة يمكن أن تترك راتنجًا غير معالج.
• يكون الانكماش الحراري أكثر وضوحًا في الميزات الصغيرة منه في الميزات الكبيرة.
• تعمل بقايا المسحوق أو الراتنج داخل الفتحة على تقليل القطر القابل للاستخدام بهدوء.
• قد تؤدي المعالجة اللاحقة مثل السفع الرملي أو الطلاء أو التلميع إلى إزالة بضعة ميكرونات إضافية.

متى تجعل الحفرة أكبر

في بعض الأحيان يكون تكبير الثقب أكثر ملاءمة من تشديد الحجم. تعتبر أنواع الفتحات الشائعة التالية أفضل عند إعطائها مساحة إضافية من البداية.

• المسمار من خلال الثقوب: تجنب إجبار المثبت على قطع الخلوص الخاص به.
• فتحات تمرير الكابل: يتم التصميم حسب حجم الموصل، وليس فقط قطر السلك.
• فتحات التصريف: اسمح للراتنج أو المسحوق المتبقي بالتصريف أثناء مرحلة ما بعد المعالجة.
• فتحات تدفق الهواء والتهوية: الثقوب الأكبر قليلاً ليس لها أي تأثير تقريبًا على الأداء.
• يجب أيضًا أن تتمتع فتحات التجميع التي تحتاج إلى تفكيك متكرر بمساحة أكبر لتقليل التآكل المبكر.

تفاوتات ثقب التصميم للتصنيع في العالم الحقيقي

حجم CAD ليس حجم الثقب النهائي

الأبعاد في نموذج CAD هي مجرد هدف التصميم. غالبًا ما تنحرف النتيجة المطبوعة الفعلية.

حتى لو تمت معايرة المعدات بشكل جيد، فإن كل عملية بحد ذاتها بها خطأ أساسي. يضيف انكماش المواد واتجاه الطباعة والمعالجة اللاحقة المزيد إلى هذا الخطأ.

موضع الثقب مهم أيضًا. سينتهي الثقب المحاط بمادة سميكة بحجم نهائي مختلف تمامًا عن الثقب الموجود بالقرب من جدار أو حافة رفيعة.

استخدم التسامح بناءً على التطبيق

• التخليص العام: يبقيه فضفاضا بما فيه الكفاية. دقة الطباعة القياسية كافية.
• فتحات التثبيت: يجب أن تكون محكمة بما يكفي للحفاظ على المحاذاة أثناء التجميع المتكرر، ولكنها فضفاضة بما يكفي للتجميع.
• تحديد موقع الثقوب: تفاوتات أكثر صرامة، لأن أخطاء الموضع تتراكم عبر ثقوب متعددة.
• فتحات الضغط: تحتاج إلى تفاوتات أكثر إحكامًا ومحددة. فضفاضة جدًا ولن تصمد. ضيق جدًا وقد يؤدي إلى تشقق الجزء.
• الثقوب الملولبة: يتم تصميمها وفقًا لمعايير المثبتات والخيوط، وليس وفقًا لجدول التسامح العام.

قم فقط بوضع علامة على التفاوتات الأكثر صرامة على الثقوب التي تحتاج إليها حقًا. اطبع الباقي بالدقة القياسية.

إضافة بدل التشغيل الآلي للثقوب الحرجة

بالنسبة للثقوب ذات متطلبات الدقة العالية، فإن الطباعة مباشرة إلى الحجم النهائي تميل إلى جعل الأبعاد غير مستقرة.

بالنسبة لثقوب المحامل، وتحديد موقع ثقوب الدبوس، وثقوب التثبيت عالية الدقة، قم بالطباعة بحجم أصغر قليلًا أولاً، ثم قم بالحفر أو إعادة التدوير إلى الحجم النهائي. الاتساق سيكون أفضل بكثير. فهو يضيف خطوة إضافية واحدة، ولكنه يتجنب الانحرافات الناجمة عن الانكماش، واتجاه الطباعة، وتفاوتات المعدات.

يمكن أن يغير اتجاه الثقب النتيجة النهائية

الثقوب العمودية مقابل الثقوب الأفقية

قبل تحديد أبعاد الثقب الحرج، ضع في اعتبارك أولاً اتجاه الطباعة. تؤثر الاتجاهات المختلفة على قطر الثقب والاستدارة وجودة السطح.

