Hộp Quà Cánh Hoa Mống Mắt Tự Đóng

Hộp quà Cánh Hoa Mống Mắt Tự Đóng (Spring-Loaded Iris Gift Box) này dùng cơ chế mống mắt để đóng lại. Hoàn hảo để tặng thẻ quà tặng, kẹo, hoặc các mô hình 3D khác cho người thân yêu của bạn trong dịp lễ hội.

Mình đã dùng mẫu này năm nay để việc tặng thẻ quà tặng trở nên thú vị hơn một chút.

Mặc dù mình không cố ý, nhưng rõ ràng đây là một hộp câu đố. Nhiều người mình tặng đã mất vài phút để mở nó, lol. Hầu hết họ đều cố gắng xoay cả cái nắp và làm chặn các cánh mống mắt trong quá trình đó thay vì chỉ ấn vào các bán cầu.

Mình là một nghiên cứu sinh tiến sĩ kỹ thuật cơ khí, làm việc trong lĩnh vực robot. Mình thích chi tiết và hướng dẫn được viết kỹ lưỡng nên hãy chuẩn bị tinh thần cho MỘT BỨC TƯỜNG CHỮ!

An Toàn

Mặc dù cơ chế trông có vẻ đáng sợ, nhưng nó khá an toàn. Bạn có thể cho ngón tay vào và thả lò xo ra, bạn sẽ hầu như không cảm thấy gì cả. Đây là một trong những lý do tại sao các cơ chế mống mắt thường chỉ được dùng cho các ứng dụng lực thấp như màn trập máy ảnh hoặc lĩnh vực khoa học viễn tưởng. Trên thực tế, chúng thường kém hiệu quả về không gian, có lực đóng thấp, khó bịt kín theo bất kỳ cách nào, và quá phức tạp không cần thiết cho hầu hết các ứng dụng. Nhưng này, chúng trông rất ngầu!

Các Mẫu

1. Hộp Nhỏ Xíu: Đây là mẫu nhỏ nhất mình có thể làm với cơ chế này. Nó thiên về thử nghiệm và trưng bày hơn là một hộp quà hữu ích.
   1. Đường kính bên trong: 65 mm
   2. Chiều cao bên trong: 10 mm
2. Hộp Thẻ Dọc: Hộp này đựng vừa một thẻ quà tặng kích thước bình thường theo chiều dọc. Nó dễ dàng đựng hầu hết các thẻ quà tặng (Khoảng 85x54 mm).
   1. Đường kính bên trong: 75 mm
   2. Chiều cao bên trong: 95mm
3. Hộp Thẻ Ngang: Hộp này đựng vừa một thẻ quà tặng kích thước bình thường theo chiều ngang. Mình đã thêm nó cho những ai muốn hộp lớn hơn hoặc muốn đặt thẻ quà tặng của mình theo chiều ngang.
   1. Đường kính bên trong: 115 mm
   2. Chiều cao bên trong: 70 mm

Dành Cho Những Ai Muốn Chỉnh Sửa Từ Tệp Fusion 360

Mình đã đính kèm mô hình Fusion 360 cho tệp này để khuyến khích các bạn cải tiến. Nó có tham số người dùng có thể thay đổi để tạo ra hộp khác. CẢNH BÁO! Bản vẽ tính toán đường đi của chốt dẫn động cực kỳ phức tạp. Fusion không cho phép triển khai trực tiếp các phương trình toán học nên mình phải rời rạc hóa mối quan hệ đó theo từng 5°. Điều này có nghĩa là bản vẽ rất phức tạp. Mỗi lần mình thay đổi đường kính bên trong, Fusion bị lỗi và tạo ra một ngôi sao neutron của các khối giao nhau. Nếu bạn đi qua tất cả các bản vẽ bị lỗi và chỉnh sửa chúng (thử di chuyển các điểm mà nó nói là không bị ràng buộc, nhưng thực tế lại bị ràng buộc; chỉnh sửa các kích thước phụ thuộc vào hàm, v.v.), Fusion đột nhiên nhận ra mọi thứ đều ổn và tạo ra mô hình chính xác. Nút "Compute All" rất tiếc không làm được điều này, mặc dù bạn có thể nghĩ rằng nó sẽ làm. Thay đổi lớn về đường kính có thể không sửa được. Mình khuyên bạn nên thực hiện các thay đổi nhỏ lặp đi lặp lại, dừng lại để sửa các bản vẽ khi chúng bị lỗi; đặc biệt là bản vẽ 21. Đây là một video cho thấy quá trình đó.

