filtre à huile

ENSAMCER Angers

cole Nationale Suprieure d'Arts et MtierCentre d'tude Rgionalis d'Angers

UEC Dformation plastique :

tude d'un botier de filtre huile.

DALMIRES AntoineGILET Franois

BRNAGET Stphanelves ingnieurs ENSAM premire anne.

dition :mars 2006CR.odt

Antoine Dalmires, GILET Franois, BRENAGET Stphane - CR.odt - mars 2006 - 1/13

SommaireI - Introduction.................................................................................................................... 3II - tude industrielle......................................................................................................... 3

II.1 - Gamme de fabrication........................................................................................... 3II.2 - Principaux matriaux des outillages.................................................................... 3II.3 - Efforts d'emboutissage et de dcoupage............................................................... 3II.4 - Type de machine d'emboutissage.......................................................................... 4II.5 - Cadences espres................................................................................................. 4

II.5.1 - Production espre......................................................................................... 5III - Dfinition de la pice raliser.................................................................................. 5IV - Fabrication................................................................................................................... 6

IV.1 - Calcul du diamtre de flan................................................................................... 6IV.2 - Emboutissage........................................................................................................ 7IV.3 - Dtourage.............................................................................................................. 8

IV.3.1 - Objectif........................................................................................................... 8IV.3.2 - schmatisation du dtourage........................................................................ 8IV.3.3 - Outillage........................................................................................................ 9IV.3.4 - Rglages......................................................................................................... 9

IV.4 - Bordage............................................................................................................... 10IV.4.1 - Objectif......................................................................................................... 10IV.4.2 - Schmatisation du processus de bordage................................................... 10IV.4.3 - Outillage...................................................................................................... 12IV.4.4 - Rglage......................................................................................................... 12

V - Conclusion................................................................................................................... 13VI - Bibliographie.............................................................................................................. 13


I - Introduction.Dans le cadre de l'UEC DEPL nous avons men une tude sur le mode de

fabrication d'un carter de filtre huile de moto. Cette tude est divise en deux grandes parties : une tude en autonomie sur la fabrication au niveau industriel de cette pice, et la ralisation d'une pice quivalente avec les outils de l'atelier.

II - tude industrielle.

II.1 - Gamme de fabrication.Si la matire premire se prsente sous forme de bobine, la premire opration

consistera dvider cette bobine et applanir la tle. Ensuite la tle sera poinonne en flan au diamtre dsir. Pour ammener les flancs il existe deux manires : soit ils sont palettiss et amens au premier poste d'emboutissage, soit ils sont directement transfrs.Le premier poste ralise un emboutissage cylindrique en une passe. La pice obtenue est tranfre sur le poste suivant. Le second poste ralise un dtourage (la pice est dbarasse de sa collerette). On transfert la pice sur le dernier poste. Le dernier poste est une opration d'agrafage avec les restes des lments du filtre huile. L'opration d'agrafage est drive du bordage, elle consiste border deux pices dans la mme opration et de finir en crasant le bordage pour raliser une tanchit par contact.

II.2 - Principaux matriaux des outillages.Les outils pour petites pices de carrosserie sont habituellement raliss partir

daciers en plaque schelonnant du E24 jusquau 160 CDV 12, avec ou sans traitements thermiques ou de surface.Pour les grosses pices de carrosserie, les outils sont le plus souvent raliss partir de moulages en fonte. Les principales nuances utilises sont les fontes grises lamellaires de type FGL 240 ou les fontes graphite sphrodal FGS 600 ; une trempe superficielle peut tre localement ralise pour renforcer la tenue lusure. Les pices fragiles sont ralises en acier 50 CD 4 ou 35 NCD 16. Pour les outils cadence rapide o lallgement des masses mobiles est recherch, on peut parfois utiliser des alliages daluminium de type Fortal. Pour les prototypes ou les trs petites sries (quelques dizaines de pices), des outillages base de bton de rsine ou dalliage bas point de fusion (Cerrotru ) sont souvent utiliss.Des traitements thermiques peuvent tre ncessaires pour renforcer des zones fortement sollicites. Ces oprations sur gros outils sont ralises localement laide de chauffage par induction ou mme au chalumeau.

