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Département Informatique Industrielle Mastère Mécatronique Par SAMAALI Hatem Ma

Département Informatique Industrielle Mastère Mécatronique Par SAMAALI Hatem Maitre-Assistant samaali_hatem@yahoo.fr Technologie de fabrication mécanique (TFM) 2019-2020 1 Chapitre 1: Généralités sur les procédés de fabrication et spécifications géométriques de surface Chapitre 2: Obtention des bruts Chapitre 3: Fabrication mécanique par usinage Chapitre 4: Usinage sur machines à commande numérique Chapitre 5: Mise en position des pièces Isostatisme Chapitre 6: Contraintes d’usinage Chapitre 7: Transfert de cote Chapitre 8: Gamme d’usinage Sommaire 2019-2020 2 Chapitre 1: Généralités sur les procédés de fabrication et spécifications géométriques de surface 2019-2020 3 L’objectif premier de la mise en forme des métaux est de conférer à une pièce métallique des dimensions situées dans une fourchette de tolérance donnée. Afin que cette pièce devienne fonctionnelle dans un mécanisme ou un système. Il existe trois voies principales de mise en forme selon l’état de départ du matériau métallique : ‐ Le moulage à partir de l’état liquide: la pièce obtenue par ce procédé peut être utilisée directement ou peut nécessiter quelques traitement ou usinage de finition. ‐ Le façonnage à partir d’une ou plusieurs pièces à l’état solide. Cette voie peut, elle‐même, se scinder en formage, ou mise en forme sans enlèvement de matière, ou mise en forme avec enlèvement de matière (usinage). ‐ Le frittage à partir de poudres par disparitions des vides inter-granulaires à haute température et éventuellement sous pression. Introduction 2019-2020 4 Les techniques d’assemblage ne font pas partie des procédés de fabrication mécanique, mais elles sont utiles pour la réalisation des systèmes mécaniques à partir des pièces fabriquées. Les procédés de fabrication 2019-2020 5 Moulage: à partir de l’état liquide Façonnage: à partir de l’état solide Frittage: à partir de l’état pulvérulent Procédés divers: à partir d’états particuliers; solide- liquide, par électrolyse, condensation … Assemblage: Soudage, brasage, collage, rivetage, agrafage, sertissage … Formage: sans enlèvement de matière à chaud et à froid Usinage: par enlèvement de la matière Travail des métaux à l’état massif: laminage, forgeage (matriçage estampage) filage, étirage, tréfilage Travail des métaux en feuilles: emboutissage, pliage, repoussage , découpe Procédés traditionnelles et non traditionnelles: coupe abrasion physicochimique Traitements thermique et/ou de surface Obtention du brut Le choix du procédé de fabrication d’une pièce définie par son dessin de détail, est basé essentiellement sur : • Le nombre de la pièce à fabriquer : pièce unique, moyenne ou grande série ; • La complexité de la pièce ; • Les précisions ou contraintes dimensionnelles et géométriques de la pièce ; • La qualité de la pièce : états de surface. Choix des procédés de fabrication 2019-2020 6 S'il faut fabriquer une série d'objets identiques, il est impossible à une même forme d'avoir toujours exactement la même dimension d'un objet à l'autre. Une cote imposée sera plus facile à réaliser si elle peut varier entre deux valeurs limites: une cote maximale et une cote minimale. La différence entre les deux s'appelle la tolérance, ou intervalle de tolérance. Plus la précision exigée est grande, plus l'intervalle de tolérance doit être petit. Malgré la cotation tolérancée des dimensions, des défauts géométriques nuisibles au fonctionnement et à l’assemblage sont toujours possibles. Les tolérances géométriques permettent de corriger ces défauts et précisent les variations permises. On distingue trois tolérances géométriques: - Tolérance de forme - Tolérance d’oreintation - Tolérance de position Tolérance géométrique 2019-2020 7 L’élément tolérancé est indiqué par une flèche reliée au symbole du défaut géométrique suivi de l’intervalle de tolérance (IT). Dans le cas où la tolérance du défaut géométrique nécessite un élément de référence, ce dernier est précisé par un triangle. Inscriptions normalisées 2019-2020 8 Ces tolérances de forme considérant seulement la forme des éléments, aucun élément de référence ne sera impliqué dans leur interprétation. Le tableau suivant présente en détail les six tolérances de forme où dans tous les cas, la valeur de la tolérance est exprimée en millimètre dans le système internationale et en pouces dans le système anglais. Tolérances de forme 2019-2020 9 Tolérances de forme 2019-2020 10 Contrairement aux tolérances de forme, les tolérances d’orientation exigent l’emploi d’une référence ou élément de référence : point, axe, ligne, surface. Tolérances d’orientation 2019-2020 11 Comme les tolérances d’orientation, ces tolérances exigent une référence. Tolérances de position 2019-2020 12 Le dessin d’un arbre moteur est le suivant : 1) Commenter les spécifications inscrites sur le dessin. 