Wie konstruiert man Bauteile, in die Spiralspannstifte zum Zentrieren und Ausrichten eingesetzt werden?

Um bei der Verwendung von Spiralspannstiften eine optimale Ausrichtung zu erreichen, müssen zwei primäre Konstruktionselemente beachtet werden:

• Die Bohrungsdurchmesser im Trägermaterial und im entsprechenden Gegenstück müssen korrekt ausgelegt sein, um das gewünschte Übermaß und eine entsprechende Genauigkeit für die Ausrichtung zu erzielen.
• Bei allen Anwendungen muss die für die primäre Retention vorgesehene Sitzlänge des Spiralspannstifts in der Komponente mindestens 60 % der Gesamtlänge des Stifts betragen. Die verbleibende, überstehende Länge wird sich am Gegenstück ausrichten. Bei Anwendungen mit Durchgangsbohrungen wird eine Erhöhung der anfänglichen Sitzlänge empfohlen; der Spiralspannstift muss jedoch immer noch überstehen, um das Gegenstück auszurichten. (Abbildung 1)

Spiralspannstifte sind funktionale Federn, die sich den Bohrungen anpassen, in die sie eingepresst werden. Die Montagekraft zum Erreichen der maximalen Ausrichtungsgenauigkeit darf die einer „leichten“ Presspassung nicht übersteigen, um einen korrekten Sitz der Gegenstücke zu erzielen. Je nach Ausführung und Anzahl der einzusetzenden Spiralspannstifte sowie dem Material des Bauteils, kann dies durch Druck mit der Handfläche oder einem Gummihammer erfolgen. Diese „leichte“ Presspassung darf nicht mit der eines herkömmlichen Zylinderstifts verwechselt werden, der typischerweise mit pneumatischen oder hydraulischen Pressen montiert wird. Dies ist einer der primären Vorteile des Spiralspannstifts.

In Situationen, bei denen die Bohrungen nicht präzise angepasst werden können oder die Kosten für das Honen/ Reiben unbezahlbar sind, liegt einer der wesentlichen Vorteile des Spiralspannstifts in seinem Vermögen, größere Bohrungstoleranzen auszugleichen. Der Toleranzbereich kann wie unten dargestellt zwischen den Komponenten aufgeteilt werden. (Abbildung 2) 

(Hinweis: Die Verwendung einer Herstellungstoleranz, die kleiner ist als die zulässige Toleranz, sorgt für einen besseren Sitz und eine bessere Ausrichtung der Baugruppe.)

Das Zuweisen einer größeren Toleranz im 60 %-Retentionsabschnitt sorgt für ein Übermaß zwischen dem freien Stiftende und der gegenüberliegenden Bohrung, die mit der unteren Hälfte der Toleranz gefertigt wurde. Bei einem Übermaß liegt kein Spiel vor, wodurch ein ordnungsgemäßer Überstand der primären Bohrungsposition sicherstellt wird.

Ist zur leichteren Montage eine Spielpassung für den Stift gewünscht, muss die Federrückstellung am freien Stiftende kompensiert werden. Um den maximalen Durchmesser des freien Stiftendes zu bestimmen, wird der Stift zu 60 % seiner Länge in das maximale Bohrungsmaß des primären, für die Retention vorgesehenen Trägermaterials eingepresst. Anschließend wird der freiliegende Durchmesser gemessen. Je nach gewünschter Ausrichtungsgenauigkeit müssen zum freien Stiftende 0,025 mm (0,001 Zoll) bis 0,05 mm (0,002 Zoll) hinzugefügt werden. (Abbildung 3)

Bei einer Verwendung als Passstift mit Spielpassung ist die Montagekraft von untergeordneter Bedeutung; es ist jedoch wichtig zu beachten, dass der Spiralspannstift für eine Verwendung mit einer Presspassung in Erwägung gezogen werden kann. Wie oben erwähnt haben Spiralspannstifte den Vorteil einer spielfreien Passung ohne die zusätzliche Komplexität einer hohen Einpresskraft.

Dieses Diagramm zeigt die richtige Einpresstiefe. Wenn weniger als 60 % der Gesamtlänge eines Spiralspannstifts eingepresst wird, können zwei Zustände auftreten (y):

• Der herausragende Durchmesser wird nicht ausreichend festgehalten, wodurch eine ungleichmäßige Passung entsteht, wenn Teile im nachgelagertem Produktionsverlauf zusammengefügt werden.
• Unter Umständen bleibt der Stift nicht in der Position im Bauteil, an der er sich bei einer zukünftigen Demontage befinden soll. Dies ist besonders wichtig, wenn mehrere Passstifte zwischen Bauteilen eingesetzt werden.