Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

HAL Id: dumas-01360924 https://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-01360924 Submitted on 6

HAL Id: dumas-01360924 https://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-01360924 Submitted on 6 Sep 2016 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Développement d’une ligne de découpe automatisée Émerik Henrion To cite this version: Émerik Henrion. Développement d’une ligne de découpe automatisée. Génie mécanique [physics.class- ph]. 2014. dumas-01360924 ___________________________________________________________________ Conservatoire National des Arts et Métiers Paris Centre régional de Lorraine ______________ Mémoire Présenté en vue d’obtenir le DIPLÔME D’INGENIEUR CNAM en Mécanique Option MECANIQUE PARCOURS STRUCTURE – PROCESS Par Emerik HENRION Soutenu à Metz le 25 septembre 2014 ______________ DEVELOPPEMENT D’UNE LIGNE DE DECOUPE AUTOMATISEE ______________ PRESIDENT DU JURY : Monsieur C.BLANZE CNAM Paris MEMBRES DU JURY : Messieurs A. D’ACUNTO ENSAM Metz R.BIGOT ENSAM Metz A.BASTIEN ARTS Metz M.A.GROSJEAN MANOIR INSDUSTRIE Custine Page 1 sur 112 Page 2 sur 112 Conservatoire National des Arts et Métiers Paris Centre régional de Lorraine ______________ Mémoire Présenté en vue d’obtenir le DIPLÔME D’INGENIEUR CNAM en Mécanique Option MECANIQUE PARCOURS STRUCTURE – PROCESS Par Emerik HENRION Soutenu à Metz le 25 septembre 2014 ______________ DEVELOPPEMENT D’UNE LIGNE DE DECOUPE AUTOMATISEE ______________ Les travaux présentés dans ce mémoire ont été réalisés sous la direction de M. Régis BIGOT au sein du campus des Arts et Métiers de Metz. Page 3 sur 112 Remerciements Je tiens à remercier particulièrement, M.Caillaud, directeur du centre des Arts et Métiers de Metz, qui m’a autorisé et soutenu à effectuer mon Mémoire d’ingénieur au sein de l’école. Je remercie mon encadrant Alain D’Acunto qui m’a conseillé, encouragé tout au long de mon cursus CNAM. Je remercie mon encadrant Régis Bigot qui m’a accompagner pendant ce projet intéressant et riche en enseignements. Merci à mon responsable Stéphane Mathieu, qui a réalisé son Mémoire en même temps que moi, et avec qui j’ai échangé tout le long de ce projet pour aller de l’avant. Je souhaite remercier les personnels enseignant et ingénieurs qui m’ont apportés leurs connaissances. Parmi eux, Laurent Langlois, Antoine Bastien, Jean-Baptiste Crouet, Xavier Godot, Sandra Chevret, Grégory Buchheit, Olaf Malassé. Merci à l’équipe d’usinage qui a réalisé une partie des pièces de la ligne, composée d’Olivier Baumond, Lionel Simon, Jérémy Bianchin et Daniel Boem. Une attention particulière à Christophe Lescalier qui m’apportait régulièrement des pièces détachées égarée par les étudiants. Un grand merci à mes collègues de bureau Alexandre Fendler et Sylvio De Paolis qui ont repris une partie de ma charge de travail, me permettant de consacrer du temps pour ce projet. Merci à Bruno Daille-Lefevres, Jacques Marsot et Jean-Paul Bello de l’Institut National de Recherche et de Sécurité pour leur expertise en la matière. Merci à Charlotte Heslouin, Zakaria Allam, et Simon Jung qui se sont dévoués pour corriger mes erreurs de frappe. Je remercie aussi Aurélie qui m’a soulagé de mes tâches quotidiennes pour me permettre de travailler tard le soir. Enfin, je remercie toutes les personnes que j’aurai pu oublier de nommer, mais qui m’ont supporté au quotidien pendant un an. Page 4 sur 112 Sommaire Introduction ....................................................................................................................................... 6 1 Etat de l’art ................................................................................................................................. 8 1.1 Le procédé de découpage ........................................................................................... 8 1.2 Les moyens d’automatisation .................................................................................... 20 1.3 La plateforme technologique Vulcain ........................................................................ 26 1.4 Normes de sécurité .................................................................................................... 30 1.5 Bilan ............................................................................................................................ 32 2 Analyse fonctionnelle ............................................................................................................... 34 2.1 Enoncé du besoin ...................................................................................................... 34 2.2 Analyse du besoin ...................................................................................................... 37 2.3 Fonctions de sécurité ................................................................................................. 40 2.4 Cahier des charges fonctionnelles ............................................................................ 43 3 Conception architecturale ........................................................................................................ 46 3.1 Partie structurelle ....................................................................................................... 46 3.2 Partie puissance ......................................................................................................... 56 3.3 Partie contrôle/commande ......................................................................................... 58 4 Conception détaillée : ............................................................................................................... 66 4.1 Commande centrale ................................................................................................... 66 4.2 PressiX ....................................................................................................................... 68 4.3 Pince d’amenage ....................................................................................................... 69 4.4 Redresseur ................................................................................................................. 71 4.5 Dérouleur .................................................................................................................... 72 4.6 Enceinte de protection ............................................................................................... 