spojování součástí způsobem, který je bezpečný, spolehlivý a využívá materiálových vlastností, je jednou z hlavních oblastí inovací ve zpracovatelském průmyslu. Jedna taková technika se nazývá press fit – metoda, která spoléhá na tření a nevyžaduje žádné pájení, svařování nebo obrábění dílů.

jak uvidíte později, press fits jsou některé z nejpřesnějších příkladů upevnění dvou částí dohromady. Ačkoli dělají velmi silné části, tato metoda není přesně vhodná pro všechny scénáře. Čtěte dále, jak jsme pokrýt základy press fit a definovat press fit toleranci.

co je press fit?

press fit, někdy známý jako interference fit, je způsob spojení dvou přiléhavé části, které se spoléhají na tření. Jedná se o jeden z nejvýhodnějších způsobů upevnění pro aplikace, které vyžadují trvalé spojení a dokonalé vyrovnání. Proces obvykle nevyžaduje vystavení dílů extrémní teplotě, nevyžaduje žádné pájení, a je kompatibilní s automatizovanými systémy.

v každé aplikaci press fit existují dvě protilehlé části, které se velmi těsně spojují. Tyto dvě spojovací části mohou mít různé podoby. Nejběžnějším příkladem by byl hřídel a otvor, ale lisovací záchvaty se používají také pro menší komponenty,jako jsou elektrické svorky na desce s plošnými spoji (PCB). Stiskněte záchvaty jsou ideální pro spoje, které zahrnují elektrické komponenty jako těsné dílů zajišťuje spolehlivě vodivý kontakt.

vzhledem k velkým třecím silám se lisování obou protilehlých částí obvykle provádí hydraulickým nebo pneumatickým pístem. Jedná se o pomalý a záměrný proces, který je zaměřen více na zarovnání než na dopad.

technologie Press fit se stala široce používanou díky své spolehlivosti a relativní jednoduchosti. Ačkoli to vyžaduje velmi náročná měření na spojovacích částech, skutečné provedení spojovacích součástí dohromady může být provedeno i bez výjimečné úrovně dovedností.

Jak press fit funguje

pochopit, jak press fit funguje, musíme nejprve popsat fyzikální vlastnosti dvou páření částí. Pro základní příklad hřídele a otvoru je důležité si uvědomit, že otvor je o něco menší než hřídel.

když je hřídel zatlačena do otvoru, Materiál hřídele prochází mírným stlačením. To indukuje hřídel vyvinout normální sílu na vnitřní povrch držáku. Současně se otvor tlačí dovnitř, protože také prochází mírným roztažením kvůli vložení hřídele. Tato normální síla přispívá k vytvoření velké třecí síly, která drží obě složky pohromadě.

skutečná velikost normální síly vyvíjené komponentami otvoru a hřídele závisí na materiálu, ze kterého jsou vyrobeny. Tvrdé kovy, jako je ocel, jsou odolnější vůči deformaci a vyvíjejí větší normální sílu. Na druhé straně plasty a měkká pryž vytvoří menší normální síly kvůli jejich sklonu k deformaci.

tolerance uložení lisu, o které budeme podrobněji diskutovat později, je měřítkem toho, jak moc je hřídel „nadměrně velká“ ve srovnání s otvorem. To měří množství komprese nebo expanze, že materiál musí vydržet, a kolik normální síly vyvinuli.

Best practices in designing press fits

stejně jako u jakéhokoli průmyslového procesu nebo techniky není press fit všestranným řešením pro všechny potřeby upevnění. Pokud uvažujete o použití stiskněte hodí, zde je několik pravidel palce, aby mějte na paměti:

výběr Materiálu a kompatibilita

zapínání schopnost press fit spoléhá na schopnost materiálu držet konstantní normálové síly jako reakce na jeho deformaci. Existují však materiály, které se přirozeně deformují, když jsou vystaveny konstantní síle nebo „toku“ do nové orientace. Když se tyto typy materiálů používají v lisovacím uložení, mají tendenci ztrácet tření v průběhu času, čímž se uvolní přilnavost upevněných částí.

měkké plasty, jako je nylon, polyuretan a polykarbonát, jsou dobrým příkladem materiálů nevhodných pro lisování. To je také důvod, proč většina plastových dílů má místo toho připojení „snap fit“, které se spoléhá spíše na blokovací mechanismus než na trvalé napětí.

Předvídat změny teploty

Téměř všechny materiály reagují podobně na změny teploty – objekty expandovat při zahřátí a smlouvy, když se ochladí. Míra, s jakou se tyto jevy vyskytují, však bude záviset na dotyčném materiálu. Například kus hliníku se při vystavení vysokým teplotám rozšíří o větší rezervu ve srovnání s ekvivalentním kusem gumy.

