Зачем основанию копилки-неваляшки противовес из замака?

Копилка-неваляшка возвращается в вертикаль потому, что её масса сидит низко, а не потому, что деталь тяжёлая. Основную работу делает цинковый корпус с основанием-противовесом 12 мм из замака: при плотности 6,6 г/см³ сплав набирает массу в нижнем сечении, а готовая деталь весом 300±10 г получает эту массу ниже поверхности качания. Один только общий вес объясняет мало.

Масса внизу, центр ниже дуги

Копилка качается на изогнутом дне корпуса. Наклоните её — точка контакта сместится, масса поднимется, и сила тяжести потянет деталь обратно. Возврат происходит только до тех пор, пока центр тяжести лежит ниже центра дуги, внутри радиуса качания. Поднимите этот центр выше дуги — и тот же наклон станет падением.

Плотный металл в сечении основания 12 мм даёт этот запас в самой низкой точке корпуса. Стенки 1,2–1,5 мм над ним добавляют к общей массе совсем немного. Поставьте ту же массу выше — и копилка прибавит в весе, но не прибавит в устойчивости.

Центр тяжести, а не общий вес

Величина 300±10 г — это бюджет, а не цель, которую нужно наращивать. Где именно сидит эта масса, важнее того, сколько её. Вес в основании опускает центр тяжести; вес в корпусе поднимает его и съедает запас на возврат. Именно сплав Zamak 5 при 6,6 г/см³ делает такую схему с грузом в основании вполне практичной: сечение 12 мм несёт настоящую массу без утолщения стенки за ним.

Обе детали могут укладываться в эту полосу и при этом вести себя по-разному. Та, у которой масса собрана внизу, встаёт и после более сильного толчка. Та, у которой тяжёлый верхний корпус, может хорошо смотреться на полке и всё равно не пройти испытание наклоном. Сначала судят центр, потом общий вес.

Почему основание льют, а не вставляют

Основание льют тем же впрыском, что и корпус, из Zamak 5 по ASTM B86 AC41A. Внутри нет стальной вставки, и под неё не оставлено гнездо. Вставному грузу нужна полость, которая его удерживает, и способ не дать ему сместиться, а это добавляет размерную цепь между вставкой и корпусом. Каждое такое место — это точка, где баланс уходит.

Один впрыск ещё и держит массу именно там, куда её поставил чертёж. Основание-противовес 12 мм из замака — элемент формы, поэтому каждая деталь наследует одну и ту же геометрию и одну и ту же плотность металла. Отдельный груз может сесть чуть выше или чуть ниже, и копилка, прошедшая на верстаке, может не пройти в следующей партии. Литьё убирает эту переменную у источника.

Что загрузка монетами делает с балансом

Пустая копилка — простой случай. Опустите 200 монет через прорезь, и они лягут выше основания, подняв общий центр тяжести всей детали. Основание всё равно должно вернуть загруженный корпус в вертикаль. Тонкое основание и тяжёлый верхний корпус начинают клониться и так и остаются в наклоне.

Поэтому проверку и задают при 200 монетах. Монеты ложатся кучей, а не аккуратным кольцом внизу. Одни оказываются выше других, и центр тяжести уходит вместе с ними. Копилка, которая возвращается с 200 монетами внутри, имеет запас на то, как её наполняют в реальной жизни; у той, что возвращается только пустой, запаса нет.

Как проводят проверку

Поставьте копилку на ровную поверхность, наклоните до 20° и отпустите. Правильная деталь качнётся дальше точки отпускания, замрёт и вернётся в вертикаль. Повторите проверку с пустой копилкой и снова с 200 монетами внутри. Пустой проход не считается: он не учитывает массу монет, которая окажется выше основания.

Запишите в контрольный лист угол наклона, загрузку и результат. Наклон 20° — это проверка, а не утверждение о том, как сильно ребёнок толкнёт копилку. Угол даёт воспроизводимое исходное условие, которое отличает деталь с запасом от той, что возвращается еле-еле.

Добавьте в чертёж строки: сечение основания 12 мм, вес готовой детали 300±10 г и испытание возврата при 20° с 200 монетами внутри. Затем проверьте посадочное место основания после механической обработки на ЧПУ: рез, который идёт глубже чертежа, снимает массу с самой низкой точки.