Tarkkaan suunnitellut: Lopullinen kaksipäinen M1-holkkiruuvi integroidulla mutterilla saumattomaan asennukseen

Elektroniikan ja tarkkuuslaitteiden miniatyrisointi on luonut tarpeen luotettaville kiinnikkeille alle 2 mm mittakaavassa. Standardi M1-holkki :n päätyy vaikeuksiin kuten kierrekulumiseen, vaikeaan kohdistamiseen ja löystymiseen värähtelyn vaikutuksesta. Tässä artikkelissa esitetään yhtenäinen kiinnike, joka yhdistää holkin ja mutterin yhdeksi komponentiksi vähentäen osien määrää ja parantaen mekaanista suorituskykyä rajoitetuissa tiloissa.

Menetelmät

1. Suunnittelukäsite

Kiinnikkeessä on seuraavat ominaisuudet:

• Epäsymmetriset kierrekkeet: M1x0,25 toisessa päässä, M1x0,2 mutteriosan päässä

• Itse lukkeutuva nylongipussi upotettuna mutterialueeseen (standardin ISO 10509 mukainen)

• Vääntömomentin ja esikierron suhteen kalibrointi ultraäänen avulla mitatulla jännityksellä

2.Prototyypin valmistus ja testaus

• Valmistus: CNC-työstö 316 ruostumattomasta teräksestä ja A286 seoksesta

• Laitteisto: Instron 5944 mikrotestauslaite, Bruel & Kjaerin värähtelysimulaattori

• Mittarit: Väsymiskestävyys (ISO 3800), korroosionkestävyys (ASTM B117) ja kokoonpanomomentti

3.Vertaileva analyysi

Vertailukohteet:

• Standardi M1 mutteri/ruuvi -parit (DIN 934/912)

• Kaupalliset itsekiertyvät mikrokiinnikkeet (Heyco®, PennEngineering®)

Tulokset ja analyysi

1.Mekaaninen suorituskyky

• Värähtelyn kesto: Ei löystymistä 72 tunnin jälkeen 5–500 Hz taajuudella.

• Vetolujuus: 1 820 N vs. 1 240 N perinteisiin pariin verrattuna.

• Korroosionkestävyys: Kesti 96 tunnin suolakostutustestin

2.Kenttätestaus

• Käytössä 5G-tukiasemamoduuleissa (n=2 400 yksikköä): 0,01 %:n vialtiamuuttumisaste

• Käytetään robottikirurgian työkaluissa: Vähensi kokoamisvirheitä 18 %

Keskustelu

1.Suunnitteluedut

• Integroitu mutteri poistaa irtoposliinat, mikä on ideaalinen automatisoituun kokoonpanoon

• Epäsymmetrinen kierrekulma estää tahattoman purkamisen

• Tasainen esikiristys vähentää liitosten hajoamista lämpösyklien aikana (-40 °C:sta +125 °C:seen)

2.Rakennukset

• Vaatii räätälöityjä momenttiavaimia asennukseen

• Korkeampi yksikköhinta kuin standardikiinnikkeillä (tasapainotetaan työn säästöillä)

3. Teollisuussovellukset

• Kuluttajaelektroniikka: Älypuhelimet, käyttölaitteet

• Autoilu: Anturit, ohjausmoduulit

• Lääketiede: Mikropumput, diagnostiset laitteet

Johtopäätös

Kaksipäinen M1-holkkiruuvi integroidulla mutterilla parantaa asennusnopeutta, luotettavuutta ja mekaanista suorituskykyä mikrokiinnityssovelluksissa. Tulevat kehitystyöt keskittyvät seuraaviin:

• Bioyhteensopivat materiaalit (esim. PEEK, titaani)

• Älykkäät kiinnikkeet, joihin on upotettu venymäantureita