• الدقة: في معظم العمليات، تكون الثقوب الرأسية أقرب إلى قطر CAD.
• جودة السطح: تميل الجدران الداخلية ذات الفتحات الأفقية إلى إظهار خطوط طبقات أكثر وضوحًا.
• الاستدارة: من المرجح أن تتحلل الثقوب الأفقية، ويميل المقطع العرضي إلى التسطيح أو أن يصبح على شكل حرف D قليلاً.
• متطلبات الدعم: تحتاج الثقوب الأفقية الأكبر حجمًا إلى مزيد من الدعم، وربما دعم داخلي، بينما لا تحتاج الثقوب الرأسية إلى أي دعم على الإطلاق.

قم بتغيير اتجاه الطباعة للحصول على دقة أفضل

عندما لا تتمكن دقة الثقب من تلبية المتطلبات، حاول أولاً تغيير اتجاه الطباعة، ثم فكر في تعديل الأبعاد. قم بتدوير الجزء بحيث تتم طباعة الثقب عموديًا قدر الإمكان. في بعض الأحيان يمكن حل المشكلة دون تغيير الأبعاد على الإطلاق.

عندما نتعامل مع الثقوب الحرجة، فإننا ننظر أولاً إلى اتجاه الموضع، ثم نقرر ما إذا كنا سنضبط قطر الثقب أم لا. لا يتطلب تغيير الاتجاه أي خطوات إضافية وتكاليف أقل.

تجنب الدعم داخل الثقوب الحرجة

ترك الدعامات داخل الثقوب يجعل التنظيف أمرًا مزعجًا للغاية. يمكن أن تؤدي إزالة الدعامات في المساحات المغلقة الصغيرة إلى خدش السطح بسهولة. من الصعب تنظيف الدعامات الموجودة في الثقوب العميقة أو الثقوب الضيقة تمامًا. نقاط الاتصال للدعامات أيضًا تجعل الثقب خارجًا قليلاً عن الشكل الدائري. الأبعاد تصبح غير مستقرة. غالبًا ما تحتاج الثقوب ذات الدعامات الداخلية إلى إعادة صياغة إضافية.

من الأفضل تجنب دخول الدعامات إلى الثقوب عند ضبط اتجاه الجزء أو شكل الثقب. وهذا أكثر فعالية من حيث التكلفة من التنظيف بعد ذلك. قم بتمييز هذه الثقوب مسبقًا، ويمكن للمورد تجنبها أثناء التعشيش.

تصميم فتحات للبراغي والدبابيس والأجهزة الأخرى

فتحات إزالة المسمار

لا ينبغي أن يركز تصميم فتحات إزالة المسامير فقط على ما إذا كان يمكن للمسمار المرور من خلالها. إذا قمت بتصميم قطر المسمار فقط، فقد يمر المسمار من خلاله، ولكن قد لا يتم التجميع بسلاسة.

• قطر المسمار: اترك مساحة كافية حتى يمكن إدخال المسمار بسلاسة. لا تجعلها نوبة ضيقة.
• خلوص الرأس: تأكد من أن رأس المسمار يمكن أن يظل مستويًا ولا يعلق.
• مساحة الغسالة: إذا كانت المجموعة ستستخدم الغسالات، فاحجز مساحة لها.
• مساحة الأداة: بعد التجميع، يجب أن يكون مفك البراغي أو مفتاح الربط قادرًا على الوصول إلى موضع المسمار.

عند تصميم فتحات الخلوص، ضع في اعتبارك المسمار والغسالة والأداة كمجموعة كاملة. لا تنظر فقط إلى المسمار نفسه.

ثقوب للدبابيس والأعمدة

تم تصميم المسامير والأعمدة بشكل مختلف عن البراغي. وظيفتهم الرئيسية هي تحديد الموقع وليس القوة.

• ملاءمة منزلقة: يمكن أن يتحرك الدبوس بحرية ولكن لا يوجد به لعب جانبي.
• تحديد الموقع المناسب: يحدد الدبوس الموضع النسبي لجزأين.
• الضغط المناسب: يبقى الدبوس ثابتًا عن طريق الاحتكاك فقط.

تخدم فتحات الدبوس وفتحات إزالة المسامير القياسية أغراضًا مختلفة، حتى لو كانت أقطارها الاسمية متشابهة. تحمل فتحات الوتد متطلبات الدقة الخاصة بالتجميع بأكمله. يجب أن تكون تفاوتاتهم أكثر صرامة، وغالبًا ما يحتاجون إلى بدل تشغيل آلي. لا تحتاج فتحات المسامير القريبة إلى هذا العلاج.

ثقوب للسحابات الخيوط

تقوم الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد بعمل ثقوب ملولبة بأكثر من طريقة، ولكل منها سيناريو مناسب لها.

