Conception de la disposition des goupilles de positionnement du moule : Contrôle de l’espacement et des contraintes

Une disposition fiable des goupilles de positionnement du moule contrôle le mouvement requis avec le moins de contraintes de localisation nécessaires. Pour une plaque moule ou un insert amovible, cela signifie généralement établir la position principale dans le plan avec un localisateur primaire et empêcher la rotation avec un localisateur secondaire qui ne crée pas de blocages inutiles.

L’espacement des broches doit être suffisamment large pour réduire la sensibilité angulaire, mais il ne peut pas être choisi uniquement à partir de l’espacement. La résistance des plaques, les datums fonctionnels, les canaux de refroidissement, les vis, les composants d’éjection, le mouvement thermique, l’accès à l’usinage et le retrait futur des broches influencent tous la disposition finale.

Ce guide se concentre sur les éléments de localisation fixe ou de baguette utilisés pour positionner les plaques de moule, les inserts et les composants d’outillage. Pour des conseils plus larges sur l’alignement des demi-moules déplacés, l’ajustement opérationnel, l’usure et l’entretien, voir Broches et bagues de moulage (déduit).

Ce que la disposition de la goupille de positionnement doit contrôler

Avant de placer une épingle, définissez ce que le composant est autorisé à faire.

Une plaque ou un insert reposant sur une surface d’accouplement peut encore se déplacer de trois manières dans ce plan :

• se déplacer dans la direction X ;
• se déplacer le long de la direction Y ;
• Tournez autour d’un axe perpendiculaire à la plaque.

La disposition des goupilles de positionnement doit contrôler ces trois mouvements dans le plan. La face d’accouplement établit le plan d’assise, tandis que les vis ou les serre-joints maintiennent la composante contre cette face.

Cette distinction est importante car tous les composants de moule ne remplissent pas la même tâche.

Contrôle séparé de la localisation, du guidage, de la fixation et de la charge

Caractéristiques	Rôle principal	Ce qu’il ne faut pas supposer faire
Positionnement ou goupille à cheville	Établir un emplacement répétable sur la plaque ou l’insert	Remplacer tous les serrages ou supporter toutes les charges de fonctionnement
Goupille guide et bague	Guider les moitiés du moule lors de l’ouverture et de la fermeture	Fournir le seul emplacement fixe pour un insert amovible
Vis de montage	Serrer ou retenir le composant	Établir une position précise et reproductible par lui-même
Verrouillage latéral ou verrouillage	Compléter le positionnement final ou résister à certaines conditions latérales particulières	Remplacer un schéma de localisation des plaques bien défini dans chaque application

Un emplacement fixe de la cheville et un système de guidage mobile peuvent tous deux contribuer à l’alignement, mais ils résolvent des problèmes différents. La sélection, l’usure et l’entretien détaillés du guide et du système appartiennent à Goupilles guides de moule, pas dans la disposition de la goupille de positionnement elle-même.

Les goupilles de positionnement ne doivent pas non plus être traitées automatiquement comme les principaux éléments porteurs. Lorsque le moule subit une force latérale importante, l’emplacement final de la ligne de séparation ou la résistance à la charge peut nécessiter des verrous latéraux, des verrous effilés, des verrouillages, des épaules ou d’autres éléments structurels.

Contrôlez trois mouvements dans le plan sans ajouter de contraintes redondantes

La disposition doit limiter uniquement les mouvements qui doivent être contrôlés.

Une approche courante est la suivante :

1. Un localisateur de rond primaire contrôle la translation dans X et Y.
2. Un localisateur secondaire empêche la rotation.
3. La surface d’accouplement contrôle les sièges.
4. Les vis assurent la serrage ou la retenue.

Ajouter des goupilles plus serrées n’augmente pas nécessairement la précision. Si plusieurs localisateurs tentent de contrôler le même mouvement, de petites différences de position du trou, de taille de goupille, de température ou d’erreur d’usinage peuvent rendre le composant difficile à assembler.

