Протокол розрахунку. Стандарт посадки S14, версія 0

Не штифт. Коротка товста бобишка.

Мінімальне з'єднання з воску знайдено розрахунком, а не вірою. Потягніть кінчик убік: колір показує напруження за формулою консолі, вище 0,40 МПа деталь тріскає.

Фізично нічого не відлито й не спалено. Усе тут — розрахунок на сітках. Сила складання, знос і модуль пружності — наші оцінки, і вони так і підписані. Відповідь дадуть лише досліди.

До висновку: що обрано і чому

Три яруси прототипу кам'яної баби: основа, торс із бобишкою, голова

S14Тримає

Тягніть убік

Прогин показано ×200. E = 100 МПа, оцінка

Консоль, сила на кінчику

σ = 32 · F · L / (π · d³) = 32 · 3,0 · 8 / (π · 14³) = 0,09 МПа

Ø корінь14 мм

L висота8 мм

F сила3,0 Н

Зламається від: 13,5 Н
Запас сили: 10,5 Н
σ при 3 Н: 0,09
σ при 10 Н: 0,30
Виживе 5 збирань: 99,4 %
Виживе 20 збирань: 97,6 %
Справжній прогин, мкм: 2,7

Поріг 0,40 МПа = низ міцності 0,8 МПа × множник 0,5 на надріз і бульбашку (оцінка)

3 Н обережно, 10 Н різко: сила при збиранні повз гніздо, наша оцінка, джерела немає

Торс А прототипу «Кам'яні баби», власна геометрія, перевірка посадки, а не дизайн. Бобишку перебудовано за розмірами S14. Карта рахує лише бобишку: корпус не розраховується.

Сцена не завантажилась, але розрахунок працює: повзунки керують числами та епюрою.

Зазор між відливками: 40 000 проб у вашому браузері

Бобишка й гніздо усідають разом, тож важлива лише різниця між відливками. Кожна точка — одна пара. Шукаємо заклинювання й люфт. Рахує Worker, малює відеокарта; ті самі проби їдуть за перемикачами.

Зазор на діаметр, мм

Партія воску

Циклів

Зазор на формі, мм

	Тут	Звіт
Зазор 1 %, мм	0,24	0,24
Медіана, мм	0,48	0,48
Зазор 99 %, мм	0,73	0,73
Заклинить	0,00 %	0,00 %
Більше 0,8 мм	0,07 %	0,07 %

Люфт не перекидає: навантаження несе плоске кільце, бобишка лише центрує. Зазор 0,88 мм зсуває деталь на ±0,44 мм. Нахил задає нерівність торця, тому торець вирівнюється на гарячій плиті.

Розкид усадки ±0,5 % в одній партії (оцінка), ±1,3 % між будь-якими партіями (з діапазону 2,7–5,3 %), майстер ±0,1 мм, обрізка ±0,05 мм, знос 0,01 мм на бік за цикл (оцінка). Гніздо усідає як деталь: це припущення перевірить дослід.

Що переживе 5 і 20 збирань

Сила промаху логнормальна, частка промахів задана. Обидві величини наша оцінка, тож модель порівнює розміри, але не обіцяє ресурс. Змініть припущення самі: порядок розмірів лишається.

Частка промахів20 %

Медіана сили, Н3,0

Висота L = 8 мм береться зі стенда. Кола — точки з таблиці звіту. Тонкий штифт упирається в 33 %: це не міцність, а межа моделі, бо промахи трапляються лише в частині циклів.

Простір рішень: сила зламу, Н

Торкніться клітинки, і стенд перебудується.

Ø \ L, мм	6	8	10	12
4
5
6
8
10
12
14
16

● витримує 10 Н
◐ лише 3 Н
○ ламається і від 3 Н

Таблиця звіту

Бобишка, мм	Зламається від, Н	5 збирань	20 збирань
Ø5×8	0,6	32,9 %	1,2 %
Ø6×8	1,1	34,5 %	1,4 %
Ø8×8	2,5	51,8 %	7,2 %
Ø8×6	3,4	64,0 %	16,8 %
Ø10×8	4,9	81,0 %	43,1 %
Ø10×6	6,5	90,7 %	67,6 %
Ø12×8	8,5	95,9 %	84,6 %
Ø12×6	11,3	98,7 %	94,7 %
Ø14×8	13,5	99,4 %	97,6 %
Ø14×6	18,0	99,9 %	99,4 %
Ø16×8	20,1	99,9 %	99,7 %

Натяг розпливається

Посадка з натягом здається очевидною. Закон повзучості Манктелоу (Mancktelow, 1988, парафін 50–52 °C) каже інше: при 0,3 МПа й 22 °C деформація 1 % минає за 1,1 год. Натяг 0,1 мм на Ø12 — це якраз близько 1 %.

