Конические штифты: размеры, стандарты, области применения и руководство по установке

Прямой ответ: Конические штифты — это цельные конические крепежные элементы, используемые с соответствующими коническими отверстиями. При посадке штифта его небольшой конус создает клиновидное трение, которое фиксирует и удерживает две или более детали. Соединение можно разобрать с помощью контролируемого удара или съемника, что делает конические штифты полезными, когда сборка должна возвращаться в то же положение после обслуживания.

Название звучит просто, но заказы на конические штифты часто неудачны по менее очевидной причине: метрическая и дюймовая системы используют разные концы для номинального диаметра. Покупатель может измерить большой конец, скопировать число в запрос по дюймовой системе и получить деталь, не соответствующую существующему отверстию. Это руководство охватывает идентификацию, стандарты, развертывание, установку, инспекцию и информацию, необходимую поставщику для индивидуального расчета.

Что такое конические штифты и как они удерживают детали?

Конический штифт — это цельный круглый штифт, диаметр которого постепенно изменяется по длине. Он устанавливается в коническое отверстие, выполненное через соединяемые детали. Когда штифт входит в отверстие, конические поверхности создают радиальный контакт и трение. Этот контакт удерживает детали на месте и препятствует их перемещению при обычной эксплуатации.

Это отличается от прямого штифта, запрессованного в недоразмерное параллельное отверстие. Прямой штифт зависит от натяга и допуска отверстия. Конический штифт зависит от геометрии штифта и отверстия, работающих вместе. Это различие влияет на чертеж, развертку, способ посадки штифта и способ его последующего удаления.

Конические штифты часто выбирают для трех задач одновременно:

• позиционирование двух деталей в повторяемом положении;
• удержание рычага, ступицы, рукоятки, приспособления или аналогичного компонента;
• возможность разборки без потери исходной регистрации.

Штифт не является универсальной заменой болта, шпонки или конструкционного соединения. Если сборка испытывает большой крутящий момент, ударную нагрузку, усталостную нагрузку или критическую по безопасности нагрузку, проектировщик соединения должен проверить штифт, отверстие, окружающий материал и путь нагрузки как единую систему.

Размеры конических штифтов и правило измерения, предотвращающее ошибки при заказе

Начните с определения, соответствует ли существующая деталь метрической или дюймовой системе. Метрические конические штифты обычно идентифицируются по диаметру малого конца. Дюймовые конические штифты обычно идентифицируются по диаметру большого конца. Оба подхода описывают схожую геометрию, но они не взаимозаменяемы.

Для быстрой проверки геометрии изменение диаметра примерно равно длине, делённой на знаменатель конуса. У метрического штифта с диаметром малого конца d и длиной L диаметр большого конца близок к d + L/50. Для обычного дюймового штифта малый конец близок к диаметру большого конца минус L/48. Это расчёты для инспекции, а не замена основного стандарта размеров. Фаски, особенности концов, допуски и точный стандарт могут изменить показания штангенциркуля.

Официальный Справочник ISO 2339:1986 охватывает метрические незакалённые конические штифты с номинальными диаметрами от 0,6 мм до 50 мм. Практический Справочник размеров DIN 1 и ISO 2339 также показывает, почему важно, какой конец используется для измерения. При замене детали измерьте штифт и проверьте отверстие. Не определяйте размер только по одному концу без записи, какой конец был измерен.

Если старый штифт повреждён, измерение длины всё ещё может помочь, но диаметру и посадке в отверстие следует уделять больше внимания. Изношенное отверстие может принять новый штифт слишком глубоко. В таком случае замена должна выполняться по ремонтному чертежу или по контролируемому плану расточки, а не только по старому штифту.

Стандарты и распространённые формы конических штифтов

Стандарт должен быть указан в описании закупки, потому что слова «конический штифт» не определяют все размеры. Стандарт определяет способ измерения, размерный ряд, форму концов и связанные требования.

