Diseño de ajuste a presión:tipos de ajustes a presión y prácticas recomendadas

Como diseñadores industriales, no querrá que los sujetadores expuestos comprometan la estética de sus productos. El entorno de fabricación actual también exige la producción eficiente de piezas de alta calidad. Esto parece una aparente paradoja. Sin embargo, la solución radica en utilizar un diseño de encaje a presión para ensamblar las piezas.

El diseño de piezas con juntas de encaje a presión puede ahorrar tiempo y dinero en la producción. No solo reducen los costos de materiales y las cantidades de piezas, sino que también mejoran la facilidad de ensamblaje. La técnica tradicional de moldeo por inyección ha demostrado ser viable para producir la unión a presión. Sin embargo, el diseño de ajuste a presión impreso en 3D tiene nuevas oportunidades.

Por lo tanto, es vital comprender el diseño de encaje a presión y reacciona con los sistemas de fabricación. Los diseños de ajuste a presión vienen con ciertos desafíos. Este artículo busca ayudarlo a navegar por el complejo mundo de los ajustes a presión discutiendo las características clave. También veremos las clasificaciones importantes y las mejores prácticas para superar problemas comunes de creación de prototipos.

Resumen general de Snap Joint

Las juntas de encaje a presión se encuentran entre las formas más simples y eficientes de ensamblar piezas. Con las uniones a presión, por lo general no se necesitan diferentes tipos de sujetadores y herramientas. En su forma más simple, una unión a presión es una pequeña protuberancia que puede ser un montante, un gancho o un cordón. La desviación de esta protuberancia se produce durante el montaje.

El objetivo principal es capturar una característica en el componente matin. Es decir, la parte sobresaliente de un componente puede desviarse mientras se une. Luego, captura una característica que está presente en el componente de acoplamiento.

Por lo general, los usuarios no necesariamente necesitarán tener acceso a las juntas de encaje a presión antes del ensamblaje. Esto hace que la automatización del diseño de encaje a presión sea mucho más fácil. El diseño a presión también determina si la conexión será permanente o temporal. Es decir, si los ajustes se pueden liberar con herramientas/fuerza o no.

Uno de los criterios importantes en el ajuste a presión del moldeo por inyección es el desplazamiento de las características flexibles durante el montaje y desmontaje. Las uniones a presión se emplean a menudo en piezas de plástico. Por lo tanto, se permite flexibilidad con los ajustes. Es decir, los materiales plásticos permiten un nivel razonable de tensión y elasticidad. Por lo tanto, puede haber grandes desviaciones sin riesgo de dañar las piezas.

En un estado unido, los ajustes a presión generalmente están libres de carga y solo hay un desplazamiento mínimo. Esto los hace útiles para materiales plásticos. Las fluencias tienden a ocurrir en plásticos estresados, lo que puede hacer que pierdan pretensión con el tiempo.

En esencia, los elementos localizadores rígidos ayudan a alinear las piezas de unión. Esto ayuda a evitar cualquier forma de desplazamiento y liberación del ajuste de la junta. Los pestillos, rebajes, orejetas y otros son buenas opciones en este caso.

Las juntas de encaje a presión son útiles en una amplia variedad de aplicaciones. Se pueden combinar algunos tipos básicos de ajustes para cumplir con los estándares de la industria y los requisitos de diseño específicos. Esto amplía la diversidad de ejemplos de diseño de ajuste a presión de plástico.

Tipos de juntas a presión

Existe una amplia gama de posibilidades de diseño de ajuste a presión disponibles. En esta sección, analizaremos los tres tipos más comunes de juntas a presión. Incluyen lo siguiente:

Juntas Snape en voladizo

Estos son los tipos más comunes de juntas de encaje a presión en la fabricación. Estas juntas tienen formas geométricas simples que las hacen fáciles de implementar en un diseño de encaje a presión. También es fácil calcular su tensión durante el proceso de unión.

El diseño básico incluye una viga en voladizo que viene con un gancho cónico en su punta. También hay un rebaje correspondiente en el compañero de unión. La estructura muestra la superficie cónica deslizándose a lo largo de la superficie del compañero de unión. Esto dobla el voladizo permitiendo que el gancho alcance el hueco antes de volver a su estado original.

La junta puede ser permanente o puede soportar la liberación en una fuerza de separación. Este atributo depende del ángulo de la superficie que se produce entre el gancho y el rebaje. En algunos casos, el voladizo no viene como una barra recta. Hay otros diseños con voladizos en forma de U o en forma de L. Estos diseños son comunes en las piezas de plástico.

Estas formas tienen la ventaja de que soportan voladizos más largos sin ocupar más espacio. Así, permiten menores fuerzas de deflexión cuando se encuentran en ambientes compactos. Cuando estos voladizos en forma de U y L están en el borde de una pieza, no habrá necesidad de deslizadores en el diseño de moldeo por inyección.

Juntas a presión de torsión

A diferencia del diseño de ajuste a presión en voladizo, los ajustes a presión de torsión básicamente desvían las vigas girando una barra. Son wats simples para crear conexiones separables. Estas soluciones robustas también equivalen a un método de unión económico y sofisticado. El diseño del balancín permite una fácil apertura del socio de unión.

La fuerza de desviación del balancín viene dada por la torsión de su eje. El balancín de encaje a presión y la barra de torsión están moldeados integralmente para la mejor conectividad. Un mecanismo de balancín ocurre cuando hay una extensión de la viga del gancho más allá del eje de la barra de torsión. El usuario solo necesita empujar el extremo libre de la viga para levantar el gancho y liberar la unión.

