Как выбрать производителя 5-метрового листогибочного пресса
Зайдите в любой цех, где 5-метровый листогибочный пресс гнет 12-миллиметровый лист, и посмотрите на зев станка. Если вы видите ряд…
Лазерная резка — это быстрый и удобный способ воплотить ваши идеи в жизнь. При правильном подходе даже простые двухмерные детали можно собрать в сложный трехмерный объект. Однако использование крепежа, такого как винты, болты, клеи или даже сварка, может значительно увеличить время и стоимость проекта. В этой статье мы рассмотрим несколько способов сборки деталей без крепежа — от соединений типа «шип-паз» до крючков, что позволит упростить сборку и сэкономить время и средства.
В этой статье рассмотрим:
Соединения «шип-паз» — один из самых распространённых и простых способов соединения двух и более деталей. Язычок выступает в роли «мужской» части соединения, а паз — «женской». Паз может находиться как на краю, так и в центре детали, в то время как язычок всегда располагается по краю. Чем больше язычков и пазов, тем прочнее соединение. При соединении двух деталей по краям язычки и пазы часто размещают рядом друг с другом, образуя «пальцы», которые удерживают детали вместе. На рисунке ниже представлены примеры соединения деталей по торцу, в центре и на нескольких концах.
Поговорим о допусках! Длина язычка всегда равна толщине материала. Это гарантирует, что собранный язычок не будет выступать за паз, обеспечивая ровную поверхность. Чтобы избежать заедания, паз всегда (немного) больше язычка. Для свободной посадки ширина паза должна быть больше ширины язычка на 0,010”, а толщина паза — больше толщины язычка также на 0,010”. Если у вас есть дополнительные вопросы по допускам для соединений «шип-паз», посмотрите наш видеогид по проектированию успешных соединений «шип-паз»!
Острые углы паза создают концентрацию напряжений. Это приводит к образованию трещин и, в конечном итоге, к разрушению соединения, особенно если оно подвергается высоким нагрузкам или вибрациям. Добавив небольшой радиус в угол, напряжения значительно снижаются, и риск появления трещин уменьшается. Наибольшую прочность дает полный радиус по концам паза. Однако ширина язычка должна быть меньше, чтобы поместиться в паз с радиусом, что приводит к менее плотной посадке. Чем больше радиус, тем свободнее соединение.
Если требуется высокая точность, но есть риск растрескивания, используйте паз типа «dog bone». Такой паз имеет отверстия в каждом углу, что равномерно распределяет напряжения, сохраняя при этом плотную посадку язычка. Края отверстий также должны быть закруглены, чтобы избежать острых концов, где будут концентрироваться напряжения. На рисунке ниже показаны различные варианты пазов.
Язычки, как и пазы, можно скруглять или снимать фаску, чтобы уменьшить концентрацию напряжений. Соответственно, размер паза придется скорректировать под новую форму, что сделает соединение чуть менее плотным.
Соединения «шип-паз» — одни из самых простых для реализации в ваших проектах, но прочность соединения определяется только плотностью посадки. Просто добавив каплю клея, можно значительно усилить соединение. Тем не менее, этот тип соединения отлично подходит, если конструкцию нужно часто разбирать или в ней используются сменные детали.
Стандартные соединения типа «шип-паз» идеально подходят для листового металла и других материалов толщиной от 0,080” и более. Если вы используете материал тоньше, рассмотрите возможность добавить изогнутые язычки в конструкцию. Удлинив язычок, его можно легко согнуть после выхода из паза, получив постоянное или полупостоянное соединение. Просто согните язычок руками или плоскогубцами, вставьте в соответствующий паз и загните для фиксации.
Тонкий алюминий марок 2024 и 5052 — самый легкий и удобный в сгибании. Однако этот метод подходит и для других тонких металлов с определенными усилиями и вниманием. Также хорошо подходят следующие материалы:
На рисунке ниже показан простой изогнутый язычок и паз в развертке и в собранном виде.
Совет: Добавление небольших отверстий на концах язычка облегчает сгибание и делает линию сгиба более аккуратной.
