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RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTRE DE L'ENSEIGNEMENT SUPÉ

RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTRE DE L'ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITÉ DE KASDI MERBAH OUARGLA FACULTÉ DES SCIENCES ET SCIENCE DE TECHNOLOGIE ET SCIENCE DE MATIÈRE Département de Génie Mécanique Pour l'obtention du diplôme d'ingénieur d'état Spécialité : Génie mécanique Option : Énergétique Présenté par : Benarabi Samir Chouchani Abidi Brahim Thème : Soutenu publiquement devant le jury: M. Necib M.A UNIVERSITÉ DE OUARGLA Président A.Djerbaoui M.A UNIVERSITÉ DE OUARGLA Examinateur S. Ziari M.A UNIVERSITÉ DE OUARGLA Examinateur A. Belloufi M.A UNIVERSITÉ DE OUARGLA Encadreur 2009-2010 Remerciement. Remerciement Tout d’abord, nous remercions le Dieu, notre créateur de nos avoir donné les forces pour accomplir ce travail. Nous adressons le grand remerciement à notre encadreur qui a proposé le thème de ce mémoire, pour ses conseils et ses dirigés. Nous voulons également remercier Mr. NECIB pour nous avoir fait l’honneur de présider le jury de notre mémoire. Nous avons le grand honneur que le chef de département Mr. DJERBAOUI et Mr. ZIARI avoir faire de lecteur notre mémoire et aller l’examiner et ils peuvent évaluer ce travail. Finalement, nous remercions tout ce qui participe de réaliser ce mémoire. Sommaire. Introduction générale ............................................................................................................... 2 Chapitre I Stratégies d’usinage des poches prismatiques en 3D I.1 Introduction ........................................................................................................................ 3 I.2 Le fraisage ......................................................................................................................... 3 I.3 Les machines de fraisage .................................................................................................. 3 I.3.1 Les fraiseuses d’outillage (universelles) ......................................................................... 3 I.3.1.1 Fraiseuse horizontale .................................................................................................. 4 I.3.1.2 Fraiseuse verticale ....................................................................................................... 4 I.3.2 Les fraiseuses de production (a programme, commande numérique) ........................... 5 I.4 Les procédés de fraisage .................................................................................................. 5 I.4.1 Le fraisage en bout ......................................................................................................... 5 I.4.2 Le fraisage en roulant ..................................................................................................... 5 I.5 Directions de fraisage ........................................................................................................ 5 I.5.1 Fraisage en opposition ................................................................................................... 6 I.5.2 Fraisage en concordance ou fraisage "en avalant" ........................................................ 6 I.6 Les opérations de fraisage ................................................................................................ 7 I.6.1 Surfaçage ....................................................................................................................... 7 I.6.2 Plans épaulés ................................................................................................................. 7 I.6.3 Rainure …. ...................................................................................................................... 7 I.6.4 Poche…... ...................................................................................................................... .7 I.6.5 Perçage…. ...................................................................................................................... 8 I.7 Le fraisage hémisphérique ................................................................................................ 8 I.8 Les conditions de coupe .................................................................................................... 8 I.8.1 vitesse de coupe ............................................................................................................. 9 I.8.2 vitesse de broche ............................................................................................................ 9 I.8.3 La vitesse d’avance ........................................................................................................ 9 I.8.4 Avance par tour .............................................................................................................. 9 I.8.5 Avance par dent .............................................................................................................. 9 I.8.6 La profondeur de passe .................................................................................................. 9 I.8.7 Détermination du temps de coupe .................................................................................. 