Tento rozdíl v tepelné expanze a komprese chování bude záležet, jestli budeme mít tiskovou fit sestavy vyrobeny ze dvou různých materiálů. Výklad na našem předchozím příkladu, sestava vyrobená z gumové hřídele uvnitř hliníkového otvoru může skončit ztrátou přilnavosti, když je vystavena extrémnímu teplu.

aby bylo jasno, je naprosto přijatelné spojit dva různé materiály dohromady, pokud buď nemusí být vystaveny extrémním teplotám, nebo mají podobné koeficienty tepelné roztažnosti.

zarovnání dílů je klíčové

zarovnání dílů spojených lisováním má velmi malou toleranci. Dokonale vyrovnaná sestava by měla mít vnitřní síly, které jsou rovnoměrně rozloženy, což zajistí, že části zůstanou drženy pohromadě, i když jsou vystaveny silným vibracím.

z tohoto důvodu výrobci přišli s mnoha prostředky k dosažení dokonalého vyrovnání. Správné nástroje a fixace jsou kritickými faktory v tomto kroku. Většina výrobců by navrhla protilehlé části tak, aby měly rýhy nebo odpovídající páry výčnělků a zářezů. Tím je zajištěno, že se díly dokonale spojí s malým prostorem pro chyby.

ačkoli hydraulické nebo pneumatické lisy používané ke kombinování dílů pro uložení lisů vyžadují hodně energie, obvykle se provozují velmi pomalu. To dává příspěvek pro vyrovnání dílů, jak jsou stlačeny dohromady. V ideálním případě nebude zásah operátora nutný, ale může být proveden, pokud si to situace vyžaduje.

zvažte zúžení protilehlé části

běžnou strategií při navrhování dílů pro uložení lisu je zúžení konce hřídele. To se nazývá zkosení a pomáhá s zarovnání dílů a rovnoměrné rozložení síly po obvodu otvoru. Lisování dílů je také snazší a hladší přidáním zkosení, protože tlakové síly mají tendenci se postupně vytvářet.

Určení správné press fit tolerance

velikost normálové síly bude také záviset na tom, jak moc se materiál stlačuje nebo rozpíná, jakmile jsou upevněny. Připomeňme, že hřídel je obvykle o něco větší než otvor. Tento rozdíl v rozměrech je to, co se obvykle označuje jako “ tolerance přizpůsobení tisku.“Jedná se o velmi malé číslo, obvykle méně než 1/1000 palce.

příslušné údaje pro toleranci uložení lisu berou v úvahu rozměry a materiál hřídele i otvoru. Například gumové části budou vyžadovat vyšší toleranci, protože mají větší sklon k deformaci. Tolerance se také zvyšuje s rostoucí velikostí součásti, i když tento vztah nemusí být nutně lineární.

bohužel výpočty pro určení správné tolerance sestavy pro uložení lisu nejsou zdaleka jednoduché. Kromě rozměrů hřídele a otvoru, včetně zkosení na obou stranách hřídele také způsobí posun hodnot. Rovněž je třeba vzít v úvahu zamýšlenou provozní teplotu pro sestavovanou součást.

Pokud část obsahuje více než jeden kolík, může být také nutné upravit toleranci s ohledem na maximální tlakovou sílu hydraulického nebo pneumatického lisu, který bude použit.

obtížnost výpočtu správné tolerance přítlaku je největší výzvou zahrnutí takové technologie do automatizované montážní linky. Pokud není detekován, může špatně zarovnaný lis nebo lis s příliš velkou tolerancí poškodit buď smontovaný díl, nebo pneumatický lis. S velikostí zapojených sil by taková nehoda mohla být docela katastrofická.

Shrink fit-alternativa k press fit

navzdory mnoha výhodám press fits je skutečnost, že nenahradila všechna mechanická spojení, dostatečně důkazem, že to není dokonalé. Jednou z populárnějších alternativ k tisku je zmenšení. Při tomto způsobu se rozměry jedné ze dvou sestavených částí mění zahříváním nebo chlazením.

myšlenkou metody je použití tepelné roztažnosti pro snadnější spojení obou částí dohromady, po které jsou přivedeny zpět na pokojovou teplotu. Tolerance je v této technice stále kritická, ale je mnohem shovívavější. Snižuje také sílu, kterou musí hydraulický nebo pneumatický lis vyvinout, aby obě části spojily.

nevýhodou této techniky je to, že trvá delší dobu z důvodu nutnosti zahřívat nebo ochlazovat součásti na extrémní teploty. Je tu také Tuna specializovaného vybavení. Před nalisovaného uložení může být provedeno, kovové části jsou buď zahřívá až do teploty 300 °C nebo se ochladí tekutým dusíkem. Určitě je potřeba trochu více technických dovedností pro upevnění obou částí dohromady způsobem, který je spolehlivější než lis.

závěr

Na povrchu, press fit vypadá jako velmi jednoduchý způsob, jak se spojí dvě komponenty k vytvoření singulární část. Je to rychlé, spolehlivé a nevyžaduje pájení ani obrábění. Existuje však tolik věcí, které se mohou pokazit s sestavou pro tisk. Správně provedený tisk je jen ilustrací procesu, který byl tak složitě připraven tak hladce, že to vypadá snadno.