نحوه طراحی سوراخ برای قطعات پرینت سه بعدی: اندازه، تحمل و نکات کاربردی

این راهنما اندازه، تحمل و طراحی شکل سوراخ ها را در پرینت سه بعدی رزین، نایلون، FDM و فلز معرفی می کند. این به قطعات شما کمک می کند تا از اولین مونتاژ به درستی جا بیفتند و کار کنند.

با عملکرد سوراخ شروع کنید

سوراخ های ترخیص در مقابل سوراخ های نصب

سوراخ های روی قطعات پرینت سه بعدی اهداف متفاوتی دارند، بنابراین تمرکز طراحی نیز متفاوت است. سوراخ‌های خالی فقط باید اجازه دهند که پیچ‌ها یا پین‌ها به آرامی از آن عبور کنند. سوراخ های نصب بارها را تحمل می کنند و موقعیت خود را تحت فشار نگه می دارند. سوراخ های مکان یابی برای تراز کردن دقیق دو قسمت استفاده می شود. حتی یک شکاف کوچک می تواند کل مجموعه را تحت تاثیر قرار دهد. سوراخ های رولپلاک و سوراخ های رزوه ای دارای تناسب و سطح مورد نیاز خاص خود هستند.

ابتدا تناسب مورد نیاز را تعریف کنید

قبل از تعیین قطر سوراخ، ابتدا باید نوع تناسب مورد نیاز آنها را مشخص کنید.

• تناسب آزاد: قسمت های جفت گیری می توانند آزادانه حرکت کنند و بین آنها شکاف هایی وجود داشته باشد.
• تناسب لغزشی: قطعات جفت شونده بدون هیچ گونه بازی قابل توجهی حرکت می کنند.
• پرس فیت: قطعات جفت شده در یکدیگر قرار می گیرند و با اصطکاک نگه می دارند.
• تناسب ثابت: دو قسمت به طور دائم ثابت می شوند، اغلب با چسب یا بست.

ابتدا نوع مناسب سوراخ را تعیین کنید، سپس به قطر سوراخ بازگردید. در ابتدا قطر را به طور تصادفی انتخاب نکنید. هنگامی که قطر سوراخ تنظیم شد، تحمل، جهت چاپ و انتخاب فرآیند نیز مبنایی دارد.

اندازه سوراخ مناسب را انتخاب کنید

یک سوراخ چاپ سه بعدی چقدر می تواند کوچک باشد؟

بیشتر فرآیندهای پرینت سه بعدی از نظر فنی می توانند حفره های بسیار کوچکی را ایجاد کنند، گاهی اوقات کمتر از 1 میلی متر. اما طراحی واقعی نمی تواند مستقیماً به این عدد اشاره کند. توصیه می شود محدودیت اندازه سوراخ را در سه سطح در نظر بگیرید.

• حداقل قطر سوراخ قابل چاپ: کوچکترین سوراخی که تجهیزات می تواند برطرف کند.
• حداقل قطر سوراخ قابل اعتماد: اندازه سوراخی که می تواند به طور مداوم و پایدار چاپ شود. برای اکثر فرآیندها، حدود 1.5 تا 2 میلی متر است.
• حداقل قطر سوراخ عملکردی: کوچکترین اندازه ای که به پیچ ها، پین ها یا کابل ها اجازه می دهد به درستی از آن عبور کنند. حد پایین واقعی توسط خود سخت افزار تعیین می شود.

یک سوراخ ممکن است از نظر فنی قابل چاپ باشد، اما اگر مقدار بسیار کمی از مواد باقیمانده از بسته باقی مانده باشد، یا اگر قطعات از یک دسته به دسته دیگر متفاوت باشد، ممکن است همچنان در استفاده واقعی از کار بیفتد. بنابراین بهتر است در هنگام ایجاد طرح برای تولید انبوه به جای استفاده از حداقل ابعاد از مشخصات، در مورد اندازه سوراخ های قابل اعتماد و کاربردی صحبت شود.

چرا حفره های کوچک کوچکتر چاپ می شوند

سوراخ های کوچک پس از چاپ اغلب کوچکتر از اندازه نشان داده شده در فایل CAD هستند. دلایل شامل مواد، فرآیند و پس پردازش است.

• مواد رزین و پودر در طول عمل آوری یا ذوب کمی کوچک می شوند.
• هر لایه چاپ شده پله های کوچکی روی محیط ایجاد می کند که قطر سوراخ را نیز کاهش می دهد.
• عمل آوری ناقص در داخل سوراخ می تواند رزین خشک نشده باقی بماند.
• انقباض حرارتی در ویژگی های کوچک آشکارتر از ویژگی های بزرگ است.
• باقیمانده پودر یا رزین در داخل سوراخ به آرامی قطر قابل استفاده را کاهش می دهد.
• پس از پردازش مانند سندبلاست، پوشش یا پرداخت ممکن است چند میکرون بیشتر را حذف کند.