Cette condition s’appelle la surcontrainte. Ses effets peuvent inclure des blocages, des assemblages forcés, des contraintes internes, des trous de localisation endommagés ou un enchevêtrement irrégulier.

Choisissez le schéma de localisation primaire et secondaire

Les localisateurs primaire et secondaire doivent être sélectionnés selon le mouvement que chaque élément doit contrôler.

La bonne disposition dépend de la géométrie des composants, des tolérances de fabrication, de la température de fonctionnement, de la fréquence d’assemblage et de la distance entre les points de localisation. Aucune disposition n’est la meilleure pour chaque moule.

Utilisez la quille ronde principale pour établir l’emplacement principal

La goupille ronde primaire établit normalement la position principale dans le plan. Son contact cylindrique contrôle le mouvement dans deux directions.

Placez ce localisateur par rapport à la fonction fonctionnelle du moule plutôt que de choisir un emplacement uniquement parce qu’il est proche d’un coin de plaque pratique. Par exemple, si la position d’un insert de cavité par rapport à une autre caractéristique usinée est critique, le localisateur principal devrait appartenir à la même stratégie de référence fonctionnelle.

Le site principal doit également être accessible pour :

• le forage et l’alamage ;
• l’inspection dimensionnelle ;
• assemblée ;
• extraction ou remplacement ;
• Réparer si le trou s’use ou s’abîme.

Le centre physique de la plaque n’est pas automatiquement le meilleur emplacement principal. Le contrôle fonctionnel compte plus que la symétrie visuelle.

Relâche la direction secondaire lorsque deux positions serrées se bloquent

Un second localisateur est nécessaire pour empêcher le composant de tourner autour de la broche primaire. Le problème, c’est qu’une seconde goupille ronde bien serrée essaie aussi de contrôler X et Y.

Si la distance centrale entre les deux trous diffère légèrement de la distance centrale entre les deux broches, l’ensemble peut se bloquer même lorsque chaque diamètre individuel est dans la tolérance.

Une goupille en losange, une broche relevée ou une disposition broche et fente évite cette contrainte redondante. Le localisateur secondaire entre en contact avec la caractéristique d’accouplement dans la direction requise pour empêcher la rotation tout en laissant un dégagement dans la direction perpendiculaire.

Le soulagement doit être orienté correctement. Si la direction relevée est tournée dans le mauvais sens, le localisateur secondaire peut ne pas contrôler la rotation ou créer le conflit de distance médiane qu’il était censé résoudre.

ASME Y14.5 fournit le cadre formel pour communiquer les relations de référence et les degrés de liberté contrôlés. Conseils techniques de FARO sur la localisation de la goupille en losange illustre également comment le soulagement directionnel réduit la contrainte redondante.

Disposition de localisation	Comportement de contrainte	Principal avantage	Principale limitation
Deux goupilles rondes ajustées de près	Les deux quilles tentent de contrôler deux directions	Géométrie simple	Sensible à l’erreur de distance centrale et à la variation thermique
Goupille ronde plus losange ou broche relevée	Contrôles principaux X/Y ; Rotation des commandes secondaires	Réduit la surcontrainte	L’orientation de la décharge doit être correctement définie
Goupille ronde plus trou secondaire fendu	La fente permet de se déplacer dans une seule direction	Facile à comprendre et à inspecter	La fabrication des fentes et la géométrie des contacts doivent être contrôlées
Goupille ronde plus localisateur flottant	La caractéristique secondaire compense une plus grande variation	Utile lorsque la distance centrale change significativement	Exigences plus complexes pour les composants et les inspections

Un localisateur flottant peut être utile lorsque le changement de distance centrale est plus important que ce qu’une simple goupille de relèvement peut permettre, comme dans les ensembles longs ou les composants exposés à des différences significatives de température. Il doit être sélectionné à partir des données de composants vérifiées plutôt que traité comme une solution par défaut.

