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Beim Produktdesign entscheiden oft Details über den Erfolg oder Misserfolg eines Produkts. Die Ver?nderung von Ecken, ein scheinbar kleines Designelement, spielt tats?chlich eine entscheidende Rolle. Die am h?ufigsten verwendeten Eckenmodifikationen werden in Verrundung und Abschr?gung unterteilt.

Das Entwerfen von Verrundungen und Fasen ist eine der wichtigsten F?higkeiten für Produktdesigner. Im Vergleich zu scharfen Ecken sind Verrundungen und Fasen benutzerfreundlicher, optisch glatter und k?nnen die Einfachheit und Sch?nheit eines Produkts besser zur Geltung bringen. Darüber hinaus kann der kreative Einsatz von Verrundungen und Fasen Ihr Produkt von anderen abheben.

Heute geht es um Verrundungen und Fasen in der Produktgestaltung, mit vielen Verrundungsbildern am Ende des Artikels.

Was sind Filets und Fasen?

Unter Verrundung versteht man die Verbindung zweier gekrümmter Fl?chen eines Teils mit einer tangentialen Kreisfl?che. Die Standardverrundung wird in der Regel durch einen Radiuswert R dargestellt, um ihre Gr??e anzugeben.

Unter Fasen versteht man das Verbinden zweier gekrümmter Fl?chen eines Teils mit einer gewinkelten Fl?che. Die Standardfase wird normalerweise durch einen Abstandswert C dargestellt, um ihre Gr??e anzugeben, wobei der Standardwinkel 45° betr?gt.

Im Produktdesign ist beides der Prozess des Schneidens einer abgeschr?gten Kante an den Ecken oder Kanten eines Objekts. Dieser abgeschr?gte ?bergang kann entweder gerade oder gekrümmt sein, je nach den Designanforderungen und funktionalen Zwecken.

Funktionen von Fasen und Hohlkehlen in Produkten

Sicherheit:

Fasen und Verrundungen k?nnen die Sch?rfe von Produktkanten verringern und so verhindern, dass sich Benutzer bei der Benutzung verletzen. Dies ist besonders wichtig bei der Gestaltung von Handger?ten oder Kinderspielzeug.

?sthetik:

Das richtige Anfasen oder Abrunden kann das Aussehen des Produkts verbessern und seine Linien glatter machen.

Ergonomie:

Bei der Gestaltung von Handger?ten oder Werkzeugen k?nnen Abschr?gungen oder Verrundungen die Griffigkeit verbessern, so dass das Produkt leichter zu handhaben ist und die Benutzerfreundlichkeit erh?ht wird.

Langlebigkeit:

Fasen und Verrundungen tragen dazu bei, die Spannungskonzentration zu verringern, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Materialbrüchen in diesen Bereichen sinkt und die Lebensdauer des Produkts verl?ngert wird.

Vereinfachung der Montage:

Wenn verschiedene Teile eines Produkts zusammenpassen müssen, k?nnen Fasen und Verrundungen als Führungen dienen, um die Teile korrekt auszurichten, den Montageprozess zu vereinfachen und die Produktionseffizienz zu steigern.

Konsistenz in der Designsprache:

Fasen und Verrundungen k?nnen Teil der Designelemente sein und einen einheitlichen Stil mit anderen Merkmalen wie abgerundeten Ecken und Rundungen schaffen, was den Wiedererkennungswert des Produkts erh?ht.

Unterschiede zwischen Hohlkehlen und Fasen

Sowohl Verrundungen als auch Fasen k?nnen verwendet werden, um scharfe Kanten abzustumpfen oder einen allm?hlichen ?bergang zwischen zwei aneinander grenzenden Fl?chen zu schaffen. In dieser Hinsicht sind sie austauschbar. Bei vielen Anwendungen gibt es jedoch deutliche Unterschiede zwischen Verrundungen und Fasen.

