łączenie elementów w sposób bezpieczny, niezawodny i wykorzystujący właściwości materiału jest jednym z podstawowych obszarów innowacji w przemyśle wytwórczym. Jedną z takich technik jest press fit-metoda, która opiera się na tarciu i nie wymaga lutowania, spawania ani obróbki części.

jak się później przekonasz, naciśnięcia są jednymi z najbardziej precyzyjnych przykładów mocowania dwóch części razem. Chociaż wytwarzają bardzo mocne części, ta metoda nie jest odpowiednia dla wszystkich scenariuszy. Czytaj dalej, omawiając podstawy dopasowania prasy i definiując tolerancję dopasowania Prasy.

co to jest press fit?

dopasowanie dociskowe, czasami nazywane pasowaniem interferencyjnym, jest metodą łączenia dwóch ciasnych części, które opierają się na tarciu. Jest to jedna z najbardziej preferowanych metod mocowania w zastosowaniach wymagających trwałego połączenia i idealnego wyrównania. Proces zazwyczaj nie wymaga ekspozycji części na ekstremalną temperaturę, nie wymaga lutowania i jest kompatybilny z systemami zautomatyzowanymi.

w każdej aplikacji press fit istnieją dwie współpracujące części, które łączą się ze sobą w bardzo ciasny sposób. Te dwie współpracujące części mogą przybierać różne formy. Najczęstszym przykładem może być wał i otwór, ale pasuje do prasy są również używane do mniejszych elementów, takich jak zaciski elektryczne na płytce drukowanej (PCB). Pasuje do pras są idealne do połączeń z elementami elektrycznymi, ponieważ ścisłe dopasowanie części zapewnia niezawodny kontakt przewodzący.

ze względu na duże siły tarcia, dociskanie dwóch współpracujących części odbywa się zwykle za pomocą tłoka hydraulicznego lub pneumatycznego. Jest to powolny i celowy proces, który koncentruje się bardziej na wyrównaniu niż wpływie.

Technologia Press fit stała się szeroko stosowana ze względu na swoją niezawodność i względną prostotę. Chociaż wymaga to bardzo dokładnych pomiarów na współpracujących częściach, rzeczywiste wykonanie współpracujących elementów może być przeprowadzone nawet bez wyjątkowego poziomu umiejętności.

jak działa press fit

aby zrozumieć, jak działa press fit, najpierw musimy opisać fizyczne właściwości dwóch współpracujących części. W przypadku podstawowego przykładu wału i otworu ważne jest, aby zdać sobie sprawę, że otwór jest nieco mniejszy niż wał.

gdy wał jest wciśnięty do otworu, Materiał wału ulega lekkiemu ściskaniu. Powoduje to, że wał wywiera normalną siłę na wewnętrzną powierzchnię ładowni. W tym samym czasie otwór naciska do wewnątrz, ponieważ przechodzi również przez niewielką ekspansję z powodu włożenia wału. Ta normalna siła przyczynia się do generowania dużej siły tarcia, która utrzymuje oba elementy razem.

Rzeczywista wielkość normalnej siły wywieranej przez elementy otworu i wału zależy od materiału, z którego są wykonane. Twarde metale, takie jak stal, są bardziej odporne na odkształcenia i wywierają większą normalną siłę. Z drugiej strony Tworzywa sztuczne i miękka guma będą generować mniejsze normalne siły ze względu na ich skłonność do odkształceń.

tolerancja dopasowania Prasy, którą omówimy bardziej szczegółowo później, jest miarą tego, jak bardzo wał jest „za duży” w porównaniu do otworu. Mierzy to ilość ściskania lub rozszerzania, które materiał musi wytrzymać, i ile normalnej siły wywierają.

najlepsze praktyki w projektowaniu dopasowań do pras

podobnie jak w przypadku prawie każdego procesu przemysłowego lub techniki, dopasowanie do pras nie jest wszechstronnym rozwiązaniem dla wszystkich potrzeb związanych z mocowaniem. Jeśli rozważasz użycie pasowań prasowych, oto kilka zasad, o których należy pamiętać:

wybór materiału i kompatybilność

zdolność mocowania pasowania prasowego zależy od zdolności materiału do utrzymywania stałej normalnej siły w reakcji na jego odkształcenie. Istnieją jednak materiały, które naturalnie odkształcają się pod wpływem stałej siły lub „przepływu” w nową orientację. Gdy tego rodzaju materiały są używane w pasie prasowym, mają tendencję do tracenia tarcia w czasie, co powoduje rozluźnienie uchwytu zamocowanych części.

miękkie tworzywa sztuczne, takie jak nylon, poliuretan i poliwęglan, są dobrymi przykładami materiałów nieodpowiednich do dopasowania. Jest to również powód, dla którego większość plastikowych części ma zamiast tego połączenie „snap fit”, które opiera się na mechanizmie blokującym, a nie na trwałym naprężeniu.

przewidywanie zmian temperatury

prawie wszystkie materiały reagują podobnie do zmian temperatury – obiekty rozszerzają się po podgrzaniu i kurczą po ochłodzeniu. Jednak stopień, w jakim zachodzą te zjawiska, będzie zależał od materiału, o którym mowa. Na przykład kawałek aluminium rozszerzy się o większy margines pod wpływem wysokich temperatur w porównaniu z równoważnym kawałkiem gumy.

ta rozbieżność w rozszerzalności cieplnej i zachowaniu kompresji będzie miała znaczenie, jeśli mamy zespół dopasowania dociskowego wykonany z dwóch różnych materiałów. Wyjaśniając nasz poprzedni przykład, zespół wykonany z gumowego wału wewnątrz aluminiowego otworu może stracić przyczepność pod wpływem ekstremalnych temperatur.