Quand deux quilles rondes peuvent encore être appropriées

Deux quilles rondes ne sont pas automatiquement fausses.

Ils peuvent fonctionner lorsque :

• La distance au centre de la goupille est strictement contrôlée ;
• La distance centrale du trou d’accouplement est contrôlée à partir du même système de référence ;
• une condition d’accouplement inclut une distance suffisante ;
• La variation de température est limitée ou prise en compte ;
• la pire condition de tolérance a été vérifiée ;
• L’ensemble peut être installé sans forcement.

La décision doit être basée sur la relation de tolérance complète, et non uniquement sur les dimensions nominales.

Réglez un espacement utile des broches et évitez l’assemblage inversé

Les goupilles de positionnement doivent généralement avoir la base de localisation la plus longue et pratique.

La ligne de référence du localisateur est la distance effective entre les deux points de localisation qui résiste à la rotation. Augmenter cette distance réduit l’effet angulaire de la même quantité d’erreur de position du trou.

Cela ne signifie pas que les goupilles doivent toujours être placées aux coins les plus éloignés possibles. Un espacement plus large n’est utile que lorsque les emplacements résultants restent structurellement solides, fabriquables, accessibles et exempts d’autres systèmes de moules.

Utilisez la plus longue base pratique du localisateur

Considérons deux points de localisation séparés par une courte distance. Si le trou secondaire se décale légèrement, la composante tourne autour du localisateur primaire.

Considérons maintenant le même décalage de position du trou avec les points de localisation plus éloignés. Le changement angulaire qui en résulte est plus faible car l’erreur agit sur une ligne de base plus longue.

L’effet devient plus perceptible sur les caractéristiques fonctionnelles situées loin des positionneurs. Une petite erreur angulaire près des broches peut provoquer un décalage de position beaucoup plus important à l’extrémité opposée d’un insert ou d’une plaque longue.

Conseils pratiques pour le placement de la cheville de MISUMI TechCentral suit le même principe : une plus grande séparation entre les points de localisation réduit la sensibilité à l’erreur de localisation équivalente. L’espacement exact dépend toujours du design du moule.

Équilibrer un espacement plus large avec les contraintes de la plaque et du système

La séparation utile doit être équilibrée avec d’autres exigences.

Vérifiez si un motif de goupille plus large crée l’un des problèmes suivants :

• un matériau insuffisant entre le trou de localisation et le bord d’une plaque ;
• intersection avec un canal de refroidissement ou une prise de refroidissement ;
• conflit avec les hélices de fixation ou les contre-alésages ;
• interférence avec les broches éjectrices, les goupilles de retour ou les caractéristiques des plaques éjectrices ;
• conflit avec des piliers de soutien ou des zones porteuses ;
• entrée dans les zones de collecteur à couloir chaud, de chauffage, de buse ou de câblage ;
• l’accès aux capteurs ou connecteurs bloqués ;
• des forages, des alezages ou des inspections difficiles ;
• un accès limité à l’extraction ;
• Changement excessif de distance thermique en centre.

Un localisateur placé près d’un bord de plaque peut améliorer la ligne de base angulaire, mais le ligament restant doit encore résister aux conditions de fabrication, d’assemblage et de fonctionnement. Il n’existe pas de distance universelle d’arête sûre pour chaque matériau, épaisseur de plaque, diamètre de broche ou boîtier de charge.

Rendez le motif asymétrique pour un assemblage à l’épreuve des erreurs

Un motif symétrique à deux broches peut permettre de tourner ou inverser une plaque ou un insert tout en semblant s’ajuster.

Un motif asymétrique rend l’orientation prévue unique. Cela peut être réalisé en :

• décalage d’un localisateur par rapport à la ligne centrale ;
• en utilisant différentes distances par rapport aux arêtes adjacentes ;
• échelonnant les emplacements principaux et secondaires ;
• combinant différentes formes de localisateurs ;
• rendant une orientation physiquement impossible.

