做结构设计实训的时候,这类高低错落的双矩形块组合结构是很典型的基础练习载体,很多刚接触三维建模的从业者都会从这类规整几何体组合的零件入手,练习拉伸、切除、基准对齐这些最核心的建模指令,同时也能理解实际工业场景里这类块类结构的安装逻辑与功能边界。从实际应用场景来看,这类带双安装孔的阶梯矩形块,在通讯设备内部的支撑结构里很常见,比如通讯基站的内部模块固定座、手持通讯终端的内置配重支撑块,都会用到类似的结构形式——靠高低差形成的阶梯面来适配不同高度的电子元器件安装位,两个同轴排布的通孔则是用来穿装固定螺栓,把整个块体锁紧在设备的内部安装基板上,避免设备在运输或者使用过程中出现移位、松脱的问题。
从产品功能特性来说,这个结构没有复杂的曲面或者异形特征,全部由规整的直角平面与圆柱通孔构成,加工难度极低,不管是采用机加工铣削成型,还是采用注塑、粉末冶金的方式批量生产,都能很好地控制成型精度,两个矩形块采用一体化连接的结构形式,没有拼接缝隙,整体结构刚性更好,不会因为长期受载出现拼接处开裂的问题。高块上的两个通孔采用等直径、等间距的排布方式,孔的轴线垂直于块体的正面平面,安装的时候可以直接对齐基板上的预装螺纹孔,不需要额外调整角度,装配效率很高;低块的顶面比高块的顶面低出固定的高度差,这个高度差是根据需要避让的元器件高度来设定的,实际设计的时候可以根据安装空间的需求调整高低块的高度比例,不需要改动整体的安装孔位布局,适配性很强。
聊到设计思路,做这类结构的时候首先要确定安装基准面,一般会把块体的底面作为整个零件的第一基准,所有的高度尺寸都从底面开始标注,保证安装的时候底面能和基板完全贴合,不会出现翘边的问题;其次要确定两个安装孔的中心距,这个尺寸需要和配套安装的基板孔位完全匹配,孔的直径要比选用的固定螺栓直径大0.1到0.2毫米,预留出足够的安装公差,避免因为加工误差导致螺栓穿不进去。高低块的衔接处做了直角过渡,没有设置圆角,一方面是降低加工难度,另一方面是在通讯设备内部这类封闭安装空间里,不需要考虑人员触碰的刮擦风险,直角过渡能最大化利用内部的安装空间,不会因为圆角占用额外的位置。
再说到外形尺寸与安装边界,整个结构的总宽度由高块的宽度决定,总长度是高低块的长度之和,总高度就是高块的高度,安装的时候需要预留的空间边界要比实体尺寸大出至少2毫米的余量,方便装配的时候调整位置,两个通孔的深度贯穿整个高块的厚度,螺栓穿装之后不会突出块体的背面,避免刮伤背面的线路或者其他元器件。低块的侧面和高块的侧面是齐平的,整个零件的侧面没有突出的结构,安装的时候可以贴紧设备内部的侧壁放置,进一步节省安装空间。这类结构虽然简单,但是能很好地体现结构设计里“基准优先、功能适配、易加工易装配”的核心原则,很多复杂的通讯设备内部支撑结构,拆解到最后都是这类基础几何特征的组合,把这类基础结构的设计逻辑摸透,做复杂结构的时候才能避免出现干涉、安装困难、加工成本过高的问题。建模的时候要注意,两个矩形块的合并要采用实体合并的方式,不要出现多余的重合面,不然导入工程图模块的时候容易出现剖面线错误,孔的绘制要采用完全贯穿的切除方式,不要设定固定的深度值,避免后续调整块体厚度的时候孔没有打通,影响后续的出图与加工。
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