1. Verarbeitungsmethoden

Bei der Standardbearbeitung k?nnen vertikale Innen- und Au?enverrundungen leicht bearbeitet werden, Innenfasen hingegen nicht. Für Verrundungen sind spezielle Werkzeuge erforderlich, um verschiedene Radien zu erzielen (es ist sinnvoll, den Radius der Verrundung gr??er zu w?hlen als den Radius des Werkzeugs). Im Gegensatz dazu sind für Fasen keine speziellen Werkzeuge erforderlich; Fasen unterschiedlicher Gr??e k?nnen durch Steuerung der Schnitttiefe hergestellt werden.

Horizontale Innen- und Au?enverrundungen erfordern mehr Bearbeitungszeit (es sei denn, es werden spezielle Verrundungswerkzeuge verwendet), w?hrend das Anfasen viel weniger Zeit in Anspruch nimmt.

Es ist wichtig zu beachten, dass für CNC-Bearbeitungist die Bearbeitungszeit für Filets und Fasen vergleichbar.

2. Funktionsweise

Sowohl Verrundungen als auch Abschr?gungen k?nnen die Spannungskonzentration verringern und den Fluss optimieren. Allerdings bieten Verrundungen einen kontinuierlichen ?bergang, w?hrend Fasen einen linearen ?bergang bieten, bei dem nach dem Abschr?gen eine Kante verbleibt. Im Vergleich zu Fasen bieten Verrundungen eine geringere Spannungskonzentration und einen geringeren Flie?widerstand, weshalb sie bei Kunststoffteilen vorzuziehen sind, sofern die Kanten der Fase nicht weiter verrundet werden.

Wenn Ihr Entwurf jedoch Schraubenl?cher, Fixierl?cher oder Fixierstifte enth?lt, sind Verrundungen keine gute Wahl. Im Vergleich zu Verrundungen k?nnen Fasen mit kleineren, sch?rferen Kanten dazu beitragen, dass die Bohrung reibungsloser verl?uft, was die Montage erleichtert.

Au?erdem k?nnen Fasen Folgendes bewirken Kegelsenkungenwas bei Filets nicht der Fall ist.

3. ?sthetik

Aus ?sthetischer Sicht werden Leisten im Industriedesign aufgrund ihrer optisch ansprechenden Eigenschaften h?ufig bevorzugt. Rundungen sind weich und bequem und vermitteln ein Gefühl von Sicherheit und N?he. Im Gegensatz dazu vermitteln Fasen ein scharfes, aggressives Gefühl. Bei Konsumgütern werden selten gro?e Fasen verwendet, aber Fasen k?nnen bei bestimmten Details ein einzigartiges Aussehen erzeugen und den letzten Schliff geben.

Je nach den Konstruktionsanforderungen k?nnen Sie an Au?enkanten sowohl Verrundungen als auch Fasen verwenden. Wenn das Aussehen nicht wichtig ist, wie z. B. bei bearbeiteten Metallteilen, k?nnen Sie sich für einfache Fasen entscheiden, um scharfe Kanten abzustumpfen und so die Teilekosten zu senken.

Ist hingegen die ?sthetik wichtig und sind Verrundungen erforderlich, müssen Sie die Gr??e des Radius der Innenverrundung berücksichtigen. Ist der Radius zu klein, ben?tigen Sie m?glicherweise teurere und zeitaufw?ndigere Verfahren wie EDM oder Drahtschneiden. Gr??ere Radien sind leichter zu bearbeiten (es k?nnen gr??ere Werkzeuge verwendet werden, was die Bearbeitungszeit reduziert und die Bearbeitungstiefe erh?ht).

Faktoren, die bei der Wahl zwischen Filets und Fasen zu berücksichtigen sind

Bauingenieure sind oft unsicher, wenn sie entscheiden müssen, ob sie in ihren Entwürfen Verrundungen oder Fasen verwenden sollen. Um diese Verwirrung zu vermeiden, sollten die folgenden Punkte berücksichtigt werden:

Für bearbeitete Teile

Bearbeitungszeit und Kosten

Wenn das Ziel lediglich darin besteht, scharfe Kanten abzustumpfen, um Verletzungen zu vermeiden, sind Fasen die bessere Wahl, da sie weniger Zeit ben?tigen und kostengünstiger sind. Wird jedoch die CNC-Bearbeitung anstelle des herk?mmlichen Fr?sens eingesetzt, gibt es keinen nennenswerten Zeitunterschied zwischen Verrundungen und Fasen; der einzige Zeitunterschied entsteht durch den Werkzeugwechsel.