Le but n’est pas la variété visuelle. C’est à l’épreuve des erreurs.

Le motif doit rester sans ambiguïté après le démontage du moule pour maintenance. Un technicien ne devrait pas avoir à se fier à la mémoire ou à un marquage temporaire pour identifier la bonne orientation.

Vérifiez la disposition par rapport à la géométrie du moule et à l’accès au service

Après avoir choisi le schéma de localisation et l’espacement approximatif, examinez l’ensemble complet du moule en CAO.

Un trou de localisation n’est pas une caractéristique isolée. Son trajet de forage, son contre-alésage, son trou d’accouplement, son chemin d’extraction et le matériau de plaque environnant peuvent traverser plusieurs composants empilés.

Créez une carte d’obstacles en système de moule avant de percer un trou de localisation

Affichez tous les systèmes pertinents dans le même modèle d’évaluation :

• des conduits de refroidissement, bouchons, raccords et perçages croisés ;
• des vis de montage et des contre-alésages ;
• trous pour goupilles éjecteurs et goupilles de retour ;
• enveloppes de mouvement de la plaque éjectrice ;
• des piliers de soutien ;
• collecteurs, buses, chauffages et câblage à conduits chauds ;
• des mécanismes de culasse et de levage ;
• capteurs et connecteurs ;
• trous de levage et caractéristiques de maniabilité ;
• insérer des poches et des composants remplaçables voisins.

Vérifiez les chemins cachés, pas seulement les corps visibles. Un trou de localisation proposé peut dégager un composant d’une plaque mais croiser un perceur de refroidissement ou un contre-alésage à vis plus profondément dans la pile.

Le mouvement compte aussi. Un trou dégagé en position CAO fermée peut entrer en conflit avec un éjecteur, une glissière ou une autre caractéristique mobile lors de l’exploitation ou de la maintenance.

Préserver la résistance et l’accès des plaques pour l’assemblage, l’inspection et le retrait

Une disposition fonctionnelle doit rester utilisable tout au long de la durée de vie du moule.

Confirmez que :

• le trou peut être percé et aléré dans la direction prévue ;
• Les équipements d’inspection peuvent accéder aux surfaces de localisation ou aux datums ;
• la goupille dispose d’une méthode d’extraction lorsque le remplacement peut être nécessaire ;
• La séparation des plaques ne piége pas la goupille de manière inattendue ;
• L’insert peut être retiré sans endommager les surfaces de localisation ;
• la longueur d’engagement sélectionnée n’obstrue pas les caractéristiques voisines ;
• De futures réparations de trous, de bagues ou de retravaux surdimensionnés restent possibles.

Un emplacement précis qui ne peut être usiné, mesuré ou réparé n’est pas une conception complète.

Définir les datums fonctionnels, les tolérances de position et le soulagement thermique

Le motif de localisation doit être communiqué par un dessin ou un modèle numérique contrôlé qui reflète la fonction prévue.

Le diamètre de la goupille seul ne suffit pas. Le dessin doit également contrôler où se situent les trous par rapport aux datums fonctionnels du composant.

Dimension : Le motif de localisation à partir des datums fonctionnels

Sélectionnez les datums selon le fonctionnement de la plaque ou de l’insert dans l’assemblage.

Une stratégie de référence pratique devrait identifier :

• la surface des sièges ;
• la référence fonctionnelle principale ;
• la direction qui établit l’orientation ;
• la relation entre les trous de localisation primaire et secondaire ;
• la caractéristique critique moulée, usinée ou accouplée contrôlée par la disposition.

Évitez de ne placer les deux trous que sur des bords extérieurs arbitraires, sauf si ces bords contrôlent réellement la fonction du moule.

La tolérance positionnelle peut communiquer la position permise des axes de trou par rapport au référentiel de référence. La méthode d’inspection doit reproduire le même système de référence utilisé par la conception.

