GPA-210 Éléments de fabrication mécanique Plan du cours Dessin industriel: Un rappel Tolérances dimensionnelles et Ajustements Tolérances géométriques Cotation fonctionnelle États de surfaces Cotation au maximum de matière Procédés d'obtention des pièces brutes Procédés d'usinage Isostatisme Transferts de cotes et d'orientation Rédaction de gammes d’usinage École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 1 Gamme d’usinage Terminologie Données générales La précision économique Les outils d’usinage Le parc des machines-outils Etudes de la pièce brute Nécessité d’ébauche et de finition Lecture du dessin de définition La matrice d’antécédence Le graphique d’enchaînement Rédaction de la gamme d’usinage École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 2 Gamme d’usinage La gamme d’usinage: Séquence détaillée des usinages nécessaires à l’obtention du produit fini. Rédigé par le préparateur du bureau des méthodes. Les données : Le dessin de définition de la pièce Le programme de fabrication Forme de la pièce Cotation Matériau Quantité (continue ou par lots) Délais Les moyens disponibles Parc des machines-outils Main-d’œuvre qualifiée et disponible Budget alloué École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 3 Gamme d’usinage Terminologie : Phase Sous-phase Poste de travail Type de machine Mise en position Opérations Outils Surfaces Passes Vc, Va, e (profondeur de passe) École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 4 Gamme d’usinage Choix du type de machine La précision économique (1/3) : Les intervalles économiques moyens (mm) Procédé École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana Demi-finition Ebauche et finition Fraisage-Tournage 0.4 0.2 Q7 Alésage à l'alésoir Alésage au grain 0.2 0.2 0.1 0.2 Q4 Q5 Perçage-Rabottage Rectification 0.4 0.1 0.2 Q8 0.05 Q4 GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 5 Gamme d’usinage Choix du type de machines (2/3) : Le parc machines Le préparateur doit connaître la liste des machines et leurs caractéristiques. Il peut aussi suggérer : L’achat de nouvelles machines La sous-traitance d’usinages. École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 6 Gamme d’usinage Choix du type de machines (3/3) : Les qualités (tableau 10.3 page 268) : compromis entre : 4 La forme globale de la pièce (sa taille) La spécificité de certains usinages La cotation : États de surface (rugosité) 6.3 µm < Ra < 0.8 µm Tour – Fraiseuse 0.8 µm < Ra < 0.2 µm Rectification Ra < 0.2 µm Polissage 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Rodage et rectifiage Meulage cylindrique Perçage au diamant et tournage Meulage de surfaces planes équarissage Alésage Tournage Fraisage Perçage Forage Planage et façonnage Sciage Cisaillage École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 7 Gamme d’usinage Qualité de fraisage ou de tournage avec différents matériaux d’outils Choix du type d’outils en fonction de: Surfaces (Géométrie) à usiner L’état de surface (Ra) La qualité (5, 6, 7, 8) Matériaux Ra (µm) Qualité 1.6 à 3.2 8–7 0.8 à 1.6 7 Céramiques 0.4 à 0.8 6 Meules 0.2 à 0.4 6–5 < 0.2 <5 Aciers rapides Carbures Superfinition (rodage, polissage) École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 8 Gamme d’usinage Nombre de passes d’usinage: Volume de matière à enlever La profondeur de passe (notée e) est limitée par : (a) Limite du copeau minimum : • le type d’opération • finesse de l’arête tranchante • forme des arêtes de l’outil • la nature du matériau à usiner (b) Limite du copeau maximum • la puissance de la machine • la rigidité de la pièce et de l’outil • la nature du matériau à usiner • la géométrie de l’outil Tolérances dimensionnelles, géométriques et états de surface (ébauche, demi-finition, finition) Copeau minimum : matériau à usiner = acier Opération Ébauche Demi-finition Finition Alésage Outil abrasif (meule) Copeau minimum 0.5 mm 0.3 mm 0.2 mm 0.1 mm 0.01 mm Copeau minimum : tournage avec outil en carbure, finition Matériau Acier allié Fonte Aluminium École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana Copeau minimum 0.125 mm 0.5 mm 0.75 mm GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 9 Gamme d’usinage Différents