SIMETRIUM .COM h = R(1 − cos π/n)
系列 · 製圖與 CAD
ZH-HANT|36 種語言
弦高公差
面片與真實曲面之間的最大距離,單位 mm。它給出的精度與零件大小無關。
角度公差
相鄰面片之間的最大夾角,單位為度。能保住小圓角,但在大零件上留下粗糙的面片。
檯面上是一個鋼圓柱,以不同精度匯出為 STL。面片數依次為 6、12、24、48、96。放大鏡裡是一條弦及其弦高 h:面片數每翻一倍,弦高幾乎減小到四分之一,而檔案大一倍。
量的檔案 · 製圖與 CAD · 積層製造

STL 逼近公差

h, mm · α, ° · h = R(1 − cos π/n) · ISO/ASTM 52900 · ISO/ASTM 52915

608 軸承的座體在 AutoCAD 中畫了 Ø22 的孔,送去列印。軸承裝不進去。卡尺在對邊量得 21.67,在對角量得 22.00。模型裡的孔是圓,到了 STL 裡變成了 18 邊形:按預設設定匯出,把它分成了每段 20° 的面片。每條弦的弦高為 0.17 mm,折合到直徑上為 0.33。

STL 格式不保存圓弧:其中任何曲面都是一組三角形。這種替代的精度由兩個公差決定。弦高公差 h 限制面片偏離曲面的距離,以公釐計。角度公差 α 限制相鄰面片之間的轉角。圓周上的面片數取兩項要求中較大者。二進位檔案中每個三角形占 50 位元組,所以精度要用檔案大小來換。

記號h——弦高,chordal deviation,mm;α——面片間夾角,°
關系h = R(1 − cos π/n) ≈ π²R / 2n²; n = π / arccos(1 − h/R)
面片數n = max(按弦高的 n, 360°/α);面片加倍——h 縮小 4 倍
對邊直徑D · cos(π/n):18 個面片的 Ø22 孔——21.67
檔案大小二進位 STL:84 + 50 · T 位元組,T 為三角形數
在何處3D 列印匯出、切片軟體、按網格的 CNC 加工、掃描及與 CAD 比對
去看匯出與列印 AutoCAD 提示
01 · 定義

圓弧、弦以及兩者之間的弦高

把半徑為 R 的圓分成 n 條弦。每條弦都向內偏離圓弧,中點偏得最多。這個距離就是弦高:h = R(1 − cos π/n)。n 較大時它近似等於 π²R / 2n²。面片數加倍——弦高減小到四分之一。n 不變而半徑加倍——弦高也加倍。

所以一個公差不夠。以公釐計的弦高公差在齒輪和儲槽上同樣精確,但在 0.5 mm 的半徑上只給出三四個面片。角度公差能保住小圓角的形狀,但在大半徑上會留下肉眼可見的面片。匯出時兩者都用,每段圓弧取兩者中面片較多的一個。面片頂點位於曲面上,面片本身在凸曲面上位於內側,在孔上位於外側:STL 中的孔總是偏小,軸總是偏細。

R——圓弧半徑 · n——圓周上的面片數 · h——弦高 · α——面片間夾角 · T——三角形數
互動 · 同一公差,不同半徑

圓會得到多少個面片

每一行是一個半徑,從圓角到儲槽。條形為按弦高公差的面片數,對數刻度。右側為該半徑圓柱的三角形數。

弦高公差

互動 · 匯出、放大鏡、印表機與檢驗

五個零件,兩個公差,兩台印表機

主要操作是「開始匯出」按鈕。CAD 中的零件是光滑的:藍色等參線就在真實曲面上。匯出時三角形覆蓋零件,計數器統計三角形數和檔案大小。放大鏡顯示一條弦及其弦高。然後檔案送往印表機:零件一層層長高,如果面片大於印表機的步距,就會留在零件表面上。最後一步是按零件的主要尺寸檢驗。在場景下方選擇零件——軸承座、球形把手、滾筒、燈罩或密封圈——以及匯出公差和印表機。「光滑曲面」按鈕把真實形狀疊加在面片上。

左:面板——半徑、公差、面片、三角形、檔案、最大弦高右:STL 檔案、弦高放大鏡、由哪個公差決定
主要操作
拖動0.0 s
零件
印表機
匯出公差
「預設」——只有角度 20°,沒有弦高公差:粗略設定的匯出就是這樣。
圓周面片數
—
—
最大弦高
—
—
STL 檔案
—
—
判定
—
—

