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Thierry SANCIER, BTS C.R.C.I. 1 Il s'agit d'un dossier destiné aux enseignants

Thierry SANCIER, BTS C.R.C.I. 1 Il s'agit d'un dossier destiné aux enseignants de Chaudronnerie (BTS et BAC Pro) afin de différencier les maquettes numériques du point de vue Bureau d'Etude et du point de vue Bureau des Méthodes. La chaîne numérique est morcelée en chaudronnerie. Les savoir-faire métiers en fabrication génèrent une maquette numérique spécifique pour la fabrication (retrait de soudage, préparation de bords à souder, assemblage par tenon- mortaise, surépaisseur pour les usinages à venir ...). Le dossier de synthèse comporte des activités pratiques pour les étudiants à partir de produits industriels. Thierry SANCIER, BTS C.R.C.I. 2 1 Introduction Lors de la conception d’un produit mécano-soudé, ou d’un appareil à pression, il existe une multitude de maquettes numériques : ♦ Le service Commercial à besoin de fournir au Donneur d’Ordre une image en 3D, sans forcément tous les détails, mais l’encombrement de l’objet est nécessaire pour son implantation dans un complexe industriel afin d’éviter les collisions avec les autres machines. ♦ Le bureau d’Etude conçoit un système qui répond à un Cahier Des Charges Fonctionnelles. Le concepteur cherche avant tout à améliorer un produit en diminuant le coût et en augmentant la performance. La maquette est surtout fonctionnelle et a plus ou moins anticipé les problèmes de fabrication. ♦ Le bureau de Calcul qui dimensionne le produit ne va utiliser que certaines dimensions de la maquette BE. Pour les appareils à pression, les vérifications à la pression ne se font pas « appareil neuf », mais « appareil corrodé ». Les dimensions « admises » pour le calcul tiennent compte de la corrosion, des tolérances de fabrication et de livraison des tôles qui au final réduisent l’épaisseur réelle de l’appareil (Voir cours CODAP). Pour les châssis mécano-soudés, si le dimensionnement est effectué par un « Calcul Eléments Finis », il faudra certainement ajouter des rayons de raccordement, des congés, les soudures, etc…sur la maquette du Bureau d’Etude. On devra la retravailler pour avoir des formes plus proches de la pièce réelle afin de limiter les concentrations de contraintes liées à une modélisation inexacte. ♦ Le bureau des Méthodes doit fabriquer l’objet, à moindre coût, dans les délais, avec des capacités machines imposées par le parc machines. Il doit respecter les tolérances dimensionnelles et géométriques du Bureau d’Etude ainsi que les normes en vigueur sur le soudage. Il lui faut une marge de liberté, il peut choisir le procédé de soudage, la position des soudures, les dimensions des débits…..Il sera amené à utiliser tout ou partie de la maquette BE pour définir une maquette BM. ♦ Le bureau des Contrôles pourra pour l’aspect dimensionnel utilisé la maquette 3D (Utilisation du bras de mesure ROMER par exemple). Pour le contrôle des soudures, il devra se référer aux qualifications de soudage définies par le BM. ♦ Le service Maintenance aura besoin des références des pièces d’usures, d’un organigramme de montage qui pourra être réalisé avec la maquette BE…. Bref, vous devez retenir qu’avant de réaliser la maquette en 3D d’un objet, il faut bien savoir à quoi et à qui elle va servir !!! Dans la classe de S.T.S CONCEPTION et REALISATION en Chaudronnerie Industrielle, vous devez avoir une vision globale sur les problématiques BE et BM pour les produits mécano-soudés et les appareils à pression. Thierry SANCIER, BTS C.R.C.I. 3 2 Que doit on voir sur un plan « B.E. » ? Thierry SANCIER, BTS C.R.C.I. 4 3 Que doit on voir sur un plan « B.M. » ? Thierry SANCIER, BTS C.R.C.I. 5 4 Démarche pour construire le dossier de plans BM ANALYSE DU PLAN DU BUREAU D’ETUDES Tolérances dimensionnelles. Dossier BM Spécifications géométriques. Etat de surface. Rugosité. Epaisseurs. Matières. Dimensions minimales des petites ouvertures. Bords pliés. Types de cordons. Positions des éléments les uns par rapport aux autres. Epaisseurs. Matières. Choix du Procédé Modifications à prévoir Perçage. Fraisage. Tournage. Brochage. Rectification Découpe : -Laser -Plasma -Oxy-coupage -Jet d’eau -Poinçonnage Capacités de la presse plieuse. (tonnage, longueur tablier, collision avec le bâtit machine). Matériels et Qualifications de soudage disponibles. Gabarit de pointage. Tenons-Mortaises Ajouter des sur-épaisseur d’usinage Scinder la pièce en plusieurs éléments. Ajouter une sur-longueur pour la butée de pliage. Préparer les bords à souder. Prévoir un appendice de soudage. Prévoir les retraits de soudage. Définir les formes des tenons et des mortaises. Revoir l’épaisseur nominale de commande des tôles (avec la classe de tolérance) Transformer le plan BE en un plan BM pour donner