孔洞板
關注創建者：C乘風破浪 創建時間：2021-09-25
孔洞板的實例教程
多孔結構板在減輕結構重量、滿足吸聲功能等環境下應用廣泛，本案例采用ANSYS Workbench對曲線邊界孔洞的隨機多孔板進行軸心受拉力學分析。
隨機微穿孔板可采用CAD Voronoi插件構建，三維模型構建如下。
CAD Voronoi插件采用參數化建模方式，根據設定參數隨機生成模型草圖，如對草圖生成不滿意可重新生成一份，或在原圖基礎上進行手動微調。
隨機多孔板的建模參數如下，CAD內通過實體-拉伸生成板的厚度為10 mm，建模完成后將多孔板導出為.sat格式備用。
關于CAD Voronoi插件使用功能的詳細介紹可查看：
CAD Voronoi V2
https://mp.weixin.qq.com/s/QIt4yoXjb52k7CFuQbCvKA
打開ANSYS Workbench，將多孔板模型導入，模型采用默認材料，然后對模型進行網格劃分，單元近似尺寸為0.5 mm。
對模型指定邊界條件及外荷載，將左側邊界設定為固定支撐，右側邊界設置大小為1 N的力。
提交求解并查看結果。
ANSYS多孔結構板等效應力分析結果可看出，CAD Voronoi插件建立的曲邊多孔結構板，可有效避免孔洞處的應力集中現象，在滿足結構功能的前提下對于提高結構承載力及使用壽命，防止疲勞破壞等方面有借鑒意義。
展開 圖2 基礎Arduino連接圖示
在不少復雜的項目中，還有各種不同類型的面包板，有些時候有可能一塊面包板無法容納整個項目中的所有傳感器。而不少常用的面包板還有微型面包板、半型面包板，如圖3。微型面包板的接線方式圖一面包板結構圖中的橫孔接線板，半型面包板相當于一個常規面包板的一半，接線方式相同。
圖3 微型面包板與半型面包板
1.2 傳感器的連接方式
接線的問題雖然不太重要，但是有些時候一些Arduino的初學者還是會對這個問題感到疑惑，所以需要在這里簡單講一下。
首先，如果一個線路足夠簡單，很多的傳感器是可以直接接線然后連接到Mega 2560的控制器上面的。例如，如圖4所示，一個薄膜式開關可以直接和Arduino Uno控制器用杜邦線直接相連，因為薄膜式開關的外接口是母線，所以可以通過兩頭公頭的杜邦線連接。
圖4 薄膜式開關和Arduino Uno控制器連接
以此類推，有其他的不少傳感器，也可以直接通過杜邦線相連接。例如，如圖5所示，超聲傳感器可以直接使用杜邦線連接至Arduino控制器上。也可以先將其插入面包板的孔洞內，再將杜邦線插入對應的橫排的孔洞之中，使用另外一頭連接Arduino控制器。
圖5 超聲傳感器和Arduino Uno控制器連接
當然，有些特殊的元器件是要求必須使用面包板連接的，比如LED燈、熱敏電阻之類的微型器件。
1.3 繪制連接電路圖
為了講解后來比較復雜的電路，也方便大家讀懂其他的電路。推薦大家使用一款開源軟件，名叫fritzing。這款軟件是專門為了搭建Arduino的電路而設計的(有點類似于PCB設計的感覺)。
展開 在你的電路板上，有時也會發現這些細細的牙印。不過不用害怕，這些牙印并不意味著你可能會感染上老鼠傳播的病菌。
??實際上，這些細小的孔可以幫助你把電路板從整張生產板上進行分離。孔洞的位置和尺寸非常精確。當然，看起來的確與你在那些鼠咬物品上所留下的鼠牙印很像。
??因此，你不必去準備奶酪和老鼠夾子去誘捕那些四處亂竄的老鼠，本文所討論的PCB板上的鼠牙印與真實老鼠沒有半毛錢的關系，相反，我們將關注PCB鼠牙孔洞、相應的尺寸，確保你更加深入了解PCB生產工藝以及電路板。
▲ 圖1 小老鼠
01 啥是鼠牙洞？
??電路板上的鼠牙洞(Mouse bite) 是PCB制作板的一部分，用于將小型PCB進行匯總便于生產過程。除此之外，有的人使用鼠牙印來描述刻畫PCB上的敷銅被過度腐蝕的現象（刻蝕缺口）。本文中的鼠牙印不是這個意思。
??PCB生產商利用CAM軟件將PCB電路板組合擺放成一大張生產板。為了能夠在后期制作工藝中對生產板固定，組裝和制作者需要PCB電路之外提供額外板材空間，對于小型電路板尤為重要。
??通常情況下，生產工藝中的板材具有統一的尺寸，所以你可以在一張標準板材上鋪設多個PCB電路板圖個體。這不僅使得生產過程變得容易，更重要的是降低了制作成本，生產多塊的制作成本與一塊相同。
▲ 圖1.1 生產PCB拼接板
??一旦制作完成，就像之前你將它們匯總成一大張版圖，你需要再重新將它們進行分離，這個過程稱為depanelization(分割面板）過程。分割面板可以使用V-型溝槽、預先刻痕線或者直接切割。你需要在分隔板的邊緣預先將這些溝槽刻痕進行制作，便于將它們進行分離，或者將電路板與固定邊緣板材進行分割。這些用于生產過程固定的板材邊緣，被稱為“breakout tabs”。
??