• خيوط مطبوعة مباشرة: يمكن استخدامها للأحمال الخفيفة وعدد الدورات المنخفض، مع مراعاة التكلفة والسرعة كأولويات، وتكون المتانة متوسطة.
• الفتحات المنقرة: قم بطباعة فتحة تجريبية أولاً ثم انقر فوق. ملف تعريف الخيط أنظف والمتانة أفضل.
• إدراجات مترابطة: اضغط على الجزء أو قم بضبطه بالحرارة. يمكنها تحمل التجميع المتكرر والأحمال العالية، ولن تتآكل الخيوط البلاستيكية.

إذا كان الجزء يتم تجميعه بشكل متكرر أو يتحمل حملًا ميكانيكيًا فعليًا، فغالبًا ما تكون الخيوط المطبوعة مباشرة هي الحلقة الأضعف في سلسلة التحميل بأكملها.

تصميم هندسي للثقب لتحسين إمكانية الطباعة

أضف الشطب إلى حواف الثقب

الشطب الصغير عند فتحة الثقب له تأثير واضح:

• يصبح إدخال المسمار أكثر سلاسة. يحتوي المثبت على مقدمة ولن يلتصق بالحواف الحادة.
• تصبح محاذاة الدبوس أسهل، خاصة بالنسبة للمجموعات التي تحتاج إلى أجزاء لتحديد موقعها ذاتيًا.
• سرعة التجميع الإجمالية أسرع. لن يتم القبض على المشغلين عند حواف الثقب الحادة بعد الآن.
• حماية الحافة أفضل. من غير المرجح أن تتشقق الحواف المشطوفة تحت الحمل.

يجب أن تحتوي جميع الثقوب الوظيفية على شطب بشكل افتراضي. لا تقم بإضافته فقط إلى الحفرة التي تسببت في المشكلة الأخيرة.

استخدم فتحات الدمعة للفتحات الأفقية

عند طباعة ثقب دائري أفقيًا، تحتاج الحافة العلوية إلى التجسير. تظهر الأسطح المترهلة والخشنة بشكل رئيسي هناك. ثقب على شكل دمعة يجعل الجزء العلوي بزاوية حادة بدلاً من القوس المسطح. تحتوي كل طبقة بعد ذلك على مادة أساسية قابلة للطباعة ولم تعد متدلية.

بهذه الطريقة يظل شكل الثقب أقرب إلى التصميم، ولا حاجة إلى دعم داخلي، كما يتم تقليل التنظيف لاحقًا. بالنسبة للثقوب الأفقية التي يزيد قطرها عن بضعة ملليمترات، فإن هذا التغيير الهندسي الصغير يمكن أن يحل العديد من المشكلات.

تجنب الثقوب العمياء العميقة ذات القطر الصغير

من الصعب عمل ثقوب عمياء عميقة وضيقة في عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد المختلفة.

• التنظيف صعب: غالبًا لا تتمكن الفرش والأدوات وسوائل التنظيف من الوصول إلى قاع الحفرة.
• بقايا المسحوق أو الراتنج: تبقى المادة في قاع الحفرة ولا يمكن إزالتها بالكامل.
• ضعف اتساق الطباعة: في المناطق الضيقة والمغلقة، يكون الانحراف في العمق والقطر أكثر وضوحًا.
• تعد المعالجة اللاحقة صعبة: نفس مشكلة إمكانية الوصول مثل التنظيف، كما أنها تؤثر أيضًا على التوسيع أو النقر لاحقًا.

إذا سمحت الظروف، حاول التحكم في نسبة العمق إلى القطر، أو قم بتغيير الفتحة المسدودة إلى فتحة من خلال. إذا كنت تحتاج حقًا إلى ثقب مسدود عميق وضيق، فقم بوضع علامة عليها مسبقًا حتى يمكن ترتيب خطة العملية والتشطيب مبكرًا.

الطباعة المباشرة مقابل المعالجة اللاحقة للثقوب

الفكر النهائي

تتمتع Xunjie بأكثر من 10 سنوات من الخبرة في الطباعة ثلاثية الأبعاد. تشمل قدراتنا الداخلية الطباعة المعدنية SLM وLPBF، وFDM، والراتنج، والنايلون SLS وMJF، والصب الفراغي، والتصنيع باستخدام الحاسب الآلي.

نحن نتحقق من أبعاد الثقب والتفاوتات والاتجاه في كل عرض أسعار. أرسل لنا ملفاتك ومتطلبات الملاءمة، وسنخبرك بما تحتاجه كل فتحة قبل بدء الإنتاج.