چه زمانی یک سوراخ بزرگتر ایجاد کنیم

گاهی اوقات بزرگ کردن سوراخ مناسب تر از سفت کردن اندازه است. انواع سوراخ های رایج زیر زمانی بهتر هستند که از همان ابتدا فضای اضافی به آنها داده شود.

• سوراخ ها را بپیچانید: از مجبور کردن بست برای بریدن فاصله خود اجتناب کنید.
• سوراخ های عبور کابل: طراحی بر اساس اندازه رابط، نه فقط قطر سیم.
• سوراخ‌های تخلیه: اجازه دهید رزین یا پودر باقی‌مانده در طی مراحل پس از پردازش تخلیه شود.
• سوراخ های جریان هوا و دریچه: سوراخ های کمی بزرگتر تقریباً هیچ تأثیری بر عملکرد ندارند.
• سوراخ‌های مونتاژی که نیاز به جداسازی مکرر دارند نیز باید فاصله بیشتری داشته باشند تا سایش زودهنگام کاهش یابد.

تلورانس های طراحی سوراخ برای تولید در دنیای واقعی

اندازه CAD اندازه سوراخ نهایی نیست

ابعاد در مدل CAD فقط هدف طراحی است. نتیجه واقعی چاپ شده اغلب منحرف می شود.

حتی اگر تجهیزات به خوبی کالیبره شده باشند، هر فرآیند خود دارای یک خطای اساسی است. انقباض مواد، جهت چاپ و پردازش پس از پردازش بیشتر بر این خطا افزوده است.

موقعیت سوراخ نیز مهم است. سوراخی که توسط مواد ضخیم احاطه شده است، با اندازه نهایی کاملاً متفاوتی از سوراخ نزدیک یک دیوار یا لبه نازک به پایان می رسد.

از تلورانس بر اساس برنامه استفاده کنید

• ترخیص عمومی: آن را به اندازه کافی شل نگه دارید. دقت استاندارد چاپ کافی است.
• سوراخ های نصب: باید به اندازه کافی سفت باشند تا در طول مونتاژ مکرر هم تراز را حفظ کنند، اما برای مونتاژ به اندازه کافی شل باشند.
• مکان یابی سوراخ ها: تلورانس های سخت تر، زیرا خطاهای موقعیت در چندین سوراخ جمع می شوند.
• سوراخ های مناسب برای فشار: نیاز به تلورانس های محکم تر و خاص دارند. خیلی شل است و نگه نمی دارد. خیلی سفت است و ممکن است قطعه را ترک کند.
• سوراخ های رزوه ای: طراحی مطابق با استانداردهای بست و رزوه، نه با جدول تحمل عمومی.

فقط سخت ترین تلورانس ها را روی سوراخ هایی که واقعا به آنها نیاز دارند علامت بزنید. بقیه را با دقت استاندارد چاپ کنید.

اضافه کردن Machining Allowance برای Critical Holes

برای سوراخ هایی که نیاز به دقت بالایی دارند، چاپ مستقیم به اندازه نهایی باعث ناپایدار شدن ابعاد می شود.

برای سوراخ‌های یاتاقان، محل سوراخ‌های پین و سوراخ‌های نصب با دقت بالا، ابتدا کمی کوچک‌تر چاپ کنید، سپس دریل کنید یا به اندازه نهایی دریل کنید. سازگاری بسیار بهتر خواهد بود. این یک مرحله اضافی اضافه می کند، اما از انحرافات ناشی از انقباض، جهت چاپ و تحمل تجهیزات جلوگیری می کند.

جهت گیری سوراخ می تواند نتیجه نهایی را تغییر دهد

سوراخ های عمودی در مقابل سوراخ های افقی

قبل از تعیین ابعاد حفره بحرانی، ابتدا جهت چاپ را در نظر بگیرید. جهت های مختلف بر قطر سوراخ، گرد بودن و کیفیت سطح تاثیر می گذارد.

• دقت: در اکثر فرآیندها، سوراخ های عمودی به قطر CAD نزدیک تر هستند.
• کیفیت سطح: دیوارهای داخلی سوراخ افقی تمایل دارند خطوط لایه آشکارتری را نشان دهند.
• گرد بودن: سوراخ‌های افقی به احتمال زیاد تخریب می‌شوند و سطح مقطع تمایل به صاف شدن یا کمی D شکل دارد.
• الزامات پشتیبانی: سوراخ های افقی بزرگتر به پشتیبانی بیشتری نیاز دارند، احتمالاً پشتیبانی داخلی، در حالی که سوراخ های عمودی به هیچ وجه نیاز ندارند.

