设计适合在一起的零件时，应该使用哪种间隙/公差？

假设我正在建模一个带盖的简单盒子。举个例子，我们说盒子顶部的外边缘是50mm x 50mm。使用3D建模软件，可以很容易地为该盒子盖一个盖子，使其顶部边缘的内边缘尺寸也恰好为50mm x 50mm ...但这似乎不是一个好主意。当然，我希望有某种间隙，以确保轻松进行开/关。一个确切的配合好像它是自找麻烦。

• 这种事情我们要留多少差距？
• 它与喷嘴尺寸有关吗？
• 我想这也很重要，您想要紧紧多少，尽管我希望在紧紧紧紧的情况下会使用某种类型的按扣或夹子。
• 较大层的草稿打印是否可用于解决此问题，还是粗糙的层使事情看起来比最终印刷中的要紧？

简短版本：基本上，这取决于您的打印机，品牌，型号，类型，维护状态，挤出机，切片机设置，皮带张力，游隙，摩擦力等。

长版：基本上，您的打印机确定打印的准确性；您可以通过校准和微调打印机来稍微影响精度。定期执行的工作是打印固定大小的校准立方体。在执行此操作之前，您应该阅读“如何校准打印机的挤出机？“；这就是对挤出机进行校准的说明。使用微调的挤出机，您可以打印那些XYZ校准立方体，或者在您的情况下，创建一个50 x 50 x 15 mm的盒子。当您使用卡尺测量长度和宽度时，您将知道此打印尺寸的公差是多少。最终，您可以通过重新调整打印机固件中的每毫米步长来更改此公差，但这并不总是建议（因为您应该将每毫米步长与所用机械装置的机械布局，例如皮带尺寸和节距，以及皮带轮和步进分辨率）。

还请查看“ 如何使运动部件不粘在一起？ ” 的答案。该答案提示要打印一个公差校准模型，该模型使用双曲面形状，该双曲面形状与外部物体之间的间隔为几个值，而与外部对象之间的距离设置为几个值。当您打印时，您会发现哪种公差适合您。请注意，较小零件的公差可能与较大零件的公差不同。

因此，您问题的答案取决于您的3D打印设备，但是公差值通常在十分之几毫米的范围内。要像您的示例中那样在盒子的顶部启用盖子，在设计盖子时需要考虑公差。通常，额外的十分之一毫米可以解决问题，但是如果您先进行一些测试打印，您就会完全知道。

为了回答这个问题，层高对公差的影响是什么，我引用：

将25毫米的立方体装入切片器，并将填充物设置为0％，将周长设置为1，将最上层的固体层设置为0。您还希望以较高分辨率打印它-我选择了0.15毫米，实际上它的确做了与0.3毫米相比，壁厚差异小（0.02毫米）。

所以是的，层高是有影响的，尽管影响很小。

有趣的读物是《物质黑客》中的“ 了解3D打印机公差的指南 ”。

我根据经验法则使用间隙值：0.1毫米-承受一定的力，0.2毫米-仅在没有力的情况下使边缘到边缘相符。

例子：

1）将3mm金属圆柱体压制成塑料部件需要3mm + 0.1mm * 2 = 3.2mm直径的印刷孔（两侧间隙）

2）要安装到塑料部件中的3mm螺钉需要大于3mm + 0.2mm * 2 = 3.4mm的3.5mm的孔就已经足够了。

这是完全实验性的，但始终适用于我在三台不同的打印机上以及PLA和ABS上。

是的，需要一些许可。即使您要加工完美的金属零件，也要留有间隙（并且还要考虑到沿Z轴的未对准情况，长的接头很容易粘结）。

除此之外，您还需要为在挤压压力下（壁高小于喷嘴直径）略微鼓起的壁留一些余量。

其他要考虑的因素是换层渗水（通常会出现小缝），以及加速产生的波纹效应。这意味着，即使您已经测试了特定型号在打印机上所需的间隙，在设计其他型号时也不能依靠相同的间隙完美地工作。如果您需要旋转对称，则很难获得良好的紧密连接以确保可靠性。

