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圆角:何时使用,何时失去

2021-12-31

圆角是那些似乎没有中间立场,或者至少没有广为人知的设计特征之一。要么零件没有它们,并且大部分或所有边都定义得很好,要么零件的设计师决定采用相反的路线,并且每个边和角都用一定尺寸的圆角半径圆角。


圆角在设计领域非常有用,尤其是当零件要进行CNC加工时,这将是我们在以下示例中的主要假设。本文将揭示圆角是一个坏主意、好主意和绝对必要的情况(提示:角圆角),因此您可以开始调整您的设计,使其更具成本效益,更易于制造。


不需要圆角的地方


在讨论圆角的用例之前,最简单的方法是排除一些您不需要它们的地方,因为太多的东西从来都不是一件好事。


3D 打印零件


因为3D打印是一个增材工艺,所以假设工具需要在零件周围移动并移除材料,则无需设计零件,设计师可以更自由地利用复杂和不寻常的几何图形。圆角有时用于在几何图形发生急剧变化的区域消除应力,但除此之外,几乎不需要它们。印刷件上的口袋和内部特征可以是棱角形或尖角形,甚至可以有完全被周围材料包围的空腔!




此外,请记住,如果您最终将从3D打印转移到另一个过程,如机加工,那么您必须尽早开始规划该过程的局限性,以节省时间和金钱。


底边


对凹槽、墙或凸台特征的底部边缘进行圆角可用于改善零件的美观性或增加特征的强度(通过减少应力集中)。但是,这些位置的圆角需要使用球头立铣刀,这会使您的零件比方形底部特征更昂贵。这是因为编程这样的几何体通常需要3D加工操作(拨入需要更长的时间)。此外,球头立铣刀本质上比方形立铣刀更脆弱,必须以慢得多的速度进行加工。




另一个相关的注意事项是,对零件底部边缘进行圆角将需要另一个夹具设置,这也将增加零件的生产价格。




圆角在哪里有用


下一节将提供一些示例,其中圆角可能很方便,尽管不需要。然而,请记住,CNC零件上的圆角会增加编程和加工时间,从而增加成本。


修饰面部边缘


在设计具有装饰面的零件时,对这些区域的边缘进行圆角是一种很好的方法,可以让零件看起来其面无缝融合在一起,而不是过度过渡。


边缘软化


如果经常处理零件,尤其是从金属上切割零件,添加圆角可以防止锋利边缘造成伤害。机械师的标准做法是用手折断所有锋利的边缘,因此,除非您喜欢完美的圆角边缘,或者您的零件具有圆角区域的人体工程学特征,否则最好不要这样做以节省成本。




插销/紧固件插入


如果配合过紧,使定位销与压配合孔啮合,或使紧固件与其内螺纹配合件对齐可能会很棘手。通常,在孔的边缘周围添加一个小倒角(读作:倒角)以帮助插入,但如果需要,圆角也可以帮助插入。




绝对需要圆角的地方


最后一部分探讨了需要圆角以使零件可 CNC 加工的三种情况。


垂直墙之间的内部边缘


要通过高速旋转进行切割,所有CNC工具都是圆形且轴对称的,因此在两个垂直墙之间切割一个方形角几乎是不可能的。事实上,两个垂直墙相交角度小于180°的任何边缘都需要添加圆角。这是最常见的DFM反馈,我们必须在VirtualV上给出,关于CNC的零件。




倾斜/有机表面之间的内部边缘


与本节中的第一种情况类似,角度曲面或有机曲面之间小于180°的边也需要圆角。如果这些边不是完全垂直的,则将使用球头立铣刀进行切割,该工具的半径是曲面之间可以保留的最小圆角尺寸。


垂直墙+有角度/弯曲/有机表面


在第一种和第二种情况的组合中,当零件上的垂直墙与下方的倾斜、弯曲或有机曲面相交时,需要包含圆角。这一点一开始可能有点难以解释,但如果你想象一个方形或球头铣刀沿墙齐平切割,你可以想象在墙和下面的表面之间总是有剩余的材料,除非该表面完全平坦且垂直于工具。




推荐标准


现在您了解了支持和反对圆角使用的一般情况,如果您将通过速加平台生产零件,则需要遵守两个主要标准。


最小圆角尺寸


默认情况下,我们供应商库存的最小铣刀是1/32英寸立铣刀(方形和球形)。这是刚刚低于0.8毫米的直径,这意味着它可以创建的最小圆角是0.4毫米。


圆角尺寸与切割深度


立铣刀的长度是其直径的标准倍数,但由于刀具振动和颤振超过一定比例,可获得的长度有一个限制。材料在这里也起到了一定的作用。将深槽切割成塑料或CNC铝比切割成更硬的材料(如钢)要容易得多。这对圆角意味着它们需要有一定的大小,这取决于需要切割多深才能形成包含圆角的特征。




主要要点


希望这些提示有助于为您阐明圆角的世界。尤其是在 CNC 加工的情况下,了解何时何地不使用这些功能绝对至关重要:它可以节省您的时间,增加零件功能,并导致整体零件价格更便宜。即使您当前没有为机械加工而设计,遵循这些指南仍然是一个好主意,以防您决定这样做。

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