جهت چاپ را برای دقت بهتر تغییر دهید

هنگامی که دقت سوراخ نمی تواند الزامات را برآورده کند، ابتدا جهت چاپ را تغییر دهید، سپس ابعاد را تغییر دهید. قسمت را بچرخانید تا سوراخ تا حد امکان به صورت عمودی چاپ شود. گاهی اوقات بدون تغییر ابعاد می توان مشکل را حل کرد.

هنگامی که سوراخ های بحرانی را کنترل می کنیم، ابتدا به جهت قرارگیری نگاه می کنیم، سپس تصمیم می گیریم که آیا قطر سوراخ را تنظیم کنیم یا خیر. تغییر جهت نیازی به مراحل اضافی ندارد و هزینه کمتری دارد.

از پشتیبانی در داخل حفره های بحرانی اجتناب کنید

گذاشتن تکیه گاه ها در داخل سوراخ ها تمیز کردن را بسیار مشکل می کند. برداشتن تکیه گاه ها در فضاهای کوچک بسته می تواند به راحتی سطح را خراش دهد. تمیز کردن تکیه گاه ها در سوراخ های عمیق یا سوراخ های باریک به طور کامل دشوار است. نقاط تماس تکیه گاه ها نیز سوراخ را کمی از گرد خارج می کند. ابعاد ناپایدار می شوند. حفره های دارای تکیه گاه های داخلی اغلب نیاز به بازسازی بیشتری دارند.

هنگام تنظیم جهت قطعه یا شکل سوراخ بهتر است از ورود ساپورت به سوراخ ها خودداری کنید. این بسیار مقرون به صرفه تر از تمیز کردن بعد است. این سوراخ ها را از قبل علامت گذاری کنید، و تامین کننده می تواند در طول لانه سازی از آنها اجتناب کند.

طراحی سوراخ برای پیچ ها، پین ها و سایر سخت افزارها

سوراخ های خالی کردن پیچ

طراحی سوراخ های خالی پیچ نباید فقط بر روی عبور پیچ از آن تمرکز کند. اگر فقط با قطر پیچ طراحی کنید، ممکن است پیچ از آن عبور کند، اما مونتاژ ممکن است به راحتی انجام نشود.

• قطر پیچ: فاصله کافی را بگذارید تا پیچ به راحتی وارد شود. آن را محکم نکنید.
• فاصله سر: مطمئن شوید که سر پیچ می تواند همسطح باشد و گیر نکند.
• فضای واشر: اگر مجموعه از واشر استفاده می کند، فضایی را برای آنها رزرو کنید.
• فضای ابزار: پس از مونتاژ، پیچ گوشتی یا آچار باید بتواند به موقعیت پیچ برسد.

هنگام طراحی سوراخ های خالی، پیچ، واشر و ابزار را به عنوان یک مجموعه کامل در نظر بگیرید. فقط به خود پیچ ​​نگاه نکنید.

سوراخ برای پین و شفت

پین ها و شفت ها متفاوت از پیچ طراحی شده اند. کار اصلی آنها مکان یابی است، نه بستن نیرو.

• تناسب لغزشی: پین می تواند آزادانه حرکت کند اما هیچ بازی جانبی ندارد.
• محل مناسب: پین موقعیت نسبی دو قسمت را تعیین می کند.
• تناسب فشاری: پین فقط با اصطکاک ثابت می ماند.

سوراخ‌های پین رولپلاک و سوراخ‌های استاندارد خلاصی پیچ، اهداف مختلفی را انجام می‌دهند، حتی اگر قطر اسمی آنها شبیه به هم باشد. سوراخ های رولپلاک نیاز به دقت کل مجموعه را دارند. تلورانس آنها باید سخت تر باشد و اغلب نیاز به ماشینکاری دارند. سوراخ های پیچ در مجاورت نیازی به این درمان ندارند.

سوراخ برای اتصال دهنده های رزوه ای

قطعات پرینت سه بعدی سوراخ های رزوه ای را به بیش از یک روش ایجاد می کنند که هر کدام سناریوی مناسب خود را دارند.