Температура, °C22

Минуло часу1 год

Напруження, МПа

До деформації 1 %: 1,1 год
Лишилось натягу, %: –
Швидкість, 1/с: –
Вимірювання: екстраполяція, порядок величини

Час до 1 % деформації

МПа \ °C	22	25	30	35
0,02	775 год	88 год	2,6 год	5 хв
0,05	84 год	9,6 год	17 хв	33 с
0,1	16 год	1,8 год	3,1 хв	6 с
0,3	1,1 год	7,5 хв	13 с	<1 с

Виміряно при 24–27 °C від 0,12 МПа, при 35 °C від 0,013 МПа. Менші напруження й 22 °C — екстраполяція. Інший віск: чисел для свічкового парафіну не знайдено. Модель спрощена: σ стале, а насправді падає разом із натягом.

Кільце під деталлю 100 г несе 0,00123 МПа, і йому повзучість не страшна. Посадка не тримає: деталь стоїть власною вагою.

Висновок

На 5 збирань вистачає Ø12×6 (98,7 %), на 20 збирань Ø14×6 (99,4 %). Штифт Ø6×8 за 5 збирань виживає у 34,5 % випадків, за 20 у 1,4 %.
У прототипах стоїть S14, Ø14×8: на 2 мм довша заради заходу, хоча Ø14×6 за цим розрахунком міцніша (18,0 Н проти 13,5 Н). Який лишити, вирішить дослід 1.
Зазор 0,5 мм на формі: заклинювання 0 % в одній партії й 0,13 % між партіями, медіана 0,48 мм. Через 20 циклів медіана 0,88 мм і 76,5 % пар понад 0,8 мм: посадка вільна, але вона й не несе.
Деталь тримається власною вагою. Посадка з натягом не працює: повзучість знімає її приблизно за годину при 22 °C.
Возити лише розібраним: удар 3 g (оцінка) від деталі 100 г дає 0,44 МПа в бобишці Ø14, вище порога 0,40 МПа. Піднімати зібране за верх не можна.

Стандарт S14 у зборі, розмір у воску

Звідки кожне число

Величина	Значення	Статус
Міцність парафіну	0,8–2,1 МПа	Рушій, аудит, огляд
Множник на надріз	0,5	Оцінка, джерела немає
Бокова сила	3 і 10 Н	Оцінка, виміряти динамометром
Частка промахів, медіана сили	20 %, 3 Н	Оцінка
Лінійна усадка	2,7–5,3 %	З об'ємної 8–15 %
Розкид в одній партії	±0,5 %	Оцінка
Майстер, обрізка	±0,1 і ±0,05 мм	Оцінка
Знос за цикл	0,01 мм на бік	Оцінка, вимірює дослід 1
Модуль пружності	100 МПа	Оцінка, в джерелах не знайдено
Повзучість	Степеневий закон	Виміряно на іншому воску, нижче межі екстраполяція

Найдешевші досліди, після відливки бази

Злам і 20 циклівОдна форма: бобишки Ø8, 10, 12, 14 по 5 штук і гнізда. Кухонні ваги, штангенциркуль.Сила зламу замість оцінки, знос за цикл, чи годиться Ø14×6.
Спека і повзучістьПара S14 із першого досліду, 35 °C, доба під вагою.Чи приварюється деталь при зберіганні.
Стрижень гніздаТа сама форма, 3 відливки із силіконовим стрижнем.Тріщини навколо гнізда, усадка гнізда проти бобишки.

Чого тут немає

Жодної відливки, зламу чи замірів на столі: це концепт і розрахунок.
Концентратора напружень у карті немає: консоль, а запас закладено множником 0,5.
Втоми й зносу немає в кривих виживання, знос є лише в зазорах.
Сторінка нічого не продає й не збирає даних.

Як це зроблено

Стенд: справжня сітка торса з прототипу, бобишка за профілем S14, вершинний шейдер гне її як консоль, фрагментний рахує σ у кожній точці.
Зазори: порт fit_mc у Worker, 40 000 пар, точки на відеокарті.
Формули сторінки звіряються з таблицями звіту при кожній збірці; розбіжність зупиняє збірку.