—

圓周面片數與半徑
按弦高公差和按角度,雙對數座標
曲線為弦高公差,n 隨 √R 增長。水平線為角度公差。匯出取兩者中較高者。圓點為五個零件的主要半徑。
檔案大小
四種公差下的二進位 STL,對數刻度
柱條為所選零件從「預設」到 0.001 mm 的各級公差。h 每縮小十倍,三角形大約多十倍。
沿圓周的偏差
四分之一圈上面片與圓弧的對比,mm
拱形為每個面片的偏差,頂點處為零。紅線為零件公差,琥珀色線為印表機步距:比它小的面片印表機重現不出來。
02 · 換算
半徑,mm · 弦高公差,mm · 角度公差,°
圓周面片數

速算:n ≈ π · √(R / 2h)。R 10、h 0.01 時約 70 個面片,R 100 時約 220 個。列印用的弦高公差宜比印表機步距細二到四倍。

STL 不保存單位。檔案中的數字 22,切片軟體讀作 22 mm,以英吋工作的程式讀作 22 inch。弦高公差以圖面單位給出,所以在以米為單位的圖裡,「0.01」就是一公分。

面片數 n角度R 10 上的 hØ20 對邊應用場合
03 · 數量級
從光學到街區模型的弦高公差,對數刻度

04 · 測量儀器
對邊 21.67 · 對角 22.00
游標卡尺
卡爪落在兩個相對的面片上或兩個角上,直徑取決於轉角。兩個讀數之差是弦高的兩倍,在 0.05 mm 時就已能看出。
測頭 ⌀1 mm圓周上 200 個點
三次元量測儀
測頭沿孔走數百個點,程式擬合出內切圓和外接圓。兩者之差就是圓度偏差,對 STL 面片而言等於弦高。
偏差色譜圖
3D 掃描器
掃描器把列印出的零件採成點雲,程式將其與 CAD 對齊並為偏差著色。STL 面片在色譜圖上顯示為整齊的條帶。
高光在每個面片處折斷
斑馬紋與高光
在光亮表面上,條紋的反射在面片稜邊處折斷,即使在卡尺什麼也測不出的地方也是如此。燈罩、外殼和透鏡就這樣檢查。
05 · 書寫規則
正確
列印訂單中寫「匯出 STL:弦高 0.01 mm,角度 5°」
檔案單位註在旁邊:「STL,mm」
配合孔——單獨取更細的公差,或留鉸孔餘量
檔案大於數 MB 時用二進位 STL
弦高公差比印表機步距細二到四倍
錯誤
「STL 和模型一樣精確」——其中一段圓弧都沒有
大零件只設角度公差
FDM 用 h 0.0001 mm——數百 MB 的檔案,毫無用處
為 Ø22 軸承做的 STL 孔 Ø22,不做對邊檢驗
交給外包的 STL 不註單位
系列 · 製圖與 CAD
每頁配套的案頭提示
AutoCAD · 匯出 STL
指令:
STL 公差ISO/ASTM 52900 · 52915
階段
h
α
У
0.01
5°
SIMETRIUM · 「製圖與 CAD」系列92 個面片的 Ø22 孔——對邊 21.99
06 · 相鄰單位
07 · 歷史部分
h電弧弦
矢高
計量學札記

弦高也就是弓形的矢高,石匠和木匠曾用它放樣拱券:由弦長和矢高反求半徑。公式 h = R(1 − cos π/n) 是幾何,不是標準。STL 相關標準不規定公差:由匯出的人根據印表機和零件用途來選。

逼近誤差與列印誤差疊加。若弦高為 0.17 mm,而印表機能保證 0.1,孔會小 0.3–0.5 mm。若弦高為 0.001 mm,它就淹沒在列印誤差裡,檔案卻大了幾百倍。合理的取值是:面片比機器能表現的略小一點。

內切:D·cos π/n
對邊孔徑
量的目錄
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基礎 · 7 個單位

國際單位制的七個基本單位

本頁相關 · 製圖與 CAD
目錄實驗室:一杯紫甘藍汁、一個燃燒器、冷板上的一杯水和一組齒輪
目錄 · 所有量都在一頁
目錄入口處的實驗室

一滴酸改變果汁的顏色,鹽為火焰染色,水被輕敲一下就結冰。下面是 Simetrium 的全部頁面,按學科和字母順序排列。

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