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行業(yè)案例
CASE
行業(yè)/分類：其他手板模型加工
加工方式: 3D打印 使用材料: 樹脂
最小精度: 0.1mm 生產(chǎn)周期: 2~7天
產(chǎn)品尺寸: 4cm*4cm*1cm
后處理: 噴油
案例介紹
3D打印帶頭翼螺栓（也稱為蝶形螺栓）手板模型是一個(gè)非常經(jīng)典且實(shí)用的項(xiàng)目。它非常適合用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)、進(jìn)行裝配測(cè)試、展示產(chǎn)品概念，或者直接作為低負(fù)荷場(chǎng)景下的功能件使用。
一、帶頭翼螺栓手板模型的核心價(jià)值
快速驗(yàn)證設(shè)計(jì)：無需開模，低成本快速驗(yàn)證螺栓的頭部造型、翼形手柄的人體工學(xué)、螺紋配合度以及整體尺寸。
功能測(cè)試：在非承重或低承重場(chǎng)景下，測(cè)試其反復(fù)擰緊和松開的便利性、耐用性。
裝配演示：作為產(chǎn)品原型的一部分，向客戶或團(tuán)隊(duì)展示最終的裝配效果。
定制化：可以輕松設(shè)計(jì)非標(biāo)尺寸、特殊logo或符合特定主題的造型（如科幻、復(fù)古風(fēng)格）。
二、設(shè)計(jì)要點(diǎn)與考慮因素
一個(gè)典型的帶頭翼螺栓包含三個(gè)主要部分：
翼形頭部：
人體工學(xué)：翼（“耳朵”）的大小、形狀和紋理決定了擰動(dòng)的舒適度和省力程度。應(yīng)設(shè)計(jì)得易于抓握。
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度：翼與螺栓頭連接處是應(yīng)力集中點(diǎn)，需要添加圓角（Fillet）以避免打印時(shí)和使用時(shí)斷裂。
美觀：可以設(shè)計(jì)流線型或幾何造型，增強(qiáng)視覺效果。
螺栓頭：
通常為圓柱形或沉頭形，與翼部一體。
頭部下端面應(yīng)與螺桿垂直，確保擰緊時(shí)受力均勻。
螺紋：
公制/英制標(biāo)準(zhǔn)：最實(shí)用的做法是設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)的公制（如M6、M8）或英制螺紋，以便與標(biāo)準(zhǔn)的螺母或螺紋孔配合。
打印可行性：
直接打印螺紋：對(duì)于手板，可以直接在模型上設(shè)計(jì)螺紋。使用FDM打印機(jī)時(shí)，層紋可能會(huì)導(dǎo)致螺紋粗糙，需要后期處理。
“熔絲”直徑：在設(shè)計(jì)螺紋時(shí)，需要適當(dāng)放寬牙頂和牙底的寬度，以補(bǔ)償FDM打印的“圓角”效應(yīng)，防止螺紋過緊。
犧牲螺紋：一種更專業(yè)的方法是，將螺桿末端設(shè)計(jì)成光桿，并預(yù)留一個(gè)孔，后期插入一顆真實(shí)的金屬螺栓來提供螺紋功能。這保證了螺紋的強(qiáng)度和精度。
設(shè)計(jì)軟件建議：使用 Fusion 360, SolidWorks, Onshape 等參數(shù)化建模軟件，可以方便地使用“螺紋”工具生成標(biāo)準(zhǔn)螺紋，并精確控制所有尺寸。
三、3D打印設(shè)置建議
正確的打印設(shè)置是成功制造一個(gè)可用手板的關(guān)鍵。
材料選擇：
PLA：首選手板材料。易于打印，細(xì)節(jié)表現(xiàn)好，硬度高，足夠用于功能演示和低負(fù)荷測(cè)試。