Für solche Kanten (konkave Verrundungen) ist es besonders schwierig, sie mit CNC-Maschinen herzustellen, da sie spezielle Werkzeuge wie Kugelkopffr?ser erfordern, die empfindlich sind und mit niedrigeren Geschwindigkeiten arbeiten. Dies erh?ht die Herstellungskosten, daher ist es am besten, Verrundungen an solchen Kanten zu vermeiden. Wenn Verrundungen erforderlich sind, sollten sie so gro? wie m?glich sein.

Deckung der Beschichtung

Verrundungen lassen sich leichter mit Beschichtungen überziehen als Fasen. Dies liegt daran, dass Verrundungen sanft und tangential zu den angrenzenden Oberfl?chen übergehen, wodurch die Teile im Vergleich zu den Kanten von Fasen an dickeren, gleichm??igeren Beschichtungen haften k?nnen.

Stress-Konzentration

Wenn das Ziel der Konstruktion darin besteht, die Spannungskonzentration zu verringern, sind Verrundungen die bessere Wahl. Verglichen mit Fasen gleicher Gr??e verteilen sich die Spannungen bei Verrundungen auf eine gr??ere Fl?che.

L?cher oder Stifte

Bei Schraubenl?chern, Fixierl?chern oder Fixierstiften ist das Anfasen der Kanten die bessere Wahl.

Für Kunststoffteile

Kunststoffteile werden anders geformt als maschinell gefertigte Teile, und ihr Design bevorzugt Verrundungen mit Fasen, die für bestimmte Zwecke verwendet werden (z. B. für ?sthetische Details oder zur Strukturführung). Zu den Vorteilen von Verrundungen bei Kunststoffteilen geh?ren:

Flie?f?higkeit

Beim Spritzgussverfahren ist die Flie?f?higkeit des geschmolzenen Harzes entscheidend. Hohlkehlen bieten einen geringeren Flie?widerstand, und gr??ere Hohlkehlen erleichtern das Füllen. Scharfe Ecken im ursprünglichen Design k?nnen aufgrund von Wirbeln w?hrend des Einspritzens Lufteinschlüsse verursachen, die zu lokaler ?berhitzung und verbranntem Aussehen führen. Die Optimierung mit gr??eren Radien gew?hrleistet einen reibungslosen Fluss der Kunststoffschmelze.

Festigkeit von Kunststoffteilen

Wenn geschmolzenes Polymer über scharfe Kanten flie?t, kommt es zu einer Scherung, die die Polymerketten bricht. Kürzere Polymerketten führen zu einem geringeren durchschnittlichen Molekulargewicht, was die Festigkeit und Leistung des Kunststoffteils verringert. Das Hinzufügen selbst kleiner Radien erleichtert das Flie?en und verhindert das Abscheren.

Stress-Konzentration

Ermüdungsversagen wird durch Rissausbreitung verursacht, vor allem an Spannungskonzentrationspunkten und an der Oberfl?che von Bauteilen. An Stellen, an denen sich die Querschnittsabmessungen abrupt ?ndern, wie z. B. an Ecken, sollten ausreichend gro?e Verrundungen verwendet werden. Wie die zugeh?rige Kurve zeigt, nimmt der effektive Spannungskonzentrationsfaktor mit zunehmendem Radius schnell ab. Verrundungen tragen dazu bei, die Spannung über eine gr??ere Fl?che zu verteilen, und verhindern so eine schnelle Verformung oder Rissbildung der belasteten Teile. Dies gilt insbesondere für Materialien wie Polycarbonatdie bei unsachgem??en Formbedingungen oder einer unangemessenen Bauteilstruktur zu Spannungsrissen neigen.

Leichtere Verarbeitung der Formen und h?here Festigkeit der Formen

Die Gestaltung von Verrundungen in Kunststoffteilen erh?ht die Festigkeit der Form, da die entsprechenden Formteile ebenfalls Verrundungen aufweisen. Dies verhindert Risse aufgrund von Spannungskonzentrationen w?hrend des Abschreckens oder der Verwendung und erh?ht so die Festigkeit der Form.

