FreeCAD练习用斜座式双孔铰接支撑零件

　　这类带双同轴铰接孔的斜向支撑座，在轻工自动化输送线的侧边导向机构、小型工装夹具的角度支撑模块、非标设备的门板铰接限位结构里都有很广的适配场景，日常做结构设计的时候经常会碰到类似构型的零件，很多新手刚接触三维建模的时候，也会拿这类带斜面、带空腔减重、带同轴孔特征的零件做基础建模练习，能快速掌握拉伸、切除、拔模、同轴约束这些核心建模操作。从实际功能来看，这个零件的核心作用是提供两个垂直方向的安装基准，上端的凸台孔用来穿铰接销轴，和上方的摆动类构件做转动配合，下端的底板孔用来和设备安装基面做螺栓固定，中间的斜向筋板结构是整个零件的受力承托部分，把上端铰接点的载荷均匀传递到底板安装面，避免应力集中在转角位置。

　　设计这类零件的时候，首先要确认的是两个铰接孔的同轴度公差，因为这两个孔是穿同一根销轴的，如果同轴度超差，装配的时候销轴会别劲，转动的时候卡滞，长期运行还会出现孔壁偏磨的问题，一般这类轻载支撑件的同轴度公差会控制在0.02mm以内，孔的内壁粗糙度要达到Ra1.6，保证销轴转动顺畅。然后是斜筋的角度设计，这个角度不是随便定的，要根据实际安装空间里上端构件的摆动行程来算，要保证构件摆动到极限位置的时候，不会和筋板的侧面发生干涉，同时筋板的厚度要根据承受的径向载荷来核算，一般轻载场景下用6-8mm厚的Q235钢板折弯或者铣削加工就足够，要是用在有冲击载荷的场景，就要换成45号钢做调质处理，筋板厚度加到10mm以上，还要在转角位置做R3-R5的圆角过渡，减少应力集中。

　　中间做三角形空腔的设计，一方面是为了减轻零件自重，降低材料成本，另一方面也能避免实心结构在加工的时候出现应力变形，尤其是铣削加工的时候，实心料的去除量太大，加工周期长，还容易因为切削热导致零件变形，做空腔结构的话，既不影响整体结构强度，还能缩短加工时间，不过空腔的内壁要做1-2度的拔模斜度，方便加工的时候排屑，也能避免应力在空腔尖角位置集中。安装边界方面，下端底板的两个安装孔中心距要和设备基面上的预装螺孔中心距完全匹配，孔的直径要比选用的固定螺栓大0.5-1mm，预留一定的安装调整余量，避免因为加工误差导致装不上；上端凸台的高度要比铰接构件的配合厚度大1-2mm，保证销轴穿入之后，两端的卡簧或者挡圈能有足够的安装空间，不会出现构件夹死转不动的情况。

　　另外要注意的是，零件的所有外露棱边都要做C0.5的倒角，去掉加工毛刺，避免装配的时候划伤操作人员，也能减少应力集中的点位。很多新手建模的时候容易忽略的点是，两个铰接孔的中心距要和配合的构件摆臂长度匹配，不然会导致摆动行程达不到设计要求，还有斜筋和底板、上端凸台的连接位置，一定要做圆角过渡，不能做成直角，不然实际受力的时候很容易在直角位置出现开裂，尤其是承受交变载荷的场景，直角位置的应力集中系数能达到3以上，很容易引发疲劳断裂。这类零件如果是用在食品加工设备上，还要做表面抛光处理，粗糙度达到Ra0.8，避免积料滋生细菌，如果是用在普通工业设备上，做喷塑或者发黑防锈处理就可以满足使用要求。建模的时候，一般先从下端安装底板的草图开始画，确定安装孔的位置和底板的外形尺寸，然后拉伸成底板实体，接着画上端铰接凸台的草图，确定凸台的高度和内孔尺寸，拉伸之后再做斜筋的连接，把三个部分合并成一个实体，之后做空腔的切除，最后添加圆角、倒角这些工艺特征，整个建模过程要注意特征的先后顺序，避免出现特征失败的情况，尤其是空腔切除的时候，要保证切除范围不超出筋板的边界，不然会出现壁厚不均的问题，影响零件强度。