PETG：如果模型需要更好的韌性和抗沖擊性（比如擔(dān)心翼部斷裂），PETG是更好的選擇。它也更耐熱，有一定抗蠕變性。
ABS/ASA：如果模型需要在戶外或有輕微化學(xué)腐蝕的環(huán)境下測(cè)試，可以考慮ABS/ASA，但打印難度大。
打印方向 – 這是最關(guān)鍵的一步！
推薦兩種主要方向，各有優(yōu)劣：
方案A：平放打印方式：將螺栓平躺在打印平臺(tái)上，螺桿側(cè)面接觸平臺(tái)。
優(yōu)點(diǎn)：翼部強(qiáng)度高：翼形頭部的層間結(jié)合面是垂直的，受力時(shí)不易從層間撕裂。
頭部下表面質(zhì)量好：接觸平臺(tái)的一面非常光滑平整。
缺點(diǎn)：螺紋質(zhì)量差：螺紋側(cè)面會(huì)產(chǎn)生大量懸垂，需要支撐，打印后螺紋表面粗糙，通常需要砂紙打磨或絲錐修復(fù)。
與平臺(tái)接觸面大：有翹曲風(fēng)險(xiǎn)。
適用于：重點(diǎn)測(cè)試翼部結(jié)構(gòu)和頭部外觀，對(duì)螺紋要求不高的場(chǎng)景。
方案B：豎立打印方式：將螺栓直立，螺栓頭部的一個(gè)端面接觸打印平臺(tái)。
優(yōu)點(diǎn)：螺紋質(zhì)量極佳：螺紋是沿著Z軸“堆疊”出來的，輪廓清晰，幾乎不需要支撐，打印出來即可用。
缺點(diǎn)：翼部強(qiáng)度是弱點(diǎn)：翼部與頭部連接處是層間結(jié)合力最弱的地方，在用力擰動(dòng)時(shí)，容易從層間斷裂。需要支撐：頭部下方的懸空部分需要生成支撐，拆除后會(huì)影響表面光潔度。
適用于：重點(diǎn)測(cè)試螺紋配合和裝配功能，對(duì)螺紋精度要求高的場(chǎng)景。
綜合建議：對(duì)于手板模型，推薦方案B（豎立打?。?/strong>。因?yàn)轵?yàn)證螺紋配合和裝配功能是手板的核心目的之一。翼部的層間強(qiáng)度問題，可以通過增加翼根部的圓角、適當(dāng)提高打印溫度和層附著力來緩解。
層高：
使用 0.16mm 或 0.12mm 的層高，以獲得更光滑的螺紋和模型表面細(xì)節(jié)。
填充密度：
建議 25% – 40%。使用Gyroid填充模式可以在各方向提供均勻的強(qiáng)度。
支撐：
如果豎立打印：需要生成支撐，但僅限“與構(gòu)建平臺(tái)接觸”的支撐，以支撐頭部下方的懸空部分。螺桿部分不需要支撐。
如果平放打印：螺桿下方需要支撐。
四、后處理與測(cè)試
去除支撐：小心地移除所有支撐結(jié)構(gòu)。
螺紋修復(fù)：
如果螺紋粗糙，可以使用一把標(biāo)準(zhǔn)絲錐或板牙對(duì)打印的螺紋進(jìn)行修復(fù)，清除層紋，使其順暢。
也可以使用小刀、銼刀或砂紙仔細(xì)打磨。
測(cè)試裝配：
找一個(gè)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)螺母或已打印的帶螺紋孔的零件，進(jìn)行多次擰入和擰出測(cè)試。
觀察是否有卡頓、過緊或過松的情況。這為您的設(shè)計(jì)修改提供了直接反饋。
總結(jié)：從手板到產(chǎn)品
3D打印的帶頭翼螺栓手板是一個(gè)完美的迭代工具。您可以：
打印測(cè)試 -> 2. 發(fā)現(xiàn)問題（如螺紋太緊、翼太小） -> 3. 修改3D模型 -> 4. 再次打印驗(yàn)證。
通過幾次迭代，就能得到一個(gè)設(shè)計(jì)完美的模型。如果未來需要大批量、高強(qiáng)度的生產(chǎn)，這個(gè)經(jīng)過驗(yàn)證的手板模型就是進(jìn)行金屬鑄造或注塑成型的最佳依據(jù)。