有时，就地打印设计可以为您提供与夹子设计类似的效果，但可以保持更大的正保持力

在介绍喷嘴尺寸和卡扣配合之前，让我们先从大图开始。我们需要使用通用语言来定义零件。

• 容差是名义值或参考值与精确值之间的计划差异。
  • 间隙是定义两个部分之间的有意空间的余量。
  • 干扰是指定义两个部分之间有意重叠的余量。
• 公差是给定尺寸允许的随机偏差或变化量。该零件可以承受多少误差并仍然起作用？

让我们举个例子。我们希望将5mm的销钉插入5mm的孔中，并且希望它们之间的配合松动。

我们说的是5mm，但是哪一个5mm更重要-5mm孔还是5mm销？假设其他人想要在我们的孔中使用5毫米的销钉。在这种情况下，引脚尺寸不受我们的控制，因此对于互操作性而言更为重要。

宽松款式要求清仓。我们指定0.2mm，以便它们可以自由旋转。我们可以在孔上增加0.2mm的余量，用5.0mm的销钉提供5.2mm的孔；我们可以从销钉上减去0.2mm的余量，从而在4.8mm的销钉上留出5.0mm的孔；或以我们想要的任何方式分割差异，例如5.1毫米孔和4.9毫米销。因为我们指定了销钉更重要，所以我们将余量添加到孔中。

现在我们已经定义了零件，让我们定义其他对帮助我们理解制造过程很重要的术语：

• 精度是零件之间的最大尺寸变化。（另一个词可能是可重复性。）请注意，机器无法生产公差比其精度更严格的零件。
• 精度是一台机器能够执行的步骤的大小。精度常常与精度混淆，但是它们不是一回事。

现在我们需要了解机器的精度。打印机可以打印大于5mm或小于5mm的针。或者可以打印大于5mm或小于5mm的孔。为了确定打印机的精度，我们需要打印一些5mm的销钉和5mm的孔，并测量定义的值与打印的值之间的差异。最大和最小测量值之间的差异是我们机器的精度。确保测量X，Y和Z尺寸的精度；打印机在X轴和Y轴之间可能会有差异，这会影响零件的圆度。（如果关闭，通常可以通过校准过程在机器的固件中对其进行调整。）此外，我们应该测试圆形零件，圆形孔，方形零件和方形孔，

假设打印机对圆孔和圆销的测量精度均为+/- 0.2mm。

然后，我们移至间隙。零件之间仍然可以工作的最小间隙是多少，可接受的最大间隙是什么？作为设计师，由您决定。在这个例子中，我们说我们想要一个宽松的配合，所以让我们定义销与孔之间的间隙至少为0.2mm。但不要超过1.0mm，否则零件会掉落。

由于机器的精度为+/- 0.2mm，因此销钉的位置在5.2mm至4.8mm之间。因此，孔必须为5.2mm，再加上间隙加上孔的精度。孔尺寸为5.6mm +/- 0.2mm。最小公差条件是最小尺寸的孔（5.4mm）和最大尺寸的销钉（5.2mm），并留有0.2mm的间隙；最大公差为最大尺寸的孔（5.8mm）和最小尺寸的销钉（4.8mm），从而提供1.0mm的间隙。

请注意，1.0 mm的间隙确实很草率。对于我们的应用而言，它似乎太松散了。我们可能会考虑将公差缩小到0.05mm，以减小间隙。但是我们已经注意到，机器不能产生比其精度更严格的公差。如果打印机无法生产出满足我们指定公差的零件，我们将需要寻找其他方式来制造或精加工零件。

在金属加工世界中，执行此操作的常用方法是指定要使用有意的最大材料制造的零件。这使我们从一个较小的孔开始，并使用孔或钻头将其打开到更精确的圆形孔。我们可以用一根销子做同样的事情，从一根较粗的杆开始，向下转动或磨削使其更光滑，更圆。