9 I.8.7.1 Cas de fraisage en bout ............................................................................................... 9 I.8.7.2 Cas de fraisage en roulant ......................................................................................... 10 I.9 Stratégie d’usinage des poches ....................................................................................... 10 I.9.1 Analyse des poches ...................................................................................................... 10 Sommaire. I.9.1.1 Caractérisation des poches ....................................................................................... 10 I.9.1.2 Décomposition des poches ........................................................................................ 11 I.9.2 Analyse des stratégies d’usinage de poches en UGV .................................................. 12 I.9.3 Choix des outils et de leurs dimensions ....................................................................... 12 I.9.4 Entrées et sorties de la matière .................................................................................... 13 I.9.5 L’évidement des poches ............................................................................................... 13 I.9.5.1 Définition d’une poche quadrilatère ........................................................................... 14 I.9.5.2 Processus d’évidement d’une poche quelconque ..................................................... 14 I.9.5.3 Types de stratégies d’usinage ................................................................................... 14 Chapitre II Modélisation de la trajectoire des outils de coupe pour l’évidement d’une poche quadrilatère en 2D1/2 II.1 Introduction ..................................................................................................................... 15 II.2 Modélisation analytique de la trajectoire d’outil de coupe .............................................. 15 II.2.1 Stratégie zigzag ........................................................................................................... 15 II.2.1.1 Modèle analytique de trajectoire d’outil de coupe pour la partie intérieure ............... 15 II.2.1.2 Modèle analytique des segments horizontaux de longueur Lh ................................. 17 II.2.1.3 La longueur totale de la trajectoire de l’outil dans la partie intérieure (Lpi) ............... 21 II.2.2 Contour parallèle ......................................................................................................... 22 II.2.2.1 Modèle analytique de trajectoire d’outil de coupe pour la partie intérieure ............... 22 II.2.3 Modèle analytique de trajectoire d’outil pour l’usinage des coins ................................ 22 II.2.3.1 Usinage des coins avec un seul outil ........................................................................ 24 II.2.3.2 La longueur de trajet de l’outil dans le 3eme cas ........................................................ 27 II.3 Conclusion ...................................................................................................................... 27 Chapitre III Optimisation de choix des outils de coupe III.1 Introduction .................................................................................................................... 38 III.2 Temps d’usinage ........................................................................................................... 38 Sommaire. III.3 Formulation du modèle d’optimisation pour le choix des outils de coupe ...................... 38 III.3.1 Fonction objectif .......................................................................................................... 38 III.3.2 Contraintes ......................................................................... Erreur ! Signet non défini. III.3.3 Choix des variables .................................................................................................... 38 III.3.4 Formulation de l’objectif ...................................................... Erreur ! Signet non défini. III.3.5 Formulation des contraintes ....................................................................................... 39 III.3.5.1 Partie intérieur ......................................................................................................... 39 III.3.5.2 Partie coin ................................................................................................................ 40 III.4 La méthode de résolution .............................................................................................. 40 III.4.1 La programmation quadratique séquentielle .............................................................. 40 III.4.2 Optimisation des conditions d’usinage par la prog quadratique séquentielle ............. 41 III.5 Méthodologie d’optimisation .......................................................................................... 41 III.6 Traitement d’un exemple d’une poche ........................................................................... 42 III.6.1 Paramètres géométriques de la poche ....................................................................... 42 III.6.2 Conditions de coupe ................................................................................................... 