2019/6/30

銷的配合設計

銷 ( Pin ) 設計上有幾種作用:

1. 定位
一般零件跟零件的位置關係在設計上可以分成後製程組裝調整,跟加工預留基準靠邊兩大類方法,
兩種方法各有優缺點,
後面組裝進行調整時,
如果設計調整機構/機制不好,
要靠人工調整到精確的位置其實難度很高,
即使調整好也有可能因為受力、振動產生移位。

如果需要精確位置關係,
設計時最好是在設計上就有留好靠邊定位的設計跟壓緊防止移位的設計;
加工上,一般的 CNC 設備要作到 0.05的精確度算是相對容易達到的精度,
所以很多直線軌道固定件的設計上都會建議直接加工出靠邊的設計,如下圖:
圖片來源:MISUMI 網頁
這種設計的缺點是要銑削掉很多材料,零件的加工費用較高。
為了抵抗振動或其他力量負載,
甚至要加上對側“壓”的固定機構。

我看過一個電子設備廠商某些機型設備製作數量大,將滑軌底座以鑄造件製作後再銑出需要的基準面跟安裝用平面,以接近工具機的方法製作,在客製化/電子設備算是少見的作法。

如果精度要求沒有到很高,另外一種方式就是可以設計使用銷作為定位用的靠邊設計:

銷的靠邊定位設計上會有本身銷孔位加工位置公差,再加上銷本身的公差,
累計公差的量會比直接用銑削出來的加工面大,
所以在定位的精確性就會稍微差一點,但是如果使用在精度要求不高的應用上,使用定位銷在成本上會比較低。

註:
如果是使用有預壓、高精度線性滑軌的精密機構,應該要銑平面跟靠邊以利於取得較佳的精密定位要求,不然選預壓根高精度就沒有意義了;
相對的如果選用無預壓、微間隙的線軌,使用銑基準面、平面靠邊設計也是沒意義的。

2. 固定
一般機械常見的固定方式就是使用螺絲固鎖,
螺絲固鎖的型式通常就是一端鑽孔、一端有螺牙,
圖片來源:Autodesk Simulation Mechanical Help

設計上若在基準零件上攻牙 M6,
另外一個要鎖固的零件加工尺寸通常是 D6.6 或 D7,
如果兩件都是留孔加螺帽,兩個孔大概都是 D6.6或 D7,
孔相對螺絲軸會有正負 0.3~0.5 的移位空間。
圖片來源:Autodesk Simulation Mechanical Help


螺絲在固鎖過程中透過鎖緊扭力與螺紋斜度施加螺絲拉力,並促使螺紋產生變形,
這些力量與變形會在螺絲與固鎖零件之間、固鎖零件與基準面之間產生正向力,
這些正向力會在兩個面之間提供磨擦力阻止兩個元件產生相對運動。

圖片來源:mountz 網頁

但是如果與面平行的剪力大小超過磨擦力,
兩個元件就會產生相對運動而發生移位,
直到固鎖件的孔碰到螺絲因為固體材料阻擋而停下來。

所以使用螺絲固鎖的元件在剪力超過磨擦力的情況下,
其實都會發生孔徑減去螺紋外徑的移位距離可能。

所以如果要完全不動,就會使用緊配銷來排除這種現象,
同時也會提供一定程度的定位功能。


3. 旋轉
有些情況中,會需要一個旋轉軸心,
但是這一個旋轉動作只是在機構調整角度上偶而用到,
如果設計滾動或滑動軸承實在是有點浪費跟增加空間,
這時候就會考慮使用“旋轉銷”的設計,
簡單、便宜又方便。

銷孔的設計有分緊配跟鬆配,通常安裝固定住不動的銷孔配合會使用緊配,將銷打入後固定不動,
緊配的尺寸要看公司請購的銷是正公差或負公差,
參考 MISUMI 銷售的銷:

圖片來源:MISUMI 網頁

正公差的銷尺寸是直徑大0.005到0.01,

圖片來源:MISUMI 網頁

負公差的銷尺寸是直徑 h7,

圖片來源:MISUMI 網頁

一般定位、固定用應該會買正公差的銷,也就是直徑大0.005~0.01=D+0.005~D+0.01;
在固定件端的孔作緊配公差可以作比直徑小最多到0~0.015,也就是d~d-0.015,
所以兩者之間會有尺寸 0.005~0.025 的干涉量,
0.005應該輕輕敲就會進去孔內,0.025的干涉量就要用力敲才進得去。

