Jak projektować złożenia wykorzystujące sprężyste kołki zwijane do pozycjonowania i wyrównywania

Aby uzyskać optymalne wyrównanie przy stosowaniu sprężystych kołków zwijanych, należy przestrzegać dwóch podstawowych zasad projektowych:

1. Średnice otworów w elemencie głównym i elemencie współpracującym muszą być odpowiednio dobrane, aby uzyskać pożądany stopień pasowania i dokładność wyrównania.
2. Długość połączenia sprężystego kołka zwijanego z elementem zapewniającym główne mocowanie musi wynosić co najmniej 60% całkowitej długości kołka. Pozostała część wystająca z kołka służy do wyrównania z elementem współpracującym. W zastosowaniach z otworami przelotowymi zaleca się zwiększenie początkowej długości połączenia; jednak kołek zwijany nadal musi wystawać, aby umożliwić wyrównanie elementu współpracującego. (Rysunek 1)

Sprężyste kołki zwijane to sprężyny funkcjonalne, które dopasowują się do otworów, w których są montowane. Siła potrzebna do złożenia, zapewniająca maksymalną dokładność wyrównania, nie powinna przekraczać „lekkiego” docisku niezbędnego do osadzenia elementów współpracujących. W zależności od klasy użytkowej sprężystego kołka zwijanego, liczby kołków wyrównujących oraz materiału elementu montażowego może to być zaledwie lekkie uderzenie dłonią lub młotkiem. Pasowanie na wcisk nie należy mylić z tradycyjnym kołkiem litym, którego osadzenie zazwyczaj wymaga użycia pras pneumatycznych lub hydraulicznych. Jest to główna zaleta sprężystego kołka zwijanego.

Aby zapewnić luźne połączenie na wcisk, rozmiar otworów zarówno w elemencie głównym, jak i w elemencie współpracującym powinien być precyzyjnie dopasowany w zalecanym zakresie tolerancji. Może to okazać się niepraktyczne, jeśli otwory nie są wiercone jednocześnie w ramach jednego złożenia.

W sytuacjach, gdy nie ma możliwości precyzyjnego dopasowania otworów lub gdy koszt honowania (szlifowania)/rozwiercania jest zbyt wysoki, istotną zaletą sprężystego kołka zwijanego jest jego zdolność do kompensowania większych tolerancji otworów. Zalecany zakres tolerancji można rozdzielić między poszczególne elementy, jak pokazano na rysunku 2.

(Uwaga: Zastosowanie mniejszej wartości dopuszczalnej tolerancji produkcyjnej pozwoli jeszcze bardziej poprawić dopasowanie i wyrównanie złożenia.)

Przypisanie większej tolerancji do miejsca 60-procentowego osadzenia gwarantuje pasowanie z wciskiem między wolnym końcem kołka a przeciwległym otworem, który jest wykonany z dolną połową tolerancji. Tam, gdzie występuje pasowanie na wcisk, nie ma luzu, co zapewnia prawidłowe odwzorowanie położenia otworu głównego.

Jeśli w celu ułatwienia montażu wymagane jest pasowanie luźne kołka, konieczne będzie uwzględnienie siły sprężystości na wolnym końcu kołka. Aby określić maksymalną średnicę wolnego końca kołka, należy wsunąć kołek na głębokość odpowiadającą 60% jego długości do otworu o maksymalnym rozmiarze w głównym elemencie mocującym, a następnie zmierzyć średnicę odsłoniętej części. W zależności od pożądanej dokładności wyrównania należy dodać współczynnik luzu wynoszący od 0,025 mm (0,001”) do 0,05 mm (0,002”) do wolnego końca kołka. (Rysunek 3)

W przypadku stosowania jako kołka ustalającego z luźnym pasowaniem siła montażowa nie ma znaczenia; należy jednak pamiętać, że warto rozważyć zastosowanie sprężystego kołka zwijanego jako rozwiązanie w przypadku pasowania na wcisk. Jak wspomniano powyżej, sprężyste kołki zwijane zapewniają zaletę pasowania bez luzu bez dodatkowej złożoności związanej z dużą siłą wciskania.

Schemat ten ilustruje prawidłową głębokość montażu. Gdy sprężysty kołek zwijany zostanie zamontowany na głębokość mniejszą niż 60% jego całkowitej długości, mogą wystąpić dwie sytuacje:

• (y) średnica wolnego końca nie będzie odpowiednio kontrolowana, co spowoduje nierównomierne „dopasowanie” podczas łączenia części na dalszych etapach procesu produkcyjnego.
• Kołek może nie utrzymać się w elemencie, w którym ma być zamocowany, podczas przyszłego demontażu. Ma to ogromne znaczenie w przypadku stosowania wielu kołków ustalających między elementami.