2) Inscrire sur le dessin les tolérances géométriques permettant d’assurer les conditions suivantes : a) Les cylindres (B) et (C) sont coaxiaux avec IT = 0,05. b) La surface (D) est perpendiculaire à l’axe du cylindre (C) avec IT = 0,1. Application 1 2019-2020 13 Le dessin d’un arbre moteur est le suivant : Application 2 2019-2020 14 En vous aidant du cours compléter le tableau suivant : Application 2 2019-2020 15 Spécification géométrique à réaliser IT Surfaces de reférencs Forme Orientation Position Certaines fonctions des pièces en mouvement relatif présentent des contraintes qui obligent souvent les constructeurs à prévoir des états de surface excellents. D’une manière générale les surfaces fonctionnelles doivent présenter un excellent état de surface tandis que les surfaces non fonctionnelles peuvent rester à l’état brut de moulage ou forgeage. Les surfaces fonctionnelles sont des surfaces en contact ou en appui avec d’autres pour réaliser une fonction particulière. Analyse d’une surface L’état de surface d’une pièce est caractérisé par les dimensions du profil de sa surface. Ce profil est relevé par des appareils de mesure à palpeur. A partir de ce profil on analyse son état géométrique. Etat de surface 2019-2020 16 Ecart moyen arithmétique Ra : Ra est égal à la moyenne arithmétique, calculée sur la longueur de base, de la valeur absolue de l’ordonnée z entre chaque point du profil et l’axe ox. Rugosité de la surface 2019-2020 17 Exemples d’indication : Spécification de l’état de surface 2019-2020 18 Décoder les indications relatives à l’état de surface de la pièce suivante : Application 3 2019-2020 19 La figure ci‐contre indique les rugosités que l’on peut attendre des principaux procédés de production. Choix de des états de surfaces 2019-2020 20 Ra > 6,3 : spécifications peu sévères, correspondant à ce qu’il est possible d’obtenir avec un grand nombre de pièces brutes, sans usinage complémentaire. 1,6 ≤Ra ≤6,3 : spécifications moyennes, correspondant à ce qu’il est possible d’obtenir usuellement avec les procédés d’usinage classiques. Ra < 1,6 : spécifications devenant sévères, l’utilisation de ces valeurs doit être faite avec réflexion et concentration car les temps de production et les prix de revient augmentent très rapidement à partir de ce cas. Chapitre 2: Obtention du brut 2019-2020 21 La grande majorité des pièces mécaniques sont usinées à partir d’une pièce brute. Cette pièce appelée brut sera de forme plus ou moins complexe dépendant de son procédé d’obtention. Le choix d’un procédé dépend principalement de : ‐ Matériau de la pièce, ‐ Nombre des pièces à fabriquer (unitaire, petite série, moyenne série, grande série), ‐ Complexité de la forme de la pièce, ‐ Fonction de la pièce. Obtention du brut 2019-2020 22 Le moulage ou fonderie consiste à fondre un alliage et le couler dans un moule reproduisant la forme de la pièce à obtenir. Le moule est l’ensemble des éléments en matériaux appropriés délimitant l’empreinte et recevant le métal liquide qui, après solidification, donnera la pièce. Un moule est constitué d’au moins deux parties appelées châssis et dont la surface commune est appelée plan de joint. Ce plan est choisi de préférence perpendiculairement à l’axe de coulée et au niveau de la plus grande section. Le système de remplissage est constitué d’un entonnoir et un trou de coulée par lequel le métal entre dans les chenaux qui alimente la cavité. L’air contenu dans le moule doit être évacué au moment de l’arrivée du matériau. Pour satisfaire cette condition, le moule doit présenter des trous d’évent. Les masselottes sont des réserves de métal liquide destinées à alimenter la pièce durant son refroidissement et à compenser le retrait volumique que subit le métal. Elles doivent être dimensionnées de façon à se solidifier après la pièce. Moulage 2019-2020 23 On peut classer les procédés de moulage en fonction de l’aptitude du moule à produire une seule pièce ou un grand nombre de pièces c’est‐à‐dire : moule non permanent ou moule permanent. Moulage en sable: Généralement, le moulage en sable est réalisé pour les productions unitaires ou en petites séries. Ce procédé convient particulièrement aux pièces de grandes tailles. La rugosité moyenne de surface Ra est de 12,5 μm. Le procédé de moulage en sable permet d’obtenir des dimensions d avec les intervalles de tolérance suivants : Moulage 2019-2020 24 Moulage en carapace: Ce procédé utilise des sables mélangés avec des résines thermodurcissables. Dans ce cas, l’ensemble de la plaque modèle et du mélange de sable spécialement préparé, est porté à une température convenable pour que le sable fasse prendre sur une certaine épaisseur. A ce moment, on rejette le sable en excès et on sépare du modèle la carapace solide, ainsi obtenue, qui constitue une des parties du moule puis assemblé à une masque complémentaire pour constituer uploads/Industriel/ cours-technologie-de-fabrication.pdf