Скрытая цена зазоров

Вот сценарий, который мы постоянно видим в KEY-CNC: инженер проектирует красивую связь, везде определяет прецизионные допуски, а затем используетдюбелив зазорах, потому что «мы всегда так делали». Спустя полгода в сборе появился люфт, точность позиционирования ухудшилась, и никто не знает почему.

Виновник?Распродажа. Стандартный установочный штифт в отверстии с зазором (например, H7/h6) имеет радиальный люфт 12–25 микрон, заложенный в конструкцию. Эта игра не имеет большого значения в статичном матче. Но поместите это соединение в динамическую сборку -.роботизированная рука, шарнир медицинского устройства, соединение спортивного инвентаря-, и люфт напрямую приводит к ошибке позиционирования, износу и возможному сбою.

Пружинные штифты для механической сборкибыли изобретены именно для решения этой проблемы. Вместо посадки с зазором пружинный штифт использует упругую деформацию для создания посадки с натягом. Штифт немного больше отверстия, сжимается во время введения, а затем оказывает постоянное радиальное давление на стенку отверстия. Клиренс нулевой. Ноль игры.

Что такое пружинный штифт?

Пружинные, роликовые, натяжные и эластичные штифтыцилиндрический крепежс продольными прорезями. Этот слот имеет значение. Штифты разрушаются радиально при попадании в отверстия, диаметр которых немного меньше их номинального диаметра. Сила упругого восстановления удерживает штифт без использования резьбы, клея или других методов, оказывая равномерное радиальное давление на стенку отверстия.
Две основные категории, два применения. Классический штифт имеет одну прорезь. Доступный по цене, подходит для выравнивания и легкой передачи нагрузки.

Пружинные штифты ISO 8752 SPI/SP2:2,25 витка трубки из пружинной стали для применения в условиях высоких-циклов или высоких-напряжений благодаря более высокой динамической грузоподъемности и виброустойчивости.
Штифты винтовой пружины ISO 8748:Оба типа имеют пружинные штифты механической сборки, имеющие преимущества перед установочными штифтами, шплинтами и установочными винтами. Вариант зависит от нагрузки, срока службы и стоимости.

Матрица решений: пружинный штифт против всего остального

Прежде чем идти дальше, давайте уточним, когда пружинные штифты являются правильным ответом -, а когда нет.

Тип крепления	Лучшее для	Ограничение	Относительная стоимость
Пружинный штифт (с прорезью)	Выравнивание с нулевым-зазором, легкие сдвиговые нагрузки, быстрая сборка	Меньшая грузоподъемность, чем у спиральных; не для высокой-циклической усталости	Самый низкий
Пружинный штифт (скрученный)	Динамическая нагрузка, вибрация, приложения с большим-циклом	Более высокая стоимость, чем у слотов; требует точной подготовки отверстия	Середина
Установочный штифт (сплошной)	Высокие сдвиговые нагрузки, прецизионные крепления, статическое выравнивание	Требуется посадка с натягом или зазором - и то, и другое имеет свои компромиссы.	Низкий
Штифт с головкой + шплинт	Петли, шарниры, съемные соединения	Зазор по дизайну; не для точного позиционирования	Середина
Установочный винт	Осевое крепление на валах, регулировка	Может ослабиться под воздействием вибрации; отмечает вал	Низкий

Основная идея: если ваше приложение требует точного позиционирования И устойчивости к вибрации И соединение не должно ослабевать со временем, - пружинные штифты для механической сборки почти всегда являются оптимальным выбором.

Физика, лежащая в основе удержания пружинного штифта

Пониманиекак держатся пружинные штифтыимеет важное значение для проектирования надежных соединений. Это не просто трение -, это упругая запасенная энергия.

Радиальное давление от упругого восстановления

Когдапружинный штифтсжимается при введении, материал сохраняет энергию упругой деформации. После вставки штифт пытается вернуться к своему первоначальному диаметру, оказывая равномерное радиальное давление на стенку отверстия. Это давление - обычно составляет 40–70 МПа для стандартных штифтов из пружинной стали -, что создает посадку с натягом, которая удерживает штифт на месте.

Сопротивление трению сдвигу

Радиальное давление создает нормальную силу, действующую на стенку отверстия. Когда осевая нагрузка пытается вытолкнуть штифт, трение сопротивляется. Коэффициент трения между материалом штифта и отверстия (μ ≈ 0,15–0,25 для стали-по-стали) определяет, какую осевую нагрузку может выдержать штифт перед скольжением.

Механическая блокировка от зацепления кромки

Края прорези пружинного штифта с прорезью или края витка витого штифта под давлением зацепляются за микро-неровности поверхности отверстия. Эта механическая блокировка добавляет дополнительный компонент к удерживающей силе, особенно в более мягких материалах, таких как алюминий.

Совет по проектированию: для алюминиевых компонентов задайте немного больший натяг (0,15–0,20 мм с каждой стороны), чтобы компенсировать меньшую твердость материала отверстия. КЛЮЧ-ЧПУ может регулировать диаметр штифта и геометрию фаски для вашего конкретного применения.

