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NOM ou MATRICULE: GMC 10309 Fabrication mécanique 21 octobre 2004 EXAMEN #1 INS

NOM ou MATRICULE: GMC 10309 Fabrication mécanique 21 octobre 2004 EXAMEN #1 INSTRUCTIONS: • L'examen est à livres ouverts. • La durée de l'examen est de 1 heure 50 minutes. • Vous inscrivez vos réponses directement sur le questionnaire. Si nécessaire, utilisez des feuillets supplémentaires en prenant soin d'indiquer votre nom sur chacun d'eux. • 10% sont accordés pour la propreté, la clarté, les unités et l'orthographe. 1. TRAVAIL DES TÔLES (25%) La pièce ci-dessous doit être produite en matrice de transfert dans des quantités de 200 000 unités. Deux trous de 5 mm, deux trous de 10 mm et un trou latéral de 10 x 20 mm doivent être produits en plus d’un embossage de 40 x 20 x 8 mm de profond. La tôle d’une épaisseur de 2 mm est faite en acier 1008 avec une contrainte ultime de 430 MPa. a) Dessinez la bande de tôle et sa transformation à chaque station ainsi que les outils employés (poinçons, matrices, plaque de retenue, parties mobile, ressorts, …) pour effectuer les opérations. Dans vos concepts, n’oubliez pas de tenir compte du guidage de la bande de tôle, du mouvement de la tôle et de la pièce semi-transformée jusqu’à la station finale, de l’évacuation de la pièce à sa sortie ainsi que de l’évacuation des rebuts de découpage. (15%) - 2 - Dessin de l’outillage et de la bande de tôle (vue du dessus et de côté) - 3 - b) Estimez le tonnage requis pour chaque station si la limite élastique du matériau est de 340 MPa. (10%) - 4 - 2. FORMAGE – LAMINAGE ET MATÉRIAUX (25%) Le profilé en alliage d’acier 1050 ci-dessous doit être produit par laminage à chaud à environ 1200 degrés C. Lors de la dernière étape de laminage, l’épaisseur moyenne passe de 10 mm à 7 mm. a) Dessinez ci-dessous les rouleaux de laminage requis pour l’opération. Supposez un rayon de rouleau de 200 mm. (5%). TOUTES LES DIMENSIONS EN mm - 5 - b) À la sortie le profilé défile à une vitesse de 1 m/s. Calculez les forces, les couples et la puissance requise si le coefficient de friction est de 0.3 (15%) - 6 - c) Indiquez quelles seraient les propriétés du matériau à la sortie et quels seraient les défauts les plus susceptibles d’apparaître (5%) 3. MOULAGE DES MÉTAUX ET MATÉRIAUX (25%) Le dessus du boîtier d’un ordinateur portable industriel illustré ci-dessous doit être produit par moulage permanent sur une machine de moulage par gravité. La pièce est faite d’un alliage de magnésium AZ91A et doit être produite en 1000 unités. Les principales dimensions sont indiquées ci-dessous. L’épaisseur de la paroi est de 2 mm partout. TOUTES LES DIMENSIONS EN mm -6- - 7 - a) À partir du dessin de la pièce dessinez et décrivez le moule (composantes, canalisations, évent, plan de démoulage, matériau du moule, une dimension corrigée pour tenir compte de la contraction de la pièce au refroidissement, etc.). Supposez un taux linéaire de contraction de 1.5% pour la contraction thermique au refroidissement de la pièce après démoulage. (15%) Moule: - 8 - b) Décrivez les défauts possibles dans la pièce? Justifiez. (5%) c) Si on veut réduire les contraintes résiduelles et les distorsions dans la pièce, quel traitement thermique pourriez-vous recommander? Justifiez. (5%) - 9 - 4. MÉTALLURGIE DES POUDRES (15%) La pièce ci-contre, faite de poudre de fer fine, doit avoir une densité finale de 86%. a) Dessinez l’outillage requis (matrice, poinçons, broches) en position de remplissage. Calculez et indiquez la position relative entre les outils (10%) Calculs - 10 - En position de remplissage b) En se basant sur la courbe de compression de la figure 9 des notes de cours, estimez le tonnage maximal requis pour la presse. (5%) ZONE RESERVEE POUR LE CORRECTEUR 1) /25 3) /25 Propreté/orthographe= /10 2) /25 4) /15 TOTAL = /100 NOM ou MATRICULE: GMC 10309 Fabrication mécanique 21 octobre 2004 EXAMEN #1 INSTRUCTIONS: • L'examen est à livres ouverts. • La durée de l'examen est de 1 heure 50 minutes. • Vous inscrivez vos réponses directement sur le questionnaire. Si nécessaire, utilisez des feuillets supplémentaires en prenant soin d'indiquer votre nom sur chacun d'eux. • 10% sont accordés pour la propreté, la clarté, les unités et l'orthographe. 