التعليمات

1 、 هل يمكن طباعة الخيوط الداخلية مباشرة؟

لا يُنصح بطباعة الخيوط الداخلية الأصغر من M4 مباشرة. يصبح ملف تعريف الخيط غير واضح بسهولة. اقتراحنا هو طباعة ثقب عادي، ثم النقر عليه أو استخدام ملحق نحاسي مثبت بالحرارة. إذا كنت تصر على طباعة الخيط مباشرة، يمكنك تجربة M5 وما فوق مع ارتفاع طبقة أقل من 0.12 مم. قم أولاً بزيادة قطر الثقب بمقدار 0.2 مم مقارنة بحجم مثقاب الصنبور القياسي. وإلا فإنه لن المسمار.

2 、 جدران الفتحات المطبوعة خشنة جدًا ولن يدخل المسمار فيها. ماذا علي أن أفعل؟

لا تجبرها على استخدام مثقاب بحجم أكبر. يمكن أن تتمزق خطوط طبقة FDM بين الطبقات. يمكنك ترك حوالي 0.1 مم من المساحة المسموح بها، ثم تجاوزها باستخدام مخرطة أو لقمة ثقب بسرعة منخفضة. سيظل جيش التحرير الشعبى الصينى لديه القليل من الزغب بعد التوسيع. ما عليك سوى لف بعض ورق الصنفرة فوقه وسيكون جيدًا. عادة ما تكون جدران فتحات الأجزاء المصنوعة من الراتنج ناعمة، لكن يجب عليك تنظيفها جيدًا وإجراء معالجة ثانوية قبل اختبار التركيب.

3 、 ما مدى اختلاف التفاوتات عند حفر ثقوب في مواد مثل PLA وABS والنايلون والراتنج؟

الاختلافات ليست صغيرة. PLA وPETG لديهم انكماش منخفض. يعتبر تعويض قطر الثقب من 0.2 إلى 0.3 ملم مستقرًا إلى حد ما. ABS لديه انكماش عالي. عادة ما يتم التعويض بمقدار 0.4 إلى 0.5 ملم. انتبه أيضًا إلى احتباس الحرارة، وإلا فقد تصبح الحفرة بيضاوية بسهولة. يتمدد النايلون قليلاً بعد امتصاص الرطوبة، لذلك لا ينبغي ترك الثقوب المطبوعة ضيقة جدًا. يتميز الراتنج والنايلون SLS بدقة عالية. يعتبر التعويض من 0.1 إلى 0.15 ملم كافيًا، ولكن قد تتعرض أجزاء الراتنج أيضًا إلى انكماش طفيف بعد المعالجة اللاحقة.

4 、 ما هي اعتبارات التصميم للثقوب العميقة؟ هل الحدود هي نفسها بالنسبة للعمليات المختلفة؟

لا، إنهم ليسوا نفس الشيء. بالنسبة للثقوب العميقة في الراتنج، فإن المشكلة الرئيسية هي عدم تنظيفها جيدًا. عندما تتجاوز نسبة العمق إلى القطر 6 مرات، يكون من الصعب جدًا تنظيفها. نقترح فتح الثقب من كلا الطرفين أو زيادة قطر الثقب. بالنسبة للثقوب المعدنية العميقة، فإن إزالة الحرارة والخبث لها تأثير. عندما تتجاوز نسبة العمق إلى القطر 5 مرات، يميل قطر الثقب السفلي إلى أن يصبح أصغر. تحتاج إلى ترك بدل. بالنسبة للثقوب العميقة المصنوعة من نايلون SLS، فإن إزالة المسحوق أمر مزعج. عندما تكون نسبة العمق إلى القطر أعلى من 8 مرات، فمن المستحيل بشكل أساسي التنظيف بالكامل. نقترح عمل ثقوب عميقة من خلال الثقوب قدر الإمكان، أو الحفر بعد الطباعة.

5 、 هل من السهل صنع الثقوب الغاطسة والثقوب المدببة في الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

ذلك يعتمد على العملية. بالنسبة للراتنج والمعدن، لا تمثل الثقوب الغاطسة مشكلة كبيرة، ولكن السطح النهائي للسطح المستدق متوسط. لن تكون مقاعد رأس المسمار سلسة مثل الآلات. نقترح ترك بدل 0.1 مم على السطح المدبب ثم تلبيسه بمخرطة مدببة. FDM هو الأكثر إزعاجًا بالنسبة للثقوب الغاطسة. خطوط الطبقة على السطح المدبب واضحة. من السهل أن تتشقق الفتحة عند شد المسمار. نقترح التغيير إلى فتحة غاطسة مسطحة القاع، أو ببساطة استخدام براغي غطاء رأس المقبس مع غسالات مسطحة. الثقوب المدببة المصنوعة من نايلون SLS متساوية إلى حد ما، لكن المسحوق يعلق بسهولة عند الزاوية المستدقة. إزالة المسحوق يجب أن تتم بعناية.