Comprendere i perni di posizionamento

I perni di posizionamento vengono utilizzati nelle configurazioni di produzione per posizionare con precisione i pezzi in diversi orientamenti, in modo da consentire l'esecuzione di un'ampia gamma di operazioni di produzione o di controlli dimensionali. Nell'ambito di questa ampia definizione, il design dei perni di posizionamento può essere personalizzato e ottimizzato per un mix diversificato di esigenze di allineamento dettate dai requisiti di produzione. Per questo motivo, i perni di posizionamento sono disponibili in diverse forme e dimensioni e sono fabbricati con una vasta gamma di materiali e rivestimenti specializzati. Inoltre, in ambienti di produzione a ritmo sostenuto, il tempo e gli sforzi necessari per raggiungere questo allineamento giocano un ruolo importante anche nella scelta del design del perno di posizionamento; pertanto, gli schemi di allineamento devono essere attentamente progettati per evitare lunghi tempi di configurazione. Una breve rassegna dei tipi di perni e delle caratteristiche secondarie disponibili per l'incorporazione nei progetti di perni servirà ad aprire nuove strade per l'ingegnere di produzione per costruire più efficacemente i sistemi di allineamento.

I perni di posizionamento sono normalmente differenziati dalla forma della testa del perno, con ogni tipo di testa destinata ad uno scopo leggermente diverso a seconda dell'applicazione. Un singolo perno a testa di diamante, uno degli stili di perno più diffusi, entra in contatto con il foro di accoppiamento solo in due punti, consentendo un facile montaggio e limitando al tempo stesso tutti i movimenti planari ad eccezione della rotazione. I perni di centraggio cilindrici con una buona abbondanza negli smussi possono essere utilizzati dove è necessaria una maggiore precisione, ma l'uso di tali perni di centraggio cilindrici è molto più soggetto agli errori di lavorazione. Poiché le dimensioni e la forma del foro si scostano dalle dimensioni specificate, diventa più difficile accoppiare il pezzo in lavorazione su più perni cilindrici di posizionamento che sono progettati per entrare in contatto con il foro di accoppiamento in tutti i punti. Per questo motivo, uno schema di allineamento dei perni interamente cilindrici può non essere necessario o pratico.

Al contrario, lo schema dei perni diamantati può essere più facilmente dimensionato e di solito è sufficiente per la maggior parte delle applicazioni di allineamento.  Un singolo perno a testa diamantata può essere utilizzato anche in combinazione con un perno cilindrico per ottenere uno schema di allineamento sufficiente a vincolare rapidamente un pezzo da lavorare con un elevato grado di precisione. Inoltre, quando i pezzi da lavorare devono essere allineati alle distanze verticali specificate, vengono tipicamente utilizzati perni di posizionamento in altezza con una testa piatta e temprata e una lunghezza strettamente controllata.  Alla luce di questa breve indagine, è possibile specificare, se necessario, anche altri stili e forme delle teste, come le teste arrotondate, a cono e a proiettile.

Il gambo è la parte del perno che viene installata nel supporto di montaggio e non entra in contatto con il pezzo in lavorazione.  Sono disponibili diverse configurazioni di montaggio del gambo, come il gambo filettato per applicazioni con fori ciechi o gambo con vari tipi di piani di posizionamento laterale o tacche da utilizzare quando è disponibile l'accesso laterale al perno.  I gambi per il montaggio a pressa sono realizzabili anche quando è possibile accedere alla parte posteriore della piastra di montaggio per facilitare la rimozione e la sostituzione del perno.  Quando l'accesso al lato inferiore o laterale della piastra di montaggio/supporto non è possibile, sono disponibili anche diversi tipi di montaggio della testa, come ad esempio il perno svasato.

È inoltre disponibile un'ampia gamma di altre caratteristiche e opzioni secondarie che possono essere specificate per affinare ulteriormente la funzionalità desiderata di localizzazione dei perni per ogni applicazione.

I perni di posizionamento con caratteristiche di flangia lavorata alla base della testa servono ad una doppia funzionalità perché la flangia si accoppia con il pezzo da lavorare e fornisce una posizione in altezza aggiuntiva.

I perni a gradini, solitamente utilizzati nella lavorazione della lamiera, possiedono diverse transizioni di diametro sulla testa e consentono il posizionamento di numerosi pezzi in una sola volta.

Per applicazioni di posizionamento in fori ciechi, i perni di posizionamento con canali piatti lavorati che scorrono lungo la testa del perno servono come sistema di sfogo dell'aria e sono tipicamente utilizzati in applicazioni a tenuta stagna per evitare la compressione dell'aria all'interno del foro.

I perni di posizionamento possono anche essere realizzati con un sottosquadro alla base del perno che permette al pezzo da lavorare di poggiare effettivamente sulla base, se lo si desidera.   Se ciò non è necessario, i perni possono anche essere realizzati con un raggio generoso nel passaggio testa/gambo per aggiungere resistenza strutturale ai perni che possono essere sottoposti a notevoli carichi laterali.

Poiché i perni di posizionamento sono tipicamente soggetti a carichi di contatto ripetuti, a volte pesanti, essi sono solitamente fabbricati con acciai per utensili temprati per ottenere una resistenza all'usura superiore rispetto ai materiali più morbidi.   Nelle applicazioni che richiedono un'elevata resistenza alla corrosione, sono disponibili perni di posizionamento in acciaio inossidabile serie 300/400.

Se l'utilizzo di perni in acciaio inossidabile non è possibile, ci sono numerosi rivestimenti ingegnerizzati che possono essere specificati a seconda dell'applicazione, ma un rivestimento TiCN è più comunemente specificato per fornire una sostanziale resistenza alla corrosione e indurire lo strato superficiale.

Inoltre, è possibile specificare altri tipi di rivestimento per fornire l'isolamento elettrico essenziale quando sono necessari perni di posizionamento per fissare accuratamente il pezzo in lavorazione nella configurazione di pre-saldatura.  Una delle opzioni più popolari ed economiche è il rivestimento in lega KCF che fornisce un eccellente isolamento e previene l'accumulo di saldatura tra il pezzo in lavorazione e le superfici dei perni.

Come descritto in questo breve studio sulla diversità e la funzionalità dei perni di localizzazione, ci sono molte caratteristiche che possono essere combinate in un design dei perni di localizzazione per una varietà di applicazioni.  La tabella sottostante rappresenta un buon punto di partenza per riassumere le numerose possibilità a disposizione dell'ingegnere di produzione.  Indipendentemente dall'applicazione di allineamento, esiste un perno di localizzazione per il lavoro.