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Cours de productique mécanique - ISOSTATISME Professeur : Franck Besnard Lycée

Cours de productique mécanique - ISOSTATISME Professeur : Franck Besnard Lycée Léon Gontran DAMAS 1 I/ Degrés de liberté et isostatisme 1) Degrés de liberté Dans l’espace, un solide possède 6 degrés de liberté. Si l’on associe un repère orthonormé direct (o,x,y,z) à l’espace, les 6 degrés de liberté du solide sont : • 3 translations suivant x, y, z notées : Tx, Ty et Tz. • 3 rotations autour de x, y, z notées : Rx, Ry et Rz. Lors de l’usinage, la pièce doit-être complètement immobilisée ( lors de la réalisation d’une grande série de pièces, celles-ci doivent être positionnées de manière strictement identiques) , toutes les pièces doivent être immobilisées. C’est-à-dire que chaque degré de liberté doit être supprimé par rapport au porte-pièce. L’immobilisation de la pièce est faite en 2 temps : • un positionnement supprimant chaque degré de liberté dans 1 seul sens. • Un maintien de mise en position (appelé bridage ou ablocage) pour que la pièce garde sa position sous l’effet des efforts de coupe. 2) Isostatisme Sur la figure 2, chaque flèche (1, 2 , 3 et 4) représente un appui ponctuel perpendiculaire à la surface. Le contact entre l’appui et la pièce est supposé sans frottement. Mise en position isostatique Figure 1 : Z X Y Ry Ty Rx Tx Rz Tz Cours de productique mécanique - ISOSTATISME Professeur : Franck Besnard Lycée Léon Gontran DAMAS 2 Figure 2 : Si l’on ne met en place qu’un seul appui (le 1), on supprime un seul degré de liberté : Tz. Si on met en place que 2 appuis (1 et 2), on supprime 2 degrés de liberté : Tz et Ry. Si on met en place 3 appuis (1, 2 et 3), on supprime 3 degrés de libertés : Tz, Ry et Rx. Maintenant, si on ajoute un quatrième appui (4), on ne supprime pas de degré de liberté supplémentaire puisque cet appui ne s’oppose ni à Tx, ni à Ty, ni à Rz. Si la surface de la pièce est un plan parfait, et si les 4 appuis sont parfaitement de niveau , alors le quatrième appui n’est pas nuisible. Mais dans la réalité, les choses sont bien différentes. Il n’existe pas de plan parfait et il est pratiquement impossible d’avoir les appuis au même niveau. Ainsi, lorsqu’on place la pièce sur les 4 appuis, on est incapable de savoir sur quels appuis repose la pièce. Il y a incertitude sur sa position. On dit alors que la mise en position de la pièce est hyperstatique. Nombre de degrés de liberté pouvant être supprimés par type de surface : Plans de petites dimensions 1 1T Plans de grande longueur et faible largeur 2 1T et 1R Plans de grandes dimensions 3 1T et 2R Cylindres longs (l/d>0,7) 4 2T et 2R Cylindres courts (l/d<0,3) 2 2T Sphère 3 3T Y Z X 1 2 3 4 Cours de productique mécanique - ISOSTATISME Professeur : Franck Besnard Lycée Léon Gontran DAMAS 3 II/ Mise en position géométrique Sur les documents de fabrication (contrats de phase), on doit représenter la mise en position des pièces. Cette mise en position est réalisée à l’aide des moyens standards (étau, mandrin…) ou à l’aide des montages d’usinages. La vocation du contrat de phase n’étant pas de représenter avec précision le système de mise en position, on utilise des symboles pour la schématiser. Lors de l’avant-projet de gamme, on se contente de préciser, par des symboles appelés normales de repérage, sur quelles surfaces de la pièce on supprime les degrés de liberté. Qu’elles soient vues ou cachées, les normales de repérage se représentent de la manière suivante : Plan de petites dimensions Plan de grandes dimensions Plan de grande longueur et de faible largeur Cylindre court Cylindre long Vue de côté Vue de face Cours de productique mécanique - ISOSTATISME Professeur : Franck Besnard Lycée Léon Gontran DAMAS 4 Une normale de repérage correspond à la suppression d’un seul degré de liberté. Elle est représentée perpendiculairement à la surface de mise en position de la pièce. Il n’est pas forcément nécessaire de représenter 6 normales. Chaque symbole doit être numéroté (de 1 à 6 maxi). Il est possible d’utiliser une représentation contractée : lorsque plusieurs symboles se trouvent sur une même surface, il est possible de n’en représenter qu’un seul et d’indiquer dans un carré lié à la queue