Bạn có thể sẽ cần tăng độ dày lò xo và khoảng cách giữa các vòng xoắn (mình thường đặt hai số này bằng nhau) khi chuyển sang các hộp lớn hơn. Lực của lò xo chính trên mỗi độ quay thì tỉ lệ nghịch với đường kính của nó.

In

Mình đã đính kèm các tệp gcode cho bản in của mình. Nhờ trình xem tuyệt vời của Prusa, bạn có thể thấy chính xác cách mình đã in chúng. Ngoài ra, đối với những ai chưa biết, việc mở tệp gcode dưới dạng tệp văn bản cho phép bạn xem tất cả thông tin bổ sung cực kỳ hữu ích mà Prusa thêm vào mã máy. Nó có mọi thứ, từ milimet sợi nhựa cần thiết đến loại sợi nhựa mình đã dùng để in.

Các mẫu này đều được in trên máy Original Prusa i3 MK3S+. Dung sai rất chặt, vì vậy mình khuyên bạn nên in với chiều cao lớp 0.2 mm ở mức tối đa. Phần hỗ trợ duy nhất bạn có thể cần là ở đầu mỗi cánh mống mắt (giả sử bạn in cánh mống mắt úp xuống như mình đã làm để có bề mặt in đẹp trên đỉnh hộp của bạn).

Lắp Ráp

Như đã đề cập trước đó, dung sai cho cơ chế này rất chặt. Bạn có thể thấy cần thiết phải chà nhám đáy của các cánh và đỉnh của vòng dưới cùng để đảm bảo hoạt động trơn tru.

Mình khuyên bạn nên căng dây cót một nấc vượt quá nấc đầu tiên có thể xoay ngược chiều kim đồng hồ từ vị trí nghỉ. Nấc đầu tiên cách vị trí nghỉ khoảng 15 độ về phía ngược chiều kim đồng hồ. Nó sẽ hoạt động (nó được hiển thị trong video), nhưng hơi yếu. Trong các lần lắp ráp sau này, mình đã đặt dây cót của mình lùi lại một nấc, tức là 87 độ ngược chiều kim đồng hồ so với vị trí nghỉ.

Cải Tiến Tương Lai

Đây là danh sách các cải tiến đã lên kế hoạch. Phần này sẽ thay đổi theo thời gian khi các cải tiến được triển khai.

1. Sử dụng các bộ phận không in 3D: Mục tiêu ban đầu của mình là mẫu này được in hoàn toàn bằng 3D. Mặc dù thử thách đó luôn thú vị, nhưng các cơ chế mống mắt có dung sai cao và dễ bị kẹt nếu ma sát quá lớn. Do đó, có một số bổ sung hữu ích không in 3D mà mình muốn thực hiện.
   1. Sử dụng vòng bi cho thành bên trong và có thể cả cho chuyển động của lá. Điều này sẽ làm cho cơ chế mượt mà và bền bỉ hơn nhiều.
   2. Sử dụng vít hoặc chốt để giữ các lá mống mắt. Có một đường kính tối thiểu cho các chốt giữ lá mống mắt, dưới đó chúng có xu hướng bị gãy. Sử dụng vật liệu kim loại nào đó sẽ cho phép có thành bên trong nhỏ hơn và thiết kế tổng thể nhỏ gọn hơn.
2. Nơ. Mình không chắc cái này sẽ trông như thế nào, nhưng mình muốn có một chiếc nơ tùy chọn cho hộp. Mình đã nghĩ nó có thể vặn vào vị trí các lá mống mắt gặp nhau và giữ chúng lại, nhưng việc tìm ra cách in cái vặn vào trên dải ruy băng mà không cần hỗ trợ (mình thích bề mặt ruy băng phía trên trông như thế nào khi được in trực tiếp trên bề mặt có kết cấu) là quá nhiều thứ để triển khai trước khi cuộc thi kết thúc (giả sử mình không nhốt mình trong phòng, từ bỏ gia đình và cống hiến hoàn toàn cho dự án này, lol).
3. Làm cho các dải ruy băng phía dưới nhô lên cao hơn một chút. Chúng không được va chạm với các lá và mình không muốn mọi người phải chà nhám để làm cho chúng hoạt động tốt, nhưng sẽ đẹp hơn về mặt thẩm mỹ nếu chúng nhô lên cao hơn một chút.