43 III.6.3 Optimisation du choix des outils de coupe (Résultats numériques) ........................... 43 III.6.3.1 Usinage de la poche avec un seul outil ........................... Erreur ! Signet non défini. III.7 Conclusion ..................................................................................................................... 46 Conclusion générale .............................................................................................................. 38 Sommaire de la figure. Liste des figures. Chapitre I Stratégies d’usinage des poches prismatiques en 3D Figure I.1 Mouvements de coupe et d’avance…………………………………………. 2 Figure I.2 Fraisage horizontal………………………………………………………….... 3 Figure I.3 fraisage verticale…………………………………………............................. 3 Figure I.4 Fraisage en bout……………………………………………………………… 4 Figure I.5 Fraisage en roulant…………………………………………………………… 4 Figure I.6 Fraisage en opposition ………………………………………………………. 5 Figure I.7 Fraisage en avalant…………………………………………………………… 5 Figure I.8 Surfaçage…………………………………................................................... 6 Figure I.9 Plans épaulés………………………………………………………………….. 6 Figure I.10 Rainure…………………………………………………………………………. 6 Figure I.11 Poche…………………………………………………………………………… 6 Figure I.12 Perçage………………………………………………………………………… 7 Figure I.13 Fraisage hémisphérique……………………………………………………… 7 Figure I.14 Les conditions de coupe……………………………………………………… 7 Figure I.15 Fraisage en bout………………………………………………………………. 9 Figure I.16 Fraisage en roulant…………………………………………………………… 9 Figure I.17 Description des poches. ……………………………………………………... 10 Figure I.18 Décomposition d’une poche en zones d’usinage. ………………………… 11 Figure I.19 Stratégies d’usinage pour l’évidement des poches. ………………………. 12 Figure I.20 Pièce contenant une poche quadrilatère. ………………………………….. 13 Figure I.21 Principe d’évidement de la poche…………………………………………… 13 Figure I.22 Stratégie d’usinage en zig-zig. ……………………………………………... 14 Figure I.23 Stratégie d’usinage en contour parallèle. ………………………………….. 14 Sommaire de la figure. Chapitre II Modélisation de la trajectoire des outils de coupe pour l’évidement d’une poche quadrilatère en 2D1/2 Figure II.1 La hauteur (h). ……………………………………………………….............. 15 Figure II.2 La longueur x 1 . ………………………………………………..................... 16 Figure II.3 Le nombre d’incrément (n) ………………………………………………… 16 Figure II.4 Le rayon de l’outil. …………………………………………………………..... 17 Figure II.5 Les segments horizontaux de longueur Lh. ……………………………… 18 Figure II.6 Les segments horizontaux de la zone (1) Lh1. ……………………............. 18 Figure II.7 La longueur x 3. ……………………………………………………………… 19 Figure II.8 Les segments horizontaux de la zone (2) Lh2. …………………………… 20 Figure II.9 La trajectoire entre incréments (Lm). ……………………………………… 21 Figure II.10 La trajectoire de contournage (Lc). ………………………………………..... 22 Figure II.11 La longueur totale de la trajectoire de l’outil (Lpi). ………………………… 23 Figure II.12 Usinage des coins avec un seul outil. ……………………………………… 25 Figure II.13 Usinage des coins avec un seul outil avec ri = R1 et Wi ≤ 2ρR1……… 25 Figure II.14 Usinage des coins avec un seul outil avec ri > R1 et Wi ≤ 2ρR1……… 26 Figure II.15 Usinage des coins avec un seul outil avec ri = R1 et Wi > 2ρR1……… 27 Figure II.16 Usinage des coins avec un seul outil avec ri > R1 et Wi > 2ρR1……… 28 Chapitre III Optimisation de choix des outils de coupe Figure III.1 Les contraintes………………………………………………………………… 31 Nomenclature. Nomenclature Vc : Vitesse de coupe N : Vitesse de broche Vf : La vitesse d’avance Fz : Avance par dent Z : Nb dent a : Côtés 1 b : Côtés 2 c : Côtés 3 d : Côtés 4 α1 : Angle de poche 1 α2 : Angle de poche 2 α3 : Angle de poche 3 α4 : Angle de poche 4 r1 : Rayons de raccordement 1 r2 : Rayons de raccordement 2 r3 : Rayons de raccordement 3 r4 : Rayons de raccordement 4 R : Rayon d’outil h : La hauteur totale n : Le nombre d’incréments ρ : Coefficient de recouvrement d’usinage E : Le coefficient de correction P : L’incrément Lh : Les segments horizontaux de longueur Lh1 : Les segments horizontaux de la zone (1) Lh2 : Les segments horizontaux de la zone (2) n1 : Le nombre d’incréments dans la zone (1) Lm : La trajectoire entre incréments Lc : La trajectoire de contournage Lpi : La longueur totale de la trajectoire de l’outil dans la partie intérieure X : Segment de passage d’un contour à un autre Wi : La connaissance de la surépaisseur de la matière R1 : Rayon de l’outil de coins Lcoin : Les segments de coins nc : Le nombre d’incréments dans les coins hc : La hauteur dans les coins P c : L’incrément dans les coins L : La longueur des arcs parallèles γ : Angle β1 : Angle β2 : Angle Larc : La longueur arc de rayon Introduction générale. 2 Introduction générale Face à la concurrence internationale et l’accélération du progrès technique, les entreprises doivent continuellement améliorer leur productivité ainsi que la qualité de leurs produits. Les logiciels de conception et de fabrication assistée par ordinateur (CFAO) deviennent des outils indispensables, d’une part, pour l’automatisation de la production, d’autre part, pour la génération automatique du programme CN. Ces logiciels offrent actuellement un large éventail de typologies d'opérations associés à des générateurs uploads/Litterature/ 05-10-00-00-optimisation-du-choix-des-outils-de-coupe-pour-l-x27-usinage-des-poches-quadrilateres-en-2d.pdf