与钣金公差打交道
当选择一个制造商为您金属板零件,术语宽容经常出现。每个人都希望自己的部件和模型完全一样,但事实上,完美的定义总是有一些回旋的空间。这种差异就是我们所说的容忍度。尽管这个术语一直在使用,但根据所讨论的工艺,制造公差的现实可能会变得相当复杂。这篇文章将比较机械加工、3D打印和钣金工艺,以及它们如何影响可实现的公差。
钣金加工,机械加工,3D打印
机械加工和3D打印是高度精确的制造方法,精确地去除或添加(分别)材料,以产生最终的几何形状。金属薄板是一种稍不精确的制造方法,它依赖于切割、弯曲和拉伸薄金属片来产生最终的几何形状。通过钣金方法获得的较宽松的公差是用于实现几何形状的高度可变过程的产物。
机械加工为制造公差提供了最容易理解的参考系。我们经常看到在钣金印刷品上加工公差块,就像右边的这个。
在工程学院,他们教±0.005英寸。(0.127mm)为三个显著值的基线公差。这是可能的,因为有一台机器在创建功能,而不考虑已经创建的功能。如果你在一个地方钻了一个洞,下一个洞的位置和大小将完全由切割机器决定。
3D打印也是一种精密制造方法,尽管实际的精度水平是由所使用的材料和工艺决定的。请记住,像机械加工一样,3D打印在零件上创建特征,而不管之前的特征是什么。它将继续在必要的地方添加材料,并保持高水平的精度(假设您的设计在制造过程中适当地支持部件)。在Protolabs, 3D打印公差从±0.002英寸不等。到±0.012英寸。(±0.051mm至0.305mm)。
除非另有说明: |
|
.XX |
±0.01 |
xxx” |
±0.005 |
.XXXX |
±0.0005 |
角 |
±0.5 * |
从某种意义上说,金属板材游走在制造业和手工制品之间。我们弯曲和拉伸材料以达到最终的几何形状。我们不是用一台高精度的机器添加和移除金属。事实上,钣金制造需要十几台机器,这取决于所需的功能。即使是最基本的成型零件也需要一台切割机和一台折弯机,每一台都有自己的公差和限制。
Protolabs钣金公差
我们把公差分为两类。
- 一个表面上的公差
- 跨多个表面的公差
一个表面上的公差比多个表面上的公差要严格得多。当观察单个表面时,大多数特征都是用一台机器,激光或冲床制造出来的。就像机械加工和3D打印一样,这使我们能够保持更严格的公差。当我们把弯曲引入几何的时候事情就变得不那么清晰了。
一个表面上的公差
功能 |
参考 |
公差+ / - |
边到边 |
一个 |
0.005英寸。(0.13毫米) |
从边到孔 |
B |
0.005英寸。(0.13毫米) |
孔对孔 |
C |
0.005英寸。(0.13毫米) |
孔到硬件* |
D |
0.010英寸。(0.25毫米) |
边缘到硬件* |
E |
0.010英寸。(0.25毫米) |
硬件到硬件* |
F |
0.015英寸。(0.38毫米) |
弯孔 |
G |
0.015英寸。(0.38毫米) |
向硬件弯曲* |
H |
0.015英寸。(0.38毫米) |
弯曲到边缘 |
我 |
0.010英寸。(0.25毫米) |
弯曲到弯曲 |
J |
0.015英寸。(0.38毫米) |
*五金被认为是螺栓、螺母、支架或其他自紧固产品。
多表面公差
功能 |
参考 |
公差+ / - |
弯曲到弯曲 |
一个 |
0.015英寸。(0.38毫米) |
弯曲到弯曲 |
B |
0.030英寸。(0.76毫米)* |
从边到孔 |
C |
0.015英寸。(0.38毫米) |
弯孔 |
D |
0.030英寸。(0.76毫米)* |
弯孔 |
E |
0.030英寸。(0.76毫米)* |
井眼与成形特征 |
F |
0.010英寸。(0.25毫米) |
井眼与成形特征 |
G |
0.030英寸。(0.76毫米)* |
边到已形成特征 |
H |
0.010英寸。(0.25毫米) |
边到已形成特征 |
我 |
0.030英寸。(0.76毫米) |
孔对孔 |
J |
0.020英寸。(50毫米)* |
边到边 |
K |
0.030 (.76mm) * |
弯曲边 |
l |
0.030 (.76mm) * |
*如发生。
堆叠的挣扎
让我们用这个盒子和盖子作为钣金公差案例研究。这将使我们能够分析钣金制造对可实现公差的影响。这个集合的简单性具有欺骗性。当我们深入研究设计时,看看设计好的钣金件所涉及的细微差别。
首先,看看绿色的盖子。这部分有四个从中心部分形成的法兰。这个中心部分有四个孔,用来安装盖子到它下面的粉红色盒子。这四个孔是由激光切割的,它们的位置和大小由计算机控制的过程严格控制。这些孔将被精确定位,并且不受周围弯角和线性公差的影响。
粉色盒子上的洞的情况略有不同。不像盖子上的孔都在同一个表面上,盒子上的孔在四个不同的表面上,每个表面被四个弯道隔开。通过四个弯道,测量孔到孔,我们得到±0.030英寸的线性公差。(±0.762mm),每弯1°的堆叠角度公差。这意味着这些孔的位置不像盖子上那么严格控制。在设计钣金组件时,务必记住这一点。
那么,你能做些什么来克服这个问题呢?您可以打开盖子上的孔,以允许安装孔的错位,或者在盒子中使用浮动硬件,以允许盖子和盒子之间的错位。结合这两种方法,可以有效地简化方框中的堆叠公差。你最终会得到一个可靠的功能总成,并将用你的钣金设计能力让你的客户惊叹。
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我们生产精密钣金部件。然而,精度在所有制造方法中是不一样的。设计师不能期望在他们的钣金零件中保持类似加工的公差。如果你明白这一点,并且深思熟虑设计指导方针而你对金属板材的处理方法,你也可以用你的零件完成伟大的事情。
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