1. TRAVAIL DES TÔLES (25%) La pièce ci-dessous doit être produite en matrice de transfert dans des quantités de 200 000 unités. Deux trous de 5 mm, deux trous de 10 mm et un trou latéral de 10 x 20 mm doivent être produits en plus d’un embossage de 40 x 20 x 8 mm de profond. La tôle d’une épaisseur de 2 mm est faite en acier 1008 avec une contrainte ultime de 430 MPa. a) Dessinez la bande de tôle et sa transformation à chaque station ainsi que les outils employés (poinçons, matrices, plaque de retenue, parties mobile, ressorts, …) pour effectuer les opérations. Dans vos concepts, n’oubliez pas de tenir compte du guidage de la bande de tôle, du mouvement de la tôle et de la pièce semi-transformée jusqu’à la station finale, de l’évacuation de la pièce à sa sortie ainsi que de l’évacuation des rebuts de découpage. (15%) - 2 - Dessin de l’outillage et de la bande de tôle (vue du dessus et de côté) Solution : Il y a plus d’une façon de réaliser cette pièce en matriçage avec transfert. Celle proposée ci- dessous est faisable et réaliste mais attention, les autres façons ne sont pas toujours réalistes. - 3 - b) Estimez le tonnage requis pour chaque station si la limite élastique du matériau est de 340 MPa. (10%) Station 1 Découpage Périmètre découpé L 2 trous 10mm 62,8318531 mm 1 trou carré 60 mm 2 encoches de 3x25mm 106 mm TOTAL 228,831853 mm σult 430 Mpa t 2 mm = 137756,776 N 15,49919 Tonnes(2000lbs) Station 2 Pliage par rabattement L= 25 mm Y= 340 Mpa t 2 mm w 8 mm minimum K 0,3 pour le pliage par rabattement = 1275 N 0,143452 Tonnes(2000lbs) Station 3 2 pliages par rabattement L= 50 mm Y= 340 Mpa t 2 mm w 8 mm minimum K 0,3 pour le pliage par rabattement = 2550 N 0,286904 Tonnes(2000lbs) 1 emboutissage rectangulaire t 2 mm σult 430 Mpa r 3 mm L (longueur des profils droits) 96 mm C1 1,1 C2 1 aucun glissement = 100391,68 N 11,29519 Tonnes(2000lbs) Serre-tôle pression minimale 6,16 Mpa Permet le glissement = 0.008 (σult+Y) Zone d'application 1600 mm2 10mm autour de la cavité Force 9856 N 1,108911 Tonnes(2000lbs) Cette force devrait être au moins 5 fois plus grande pour éviter le glissement. Des rugosités pourraient aussi aider. Station 4 Découpage Périmètre découpé L 2 trous 5mm 31,4159265 mm 1 découpe rectangulaire 200 mm TOTAL 231,415927 mm σult 430 Mpa t 2 mm = 139312,388 N 15,67421 Tonnes(2000lbs) Force totale 44,00786 Tonnes(2000lbs) si les poinçons de découpe ne sont pas étagés 26,38081 Tonnes(2000lbs) si les poinçons de découpe sont étagés Fmax = 0.7 σ σ σ σult t L w YLt K F 2 = w YLt K F 2 = F = ti σult (2π r C1 + L C2) Fmax = 0.7 σ σ σ σult t L - 4 - 2. FORMAGE – LAMINAGE ET MATÉRIAUX (25%) Le profilé en alliage d’acier 1050 ci-dessous doit être produit par laminage à chaud à environ 1200 degrés C. Lors de la dernière étape de laminage, l’épaisseur moyenne passe de 10 mm à 7 mm. a) Dessinez ci-dessous les rouleaux de laminage requis pour l’opération. Supposez un rayon de rouleau de 200 mm. (5%). TOUTES LES DIMENSIONS EN mm 1 2 3 4 - 5 - b) À la sortie le profilé défile à une vitesse de 1 m/s. Calculez les forces, les couples et la puissance requise si le coefficient de friction est de 0.3 (15%) Laminage ti 10 mm tf 7 mm Acier 1050 Laminage à 1200 C Selon le tableau 2 C 48 Mpa m 0,24 Vf 1 m/s µ 0,3 R 200 mm Le taux de déformation du matériau peut être estimé à partir des vitesses moyenne de laminage Vi = Vf * tf / ti 0,7 m/s V moy 0,85 m/s La longueur en contact avec les rouleaux est de Pour les rouleaux 1 et 2 Pour les rouleaux 3 et 4 24,4948974 mm 34,6410162 mm où ∆h = ∆t = 10 - 7 mm Durée du passage dans les rouleaux: Temps = L/Vmoy 0,02881753 s Le taux de déformation est alors approximativement de: Déformation verticale / temps Taux déform ε = (∆t/ti) / temps 10,4103314 s-1 84,2233925 Mpa Si on suppose que pmoy = Y' T = 0.5 F Lpour le laminage à chaud Puissance = T ω ω =Vmoy/R = 4,25 rad/s w (mm) F (N) T (N.m) P (kW) Rouleau 1 frontal 100 206304,336 2526,70177 10,7384825 Rouleau 2 frontal 80 165043,469 2021,36142 8,59078603 Rouleau 3 frontal 50 145879,195 2526,70177 10,7384825 Rouleau 4 frontal 50 145879,195 2526,70177 10,7384825 il faudrait aussi ajouter uploads/s3/ output-19.pdf