展開 圖1 排樣優化對比圖
圖2 T6車型的機罩外板排樣優化過程圖
圖2為T6車型的機罩外板排樣優化過程，T6車型的機罩外板卷寬為1330mm，開卷步距為1820mm，需要使用落料模；而X7車型的機罩外板的卷寬為1830mm，使用弧形擺剪剪切落料，無廢料。
由于T6機罩的開卷步距與X7機罩卷料的料寬相近，通過現場驗證，可以使用X7機罩的卷料，按步距1170mm的參數，用弧形擺剪生產T6機罩的板料。
通過工藝優化，材料利用率提高3.7%，同時減少原T6機罩外板專用的鋼材規格，增加了材料的通用性，降低了庫存與管理成本。
模具設計優化，一模多件
在一套模具上同時生產多個零件時，利用大零件孔洞處的廢料生產一個或多個小零件，達到提高材料利用率的效果。
B5車型機罩內板和T7門內板的模具（圖3），分別利用機罩內板和門內板零件孔洞處廢料，沖壓出機罩加強板零件和門鎖加強板，避免了單獨使用材料生產機罩加強板及門鎖加強板。
圖3 一模多件，套裁利用示意圖
模具設計優化，板坯組合
模具設計時，將左右對稱零件設計在一起沖壓成形，通過工藝優化，將兩張板料沖壓出兩個零件改為一張板料沖壓出兩個零件，減少工藝補充面積，提高材料利用率。
圖4為MX3車型的左右后門外板零件模具設計與M44車型左右后門外板模具設計對比。MX3車型的左右后門外板一張板料沖壓一個零件，零件的四個方向都需要工藝補充面；而M44車型左右后門外板為一張板料沖壓出兩個零件，相當于減少一個工藝補充面。通過對比，M44車型后門外板材料利用率比MX3后門外板材料利用率提高4.16%。
圖4 模具設計對比圖
材料尺寸優化
減小毛坯尺寸
通過調整毛坯板料在拉延模內的定位，減少拉延筋以外多余材料的工藝補充，從而減小零件所需的毛坯板料尺寸，提高材料的利用率。
展開 圖1 排樣優化對比圖
圖2 T6車型的機罩外板排樣優化過程圖
圖2為T6車型的機罩外板排樣優化過程，T6車型的機罩外板卷寬為1330mm，開卷步距為1820mm，需要使用落料模；而X7車型的機罩外板的卷寬為1830mm，使用弧形擺剪剪切落料，無廢料。由于T6機罩的開卷步距與X7機罩卷料的料寬相近，通過現場驗證，可以使用X7機罩的卷料，按步距1170mm的參數，用弧形擺剪生產T6機罩的板料。通過工藝優化，材料利用率提高3.7%，同時減少原T6機罩外板專用的鋼材規格，增加了材料的通用性，降低了庫存與管理成本。
模具設計優化，一模多件在一套模具上同時生產多個零件時，利用大零件孔洞處的廢料生產一個或多個小零件，達到提高材料利用率的效果。B5車型機罩內板和T7門內板的模具（圖3），分別利用機罩內板和門內板零件孔洞處廢料，沖壓出機罩加強板零件和門鎖加強板，避免了單獨使用材料生產機罩加強板及門鎖加強板。
圖3 一模多件，套裁利用示意圖
模具設計優化，板坯組合模具設計時，將左右對稱零件設計在一起沖壓成形，通過工藝優化，將兩張板料沖壓出兩個零件改為一張板料沖壓出兩個零件，減少工藝補充面積，提高材料利用率。圖4為MX3車型的左右后門外板零件模具設計與M44車型左右后門外板模具設計對比。MX3車型的左右后門外板一張板料沖壓一個零件，零件的四個方向都需要工藝補充面；而M44車型左右后門外板為一張板料沖壓出兩個零件，相當于減少一個工藝補充面。通過對比，M44車型后門外板材料利用率比MX3后門外板材料利用率提高4.16%。
圖4 模具設計對比圖
材料尺寸優化