Это соединение особенно прочно в направлении, перпендикулярном изогнутым язычкам. Если приложить сильное усилие вдоль язычков, есть риск, что язычок деформируется и выйдет из паза. Размещение язычков и пазов под углом и сгибание в противоположные стороны увеличивает прочность. Как всегда, чем больше язычков и пазов, тем прочнее соединение.
Изогнутые язычки и пазы можно использовать и по-другому. Длинный язычок может удерживать стопку деталей вместе. Изогнутые язычки можно использовать для крепления более толстых материалов, например, прозрачного акрила к металлу. Детали можно соединять как перпендикулярно, так и параллельно друг другу. Если пространство ограничено, два язычка могут войти в один паз и загибаться в противоположные стороны. Ниже приведены примеры.
Что делать, если материал толще? Чем толще материал, тем сложнее его сгибать. Если вы не бодибилдер, потребуется помощь. Увеличив отверстие на конце язычка, вы уменьшаете поперечное сечение для сгиба и уменьшаете необходимое усилие. Плоскогубцы также помогут.
Еще один способ облегчить сгиб — сделать небольшие надрезы по линии сгиба. Это также уменьшает количество материала для сгиба и снижает требуемое усилие. Однако слишком глубокие надрезы могут привести к поломке язычка при сгибании.
Крючки позволяют быстро собирать конструкцию. Крючок — это простая вариация язычка. Он проходит через паз и выходит на другой стороне. На крючке имеется выемка, равная толщине материала. Затем крючок опускается вниз, и выемка фиксируется в боковой части паза. На рисунке ниже показаны развертка и сборка простого крючка и паза.
Совет по проектированию соединений с крючками: Скругляйте внешние стороны крючков, чтобы избежать острых краев и возможных травм.
Поскольку крючок опускается в паз, верхняя часть выемки должна совпадать с нижней частью паза по конструкции для правильного положения сборки. Паз должен иметь зазор не только для выемки, но и для всей длины крючка. В одном соединении может быть несколько крючков. При достаточном усилии крючки можно освободить и разобрать конструкцию. Крючки подходят как для тонких, так и для толстых материалов. И снова — чем больше крючков, тем прочнее соединение.
Конструкция с клином, язычком и пазом, известная в столярном деле как соединение «шип-паз с клином», использует три уникальные детали. Как и в других соединениях, язычок располагается на краю детали. Однако в этом язычке имеется внутреннее отверстие. Язычок проходит через соответствующий паз соединяемой детали. Третья, более мелкая деталь — это клин, который вставляется в отверстие язычка. Клин размещается перпендикулярно язычку и прижимает его к сопрягаемой детали с пазом, предотвращая смещение язычка. На рисунке ниже показаны развертка и сборка простого соединения клин-язычок-паз.
Это соединение лучше всего подходит для более толстых материалов. В результате получается уникальный, «ручной» внешний вид, популярный в деревянной мебели. Клин можно вынуть, и конструкцию легко разобрать. Соединения типа клин-язычок-паз чрезвычайно прочны и имеют множество вариаций.
Как показано на рисунке выше, клин может быть одинаковой толщины, что обеспечит простую и легкую посадку. Небольшие утолщения на концах помогают удерживать клин и увеличивают площадь для аккуратного забивания молотком, но форма клина может быть различной, в зависимости от эстетики или функциональности.
Распространенный вариант — использование клина в виде клинышка. Чем глубже клин вошел в соединение, тем выше прижимная сила. Клин можно сделать с большим отверстием для захвата или привязывания к сопрягаемой детали. Если материал достаточно гибкий, клин может фиксироваться с щелчком, как застежка на рюкзаке. На рисунке ниже показаны различные варианты клиньев:
Это соединение исключительно прочное и может быть выполнено в различных вариантах — под ваш проект и требуемую прочность. Однако оно требует дополнительной детали, что может быть неудобно и немного увеличивает время сборки.
Существует несколько способов собрать ваши детали без использования гаек и болтов. Методы, представленные в этой статье, демонстрируют различные типы беспосадочных соединений, подходящих для различных материалов и задач, с легкой возможностью адаптации под ваш проект. Комбинируя различные типы соединений, вы сможете получить максимальные преимущества каждого из них в самых подходящих местах.
