除夕夜,我完成了一块手工绕线的Z80单板计算机。成品虽然功能正常,但总觉得背面密密麻麻的飞线直接暴露在外,观感上差了那么点意思。

尤其是电路板的背面,为了连接各个芯片引脚而手工绕制的导线纵横交错,看起来确实有些凌乱。

于是,一个简单的想法冒了出来:为什么不给它设计并3D打印一个专属底座呢?这样既能提升整体观感,也能对背部的线路起到一定的保护作用。
确定想法后,第一步是测量电路板。板子的四个安装孔是标准的M3规格。不过,我手边正好没有M3的自攻螺丝,倒是翻出了朋友BH3PXN之前给的一些M2平头螺丝。拿起来比划了一下,感觉尺寸和风格还挺搭配,就决定用它了。
接下来就是设计底座时最关键的一步:确定螺丝孔的孔径。这个尺寸和使用的打印耗材、打印机精度以及切片参数都密切相关,光靠理论计算不一定准确。最稳妥的方法就是实际打印测试。
我设计了一个简单的测试模型,上面并列开了5种不同直径的预钻孔:1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm和2.4mm。

打印出来后,我用M2螺丝逐一测试。结果是:2.0mm的孔拧到底时感觉有点“滑丝”,固定力不足;1.8mm的孔则非常紧,几乎需要用力才能拧进去。考虑到长期组装拆卸的便利性和对螺纹的保护,孔径稍微比螺丝直径大一点点最为合适。综合测试结果,我最终将设计图中的孔径定为1.85mm。
参数确定后,我使用OpenSCAD进行三维建模。这是一个非常适合参数化设计的工具,调整尺寸非常方便。模型主体就是一个带围边的长方形托盘,四个角上竖起对应电路板安装孔高度的圆柱,并在顶部打出我们刚才确定的1.85mm通孔。

将模型切片后发送到3D打印机,大约等待了40分钟,一个黄色的PLA材质底座就新鲜出炉了。

最后一步就是组装。将Z80单板机对准底座的四个支柱放好,然后用那四颗M2平头螺丝从背面依次拧紧。

完工!有了底座的衬托,这块充满手工痕迹的单板机瞬间规整、精神了不少。这次简单的3D打印实践,不仅解决了实际的小需求,也为这台自己制作的Z80计算机画上了一个更完美的句号。
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