Juntas a presión anulares

Un diseño Snap que utiliza juntas Snap anulares suele ser para piezas elípticas o circulares. Estas piezas incluyen tapas de bolígrafos y tapas de contenedores. Este tipo de junta de encaje a presión viene con una cresta en la circunferencia de un componente. Este reborde encaja en la ranura del segundo componente. Aparte de la flexión, pueden producirse tensiones circunferenciales de tracción o compresión durante el montaje.

Estas son tensiones multiaxiales que pueden ser un desafío al diseñar una junta. Podemos estimar la deformación de geometrías circulares simples en función de los diámetros de los componentes de unión. Los ajustes a presión anulares tienen una propiedad clave, que es la compresión y el estiramiento de la circunferencia.

La gente a menudo confunde la disposición circular de los ganchos con un diseño de ajuste a presión anular. Sin embargo, esto no es así porque la deflexión en los ajustes anulares está dominada por la flexión. Los ajustes a presión anulares pueden exhibir propiedades variables según el diseño de los componentes de unión. Suelen ser fáciles de bloquear y desbloquear, como encontrará en las tapas de los bolígrafos. Algunos pueden ofrecer una conexión permanente sin liberación que depende de los ángulos de los componentes de unión. Sin embargo, se puede permitir la rotación en ambas situaciones.

Este video muestra las juntas de encaje a presión para plásticos:

Diseño de ajuste a presión Cálculos

Los cálculos que harás para tu diseño dependerán del tipo de diseño que desees lograr. La siguiente tabla le ayudará a realizar cálculos efectivos.

Símbolos

• y =desviación admisible
• b =ancho en la raíz
• c =centro de gravedad (es decir, distancia entre la fibra exterior y la fibra neutra)
• E como valor absoluto =porcentaje/100
• E =tensión permisible en la fibra exterior en la raíz
• l =longitud del brazo
• K =factor geométrico
• h =grosor en la raíz
• Es =módulo secante
• P =fuerza de desviación admisible
• Z =módulo de sección
• Z =Yo c; donde I =momento de inercia axial

Los ajustes a presión son de hecho una solución rentable para ensamblar piezas de plástico. Si necesita alguna sugerencia o necesita alguna pieza de prototipo, RapidDirect es su elección.

Problemas comunes de diseño de ajuste a presión y mejores prácticas

El diseño de ajuste a presión no es un procedimiento de solución única para todos. Pueden surgir algunos desafíos durante el ajuste a presión del moldeado por inyección o el proceso de impresión 3D. Aquí, analizaremos algunos de los desafíos que enfrentan los ingenieros cuando diseñan para ajustes a presión

Concentraciones de estrés

Cuando se producen esquinas afiladas mientras se usa la unión a presión en voladizo, la tensión puede concentrarse en la raíz. Esto hace que el voladizo sea más susceptible al corte.

Ocurrencia de fluencia

Los plásticos o termoplásticos son generalmente susceptibles a la fluencia. Esta es una deformación gradual cuando los materiales están bajo estrés. Con el tiempo, la fluencia comprometerá la conexión entre los componentes y puede dejarlos inservibles.

Fallo por carga repetitiva o por fatiga

Cuando hay un montaje y desmontaje repetido de los ajustes a presión, puede haber una falla en las tensiones que son más bajas que la tensión del material. La falla por fatiga a menudo ocurre a altas frecuencias de carga.

Problemas de tolerancia

Cuando los espacios no se colocan correctamente, pueden ocurrir problemas de tolerancia. Siempre que haya problemas de tolerancia, los componentes no encajarán perfectamente.

Más:Tolerancia al moldeo por inyección:optimícelos de cuatro maneras

Prácticas recomendadas de ingeniería para el diseño de encaje a presión

Hay varias características de diseño que pueden ayudar a reducir la tensión y la tensión en el ensamblaje de la junta a presión. Incluyen:

Redondear la base del voladizo

Agregar un filete a la base del voladizo es una excelente manera de distribuir el estrés sobre las partes y crear una conexión más fuerte. El radio de empalme recomendado debe ser al menos 0,5 veces el grosor de la base del voladizo.

Reduzca el diseño

Una buena práctica de diseño es disminuir la sección transversal de la viga en voladizo a lo largo de su longitud. Esto asegura el uso de menos materiales y habrá una distribución más uniforme de la tensión en el material.

Aumentar el ancho del clip

El objetivo de esta práctica es agregar fuerza al diseño de encaje a presión. Este puede ser un proceso inicial de prueba y error para obtener el nivel correcto de rigidez. Sin embargo, el ancho de clip recomendado debe ser de al menos 5 mm.

Considere agregar terminales

La adición de orejetas a un ensamblaje ayudará con la alineación de las piezas. También ayudará a transferir parte de la fuerza de corte de los clips.

Tenga en cuenta la dirección de construcción

Es aconsejable evitar diseñar juntas a presión construidas desde la cama verticalmente hacia arriba. Estos suelen ser más débiles debido a la naturaleza anisotrópica del proceso. El voladizo u otros ajustes a presión también deben desviarse solo durante el montaje. No deben desviarse durante la conexión de componentes.

Conclusión

Los ajustes a presión ofrecen a los fabricantes una utilidad de costo y rendimiento. Sin embargo, el diseño de encaje a presión puede ser un proceso complejo e iterativo. Por lo tanto, solo necesita seguir algunas de las mejores prácticas de fabricación simples para obtener lo mejor de sus juntas de encaje a presión. Esto reducirá aún más los ciclos de vida de creación de prototipos.

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