L’article ne prescrit pas une seule valeur de tolérance car la valeur correcte dépend de la répétabilité requise, de la taille des composants, du procédé de fabrication, de la capacité d’inspection et des dégagements d’accouplement.

Valider l’ajustement et la condition de température dans le pire des cas

Vérifiez l’ensemble à la combinaison la plus restrictive des dimensions permises.

L’analyse peut devoir inclure :

1. diamètre maximal de la goupille ;
2. diamètre minimal du trou d’accouplement ;
3. erreur de position des broches installées ;
4. erreur de position des trous d’accouplement ;
5. la variation de forme et de perpendiculité ;
6. changement de distance centrale liée à la température ;
7. Orientation et relève disponible au localisateur secondaire.

Le Système ISO 286 de limites et d’ajustements fournit la terminologie standard et les classes de tolérance pour les trous d’accouplement et les arbres d’accouplement. Les catégories parallèles de goupille à baguette peuvent également être spécifiées à l’aide de normes telles que ISO 8734 ou ISO 2338 Lorsque cela est applicable.

Ces normes fournissent un cadre. Ils ne sélectionnent pas automatiquement la bonne adéquation pour un moule particulier.

Le mouvement thermique mérite une attention particulière lorsque :

• la base du localisateur est longue ;
• Les composants d’accouplement utilisent des matériaux différents ;
• les températures d’assemblage et de fonctionnement diffèrent ;
• un composant chauffe plus que l’autre ;
• Le moule s’étend sur une large plage de températures.

Une direction secondaire relâchée peut permettre un changement de distance en centre de distance tout en maintenant le contrôle de la rotation. Le relève doit encore laisser suffisamment de contact dans la direction contrôlée pour satisfaire à l’exigence de localisation.

Examinez les échecs courants de mise en page avant de publier le dessin

La plupart des problèmes de goupille de positionnement peuvent être attribués à un petit ensemble d’erreurs de disposition.

Erreur de disposition	Conséquence probable	Direction corrective
Trop de goupilles de localisation serrées	Assemblage de liaison ou forcé	Supprimer les contraintes redondantes ou introduire un soulagement directionnel
Deux goupilles rondes avec des distances centrales incompatibles	Assemblage difficile ou trous endommagés	Examinez l’ajustement, la tolérance de position et la conception du localisation secondaire
Localisateurs placés trop près les uns des autres	Sensibilité angulaire accrue	Augmenter la base utile lorsque c’est possible
Motif symétrique	Ensemble de plaque ou d’insert inversé	Décalez ou décalez un localisateur
Broches situées à partir de bords arbitraires de plaques	Désalignement fonctionnel des caractéristiques	Dimension à partir des données fonctionnelles
Orientation du losange incorrecte	Perte du contrôle de rotation ou liaison continue	Définissez les directions contrôlées et relevées sur le dessin
Trou trop près d’un bord ou d’une poche	Ligament de plaque faible ou risque de fissures	Repositionner ou vérifier analytiquement la section restante
Collision cachée avec des fonctions de refroidissement ou d’éjection	Retravail de l’usinage ou dommage au système	Effectuez une revue complète des interférences CAO
Aucun accès à l’extraction	Entretien difficile ou retrait destructeur	Ajouter un chemin de suppression ou une fonction d’extraction
Contrôle de tolérance uniquement nominal	Défaillance d’assemblage aux limites de tolérance	Valider la condition du pire cas
Goupilles ou vis guides traitées comme des positionneurs fixes finaux	Insertion ou position incohérente de la plaque	Attribuer à chaque caractéristique une fonction définie distincte
Règle d’espacement copié	Conception non vérifiée	Positionnement de base sur la géométrie, la charge, les tolérances et l’accès

Liste de contrôle de la mise en page avant sortie

Avant de libérer la conception de la disposition de la goupille de positionnement du moule, confirmez ce qui suit :