du symbole le nombre de degré de liberté supprimés. On n’utilise cette représentation que dans le cas où il n’y a pas d’ambiguïté possible. On ne se préoccupe pas du maintien en position (bridage). Exemple : La mise en position est la suivante : • Centrage long dans un mandrin 3 mors dur à serrage concentrique : suppression de 4 degrés de liberté (2, 3 ,4 et 5). • Arrêt en translation sur une butée de broche : suppression d’1 degré de liberté (normale 1). Seules les normales de repérage à l’origine d’une cotation ont été représentées : • La normale 1 est à l’origine des cotes axiales. • Les normales 2, 3, 4 et 5 sont à l’origine de la coaxialité. Le sixième degré de liberté, qui correspond à la rotation de la pièce par rapport au mandrin, est supprimé par adhérence. Il n’est à l’origine d’aucune cote. On ne représente donc pas. 1 5 2 4 3 1 2-3 4-5 Cours de productique mécanique - ISOSTATISME Professeur : Franck Besnard Lycée Léon Gontran DAMAS 5 Exemple 2 : La mise en position est la suivante : • Appui plan sur la table de la fraiseuse. • Orientation sur 2 piges placées dans une rainure de la table. Seules les normales de repérage à l’origine d’une cotation ont été représentées : • Les normales 1 et 2 sont à l’origine de la cote CF1. • Les normales 3, 4 et 5 sont à l’origine de la cote CF2. Le sixième degré de liberté, qui correspond à la translation de la pièce dans la direction D, est supprimé par adhérence. La pièce n’est donc pas positionnée rigoureusement dans cette direction. Exemple 3 : 1 1 2 5 2 5 3 4 3-4 4 5 3 1-2 CF2 CF1 D 4 1-2 5 3 La mise en position est la suivante : • Appui plan contre le mandrin. • Centrage court dans les mors. Cours de productique mécanique - ISOSTATISME Professeur : Franck Besnard Lycée Léon Gontran DAMAS 6 Exercices d’application : Proposer une symbolisation géométrique de la mise en position dans les cas suivants : Exercice 1 : La pièce brute est un cylindre laminé φ40, L100. • Centrage long dans un mandrin 3 mors durs à serrage concentrique. • Appui ponctuel sur une butée de broche à touche bombée sur une surface sciée. Les surfaces usinées sont représentées en traits forts. Exercice 2 : • Centrage court dans un mandrin 3 mors durs à serrage concentrique. • Centrage court sur contre-pointe tournante. • Appui ponctuel sur une butée de broche à touche bombée. Exercice 3 : Φ40 Φ36 80 20 Φ30 200 Φ24 30 • Appui plan sur 2 cales dans le fond de l’étau. • Appui rectiligne contre le mors fixe. • Appui ponctuel sur butée d’étau à touche bombée. Gamme d'usinage 1 Gamme d'usinage La gamme d'usinage est une feuille donnant l’ordre chronologique des différentes opérations d’usinage d’une pièce en fonction des moyens d’usinage. Gamme d’usinage La feuille résume l’étude et doit : • permettre l’identification de la pièce étudiée ; • présenter très clairement la succession des phases ; • préciser les surfaces usinées à chaque phase ; • indiquer le temps alloué pour l’usinage de la pièce. Rédaction de la feuille de gamme Numéro de gamme Il doit y avoir autant de gamme que de pièces dans l’ensemble à fabriquer. Si un ensemble comporte 7 pièces, il y a 7 gammes numérotées 1/7, 2/7,… 7/7. Identification de la pièce D’après les indications du dessin : • Elément : nom de la pièce ; • Organe : nom de l’organe auquel appartient la pièce ; • Ensemble : nom du mécanisme à réaliser ; • Dessin : numéro de dessin ; • Repère : numéro ou lettre servant de repère à la pièce ; • Matière : nature du métal à usiner complétée par l’indication d’une caractéristique mécanique, du traitement thermique, etc. ; • Etat brut : état du métal brut, complété parfois par des dimensions (longueur du débit, poids, etc.) ; • Nombre de pièces : Dessin de la pièce Etablir un dessin simplifié de la pièce, avec quelques cotes remarquables et le repérage des surfaces usinées, pour faciliter la lecture de la gamme. Spécification des phases Spécifier chaque phase d’après la gamme adoptée : • Numéro de phase : (de 10 en 10, ce qui permet l’introduction d’une phase mal placée ou oubliée), désignation des phases et indication des sous-phases, énumération des surfaces usinées (ébauche, finition) ; • Machine-outil : indiquer seulement le type de machine ; • Echelon : préciser uploads/Philosophie/ cours-usinage-pdf.pdf