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设计和制造一张咖啡桌

多年来,我的同事Andrew保存了一个旧的IBM mainframe CPU ,期待把它改造成新的东西。这个来自早期的计算时代(使用这个模块的系统是4381,在1983年首次宣布),与我们今天的CPU相去甚远。 它重约20-30kg,有700mm x 650mm x 130mm大!

因為它这样的大小和质量,我们决定将这个CPU改造成为咖啡桌,放置一塊玻璃在顶部,展示出复杂的硬件细节。 在这篇文章中,我们将使用DesignSpark Mechanical(以下简称DSM) - 来自RS的免费强大CAD软件 - 设计並制造这张咖啡桌。

规划建构

从一开始,我计划使用Rexroth铝材作为咖啡桌的框架。 它提供各种尺寸以用于各种项目,从桌面3D打印机和数控铣床,到隔断墙和展示架。

接下来我用纸和笔草拟了粗略的想法和框架的结构。我发现这是在使用电脑设计前很好的开始方式。

我在纸上画了一个粗略的草图后,测量了一下CPU,以绘制一个简化的3D模型,包括任何重要的细节。例如在CPU的主体上已经具有螺纹安装孔,我将利用该安装孔将其固定到铝框架。

当选择Rexroth铝材时,我决定采用'30系列':30mm x 30mm横切面,带8mm槽。根据制造商所示,这种尺寸适合的应用包括“中等压力结构”,隔板和架子。 我还考虑了20×20mm切面的较小的'20系列',但是最终觉得这不太适合这個项目。

而且,我们不想冒险使用了较小铝材令到我们的饮料泻出来!

DSM设计更多草图

DSM的其中一个方便的地方就是能直接从RS目录导入3D模型,以节省从零开始建模的时间。我在产品页面下载3D模型,并导入我的设计,以放在我的CPU模型上。

然后我开始复制铝材模型并放在CPU周围,以我粗略的绘制草图作參考。我很快就需要加入另一个模型部件 - 斜撑架,将两个铝材彼此垂直连接在一起。

这种类型的铝材有广泛的配件和连接器使用,包括铰链,电缆导管/夹,端盖,安装板和支架等。 我在这个设计使用了两个不同的斜撑架,以及几个端盖,以整理任何暴露的出来的铝材末的切割端。

原来我选择的支架(在写本文时)在RS网站没有3D模型,所以我从制造商的网站下载。

然后,我将此文件导入DSM,并根据需要在设计中使用它。

通过使用这些模型以及我自己的简化CPU模型,我能快速绘制和模拟出咖啡桌,并确定需要多少个斜撑架和需要切割的铝材长度。

然后,我在模型的顶层添加了一个平面,将外观修改为半透明,以模拟玻璃顶并决定桌面玻璃顶的尺寸。

当我完成绘图后,我保存了该文件并执行了以下操作:

  • 使用“Measure”工具记录每条铝材的长度

  • 计算需要多少铝材

  • 计算所需的斜撑架数量

  • 再次使用“Measure”工具记下玻璃顶的尺寸

  • 获取正面,侧面和等距视图的屏幕截图,打印并在制作咖啡桌时参考

制作咖啡桌

当收到铝材和其他部件后,我测量和使用水平带锯切割铝材成合适长度。注意确保每个长度的误差在+/- 0.5mm内,并且我使用一些MDF作为用于虎钳的“软爪”,以减少损坏相对软的铝的可能性。

这个带锯是我们用于完成咖啡桌最好的工具,尽管这些末端需要手工修整,以去除任何毛刺或锋利的边缘。 我之后购买了一个小切割锯,使它完成得更好而且不需要任何修整。

制作咖啡桌的框架是一个简单的工序,使用角连接器以及提供的帽头螺栓和特殊的“T型螺母”,其装配到铝材的槽中。 框架成形非常快和十分坚固,这是一个簡單愉快的组装過程!

我计划使用4个斜撑架将CPU连接到框架,在这之前需要作出一些修改。 首先,我需要从每个斜撑架中移除两个端盖。移除这些突出部份令它们很好地适配到铝材的槽中。它们还被设计成易于折断用於替代方向。

由于CPU的侧面有M8安装螺纹,如果可以避免我就不會在CPU上钻孔,所以我改为在支架中的6mm插槽中钻8mm的孔。 通过将支架固定在钻孔机中,我能够以合适的精度进行钻孔,从而防止钻头或支架漂浮。

我在桌面框架的每个角落使用了稍大的斜撑架,以提高刚度,减少扭曲的可能性。我只使用了四个,因为它们比小斜撑架較贵,而且在这个应用使用似乎有点大材小用。

我将CPU安装在框架内,并将端盖加到每条铝材的顶部和底部,唯一暴露在建筑物的端部。我很高兴桌子组装起来是快速和容易,而且它十分坚固!

现在我只需等待制造商把玻璃送来以完成咖啡桌。

最后的想法

DesignSpark Mechanical在绘制设计和指定该项目需要哪些部件,节省设计阶段的时间以及构建方面是非常寶貴的。导入现有模型是巨大的能力,因为它节省时间并提供已知模型。

如果没有先在CAD中设计,可能我们不得不订购比所需要的更多的铝材,令支出更大,并且不会有信心在组装之前切割所有的长度,需要更多的时间以完成。

总而言之,这是令人满意的,我期待着更多相关的项目。最后,这CPU现在已经重新很好地使用,成为我们的工作室中的咖啡桌!

maker, hacker, doer

16 May 2017, 3:38