toutes les informations au Fabriquant. (débit, pliage, soudage). Revoir la mise à plat de pièces. (fichier .dxf). Thierry SANCIER, BTS C.R.C.I. 6 5 Application à un châssis mécano-soudé 51 Préambule : L’entreprise POTAIN fabriquait des grues à La Clayette en Saône et Loire. Ces appareils dépendent de la norme des appareils de levage qui est très exigeante. L’entreprise, depuis l’apparition de la découpe Laser, a totalement redéfini la conception des ensembles soudés. Tous les profilés sont bannis de la conception, tous les tubes et cornières qui pouvaient rigidifier les structures sont remplacés par des profilés reconstitués avec des tôles pliées en forme de caissons. Afin d’assurer la qualité matière au niveau de l’approvisionnement, seules des tôles avec leurs « certificats matières » seront utilisées pour les ensembles mécano-soudés. Afin de limiter le nombre de gabarits de soudage, le positionnement des éléments est assuré par « tenon-mortaise ». Le bureau d’étude a défini ci-dessous un châssis qui supporte un tambour enrouleur de câble. Il laissera le soin au bureau des méthodes de définir les sur - épaisseurs d’usinage et le positionnement par « tenon-mortaise ». Thierry SANCIER, BTS C.R.C.I. 7 52 Liste des éléments et plan BE : Thierry SANCIER, BTS C.R.C.I. 8 Thierry SANCIER, BTS C.R.C.I. 9 53 Le principe « Tenon-Mortaise » : Pour les pièces rigides (tôles supérieures à 2 ou 3 mm), on positionne les différents éléments automatiquement, sans gabarit de montage, ni système de mesure avec un système tenon-mortaise, l’isostatisme entre les composants est assuré. Pour les pièces souples (Tôles inférieures à 2 ou 3 mm), on peut augmenter le nombre de tenons pour rigidifier l’ensemble. Le positionnement sera hyperstatique, il faudra déformer les éléments pour les emboîter (c’est équivalent aux systèmes de clips pour les pièces plastiques). Une soudure en bouchon au niveau de la mortaise assurera le pointage des éléments. La liaison complète entre les deux composants sera assurée par une deuxième soudure (pour la résistance mécanique). La pièce bleue est positionnée d’une manière univoque par rapport à la pièce grise par un système « tenon – mortaise ». •La surface jaune assure un appui plan entre les deux pièces. (suppression d’une translation et de deux rotations). •Le contact entre les tenons et les mortaises au niveau de la ligne A assure un contact linéaire entre les deux pièces. (suppression d’une translation et d’une rotation). •Le contact entre le tenon et la mortaise n°1 au niveau de la ligne B assure un contact ponctuel entre les deux pièces. (suppression d’une translation). •Le maintien en position permettra d’assurer ces contacts lors du soudage. ligne A ligne B mortaise n°1 Thierry SANCIER, BTS C.R.C.I. 10 54 Travail à faire : Le dossier de plan B.M pour la fabrication du châssis Vous disposez : Du logiciel de C.A.O. Autodesk Professional Inventor. Des fichiers du bureau d’étude du châssis (pièces, ensemble, mise en plan, éclaté). De la vidéo de l’imbrication. De la vidéo pour la construction des tenons et des mortaises. Vous devez : Sur le plan BE page 7, au crayon de couleur, définir les surfaces qui seront usinées (perçage ou fraisage). Sur le plan BE page 7, au crayon, définir la position des tenons. Créer un projet « Châssis Potain » et y coller les fichiers « ressource ». Dans le fichier « chassis.iam », visualiser l’organigramme de construction pour comprendre l’assemblage, les constructions symétriques et les réseaux de composants. Modifier les pièces dans l’assemblage en « double cliquant dessus ». -Ajouter les sur - épaisseurs d’usinage. -Ajouter les tenons. -Créer les mortaises en projetant les tenons (voir vidéo). Faire le dossier de plans B.M. -Le plan de chaque élément pour le débit (mise à plat). Attention au paramétrage des pertes aux plis. -Le plan de chaque élément pour le pliage. -Le plan d’ensemble du châssis. Ressources du B.M. La découpe Laser ne peut pas faire des trous inférieurs à 6 mm dans une tôle en acier noir d’épaisseur 10 mm. Le fraisage du châssis a lieu une fois soudé et recuit. Les sur - épaisseurs d’usinage sont d’au moins 10mm. Les dimensions admises pour les tenons et mortaises sont définies ci-dessous : Thierry SANCIER, BTS C.R.C.I. 11 6 Application à un appareil à pression soumis au CODAP 2015. 61 Préambule : L’entreprise PAUCHARD.X fabrique des cuves d’air comprimé à AUTUN Ces appareils dépendent de la norme des appareils à pression (CODAP ou ASME). L’entreprise utilise le logiciel AUXeCAP pour dimensionner ses cuves. Le logiciel, à partir des caractéristiques mécaniques du matériau, des pressions et températures de services et de tests, du diamètre de la virole, de l’ouverture etc…, détermine uploads/Industriel/ 8634-chaine-numerique-en-chaudronnerie-pdf.pdf