types de passes d’usinage: Ebauche : retirer de la matière (parfois plusieurs passes) Demi-finition : obtenir les formes (tolérances géométriques) Finition : obtenir la qualité et la rugosité Tendance à grouper Tableau guide Rugosité Ra > 5.3 µm Qualités Etapes d'usinage 10 à 13 et au dessus Finition directe 8à9 Ebauche + finition 6à7 Ebauche + Demi-finition + Finition Ra < 6.3 µm École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 10 Gamme d’usinage L’usure des outils La courbe d’usure dépend de La profondeur de passe (e) Le matériau usiné Vc Va Lubrifiant ou non Le matériau de l’outil. Utilité de ces courbes : Prévenir la faillite de l’outil Rattraper l’usure École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 11 Gamme d’usinage Etude de la pièce brute IT dimensionnel Rugosité Défaut de forme Surépaisseur prévue Résidus de moulage ou oxydes Procédé d’obtention du brut IT dimensionnel Rugosité (mm) (Ra en µm) Moulage en sable 1 + 1.5d/100 (acier) 1.5 + 5d/1000 (aluminium) Moulage en carapace 0.4 + d/100 12.5 4à6 6.3 à 12.5 4à6 6.3 4 6.3 2à4 Moulage à la cire 0.25 + 5d / 1000 perdue École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana Surépaisseur (mm) Moulage en coquille 0.3 + 3d / 1000 6.3 à 3.2 2à4 Matriçage – estampage 1 + d/100 12.5 2à3 Filage 0.5 + 8d/1000 3.2 1à2 Laminage 0.7 + 2d/100 12.5 3à6 Etirage Qualité 10 à 9 3.2 1 GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 12 Gamme d’usinage Le balancement du brut Lors du premier usinage, la pièce doit être positionnée par rapport à des surfaces brutes. La cotation donne de précieux indices en ce sens. École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 13 Gamme d’usinage Ordre des opérations d’usinage Dépend de la cotation de la pièce Dépend des formes générales et des surfaces Mise en position Maintien Accessibilité Rigidité, stabilité, etc. Étude de cas Lecture et analyse du dessin de définition École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 14 École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 15 Gamme d’usinage Matrice des antécédences (Matrices des antériorités) Surfaces d'entrée Niveaux d'usinage K B H A(E) A(F/2) A(F) D(E) D(F/2) D(F) R(E) R(F/2) R(F) T(E) T(F/2) T(F) L(E.F) TOTAL K 0 B 0 H 0 1 2 A(E) 1 1 0 A(F/2) 1 1 0 A(F) 1 1 0 2 1 0 3 4 D(E) 1 1 D(F/2) 1 1 1 3 2 1 1 0 D(F) 1 1 1 3 2 1 1 0 5 R(E) 1 1 1 3 2 1 0 R(F/2) 1 1 1 3 2 1 0 R(F) 1 1 1 3 2 1 0 T(E) 11 1 1 1 5 3 2 2 1 0 T(F/2) 11 1 1 1 5 3 2 2 1 0 T(F) 11 1 1 1 5 3 2 2 1 0 2 2 1 1 1 1 L(E.F) 1 1 6 0 Matrice d'antécédence : la matrice est carrée, les entrées (colonnes) et les sorties (lignes), correspondent aux mêmes opérations d'usinage. Un 1 signifie qu'une opération entrée doit précéder une opération sortie. Choix : ébaucher le trou (D) avant la rainure (R) École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 16 Gamme d’usinage La matrice d’antécédence donne 6 niveaux chronologiques. Les niveaux 5 et 6 peuvent être groupés en un seul. Graphique d’enchaînement École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana Rédaction de la gamme d’usinage GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 17 Gamme d’usinage Fraiseuse Ph MO Description Croquis 10 F.V. Fraiseuse Ebauche, demi-finition, et finition de la surface A Repérage isostatique : TC Non Appui plan sur K Appui ligne sur B Butée axiale Le serrage est opposé aux appuis 4 et 5 Outil : Fraise à surfacer avec outils en acier rapide École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 18 Gamme d’usinage Perceuse à colonne Ph MO Description Croquis 20 P.C. Perceuse à colonne Ebauche de l’alésage D Repérage isostatique TC NON 6 Appui plan sur A Appui ligne sur B Butée axiale en H Vérifier Cote au brut Outils: forêt à centrer Forets 7 et 14 mm Cm École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 19 Gamme d’usinage Fraiseuse horizontale Ph MO Description Croquis 30 F.H. Fraiseuse horizontale Ebauche, demi-finition, et finition de la rainure R Repérage isostatique : TC Oui Appui plan en A Appui ligne en B Butée axiale Le serrage est opposé à la face A Deux fraises 3 tailles largeurs 10, 15, et 16.3 tailles extensibles. École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 20 