aby było jasne, całkowicie dopuszczalne jest łączenie dwóch różnych materiałów, o ile nie muszą być narażone na ekstremalne temperatury lub mają podobne współczynniki rozszerzalności cieplnej.

wyrównanie części jest kluczowe

wyrównanie części połączonych za pomocą pasowań prasowych ma bardzo małą tolerancję. Idealnie wyrównany zespół powinien mieć siły wewnętrzne, które są równomiernie rozłożone, zapewniając, że części pozostaną utrzymywane razem nawet wtedy, gdy są poddawane silnym wibracjom.

z tego powodu producenci wymyślili wiele sposobów na osiągnięcie idealnego wyrównania. Właściwe oprzyrządowanie i mocowanie są kluczowymi czynnikami na tym etapie. Większość producentów zaprojektowałaby dopasowane części tak, aby miały radełki lub dopasowane pary projekcji i wgłębień. Zapewnia to, że części będą idealnie się ze sobą łączyć, nie ma miejsca na błędy.

chociaż Prasy hydrauliczne lub pneumatyczne używane do łączenia części do pras wymagają dużej mocy, zwykle działają bardzo wolno. Daje to możliwość dostosowania części, gdy są one dociskane razem. W idealnym przypadku interwencja operatora nie będzie konieczna, ale może zostać wykonana, jeśli sytuacja tego wymaga.

rozważ zwężenie współpracującej części

powszechną strategią przy projektowaniu części do pras jest zwężenie końca wału. Nazywa się to fazowaniem i pomaga zarówno w wyrównaniu części, jak i równomiernym rozkładzie siły wokół obwodu otworu. Dociskanie części jest również łatwiejsze i gładsze dzięki zastosowaniu fazowania, ponieważ siły ściskające mają tendencję do stopniowego narastania.

określenie właściwej tolerancji dopasowania Prasy

wielkość normalnej siły będzie również zależała od tego, ile materiału ściska lub rozszerza się po ich zamocowaniu. Przypomnijmy, że wał jest zazwyczaj nieco większy niż otwór. Ta różnica wymiarów jest zwykle określana jako ” tolerancja dopasowania dociskowego.”Jest to bardzo mała liczba, zazwyczaj mniej niż 1/1000 cala.

odpowiednie wartości tolerancji dopasowania Prasy uwzględniają wymiary i materiał zarówno wału, jak i otworu. Na przykład części gumowe będą wymagały wyższej tolerancji, ponieważ mają większą skłonność do odkształceń. Tolerancja wzrasta również wraz ze wzrostem rozmiaru części, chociaż zależność ta niekoniecznie musi być liniowa.

Niestety, obliczenia dotyczące określenia właściwej tolerancji dla zespołu dopasowania dociskowego są dalekie od prostoty. Oprócz wymiarów wału i otworu, w tym fazowania po obu stronach wału spowoduje również przesunięcie wartości. Należy również wziąć pod uwagę zamierzoną temperaturę roboczą montowanej części.

Jeśli część zawiera więcej niż jeden sworzeń, tolerancja może również wymagać regulacji z uwzględnieniem maksymalnej siły ściskającej używanej prasy hydraulicznej lub pneumatycznej.

trudność obliczenia właściwej tolerancji dopasowania prasy jest największym wyzwaniem związanym z włączeniem tej technologii do zautomatyzowanej linii montażowej. W przypadku niewykrycia niewspółosiowe dopasowanie prasy lub zbyt duża tolerancja może uszkodzić montowaną część lub prasę pneumatyczną. Biorąc pod uwagę wielkość sił, taki wypadek może być katastrofalny.

Shrink fit – alternatywa dla press fit

pomimo wielu zalet press fit, fakt, że nie zastąpił wszystkich połączeń mechanicznych, jest wystarczającym dowodem, że nie jest idealny. Jedną z bardziej popularnych alternatyw dla dopasowania prasowego jest dopasowanie termokurczliwe. Dzięki tej metodzie wymiary jednej z dwóch montowanych części są zmieniane poprzez ogrzewanie lub chłodzenie.

ideą tej metody jest wykorzystanie rozszerzalności cieplnej w celu łatwiejszego połączenia obu części, po czym są one przywracane do temperatury pokojowej. Tolerancja jest nadal krytyczna w tej technice, ale jest znacznie bardziej wyrozumiała. Zmniejsza to również siłę, jaką musi wywierać prasa hydrauliczna lub pneumatyczna, aby połączyć obie części.

wadą tej techniki jest to, że zajmuje ona więcej czasu ze względu na konieczność nagrzewania lub chłodzenia części do ekstremalnych temperatur. Jest też mnóstwo specjalistycznego sprzętu. Zanim możliwe jest dopasowanie termokurczliwe, części metalowe są podgrzewane do temperatury do 300 °C lub chłodzone ciekłym azotem. Jest zdecydowanie trochę więcej umiejętności technicznych potrzebnych do połączenia obu części w sposób bardziej niezawodny niż dopasowanie do prasy.

myśli końcowe

na pierwszy rzut oka, dopasowanie do prasy wydaje się bardzo prostym sposobem połączenia dwóch elementów w celu utworzenia pojedynczej części. Jest szybki, niezawodny i nie wymaga lutowania ani obróbki. Jednak jest tak wiele rzeczy, które mogą pójść nie tak z zespołem dopasowania Prasy. Prawidłowo wykonane dopasowanie prasy to tylko ilustracja procesu, który został tak misternie przygotowany i wykonany tak płynnie, że wygląda łatwo.