減小毛坯尺寸通過調整毛坯板料在拉延模內的定位，減少拉延筋以外多余材料的工藝補充，從而減小零件所需的毛坯板料尺寸，提高材料的利用率。
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隨機微穿孔板可采用CAD Voronoi插件構建，三維模型構建如下。
PCB板上分離孔洞的所占的空間與尺寸顯得隨機，這減少了在分離之后的清理工作。越小的孔洞分離后清理越容易，但在加工中需要更多的鉆孔過程，同時也會節省更多的材料。
??如果分離孔直徑過大，則分離后清理邊緣困難。分離孔在PCB板上的位置也很重要，一個重要的原則就是它們盡可能靠近PCB邊緣，分離后浪費的PCB板材就會很少。
而幾乎所有的Arduino項目，都離不開以面包板做基底，用各種各樣的傳感器所連接的電路連接在面包板的孔洞里，以實現各種不同的項目和功能。
具體來講，如圖1面包板的結構圖所示，在中間的綠色的兩排橫孔當中，可以任意插入傳感器以及跳腳線進行并聯，而轉接到Arduino Mega 2560的面包板中。
（3）板上孔洞除結施圖已標注的大洞外，尚應配合各專業圖預留，當孔洞尺寸不大于300時，鋼筋繞過洞口，參照圖集16G101-1第110頁;孔洞尺寸大于300小于1000時，應按參照 16G101-1圖集第111頁，采取洞邊加強措施。
（4）水、電管道井范圍內待設備安裝完畢后封板，梁（墻）中預留鋼筋。鋼筋直徑、間距詳各層結構平面圖。
三
混凝土缺棱掉角
1 形成的原因
是指梁、柱、墻、板和孔洞處直角邊上的混凝土局部殘損掉落。
（3）板上孔洞除結施圖已標注的大洞外，尚應配合各專業圖預留，當孔洞尺寸不大于300時，鋼筋繞過洞口，參照圖集16G101-1第110頁;孔洞尺寸大于300小于1000時，應按參照 16G101-1圖集第111頁，采取洞邊加強措施。
（4）水、電管道井范圍內待設備安裝完畢后封板，梁（墻）中預留鋼筋。鋼筋直徑、間距詳各層結構平面圖。
B5車型機罩內板和T7門內板的模具（圖3），分別利用機罩內板和門內板零件孔洞處廢料，沖壓出機罩加強板零件和門鎖加強板，避免了單獨使用材料生產機罩加強板及門鎖加強板。
圖3 一模多件，套裁利用示意圖
模具設計優化，板坯組合模具設計時，將左右對稱零件設計在一起沖壓成形，通過工藝優化，將兩張板料沖壓出兩個零件改為一張板料沖壓出兩個零件，減少工藝補充面積，提高材料利用率。
B5車型機罩內板和T7門內板的模具（圖3），分別利用機罩內板和門內板零件孔洞處廢料，沖壓出機罩加強板零件和門鎖加強板，避免了單獨使用材料生產機罩加強板及門鎖加強板。
B5車型機罩內板和T7門內板的模具（圖3），分別利用機罩內板和門內板零件孔洞處廢料，沖壓出機罩加強板零件和門鎖加強板，避免了單獨使用材料生產機罩加強板及門鎖加強板。
圖3 一模多件，套裁利用示意圖
模具設計優化，板坯組合
模具設計時，將左右對稱零件設計在一起沖壓成形，通過工藝優化，將兩張板料沖壓出兩個零件改為一張板料沖壓出兩個零件，減少工藝補充面積，提高材料利用率。
B5車型機罩內板和T7門內板的模具（圖3），分別利用機罩內板和門內板零件孔洞處廢料，沖壓出機罩加強板零件和門鎖加強板，避免了單獨使用材料生產機罩加強板及門鎖加強板。
圖3 一模多件，套裁利用示意圖
模具設計優化，板坯組合
模具設計時，將左右對稱零件設計在一起沖壓成形，通過工藝優化，將兩張板料沖壓出兩個零件改為一張板料沖壓出兩個零件，減少工藝補充面積，提高材料利用率。