Gamme d’usinage Calcul du transfert de cote de la phase 30 : J12 = R30 – Cm18 IT J12 = IT R30 + IT Cm18 IT Cm18 = IT J12 – IT R30 = 0.5-0.2 = 0.3 Cm18 max = R30 min – J12 min = 29.9 – 12 = 17.9 Cm18 min = Cm18 max - IT Cm18 = 17.6 Cm18 = 18 -0.1-0.4 R30 = 30 ±0.1 12 0+0.5 École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana J 12 18 GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 21 Gamme d’usinage Perceuse à colonne Ph MO Description Croquis 40 42 P.C. Perceuse a colonne Demi-finition, et finition de l’alésage D Repérage isostatique et serrage identique à celui de la phase 20 Outils : TC Non Demi-finition : grain pour alésage à Ø 15.7mm Finition : alésoir 16H7 École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 22 Gamme d’usinage Perceuse à colonne Ph MO Description 44 Croquis P.C. Trou T, Lamage L TC Non Repérage isostatique Appui plan sur A Appui ligne sur la face R2 de la rainure Locating 6 Serrage opposé à 4 et 5, et incliné pour le contact de A Outils : Trou T : Forêt à centrer, Forêts Ø 6 et Ø 9.7mm, Alésoir Ø10H6 Lamage L : outil à lamer Ø16 avec pilote Ø10 École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 23 Gamme d’usinage Ph MO Description 50 Ebavurage 60 Contrôle École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana Croquis GPA-210, Éléments de fabrication mécanique TC 24 Gamme d’usinage Gamme d’usinage sur un centre d’usinage 4 axes CN Changement d’outil automatique École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 25 Gamme d’usinage centre d’usinage 4 axes à commande numérique Ph MO Description Croquis 10 F.V. Fraiseuse verticale Ebauche, demi-finition, et finition de la surface A Repérage isostatique : TC Non Appui plan sur K Appui ligne sur B Butée axiale Le serrage est opposé aux appuis 4 et 5 Outil : Fraise à surfacer avec outils en acier rapide École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 26 Gamme d’usinage centre d’usinage 4 axes à commande numérique Ph MO Description Croquis 20 C.U. Centre d’usinage CN Ebauche de l’alésage D Repérage isostatique TC Non Appui plan sur A Appui ligne sur B Butée axiale en H Outils: forêt à centrer Forets 7 et 14 mm École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 27 Gamme d’usinage centre d’usinage 4 axes à commande numérique Ph MO Description 24 C.U. Centre d’usinage CN Note : la pièce pivote de 90° autour Oui ème axe A du centre d’usinage CN Ebauche, demi-finition, du 4 et finition de la rainure R Même repérage isostatique : Deux fraises 2 tailles, d’ébauche et de finition Remarque : ici aussi, il faut faire le transfert de cotes pour calculer X École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana Croquis GPA-210, Éléments de fabrication mécanique TC 28 Gamme d’usinage centre d’usinage 4 axes à commande numérique Ph MO Description Croquis 26 C.U. Centre d’usinage CN TC Non Trou T et Lamage L Même repérage isostatique Outils : Forêt à centrer Forêts Ø 6 et Ø 9.7 mm Alésoir Ø 10h8 Outil à lamer Ø 16 avec pilote Ø 10 École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 29 Gamme d’usinage centre d’usinage 4 axes à commande numérique Ph MO Description Croquis 28 TC C.U. Demi-finition et finition Note : la pièce pivote de 90° autour Non de l’alésage D du 4ème axe A du centre d’usinage CN, Même repérage pour retrouver l’orientation de la isostatique sous-phase 22. Outils : Grain d’alésage Ø 15.7 mm Alésoir Ø 16H7 École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 30 Gamme d’usinage Ph MO Description 30 Ebavurage 40 Contrôle École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana Croquis GPA-210, Éléments de fabrication mécanique TC 31 Gamme d’usinage Méthode du graphe des antériorités : 1. Représenter les surfaces usinées par une lettre 12 0 2. Représenter les tolérances : • Géométriques par une flèche référence vers surface spécifiée • Dimensionnelles par une liaison entre 2 surfaces 3. Faire une gamme d’usinage en suivant les flèches R1 R3 +0.5 16 0+0.5 R2 12 0+0.5 0,05 / 100 0,05 / 100 D1 0,4 T 30±0,1 D2 0.5/100 16±0.2 30±0,1 A 0.1 0.5/100 T Ø 0.4 L École de technologie supérieure Génie de la production automatisée Roland Maranzana GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 32