在FDM 3D打印世界中，我们可以在工作台上执行相同的操作。首先，在零件上打印额外的一层（或两层）。额外的厚度可以在钻孔或磨削时去除更多的材料，而不会严重削弱零件。打印后，将钻头穿过孔进行清洁。或者将销钉旋转到钻探电机的卡盘中，然后用一圈砂纸将其磨碎。

当然，任何时候添加精加工工序都需要更多的人工，因此成本更高。因此，这不是我们每个环节都想做的，但是我们可以考虑一下。

请注意，以这种方式定义零件时，并不是从喷嘴直径或层高开始的。取而代之的是，您允许喷嘴直径，层高以及所有引起变化的原因之和显示在机器的测量精度中。较小的喷嘴，较薄的层，加热的床或冷却风扇均可能有助于提高精度，但是最好考虑所有机器选件的累积影响。

既然您说的是喷嘴，我希望您的意思是FDM 3d打印。通常，您将使用一（1）个零件之间的间隙轮廓。轮廓通常等于喷嘴的大小。3d打印的正方形对象的角是圆形的。圆角的半径将是喷嘴直径的一半（即喷嘴的半径）。同样，如果轮廓上发生过度挤压，则这两个零件将无法相互配合。当然，这是假定它们被设计为易于分开。否则，如果打算将它们摩擦配合在一起，则可以使其完全匹配。

我通常会打印一个具有不同壁厚的测试立方体，然后计算平均偏差。我将此用作容忍度。但是，我不认为许多皮带驱动的笛卡尔打印机在XY轴上的性能要好于+/- 0.1到0.25 mm。因此，我建议使用0.1到0.25毫米之间的值。如果长度超过0.5毫米，则力学上会有问题。

经过4个月的打印，基于灯丝和喷嘴的几何形状，我至少了解了两种情况的答案。在此讨论中，我将使用.1mm层和.4mm喷嘴。

首先是基本的盒子和盖子，这是我的问题。重要的是要记住一个圆形的喷嘴开口的形状，因此，当挤出到户外时，您会得到一个圆柱体。但是我们不挤在露天。我们将挤出的细丝巧妙地压入构建表面或上一层。在那种情况下，使用我最好的ascii技术，长丝挤出线的横截面具有圆角，仅近似于.4mm喷嘴尺寸，如下所示：

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当您放下几层时，打印零件的外边缘应看起来像这样：

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曲线的外边缘实际上从零件的计划尺寸稍微突出。问题是“多少”？到目前为止，我的经验是.05mm。记住，您需要为盒子部分和盖子部分都考虑到这一点。此外，在设计盖子时，您需要考虑每个尺寸轴两端的间隙。这意味着0.2mm的间隙仍然是一个不错的贴合位置。

对于第二种情况，假设您有一对可以放在一起的印刷品。基础印刷品包括一个向上指向的杆或圆柱体，如乐高积木，将插入成对的开口中。

现在，您需要在上部创建匹配的圆柱孔，并且需要知道多大。问题在于开口的顶部，开口下方只有空气来支撑灯丝。对于小间隙，您可以缩小距离。对于较大的间隙，您可以使用支撑材料或半球顶部。

假设您发现这些选项在这种情况下比较困难，或者可能是其他因素使您将此零件横向打印。因此，您不必像缸罐一样开口，而是像缸侧放一样打印零件。

现在我们可以考虑灯丝放置的几何形状。以我的示例喷嘴和层尺寸为例，我们意识到您的开口不是模型所指示的精确圆。相反，您具有网格图案，就像旧的8位计算机艺术一样。更糟糕的是，每个“像素”的宽度最多是高度的4倍。

考虑到这一点，您所需的最小额外空间将是.1mm高度的1/2，而错误的情况可能会将其扩展到.4mm灯丝宽度的1/2。由于这一直贯穿零件（两侧），因此您需要两次这样的距离。这是在前面讨论的框效果之外的附加效果。结果表明，倒圆角的零件应在.3mm和.5mm之间寻找间隙，如果要设计零件，则可能需要在某个点缩放比例，并留有额外的间隙空间。但是，请记住，塑料是柔软的，如果推入（字面）推，打磨。实际上，我在该范围的下限附近做得很好。