在對手件配合銷孔通常會使用鬆配,兩個以上的孔孔除基準孔以外其他會採用長孔,以便於組裝。

另外不論鬆配或緊配,若想要控制銷的長度,或避免從鬆配孔中掉出去,
銷孔會使用段差孔,讓銷進入孔內可以被擋住,如下圖示:


參考資料:
1. NTU,公差與配合

2019/6/19

城市熱島效應與風場模擬

新聞分享:

熱島空氣不對流…讓路給風走 多數縣市沒警覺

其中板橋的江子翠重劃區被要求作風場模擬,
避免擋住由河川進入市區的自然風,
以避免市區熱島效應日趨嚴重。

政府開始重視建築物在城市中對自然風場的影響,這是好事…

賣CFD軟體、作專案的有大生意上門了…


2019/6/2

(泵、風扇)靜壓的概念分享

隔行如隔山!

第一次接觸到"靜壓”這個概念是在幫一個客戶作液體幫浦的模擬,
客戶要模擬改變幾何形狀後對幫浦效能的影響,模擬結果要能夠產生以下的泵浦性能曲線:
圖片來源:大井泵浦型錄

幫浦性能曲線一般是測試後產生,
所以為了要作模擬,就必須瞭解測試怎麼作,
台灣的工程師耐勞耐怨,雖然滿抱怨,事情還是乖乖的趕時間作完,但是這個性能曲線為什麼要這樣測?原理?物理意義?那就不是工程師的事了…

找資料、比對問到的測試方法與量測資料後,總算大致瞭解到上面這一個曲線圖的意義。

有興趣可以搜尋網路文章,例如參考2。

回到“靜壓”,
通常 Fan(工作流體空氣)、pump(工作流體液體)都有“抽”或“壓”兩種型式,
“抽”就是建立負壓力,
“壓”就是建立正壓力,
所謂的“靜壓”其實就是當目標工作區封閉時(零流量)時元件可以產生的“最大靜壓”。

以加壓泵來說,最大靜壓10m水柱高,
指得是泵可以維持一個10m高的水柱,但是要注意的是:流量等於0,
所以其實是沒有辦法送水到10m高度出去的。
同樣的風扇也是,在最大靜壓都是無流量的狀態。
從上面圖表就是最左邊,橫軸0,縱軸的值就是最大靜壓。

圖表中的 nK 是馬達轉速,不同轉速(馬力輸出)下性能曲線不同、最大靜壓不同。

測試的時候會逐漸打開封閉的出(入)口,
如此一來就可以量測到壓力跟流量,
不同開口大小可以量測到不同流量跟壓力,然後圖表就是作出來。

所以看最大靜壓要注意自己的應用,
液體黏、輸送高度高,風扇有裝 filter都需要有較大的靜壓提供能力,
相對水平或向下輸送液體、無障礙物、過濾的風扇等都不需要太大的靜壓,
通常提供高靜壓跟高流量的葉片設計不同,很難兼顧,
要兼顧必需從尺寸跟馬力大小改變去作對應。

參考資料:
1. 大井泵浦型錄
2. Reading the cemtrifugal pump curve. Pump & System.

影片分享:104、吳念真、感謝先生篇、To be a Giver

看了一片同學轉寄 104 拍攝 吳念真導演在 "To be A Giver" 專欄的影片 “感謝先生篇”,
雖然我對吳導演的一些爭議事件不太認同,
但是不可否認吳導演在說故事作行銷上的確很有魅力,
而且在這一片中說的故事,
相信對很多跟我類似的 blogger 會很有共鳴, 
轉貼給大家作參考。

原來 104 官方的Youtube連結不知為何被關掉了,

另外找到一個:




前面可以當作看故事,
後面是重點,借影片分享一下我的感想:

@7:14,話有兩種說法,一種是讓聽的人“不舒服”,一種是讓聽的人“舒服”,如影片中的“條春伯”就是因為會將家人之間直接、刺耳、不舒服的言語轉換成相對令人舒服的言語,無形中拯救了不少瀕臨崩潰的家庭關係,功德無量…

@8:00,知識份子把“知識”當作一種“奉獻”,幫助身邊需要幫助的人。

@8:40,有能力的話,應該試著幫旁邊的人作些什麼。

共勉之…