Математическое и компьютерное моделирование винтов с шестигранной головкой для реализации на 3D-принтере
Аннотация
В данной статье на основе теории R-функций разработаны методики и построены уравнения для моделирования винтов с шестигранной головкой и шлицами Bristol, Pentalobe, Polydrive и др., применяемые как в персональных компьютерах, так и в другом оборудовании высокого класса, для их последующей печати на 3D-принтере. Шлиц Bristol имеет четыре или шесть радиальных лучей-углублений. Преимуществом конструкции данного шлица является правильный перпендикулярный, а не касательный вектор приложения силы при вращении шлица инструментом, что минимизирует опасность его срыва. По этой причине шлиц Bristol используется в винтах из мягких металлов. По сравнению с внутренним шестигранником шлиц Bristol допускает заметно больший крутящий момент, лишь немногим более такового у шлица Torx. Этот тип шлицов используется в авиации, телекоммуникационном оборудовании высокого класса, камерах, воздушных тормозах, сельхозтехнике, астрономическом оборудовании и зарубежной военной технике. Разновидности со штифтом в центре встречаются в игровых приставках, для предотвращения использования плоской шлицевой отвертки как импровизированного ключа. Шлиц Pentalobe – пятилучевой шлиц, разработанный компанией Apple и используемый ею в своих продуктах для ограничения несанкционированной разборки. Впервые использован в середине 2009 года для крепежа аккумулятора MacBook Pro. Миниатюрная версия использовалась в iPhone 4 и последующих моделях, в MacBook Air (в моделях с конца 2010), в MacBook Pro с экранами Retina. Шлиц Polydrive представляет собой звездообразный шлиц с закругленными вершинами звезды. Применяется в автомобильной промышленности для задач, требующих высокого момента затяжки. Шлиц Torq-set – крестообразный шлиц для крепежа с высоким моментом затяжки. Пазы немного смещены и не пересекаются в одной точке. Крепеж с данным видом шлица используется в военной авиации, например в E-3, P-3, F-16, Airbus, Embraer и Bombardier Inc. Компания Phillips Screw Company владеет торговой маркой и производит крепеж с данным видом шлица. Стандартами, описывающими конструкцию шлица, являются National Aerospace Standard NASM 33781 и NASM 14191 для ребристой версии. Полученные уравнения для поверхностей винтов были проверены в ходе моделирования последних перед печатанием на 3D-принтере. Технология 3D-печати позволяет снизить себестоимость и трудоемкость изготовления продукции, в том числе винтов со сложными шлицами. Аналитическая запись проектируемых объектов дает возможность использовать буквенные геометрические параметры, сложные суперпозиции функций, что, в свою очередь, позволяет оперативно изменять их конструктивные элементы. Свойство положительности построенных функций во внутренних точках объекта весьма удобно для реализации 3D-печати.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2021 Т. И. Шейко, К. В. Максименко-Шейко
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Авторы, публикующиеся в этом журнале, соглашаются со следующими условиями:
- Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного договора (соглашения).
- Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
- Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).