Лучшие практики для прессы

В этом случае узел поршня загружается в приспособление перед вставкой штифта. Распорные блоки справа позволяют использовать поршни различной высоты и размера. Фото предоставлено корпорацией «БалТек».

Пресс-фитинг применяется для мелких и крупных деталей. Здесь шпильки вставляются в ступицу колеса вилочного погрузчика. Фото предоставлено FEC Automation Systems

Производители автомобилей часто используют сборку с запрессовкой. Это устройство запрессовывает компонент в тормозной диск. Фото предоставлено Kistler Instrument Corp.

В производстве трудно найти железную формулу успеха. Это особенно актуально для сборки с запрессовкой — процесса, при котором одна деталь плотно вставляется в отверстие в другой детали одним быстрым движением (1–2 секунды). Инженеры-конструкторы используют множество формул для оценки необходимой силы и связанных с ней давлений и напряжений для каждого случая запрессовки. Однако эти расчеты никогда не смогут заменить реальные лабораторные испытания или метод проб и ошибок на производственной линии.

«Формулы могут стать отправной точкой в ​​процессе проектирования деталей для прессовой посадки, но они не учитывают множество переменных, которые вступают в игру во время сборки», — говорит Чак Рупрехт, генеральный менеджер BalTec Corp. «Такие факторы, как непостоянное качество материалов, различная обработка поверхности и влажность окружающей среды могут привести к ошибочным расчетам. Правда в том, что вам необходимо установить реальные детали, чтобы определить правильные требования к материалу и усилию для конкретного применения».

BalTec предлагает несколько ручных, пневматических и гидропневматических прессов для запрессовки. В число клиентов входят автомобилестроительные, медицинские и другие промышленные производители, в том числе производители компонентов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Одна из последних компаний недавно попросила BalTec адаптировать два пневматических пресса DA-850, чтобы они могли запрессовывать штифты в 40 поршней разной высоты для ремонта компрессоров систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Каждый пресс прямого действия оснащен поршнем, развивающим силу до 8,5 килоньютонов и ход до 80 миллиметров. Верхняя оснастка пресса позволяет вставлять штифты в поршни любой высоты, а его приспособление оснащено быстросменными проставочными блоками, позволяющими адаптироваться к изменениям высоты. Пневматическое зажимное устройство фиксирует поршень на месте во время установки штифта. Мониторинг силы и расстояния вызывает звуковое, звуковое и визуальное сообщение, указывающее, в порядке ли конкретный процесс или нет.

Поршни являются хорошим кандидатом для сборки с запрессовкой, наряду со многими другими типами деталей: подшипниками, роторами, шестернями, кольцами вала и втулками. Основные причины, по которым производители предпочитают этот процесс, заключаются в том, что он прост и относительно недорог. Еще больше привлекательность прессовой посадки заключается в том, что ее можно выполнять с помощью нескольких типов прессов на деталях разных форм, размеров и материалов.

«При проектировании детали для запрессовки инженеры должны сосредоточиться на одном вопросе: какова функция детали в сборке?» — говорит Хироюки Нацумэ, руководитель группы по системам подразделения IPC в Kistler Instrument Corp. — Этот вопрос необходимо уделять особое внимание в каждом аспекте проектирования деталей, независимо от того, является ли сборка простой или сложной».

Первый фактор дизайна — размер. Сборка с запрессовкой предполагает вставку одной детали, размер которой немного превышает размер ответного отверстия. Сборка остается на месте за счет трения и силы двух частей, прижимающихся друг к другу. Насколько больше должна быть вставленная деталь относительно отверстия, будет варьироваться, хотя обычно это от 0,0005 до 0,002 дюйма.

Майк Бришке, вице-президент по продажам компании Aries Engineering, говорит, что металлический дюбель диаметром 0,25 дюйма, впрессовываемый в отверстие из мягкой стали, обычно имеет натяг ±0,0015 дюйма. Детали в некритических сборках, как правило, имеют более жесткие допуски.

«Как правило, чем больше диаметр подшипника, втулки или пальца, тем больше диапазон допусков», — отмечает Бришке. «Обратное верно для деталей меньшего диаметра».

Бришке говорит, что подшипник диаметром 2 дюйма, напрессованный, например, на металлический вал, может иметь диапазон допусков от 0,001 до 0,01 дюйма из-за большего относительного диаметра двух частей. Напротив, подшипники меньшего размера, используемые в автомобильных деталях, таких как корпуса трансмиссии и компоненты двигателя, часто имеют диапазон допусков всего в несколько микрон.