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PolskaWie wählt man die kostengünstigste Komponente zum Ausrichten von Bauteilen aus
von Christie Jones, Leiterin der Marktentwicklung
Download dieses Technische PapierEs gibt viele Möglichkeiten zum Ausrichten von Komponenten. Die Herausforderung für Entwicklungsingenieure ist die Wahl der besten Lösung zu den niedrigsten Kosten.
Die häufigsten und oft teuersten Komponenten sind Zylinderstifte, welche nach ISO 8734 gefertigt werden. Diese geschliffenen Zylinderstifte bieten eine hervorragende Lagetoleranz, haben aber ihren Preis. Zylinderstifte benötigen extrem enge Bohrungstoleranzen. Zudem sind diese Stifte zur Erzielung einer höheren Abscherkraft gehärtet bzw. einsatzgehärtet, um eine höhere Verschleißfestigkeit zu erzielen. Wenn ein Zylinderstift nur zum Ausrichten von Bauteilen eingesetzt werden soll, verursacht der Prozess der Wärmebehandlung nur Kosten ohne Nutzen für die Funktion.
SPIROL’s Serie GD100 “Präzisionsgeschliffene Pass-und Zentrierhülsen” sind konstruiert worden für den direkten Ersatz geschliffener Zylinderstifte, bei Anwendungen zum Ausrichten von Bauteilen. Mit dieser leichtgewichtigen Lösung erzielt man die gleiche Positionsgenauigkeit wie mit geschliffenen Zylinderstiften, zu einem Bruchteil der Kosten. SPIROL’s Serie GD100 ist wie die Zylinderstifte präzisionsgeschliffen und benötigt für eine ordnungsgemäße Montage und Haltekraft in der Bohrung die gleichen Bohrungstoleranzen. Die Hülsen der Serie GD100 sind etwa 50% leichter als ein Zylinderstift; ein wichtiger Aspekt für kostenbewusste Entwicklungs-Ingenieure, welche nach Gewichtsreduktion suchen, ohne dass die Funktion beeinträchtigt wird. Das geringere Gewicht hat letztendlich auch Auswirkung auf erhebliche Einsparungen bei den Frachtkosten.
Abbildung 1
Präzisionsgeschliffene Pass- und Zentrierhülsen der Serie GD100 zentrieren ein Kaftfahrzeuggetriebegehäuse an die Rückseite eines Motors.
Abbildung 2
Von links nach rechts: Flachstift nach ISO 8734, Hohlstift, Pass-Spannbuchse, Federstift und ein Spiralspannstift
Obwohl Spannbuchsen, geschlitzte Spannhülsen und Spiralspannstifte nicht präzisionsgeschliffen sind, sind diese dennoch in der Lage, die Lochposition für das Ausrichten genau zu projizieren. Bei jedem dieser Produkte ist der Aussendurchmesser größer als der zugehörende Bohrungsdurchmesser. Die Haltekraft wird erzielt durch Kompression und wird nicht beeinflusst bzw. ist nicht abhängig von der Toleranz der zugehörenden Bohrung. Sekundäre Reibvorgänge werden beim Einsatz dieser Produkte eliminiert und die Herstellungskosten reduziert. Durch die Flexibilität dieser Produkte ergibt sich eine viel geringere Einpresskraft als sie erforderlich ist für geschliffene Zylinderstifte. Die Federcharakteristik von Spannbuchsen, geschlitzten Spannhülsen und Spiralspannstiften zeigen, dass diese Produkte auch größere Bohrungstoleranzen ausgleichen können, wodurch Fertigungkosten und Komponentenkosten im Vergleich zu geschliffenen Zylinderstiften reduziert werden können.
Spannbuchsen und Spiralspannstifte werden häufig verwendet, um Bauteile genau zu positionieren bzw. zueinander auszurichten. Spannbuchsen werden im allgemeinen für Anwendungen empfohlen, für die ein Zylinderstift vorgesehen ist. Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser sollte 1,5: 1 bis 4: 1 sein. Spiralspannstifte werden generell für Anwendungen empfohlen, für die eine größere Länge erforderlich ist. Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser sollte hier 4: 1 bis 10: 1 sein.
Bei Anwendungen, wo Schrauben zur axialen Sicherung erforderlich sind, können weitere Einsparungen erzielt werden, indem man Spannbuchsen einsetzt, wo die Schraube durch den Innendurchmesser der Spannbuchse geführt wird. Dies eliminiert die Kosten, die erforderlich sind für das Bohren zusätzlicher Bohrlöcher für die Schraube. Spannbuchsen sind gehärtet, um die Schraube vor Abscherkräften zu schützen und isoliert die auf den Bolzen wirkenden Zugbelastungen, damit die erforderliche Haltekraft der Verbindung gewährleistet wird.
Abbildung 3
Spring characteristics of Spring Dowels, Dowel Bushings and Coiled Spring Pins. Retention by outward radial tension.
Abbildung 4
Um die kostengünstigste Ausrichtungskomponente auszuwählen, müssen Konstrukteure Folgendes berücksichtigen:
- Erforderliche Positionstoleranzen
- Kosten für Folgearbeiten (Aufbohren/Honen von Bohrungen)
- Gesamtgewicht der Baugruppe
- Verbundene Frachtkosten
- Den Preis für Passstifte oder Bolzen
Angesichts der Vielzahl verschiedener Befestigungselemente, die zur Ausrichtung verwendet werden können, sollten Ingenieure mit Branchenexperten zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass ihre Baugruppe mit der kostengünstigsten Ausrichtungskomponente ausgestattet ist, die über die gesamte Lebensdauer des Produkts hinweg die erforderliche Leistung erbringt.
Fazit
Sowohl massive Passstifte als auch Hohlpassstifte gewährleisten eine präzise Ausrichtung und schützen Schrauben vor Scherkräften. Hohlpassstifte sind jedoch etwa 50 % leichter und deutlich kostengünstiger als geschliffene massive Passstifte. Darüber hinaus senken Federpassstifte die Kosten zusätzlich, da sie größere Bohrungstoleranzen ausgleichen und das Bohren einer separaten Bohrung für eine Schraube überflüssig machen, falls diese zur Befestigung der Baugruppe verwendet wird.
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