Reduzierte Elektrodenverschlei?rate

Bei der Bearbeitung von Formen werden für Bereiche wie tote Ecken (die von Werkzeugen nicht erreicht werden k?nnen) Funkenerosionsverfahren (EDM) eingesetzt, die Elektroden (allgemein als Kupferwerkzeuge bekannt) erfordern. Scharfe Ecken und Kanten an den Elektroden nutzen sich bei der Entladung schneller ab als flache Bereiche. Infolgedessen haben die tats?chlich bearbeiteten toten Ecken kleine Verrundungen (etwa 0,2), die vom Entwurf abweichen. Dies muss berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die Struktur nicht beeintr?chtigt wird. Wenn Kunststoffteile an den toten Ecken Verrundungen aufweisen, verringert sich der Elektrodenverschlei?, und die fertig bearbeiteten Verrundungen entsprechen genau dem Entwurf.

Prinzip des Filetierens

1. Sicherstellung einer gleichm??igen Wandst?rke an den Ecken

Um eine gleichm??ige Wandst?rke zu erhalten, sollte der Au?enradius ? an den Ecken gleich dem Innenradius ? plus der Wandst?rke ? sein. Es wird empfohlen, dass der minimale Innenradius nicht weniger als 0,5 mm betr?gt. Bei Fasen sollte die ?u?ere Fase um die Wanddicke ? versetzt werden, um die innere Fase zu bilden, damit eine absolut gleichm??ige Wanddicke erhalten bleibt.

2. Erleichterung der Formbearbeitung mit Fillet Design

Verrundungen an Trennebenen erschweren die Formkonfiguration. An der Verrundung der Trennebene muss die Kavit?t auf die andere H?lfte der Form übertragen werden, was die Bearbeitungskosten erh?ht und m?glicherweise Trennlinien erzeugt, die das Aussehen des Kunststoffteils beeintr?chtigen. Daher sollten Verrundungen an Trennebenen vermieden werden, sofern sie nicht notwendig sind.

In der folgenden Abbildung erschwert die Trennfl?che des ursprünglichen Designs mit kleinen Verrundungen die Bearbeitung und das anschlie?ende Polieren. Bei dem optimierten Design werden die Trennfl?chenverrundungen entfernt.

Au?erdem treten diese Probleme immer dann auf, wenn Formhohlr?ume und Kerne zusammentreffen, um L?cher oder andere Merkmale in Teilen zu bilden, und sollten bei der Konstruktion berücksichtigt werden.

3. Vermeidung visueller Defekte in Kunststoffteilen mit Verrundungsdesign

Bei inneren Strukturmerkmalen wie Rippen, Schraubdomen und Druckkn?pfen, die mit den Hauptw?nden verbunden sind, sollten Verrundungen sorgf?ltig geprüft werden. Verrundungen in diesen Bereichen k?nnen eine ?rtliche Verdickung des Materials verursachen, was zu Einfallstellen an der Oberfl?che führt. Wenn Verrundungen aus Gründen der Festigkeit erforderlich sind, sollte das Material vor dem Verrunden zun?chst reduziert werden. Eine typische Methode zur Materialreduzierung in Schraubenk?pfen ist beispielsweise die Herstellung einer "Kraterform".

4. Software-Operationen für die Verrundungskonstruktion

1). Hinzufügung von Hohlkehlen als letztes in der strukturellen Konstruktion

• Begünstigung 1: Verbessert die Gesamtgeschwindigkeit der Modellierung in der Software.
• Nutzen 2: Erspart das mühsame Entfernen von Hohlkehlen bei der Erstellung von Schr?gwinkeln.

2). Vermeiden Sie die Verwendung eines einzigen Befehls zur Erstellung aller Verrundungen. Gruppieren Sie Verrundungen nach Typ oder einheitlicher Gr??e, um sp?tere ?nderungen zu erleichtern.

3). Komplettes Filet" flexibel nutzen

Galerie der verschiedenen Verrundungs- und Fasen-Designs