• ISO 2339 / DIN 1: метрические некалёные конические штифты. В ISO указаны номинальные диаметры от 0,6 мм до 50 мм.
• ASME B18.8.2: стандарт для дюймовой серии, охватывающий размеры и общие данные для конических штифтов, а также для цилиндрических, прямых, с канавками и пружинных штифтов. Описание ASME также содержит дополнительную информацию по сверлению отверстий под конические штифты.
• ISO 8736: метрические некалёные конические штифты с внутренней резьбой. Резьба позволяет использовать болт для вытягивания или инструмент для удаления при сборке в глухое отверстие. См. раздел Область применения ISO 8736 перед выбором формы с резьбой.
• ISO 8737: метрические некалёные конические штифты с наружной резьбой. Резьбовой конец может использоваться с шайбой и гайкой или другим способом фиксации. Смотрите Справочник ISO 8737 где указаны размеры и обозначения, охватываемые этим стандартом.

Некоторые каталоги также различают штифты с шлифованной и точёной поверхностью. Это различие важно, когда штифт позиционирует прецизионное приспособление или перемещается в контролируемой сборке. Если отделка или допуск влияет на посадку, укажите это на чертеже. Поставщик не должен догадываться об этом по слову «прецизионный». Для терминологии резьбы и основ измерения смотрите руководство сайта по что означает шаг резьбы может использоваться вместе со стандартом штифтов.

Конические штифты против цилиндрических и прямых штифтов

Оба типа штифтов могут позиционировать детали, но решают разные задачи обслуживания. Конический штифт использует неглубокий клин. Цилиндрический штифт имеет форму цилиндра и обычно полагается на контролируемую посадку в параллельном отверстии. Одну деталь нельзя заменить другой без проверки отверстия и конструкции соединения.

Выбирайте конический штифт, если конструкция выигрывает от определённого положения и возможности будущего снятия. Выбирайте прямой или цилиндрический штифт, если чертёж основан на параллельном отверстии, точном натяге или закалённой системе позиционирования. Если сборка подвергается вибрации или циклической нагрузке, изучите всё соединение, а не предполагайте, что любой штифт удержит только потому, что он подходит к отверстию.

Применения, в которых используется конический штифт

Конические штифты хорошо подходят для компонентов, которые необходимо снимать и возвращать в то же положение. К распространённым примерам относятся:

• маховики, рычаги, кривошипы и управляющие ручки на валах;
• ступицы, шкивы, шестерни и другие вращающиеся детали, требующие индексированного позиционирования;
• кондукторы, приспособления, штампы и машинные плиты, которые снимаются во время обслуживания;
• выравнивание сопрягаемых частей машин, где прямое сверление отверстия не обеспечит желаемого прилегания;
• сервисные инструменты или сборки, где внутренняя резьба позволяет извлекать штифт из глухого отверстия.

Проектируйте маршрут удаления одновременно с маршрутом установки. Гладкий штифт в сквозном отверстии легко обслуживать. Глухое отверстие может потребовать исполнения с внутренней резьбой, компенсационного отверстия или достаточного зазора для съемника. Если штифт будет передавать крутящий момент через вал или ступицу, проверьте шпонку, контакт по буртику, толщину стенки и напряжение на подшипнике, а также диаметр штифта.

Как подготовить коническое отверстие

Коническое отверстие обычно выполняется в два этапа: сначала сверлится направляющее отверстие через совмещённые детали, затем отверстие доводится до нужного конуса соответствующей разверткой. архивное техническое руководство по сверлению и развертыванию конических штифтов описывает эту последовательность и связывает диаметр направляющего сверла с минимальным диаметром выбранного штифта.

1. Установите детали в окончательное положение. Закрепите детали так, чтобы отверстие не сместилось при прохождении сверла или развертки через соединение.
2. Отметьте место установки штифта и проверьте доступ. Убедитесь в правильности направления установки и оставьте свободный путь для выбивания или инструмента для удаления.
3. Просверлите направляющее отверстие. Выберите сверло по требуемому малому диаметру и чертежу. Направляющее отверстие должно удалить большую часть материала, оставив развертке достаточно запаса для формирования конуса.
4. Используйте соответствующий конический развертчик. Подберите развертчик в соответствии с системой штифтов, номинальным размером и коэффициентом конусности. Прямой развертчик не сможет создать требуемую посадочную поверхность.
5. Очистите и удалите заусенцы из отверстия. Удалите стружку, заусенцы и смазочно-охлаждающую жидкость, которые могут помешать равномерному контакту штифта с конусом.
6. Проверьте фактический штифт. Проверьте штифт в собранных деталях и зафиксируйте глубину посадки или состояние выступающего конца, требуемое по чертежу. Развертывайте отверстие понемногу, если штифт останавливается слишком высоко.