• موضوعات چاپ مستقیم: قابل استفاده برای بارهای سبک و تعداد چرخه کم، با هزینه و سرعت به عنوان اولویت، دوام متوسط ​​است.
• سوراخ های ضربه زده شده: ابتدا یک سوراخ آزمایشی چاپ کنید و سپس ضربه بزنید. پروفیل نخ تمیزتر است و دوام بهتری دارد.
• درج های رزوه ای: داخل قطعه را فشار دهید یا حرارت دهید. آنها می توانند مونتاژ مکرر و بارهای بالاتر را تحمل کنند و نخ های پلاستیکی فرسوده نمی شوند.

اگر قطعه ای به طور مکرر مونتاژ می شود یا بار مکانیکی واقعی را تحمل می کند، رزوه های چاپ مستقیم اغلب ضعیف ترین حلقه در کل زنجیره بار هستند.

طراحی هندسه سوراخ برای چاپ بهتر

پخ ها را به لبه های سوراخ اضافه کنید

پخ کوچک در دهانه سوراخ تأثیر واضحی دارد:

• درج پیچ نرم تر می شود. بست دارای ورودی است و به لبه های تیز نمی خورد.
• تراز پین آسان تر می شود، به خصوص برای مجموعه هایی که نیاز به قطعاتی دارند تا خود محل قرار گیرند.
• سرعت مونتاژ کلی سریعتر است. اپراتورها دیگر گرفتار لبه های سوراخ تیز نخواهند شد.
• محافظت از لبه ها بهتر است. لبه های پخ دار کمتر تحت بار تراشه می شوند.

تمام سوراخ های کاربردی باید به طور پیش فرض دارای پخ باشند. آن را فقط به سوراخی که آخرین مشکل را ایجاد کرده است اضافه نکنید.

از سوراخ های قطره اشک برای دهانه های افقی استفاده کنید

هنگامی که یک سوراخ دایره ای به صورت افقی چاپ می شود، لبه بالایی نیاز به پل زدن دارد. سطوح افتادگی و ناهمواری عمدتاً در آنجا ظاهر می شوند. یک سوراخ قطره‌ای شکل، قسمت بالایی را به‌جای یک قوس صاف، در یک زاویه تیز قرار می‌دهد. سپس هر لایه دارای مواد پایه قابل چاپ است و دیگر آویزان نمی شود.

به این ترتیب شکل سوراخ به طرح نزدیک‌تر می‌شود، نیازی به پشتیبانی داخلی نیست و تمیز کردن بعدی نیز کاهش می‌یابد. برای سوراخ های افقی با قطر بیش از چند میلی متر، این تغییر هندسی کوچک می تواند بسیاری از مشکلات را حل کند.

از سوراخ های کور عمیق با قطر کوچک اجتناب کنید

ایجاد سوراخ های کور عمیق و باریک در فرآیندهای مختلف پرینت سه بعدی سخت است.

• تمیز کردن دشوار است: برس ها، ابزارها و مایعات تمیز کننده اغلب نمی توانند به انتهای سوراخ برسند.
• باقیمانده پودر یا رزین: مواد در انتهای سوراخ باقی می مانند و هرگز نمی توان آنها را به طور کامل جدا کرد.
• قوام چاپ ضعیف: در ویژگی های محصور شده باریک، رانش در عمق و قطر آشکارتر است.
• پس پردازش دشوار است: همان مشکل دسترسی مانند تمیز کردن، و همچنین بر روی دوباره یا ضربه زدن بعدی تأثیر می گذارد.

اگر شرایط اجازه می دهد، سعی کنید نسبت عمق به قطر را کنترل کنید یا سوراخ کور را به یک سوراخ از بین ببرید. اگر واقعاً به یک سوراخ کور عمیق و باریک نیاز دارید، آن را از قبل علامت گذاری کنید تا مراحل و طرح تکمیل زودتر تنظیم شود.

چاپ مستقیم در مقابل پس از ماشینکاری برای سوراخ

فکر نهایی

Xunjie بیش از 10 سال تجربه پرینت سه بعدی دارد. قابلیت های داخلی ما شامل چاپ فلزات SLM و LPBF، FDM، رزین، نایلون SLS و MJF، ریخته گری خلاء و ماشینکاری CNC است.

ما ابعاد سوراخ، تلورانس ها و جهت گیری را در هر نقل قول بررسی می کنیم. فایل ها و الزامات تناسب خود را برای ما ارسال کنید و ما به شما خواهیم گفت که هر سوراخ قبل از شروع تولید به چه چیزی نیاز دارد.