Vui lòng để lại bất kỳ cải tiến nào bạn nghĩ ra trong phần bình luận, hoặc tất nhiên, bạn có thể tự thực hiện. Mình sẽ để mắt đến các lượt làm và chỉnh sửa để xem các bạn sẽ nghĩ ra những gì.

Lưu ý về các loại Cơ chế Mống Mắt

Một số bạn am hiểu về máy ảnh hoặc cơ chế mống mắt có thể nhận thấy rằng mẫu này không hoạt động giống như những mẫu khác. Mình vẫn chưa tìm thấy một bài báo nào về danh pháp của các cơ chế mống mắt còn được gọi là màng chắn mống mắt. Có loại mình sử dụng, một loại có các lá mỏng chồng lên nhau như trên màn trập máy ảnh, và một loại tương tự như loại mình sử dụng bao gồm các lá hình tam giác trượt qua nhau và luôn giữ một lỗ tròn thay vì tách ra. Đối với những người sẽ thiết kế của riêng họ, mình xin lưu ý những điều sau:

1. Các cơ chế mống mắt như loại mình sử dụng
   1. Nói chung là tiết kiệm không gian nhất, vì chúng không yêu cầu khu vực mà các lá đi vào là một phần của cơ chế. Là một phần của điều này, bạn có thể làm cho lỗ mở của mình rất gần với kích thước của hộp mà nó nằm trên đó.
   2. Không duy trì một lỗ mở tròn khi cơ chế được kích hoạt.
2. Các cơ chế giống màn trập máy ảnh
   1. Được làm từ các lá cong mỏng chồng lên nhau, có thể hơi biến dạng. Điều này có nghĩa là, mặc dù chúng có thể tiết kiệm không gian theo mặt phẳng ngang, nhưng việc xếp chồng các lá có nghĩa là bạn không thể làm chúng quá dày hoặc bạn sẽ bị lãng phí không gian dọc khủng khiếp.
   2. Duy trì một lỗ mở tròn khi được kích hoạt.
3. Các cơ chế mống mắt hình tam giác trượt
   1. Đây là loại kém hiệu quả không gian nhất, vì đường đi của các lá dẫn động phải đi hết chiều dài hành trình của mống mắt. Điều này có nghĩa là phần ngoài cùng của cơ chế của bạn phải gấp khoảng đôi đường kính của lỗ mở mà các lá tạo ra khi được kích hoạt.
   2. Duy trì một lỗ mở đa giác khi được kích hoạt.

Lời Cảm Ơn

Mẫu này lấy cảm hứng từ các thiết kế như "Twist Lock Presents" của 3D Printy cho dải ruy băng và lò xo chính (/3d-model/hop-qua-khoa-xoay) và "Iris Door Box v3" của counterspatula trên Thingiverse (https://www.thingiverse.com/thing:140048). Tuy nhiên, nó được mô hình hóa hoàn toàn từ đầu và giờ chỉ còn là sự tương đồng bề ngoài với các mẫu đó. Đặc biệt, cơ chế mống mắt đã thay đổi hoàn toàn cách thức dẫn động, hình dạng lá mống mắt và các phép tính liên quan đến việc xác định đường đi của chốt dẫn động. Không có tệp STL, mô hình rắn khác, hoặc kích thước từ mô hình rắn từ các nguồn này hoặc bất kỳ nguồn nào khác được sử dụng trong quá trình tạo ra mẫu này.