Слишком мелкое отверстие у входа может привести к тому, что контакт будет сосредоточен у одного конца. Переразверченное отверстие может позволить штифту опуститься слишком глубоко, уменьшить доступную поверхность для извлечения или изменить взаимное положение соединяемых деталей. Для серийного производства определите процесс обработки отверстия и метод контроля вместо того, чтобы полагаться только на визуальную проверку заподлицо.

Практика установки и удаления

Перед установкой очистите штифт и отверстие, убедитесь, что детали выровнены, и поддержите сборку рядом с отверстием. Установите штифт с помощью выколотки с плоским торцом или инструмента, указанного для сборки. Несколько контролируемых ударов легче оценить, чем многократные сильные удары. Остановитесь, когда достигнута запланированная глубина посадки или требуемое состояние выступающего конца.

Не используйте штифт для стягивания сильно смещённых деталей. Если штифт не входит близко к ожидаемому положению, проверьте отверстие, выравнивание, заусенцы и размер штифта перед увеличением усилия. Повреждённый конец штифта затруднит последующее извлечение и может скрыть проблему с отверстием.

Для обычного конического штифта поддержите изделие и выбивайте с малого конца выколоткой, немного меньшей по диаметру, чем конец штифта. Используйте инструмент для удаления, который не расширит штифт и не повредит отверстие. В инструкции по обслуживанию должен быть определён малый конец до приложения усилия. Если штифт застрял, проверьте наличие коррозии, заусенцев, деформации или нагрузки, всё ещё находящейся в соединении. Внутренне резьбовой штифт может быть лучшим выбором для глухого отверстия или сборки, в которую нельзя ударить напрямую.

Замените штифт, если он расплющен, поцарапан или потерял поверхность. Повторное использование повреждённого штифта может изменить глубину посадки и сделать следующую проверку некорректной.

Материал, покрытие и контроль качества

Распространённые варианты материалов включают углеродистую сталь для общего механического применения, нержавеющую сталь для условий, чувствительных к коррозии, а также легированную или закалённую сталь, где важны износ и многократное обслуживание. Правильный выбор зависит от сопрягаемых материалов, циклов нагрузки, температуры, воздействия коррозии и требуемого состояния поверхности. Только материал не определяет безопасную нагрузку.

Попросите поставщика указать марку материала, требования к термообработке или твёрдости (если применимо), качество поверхности и защиту от коррозии. Если нержавеющий штифт будет установлен в разнородный металл, оцените риск гальванического воздействия и заедания. Если готовый штифт используется для позиционирования прецизионного приспособления, укажите в чертеже качество поверхности и допуск по размерам.

Практический входной контроль может включать:

• измерение диаметра большого или малого конца согласно выбранному стандарту;
• общая длина, фаска, резьба и состояние конца;
• конус проверяется с помощью подходящего калибра, компаратора или проверенного сопрягаемого отверстия;
• состояние поверхности проверяется на наличие заусенцев, следов инструмента, коррозии или повреждения покрытия;
• примерка проверяется в контролируемом эталонном отверстии или в производственной сборке.

Используйте внутреннюю резьбовую форму, когда инструмент для извлечения должен тянуть изнутри глухого отверстия. Используйте внешнюю резьбовую форму, когда шайба и гайка или вытяжная схема подходят для сборки. Резьбовой конец изменяет описание детали, поэтому размер резьбы, длина резьбы, материал и стандарт должны быть указаны на чертеже. Не добавляйте резьбу к запросу на обычный штифт по умолчанию.

Что включить в запрос на конический штифт

Поставщик может быстрее дать предложение, если запрос отвечает на вопросы, вызывающие наибольшее количество доработок. Включите как можно больше этих пунктов, если проект позволяет:

1. тип штифта: обычный, с внутренней резьбой, с внешней резьбой или другая определённая форма;
2. метрическая или дюймовая система и основной стандарт;
3. номинальный диаметр с указанием измеряемого конца;
4. общая длина, глубина посадки, выступ и любая фаска на конце;
5. чертеж сопрягаемого отверстия, угол или конусность отверстия, процесс пилотного отверстия и соединяемые материалы;
6. марка материала, твердость или термообработка, качество поверхности и защита от коррозии;
7. точки инспекции, утверждение образца, требования к сертификатам и упаковке;
8. количество, частота заказов, целевое место доставки и необходимое окно доставки.