1. La surface fonctionnelle des sièges et les datums sont définis.
2. Les contraintes X, Y et rotationnelles requises sont identifiées.
3. Le localisateur principal établit la position principale prévue.
4. Le localisateur secondaire contrôle la rotation dans la bonne direction.
5. La contrainte directionnelle redondante a été supprimée lorsque cela était nécessaire.
6. La base du localisateur est aussi longue que possible.
7. Le patron ne peut pas être assemblé dans une mauvaise orientation.
8. Les ligaments de bord de la plaque et les ligaments de poche restent acceptables.
9. Les conflits de refroidissement, d’éjection, de fixation, de support, de hot-runner, de capteur et de câblage ont été vérifiés.
10. Des accès pour forage, alezage, inspection, assemblage et extraction sont disponibles.
11. La taille des goupilles dans le pire des cas, la taille du trou, la position et la température ont été examinées.
12. Les notes de dessin identifient la fonction de localisation, les datums, la direction contrôlée, les ajustements et les normes applicables.
13. Les vis, goupilles guides et verrouillages ont clairement des rôles séparés.

Préparez la spécification du NIP et la remise du fournisseur

Une fois la disposition validée, convertir la conception en une spécification complète de composants et de trous.

N’envoyez pas seulement un diamètre nominal de goupille et une longueur totale. Le fournisseur a besoin d’informations suffisantes pour comprendre comment le composant fonctionne dans le système de localisation.

Incluez les exigences fonctionnelles et d’inspection sur le dessin

Selon la conception, spécifiez :

• que le composant soit le localisateur primaire ou secondaire ;
• qu’il soit rond, diamant, relevé, effilé, épaulé ou autrement modifié ;
• les directions contrôlées et de relève ;
• diamètres et longueurs nominaux ;
• le montage et le localisation des parties ;
• géométrie de plomb ;
• des éléments de retrait ou d’extraction ;
• les besoins en matière de matériaux et de traitement thermique applicables ;
• les exigences de finition de surface ou de traitement lorsque nécessaire ;
• références de référence et contrôles positionnels ;
• exigences pour les trous d’accouplement ;
• caractéristiques d’inspection et dossiers requis ;
• ISO ou normes de dessin applicables ;
• Révision et quantité de dessin.

L’ajustement du montage et l’ajustement de localisation doivent être considérés comme des décisions fonctionnelles distinctes. Une partie peut retenir la goupille dans une plaque, tandis qu’une autre partie trouve le composant d’accouplement. L’ajustement exact doit être validé à partir de l’application, de l’analyse de tolérance et des données de fabrication qualifiées.

Décidez entre un composant de localisation standard et un composant personnalisé

Un composant standard est généralement préférable lorsque sa géométrie, sa tolérance, son matériau, sa méthode de retrait et ses longueurs disponibles correspondent au design.

La géométrie personnalisée peut être justifiée lorsque la disposition exige :

• une direction spéciale soulagée ;
• une épaule non standard ;
• une partie de localisation effilée ;
• un fil d’extraction ;
• une durée d’engagement inhabituelle ;
• l’accès à l’installation restreint ;
• une interface spéciale entre les diamètres de montage et de position.

Sunshine liste des options personnalisées droites, effilées et basées sur le dessin Page produit Dowel-pin. Son site web propose également la personnalisation des dimensions, de la tolérance, du matériau et de la finition de surface. Ce sont des offres listées plutôt que des preuves que chaque dessin ou tolérance peut être produit, il faut donc confirmer la capacité spécifique au projet avant la sortie.

Pour des conseils plus larges sur le choix entre composants de catalogue et pièces personnalisées, voir Moulage des pièces standard.

Après avoir défini les rôles de localisation, les dimensions, les datums, les tolérances, les exigences en matériau, les conditions de fonctionnement et les besoins d’inspection, le dessin peut être examiné avec un fournisseur de composants. Sunshine’s Page de contact offre une voie pour discuter des exigences standard ou personnalisées des goupilles de localisation sans remplacer la validation d’ajustement, de résistance et de tolérance du concepteur de moule.