Comprendre les goupilles de positionnement

Les goupilles de positionnement sont utilisées dans les installations de fabrication pour un positionnement précis des pièces à travailler dans diverses positions afin de permettre l’exécution d’un large éventail d’opérations de fabrication ou de contrôles dimensionnels.  Au sein de cette vaste définition, la conception des goupilles de positionnement peut être personnalisée et optimisée pour une diversité de besoins d’alignement en fonction des exigences de fabrication.  Pour cette raison, les goupilles de positionnement se présentent sous différentes formes et tailles et sont fabriquées à partir d’un large éventail de matériaux et de revêtements spéciaux.  De plus, dans les environnements de production au rythme rapide, le temps et les efforts nécessaires pour réaliser cet alignement jouent également un rôle important dans la sélection de la conception des goupilles de positionnement ; par conséquent, les systèmes d’alignement doivent être soigneusement conçus pour éviter des temps d’installation longs.  Un bref survol des types de goupilles et des caractéristiques secondaires pouvant être intégrées dans la conception des goupilles servira à ouvrir de nouvelles avenues pour l’ingénieur de fabrication afin de construire plus efficacement des systèmes d’alignement.

Les goupilles de positionnement sont généralement différenciées par la forme de la tête de la goupille, chaque type de tête accomplissant une fonction légèrement différente en fonction de l’application.  Une goupille à tête diamant simple, l’un des types de goupilles les plus populaires, n’entre en contact avec le trou d’accouplement qu’à deux endroits, ce qui facilite l’ajustement tout en limitant tous les mouvements planaires sauf la rotation.  Les goupilles de positionnement cylindriques avec un pas généreux dans les chanfreins peuvent être utilisées là où une plus grande précision est nécessaire, mais l’utilisation de ces goupilles augmente considérablement le temps de réglage car les systèmes à goupilles de positionnement cylindriques sont beaucoup plus vulnérables aux erreurs d’usinage.  Au fur et à mesure que la taille et la forme du trou percé s’écartent des dimensions spécifiées, il devient plus difficile d’accoupler la pièce à travailler sur de multiples goupilles de positionnement cylindriques qui sont conçues pour être en contact avec le trou correspondant en tous points.  Pour cette raison, il se peut qu’un système d’alignement à goupilles entièrement cylindriques ne soit pas nécessaire ou pratique.

En revanche, le système à goupilles en forme de diamant peut être plus facilement dimensionné et est généralement suffisant pour la plupart des applications d’alignement.  Il est également possible d’utiliser une seule goupille à tête en forme de diamant en combinaison avec une goupille cylindrique pour obtenir un système d’alignement suffisant pour fixer rapidement et avec une grande précision une pièce à travailler. De plus, lorsque des pièces à travailler doivent être alignées sur des dégagements verticaux spécifiés, on utilise généralement des goupilles de positionnement en hauteur avec une tête plate et durcie et une longueur strictement contrôlée.  À la lumière de ce bref survol, d’autres types et formes de têtes comme les têtes arrondies, coniques et de type balle peuvent également être spécifiés au besoin.

La tige est la partie de la goupille qui est installée dans le support de montage et qui ne touche pas la pièce à travailler. Différentes configurations de montage de tige sont disponibles, telles que la tige filetée pour les applications à trous borgnes ou les tiges avec différents types d’encoches ou de méplats de positionnement latéraux pour une utilisation lorsque l’accès latéral à la goupille est possible.  Il est également possible d’utiliser des tiges pour les ajustements serrés lorsqu’il est possible d’accéder au dos de la plaque de montage pour faciliter l’enlèvement et le remplacement de la goupille.  Lorsqu’il n’est pas possible d’accéder à la face inférieure ou latérale de la plaque de montage ou de la fixation, différents types de montage de la tête, tels que la goupille à contre-alésage, sont également disponibles.

Une grande variété d’autres caractéristiques et options secondaires sont également disponibles et peuvent être spécifiées pour affiner davantage la fonctionnalité souhaitée des goupilles de positionnement pour chaque application.

Les goupilles de positionnement à collerette usinée à la base de la tête offrent une double fonctionnalité, car la collerette s’accouple à la pièce à travailler et offre un emplacement en hauteur supplémentaire.

Les goupilles à tête à épaulement, habituellement utilisées dans la fabrication de la tôle, présentent différentes transitions de diamètre à la tête et permettent de positionner de nombreuses pièces à travailler à la fois.

Pour les applications de positionnement à trous borgnes, les goupilles de positionnement avec des canaux plats usinés qui descendent le long de la tête de la goupille servent de système de purge d’air et sont généralement utilisées dans les applications de montage serré afin d’empêcher la compression de l’air à l’intérieur du trou.

Les goupilles de positionnement peuvent également être fabriquées avec une contre-dépouille à la base de la goupille, qui permet à la pièce à travailler de reposer sur la base, si nécessaire.   Si cela n’est pas nécessaire, les goupilles peuvent également être fabriquées avec un rayon généreux à la transition tête/tige afin d’ajouter une résistance structurelle aux goupilles pouvant être soumises à des charges latérales importantes.

Étant donné que les goupilles de positionnement sont généralement soumises à des charges de contact répétées, parfois lourdes, elles sont généralement fabriquées à partir d’aciers à outils trempés pour obtenir une résistance à l’usure supérieure à celle de matériaux plus mous.   Dans les applications nécessitant un degré élevé de résistance à la corrosion, des goupilles de positionnement fabriquées à partir d’aciers inoxydables séries 300/400 sont disponibles.

Si l’utilisation de goupilles en acier inoxydable n’est pas réalisable, de nombreux revêtements techniques peuvent être spécifiés en fonction de l’application, mais un revêtement TiCN est le plus souvent spécifié pour fournir une résistance à la corrosion importante et durcir la couche de surface.

De plus, d’autres types de revêtement peuvent être spécifiés pour fournir une isolation électrique essentielle là où des goupilles de positionnement sont nécessaires pour fixer avec précision la pièce à travailler dans la configuration de pré-soudage.  L’une des options les plus populaires et les plus rentables est le revêtement en alliage KCF qui fournit une excellente isolation et empêche l’accumulation de soudure entre la pièce à travailler et les surfaces de la goupille.

Comme détaillé dans ce bref aperçu de la diversité et de la fonctionnalité des goupilles de positionnement, de nombreuses caractéristiques peuvent être combinées dans une conception de goupille de positionnement pour une variété d’applications.  Le tableau ci-dessous représente un bon point de départ pour résumer les nombreuses possibilités qui s’offrent à l’ingénieur de fabrication.  Quelle que soit l’application d’alignement, il existe une goupille de positionnement pour le travail.