Если деталь заменяет старый штифт, отправьте четкую запись измерений и фотографии обоих концов, отверстия и установленного положения. Физический образец полезен, но он должен сопровождаться чертежом или письменным описанием контролируемых размеров.

DingLong’s страница решений по индивидуальным крепежам описывает поддержку нестандартных требований к крепежу. Для конического штифта, соединённого с более широкой сборкой винта или болта, отправьте чертёж, образец, материал, покрытие, количество и информацию о отверстии для рассмотрения. Окончательные материал, процесс, допуски, минимальная партия и срок изготовления зависят от деталей детали.

Часто задаваемые вопросы о конических штифтах

Каков стандартный конус для метрических конических штифтов?

Общепринятое метрическое соотношение конусности для конических штифтов DIN 1 и ISO 2339 — 1:50. Это означает, что диаметр изменяется примерно на 1 мм на 50 мм длины. Для производственных значений используйте основной стандарт размеров, так как фаски и допуски влияют на измеряемые концы.

Какова стандартная конусность для дюймовых конических штифтов?

Обычные дюймовые конические штифты используют конусность 1:48, также описываемую как 1/4 дюйма на 12 дюймов. Размер по дюймовой системе обычно указывается по большому концу. Перед заказом замены уточните точную серию ASME и таблицу поставщика.

Как определяется размер конических штифтов?

Метрические штифты обычно определяются по диаметру малого конца и длине. Дюймовые штифты обычно определяются по диаметру большого конца и длине. Всегда указывайте стандарт и опорный конец в заявке, чтобы измеренное значение не было истолковано неверно.

Нужен ли специальный развертчик для конических штифтов?

Да. Соответствующая коническая развертка подготавливает коническую посадочную поверхность после сверления направляющего отверстия. Выберите развертку для той же системы размеров, номинального размера штифта и конусности. Прямая развертка создаёт неправильную геометрию отверстия.

Можно ли использовать конический штифт в прямом отверстии?

Стандартный конический штифт предназначен для соответствующего конического отверстия. Он может соприкасаться с прямым отверстием только на небольшой площади или заклиниться непредсказуемо, поэтому прямое отверстие не следует рассматривать как допустимую замену без проектного анализа.

В каком направлении следует извлекать конический штифт?

Для гладкого штифта определите малый конец и выбейте его подходящим выколотком, поддерживая сборку. Оставьте в конструкции свободный путь для удаления. Конический штифт с внутренней резьбой может обеспечить контролируемый способ извлечения, если прямое выбивание невозможно.

Можно ли использовать конические штифты и цилиндрические штифты взаимозаменяемо?

Нет. Конический штифт требует конического отверстия и использует силу трения. Штифт-шпонка прямой и устанавливается с определённым натягом в параллельное отверстие. Замена типа штифта может изменить положение, глубину посадки, усилие извлечения и нагрузку на окружающий материал.

Может ли производитель изготовить конические штифты по индивидуальному заказу?

Наличие зависит от размера, стандарта, материала, покрытия, резьбовой формы, количества и чертежа. Отправьте информацию о штифте и отверстии вместе. Поставщик сможет подтвердить, подходит ли требование под стандартную деталь, модифицированную деталь или требует индивидуального производства.

Укажите соединение до того, как укажете штифт

Конический штифт работает, потому что штифт, отверстие, соединяемые детали и способ удаления были учтены вместе. Начните со стандарта и правильного опорного конца, затем уточните конусность, длину, подготовку отверстия, материал, покрытие и способ контроля. Эта простая последовательность предотвращает большинство ошибок при замене и закупке.

Для заявки по чертежу, связанной с индивидуальными винтами, болтами или другими специальными крепежами, используйте страница решений по индивидуальным крепежам и включите перечисленные выше поля.

Связанные руководства по крепежу