Три числа, которые вы должны угадать правильно

Три измерения имеют решающее значение для проектирования механической сборки с использованием пружинных штифтов. Если что-то не так, соединение выйдет из строя.
1. диаметр отверстия (для большинства случаев H7)
Для диаметра отверстия необходимо соблюдать допуск ISO H7 (или ближе к нему для применений с высокой-прецизионной точностью). Для пружинного штифта номиналом 6 мм требуется отверстие диаметром 6000–6,012 мм. Слишком большой, и штифт не сожмется настолько, чтобы его можно было удержать. Слишком маленький штифт не подойдет или разрушится при установке.
Компания KEY-CNC производит компоненты с отверстиями для пружинных штифтов ±0,005 мм для роботов и медицинских устройств. Наши собственные-услуги по нарезанию резьбы и снятию заусенцев очищают и подготавливают каждое отверстие для установки штифта.
2. Сравнение длины захвата кеглей-
Длина штифта должна быть несколько больше толщины рукоятки. Для глухих отверстий оставляйте выступ штифта на 0,5–1,0 мм. Для облегчения снятия оставьте выступы на 1,0–1,5 мм с каждой стороны сквозных отверстий. Чрезмерное выступание ослабляет прочность на сдвиг и мешает работе других компонентов.
3. Пространство и расстояние между краями
Не размещайте отверстие рядом с краем материала. Минимальное расстояние от края: 1,5 × диаметр отверстия. Для нескольких штифтов в схеме минимальное расстояние составляет 3 × диаметр отверстия. Эти критерии предотвращают разрыв материала и радиальное давление штифта, вызывающее разрушение кромки.

Материал: Это почти всегдаПружинная сталь

Стандартные пружинные штифты изготавливаются из пружинной стали (65Mn, 60Si2MnA или эквивалентной) твердостью 420–560 HV. Этот диапазон твердости обеспечивает правильный баланс: достаточно твердый, чтобы создавать и поддерживать радиальное давление, но не настолько твердый, чтобы штифт стал хрупким и сломался во время установки.

Стандартный выбор для общепромышленного применения. Экономичность-эффективность, хорошая удерживающая сила, достаточная коррозионная стойкость для использования внутри помещений.Углеродистая пружинная сталь (65Mn)
Требуется для медицинских приборов, оборудования для пищевой промышленности и морского применения, где устойчивость к коррозии не-не подлежит обсуждению. Более низкая удерживающая сила, чем у углеродистой стали -, приводит к несколько большему натягу.Нержавеющая пружинная сталь (302/17-7PH)
Используется в электрических разъемах и радиочастотных устройствах, где проводимость имеет значение. Более низкая твердость означает более низкое удержание, - обычно ограничивается приложениями с легкими- режимами работы.Фосфористая бронза

Для применений, требующих дополнительной защиты от коррозии,черный оксид илицинкованиеМожет применяться к штифтам из углеродистой стали. KEY-CNC обеспечивает такую обработку поверхности самостоятельно-в рамках нашей комплексной услуги по установке оборудования.

Пружинные штифты спасают проекты

Теория полезна, но давайте посмотрим, в чем пружинные штифты KEY-CNC для механической сборки превосходят альтернативы в своих отраслях.

Робототехника: решение проблемы люфта

7 сочленений редуктора гармонического привода образуют совместную руку робота. Фланец соединяет редуктор с рычагом. Рычаг с зазором,-соответствующим установочному штифту-, имел люфт 0,3 градуса в каждом соединении после 10 000 циклов, что неудовлетворительно для точных применений.
Используйте пружинные штифты на каждом фланцевом соединении. Виброустойчивость штифтов предотвращала их ослабление при остановке-начале движения робота, а посадка с натягом устранила люфт,-связанный с зазором. После изменения конструкции люфт уменьшен до 0,05 градуса на соединение.

Медицинские гаджеты, выдерживающие стерилизацию

Шарнирное соединение хирургического инструмента должно оставаться выровненным после 500+ циклов автоклавирования (134 градуса, 20 минут на цикл). Термоциклирование ослабляет нити. Пар разрушает клей. Слишком большой люфт штифта с головкой.
Пружинные штифты шарнира из нержавеющей стали решают эту проблему. Удержание штифта представляет собой упругую деформацию, а не нагрузку зажима, поэтому тепловое расширение не ослабляет его. Многократная стерилизация не вызывает коррозию нержавеющей стали. Соединение остается выровненным на протяжении всего срока службы устройства.

Наружное оборудование: бесконечные-испытания на вибрацию

Кронштейн переносного генератора крепится к раме четырьмя болтами. Полевые испытания показали, что все четыре крепления ослабли или вышли из строя через 500 часов работы. В течение 300 часов вышли из строя контргайки,-герметик для фиксации резьбы и пружинные шайбы.
Решение: восстановить кронштейн, используя пружинные штифты с прорезями для основного выравнивания и болты только для осевой фиксации. Пружинные штифты воспринимают напряжение сдвига и сохраняют положение; болты просто должны плотно прилегать к кронштейнам. Штифты не имеют резьбы, поэтому ослабить их невозможно.

горячая этикетка : пружинные штифты для механической сборки, Китай пружинные штифты для механической сборки производители, поставщики, завод