سوالات متداول

1، آیا می توان رشته های داخلی را مستقیماً چاپ کرد؟

نخ های داخلی کوچکتر از M4 برای چاپ مستقیم توصیه نمی شوند. نمایه موضوع به راحتی تار می شود. پیشنهاد ما این است که یک سوراخ ساده را چاپ کنید، سپس روی آن ضربه بزنید یا از یک درج برنجی با حرارت تنظیم شده استفاده کنید. اگر اصرار دارید که نخ را مستقیماً چاپ کنید، می توانید M5 و بالاتر را با ارتفاع لایه زیر 0.12 میلی متر امتحان کنید. ابتدا قطر سوراخ را 0.2 میلی متر در مقایسه با اندازه مته شیر استاندارد افزایش دهید. وگرنه پیچ نمیخوره

2، دیوارهای سوراخ چاپ شده بسیار ناهموار هستند و پیچ داخل نمی شود. چه باید بکنم؟

با مته یک سایز بزرگتر آن را مجبور نکنید. خطوط لایه FDM می توانند بین لایه ها پاره شوند. می‌توانید حدود 0.1 میلی‌متر فاصله بگذارید، سپس با یک ریمر یا مته با سرعت کم از آن عبور کنید. PLA پس از reaming همچنان مقداری مبهم خواهد داشت. فقط کمی کاغذ سنباده روی آن بغلتانید و خوب می شود. دیوارهای سوراخ قطعه رزین معمولاً صاف هستند، اما باید آنها را کاملاً تمیز کنید و قبل از نصب آزمایشی عمل آوری ثانویه را انجام دهید.

3، تلورانس ها هنگام سوراخ کردن موادی مانند PLA، ABS، نایلون و رزین چقدر متفاوت است؟

تفاوت ها کم نیست. PLA و PETG انقباض کمی دارند. جبران قطر سوراخ 0.2 تا 0.3 میلی متر نسبتاً پایدار است. ABS جمع شدگی بالایی دارد. معمولاً 0.4 تا 0.5 میلی متر جبران کنید. همچنین به حفظ گرما توجه کنید، در غیر این صورت سوراخ می تواند به راحتی بیضی شکل شود. نایلون پس از جذب رطوبت کمی منبسط می شود، بنابراین سوراخ های چاپ شده نباید خیلی سفت باقی بمانند. رزین و نایلون SLS دقت بالایی دارند. جبران 0.1 تا 0.15 میلی متر کافی است، اما قطعات رزین نیز ممکن است پس از عمل آوری کمی انقباض داشته باشند.

4، ملاحظات طراحی برای سوراخ های عمیق چیست؟ آیا محدودیت ها برای فرآیندهای مختلف یکسان است؟

نه، آنها یکسان نیستند. برای سوراخ های عمیق رزین، نگرانی اصلی تمیز نشدن کامل است. هنگامی که نسبت عمق به قطر از 6 برابر بیشتر شود، تمیز کردن آن بسیار سخت است. پیشنهاد می کنیم سوراخ را در دو انتها باز کنید یا قطر سوراخ را افزایش دهید. برای سوراخ های عمیق فلزی، گرما و حذف سرباره تاثیر دارد. هنگامی که نسبت عمق به قطر از 5 برابر بیشتر شود، قطر سوراخ پایینی کوچکتر می شود. شما باید کمک هزینه را ترک کنید. برای سوراخ های عمیق نایلون SLS، حذف پودر مشکل ساز است. وقتی نسبت عمق به قطر بالای 8 برابر باشد، اساساً تمیز کردن کامل غیرممکن است. پیشنهاد می کنیم تا حد امکان سوراخ های عمیق ایجاد کنید یا بعد از چاپ سوراخ کنید.

5، آیا ایجاد سوراخ‌های مخروطی و سوراخ‌های مخروطی در پرینت سه بعدی آسان است؟

بستگی به فرآیند دارد. برای رزین و فلز، سوراخ های فرو رفته مشکل بزرگی نیست، اما سطح سطح مخروطی سطح متوسط ​​است. نشیمنگاه سر پیچ به اندازه ماشینکاری صاف نخواهد بود. پیشنهاد می‌کنیم 0.1 میلی‌متر روی سطح مخروطی باقی بماند و سپس آن را با یک ریمر مخروطی پانسمان کنید. FDM دردسرسازترین برای سوراخ های متلاشی است. خطوط لایه روی سطح مخروطی آشکار است. هنگامی که پیچ سفت می شود، سوراخ به راحتی ترک می شود. ما پیشنهاد می‌کنیم که به سوراخی با کف صاف و یا به سادگی از پیچ‌های درپوش سر با واشرهای تخت استفاده کنید. سوراخ های مخروطی نایلونی SLS نسبتاً یکنواخت هستند، اما پودر به راحتی در زاویه مخروطی گیر می کند. حذف پودر باید با دقت انجام شود.