74 4.7 Bilan ............................................................................................................................ 75 5 Mise en œuvre et intégration ................................................................................................... 78 5.1 Phase 1 : validation du fonctionnement/prototype .................................................... 79 5.2 Phase 2 : installation finale ........................................................................................ 83 Conclusion ...................................................................................................................................... 85 Bibliographie ................................................................................................................................... 87 Annexe 1 Analyse fonctionnelle ................................................................................................. 89 Annexe 2 Evaluation des risques ............................................................................................... 91 Annexe 3 Logigrammes de fonctionnement .............................................................................. 95 Annexe 4 Mise en plan ............................................................................................................. 100 Annexe 5 Programmation automate ........................................................................................ 102 Annexe 6 Liste des composants matériels .............................................................................. 105 Annexe 7 Devis ......................................................................................................................... 107 Page 5 sur 112 INTRODUCTION Page 6 sur 112 Introduction L’industrie moderne tend à automatiser de plus en plus sa production, et cela pour plusieurs raisons. Les tâches les plus pénibles et dangereuses peuvent ainsi être effectuées par des machines automatisées et dédiées. Cela permet une plus grande répétabilité du processus de fabrication. Une fois les paramètres de production maitrisés, le taux de rebut s’en voit considérablement réduit. L’automatisation permet d’augmenter les cadences de production. Il est évident qu’il serait impossible d’atteindre plusieurs centaines de pièces par minute avec un chargement sous presse manuel. L’automatisation devient incontournable pour la réalisation de tâches simples, en moyenne et grande série. Ce qui explique le fort taux d’automatisation dans les industries automobiles ou de l’électroménager entre autres. Le développement, la mise au point et la maintenance de cette industrie automatisée, nécessite du personnel compétent. Il est important pour les grandes écoles de se doter de supports d’apprentissage. Dans le cadre de ses activités pédagogiques en déformation plastique, le centre des Arts et Métiers de Metz dispose de nombreux équipements : presse hydraulique 6000 kN, presse mécanique 500 kN, ainsi que des machines de préparation. L’établissement a une forte volonté de faire évoluer ses équipements pour adapter sa pédagogie au milieu industriel moderne, sous la forme d’une plateforme technologique, nommée Vulcain. Cette plateforme s’articule autour de l’automatisation des procédés de déformation plastique. Le projet s’inscrit dans ce contexte et a pour but le développement d’une ligne de découpe automatisée autour de la presse mécanique PressiX CNR4. Les objectifs principaux de ce projet sont les suivants : • réunir et synthétiser, à travers une étude bibliographique, tous les éléments permettant la maitrise de ce procédé et le dimensionnement de la ligne. • effectuer la conception, la mise au point, et la mise en place de la ligne automatisée de découpe dont le cahier des charges devra répondre aux contraintes techniques, environnementales, financières, et pédagogiques. • rédiger des supports pédagogiques pour les étudiants des Arts et Métiers de première et deuxième année, permettant d’aborder les règles de conception d’une ligne, et de confronter les résultats issus de la modélisation de procédés à ceux obtenus par l’expérimentation. • intégrer la plateforme au sein de « X.Remote.Manufacturing » (Cf. Chapitre 2) outils d’accès à distance à la plateforme Vulcain. Page 7 sur 112 CHAPITRE 1 : ETAT DE L’ART Page 8 sur 112 1 Etat de l’art L’étude bibliographique permet de réunir les connaissances techniques et méthodologiques liées au projet. Elle réunit les notions élémentaires, tel que les définitions du procédé, de ses outils, des principes physiques. Elle donne des indications sur le savoir faire du métier de la découpe, avec les technologies et leurs applications. Il est tout aussi important de situer l’étude dans son contexte, et ainsi mieux prendre en compte les spécificités du centre des Arts et Métiers de Metz. 1.1 Le procédé de découpage 1.1.1 Définition Pour la mise en forme des matériaux, il existe de nombreux procédés permettant soit d’aboutir à des produit finis soit à un produit sur lequel viendront s’ajouter d’autres étapes de formage. Parmi ceux-ci : le découpage de produits plats (produit dont l’épaisseur est faible devant leur largeur et leur longueur). Ils ont une épaisseur allant de quelques dixièmes à 300 mm. Il est principalement utilisé, pour l’obtention de préformes. Par exemple, la découpe de flans dédiés à l’emboutissage, ou des développés pour le pliage. Le principe est de détacher un contour prédéfini d’une tôle. Par exemple, la coupe à longueur (Figure 1). Le résultat obtenu est la pièce découpée à la dimension voulue, ainsi que le reste de tôle. Lorsque les pièces ont un contour particulier il peut rester un surplus de matière : la chute (Figure 2 : découpe de piècesFigure 2). Figure 1 : découpe à longueur Pièces Tôle Pièce Chute Tôle Figure 2 : découpe de pièces Page 9 sur 112 1.1.2 Les techniques de découpe Pour découper une tôle, il existe plusieurs solutions technologiques mettant en œuvre des principes physiques différents. La découpe plasma met en œuvre une énergie électrique concentrée sous forme d’un jet de plasma à très haute température (15 000 à 20 000°C) qui fond le métal. L’énergie cinétique du jet éjecte le métal fondu de la saigné. Ce jet est généré par un arc électrique qui s’établit entre une électrode, interne à la torche de soudage, et la pièce, ce qui implique que le matériau découpé doit uploads/Geographie/ 2014-th-18585-henrion-emerik-pdf.pdf