II.3 - Efforts d'emboutissage et de dcoupage.Calcul de leffort de dcoupage des Flancs :

Hypothses : Soit D le diamtre du flanc D = 177 mm Soit Rg la rsistance la rupture au cisaillement de la tle


On suppose que Rg = 0.6 Rm = 134 MPa Soit Fd la force de dcoupe ncessaire Soit e lpaisseur de la tle e = 1 mm

kN 5.74== gd DeRF pi

Calcul de leffort de dcoupage lors du dtourage :

Hypothses : Soit De le diamtre du dtourage Soit Rg la rsistance la rupture au cisaillement de la tle On suppose que Rg = 0.6 Rm = 134 MPa Soit Fd la force de dcoupe ncessaire Soit e lpaisseur de la tle e = 1 mm

kN 43== gd DeRF pi

II.4 - Type de machine d'emboutissage.Pour les petites pices , plutt que de travailler opration par opration, on prfre

gnralement raliser lensemble des oprations sur une seule machine : soit une presse poinons multiples , galement appele presse transfert , sur laquelle sont monts tous les outils de la gamme, les transferts seffectuant dun poste lautre par un jeu de barres quipes de pinces ou de ventouses ; soit une presse suivre quipe doutils progressifs, dans lesquels le squelette de la bande de dcoupe porte la pice dune opration lautre avant dtre limin.Pour les pices de grande dimension , lemboutissage seffectue le plus souvent sur presse double effet monoposte, les oprations de parachvement tant ralises sur des presses simple effet alignes avec la premire ; cest le cas pour lensemble des pices de robe (cest--dire pices extrieures de carrosserie) ncessitant 3 5 presses de parachvement. Les presses en ligne qui concourent la ralisation dune pice constituent un ensemble habituellement dsign par lexpression ligne demboutissageDans notre cas la bonne solution serait sans doute une presse transfert regroupant tout les outils ncssaire la gamme de fabrication.

II.5 - Cadences espres.Lemboutissage est un procd particulirement bien adapt la production de

masse cadence leve ; les cadences de frappe courantes sont de lordre de 10 20 coups/min. Ces cadences leves sont ralises grce des lignes fortement automatises qui fonctionnent gnralement par campagne de 3 000 5 000 pices correspondant 2 ou 3 jours de production des ateliers dassemblage des carrosseries. Ces campagnes relativement courtes (3 5 h) supposent des changements rapides doutillages (infrieurs la demi-heure) pour rduire au maximum le manque produire des lignes demboutissage.


II.5.1 - Production espre.En comptant une production annuelle de 100000 motos par ans (1% du march mondial) et avec des vidanges tout les deux ans on peut esprer devoir produire 100000 filtres huiles par an plus 100000 suplmentaires tout les deux ans. L'volution de la production aurais cette alure l :

1 2 3 4 5 6 7 8 90

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

400000

450000

500000

Titre principal

Production

Remarque : Nous avons suppos que les parts de march restaient constantes.

III - Dfinition de la pice raliser.La pice est obtenu par emboutissage d'une tle en alliage d'aluminium (5754) de

1mm d'paisseur. La pice est cylindrique et est borde.


AD, 27/03/06tudier la gamme de fabriquation pour la grande srie;indiquer les principaux matriaux des outillages;dfinir les forces minimums d'emboutissage et de dcoupage de la tle;proposer le type de machine d'emboutissage;justifier les cadences espres en fabrication.---- AD, 27/03/2006, 13:54 ----

IV - Fabrication.La pice est ralis en trois tapes successive : un emboutissage cylindrique, un dtourage et un bordage.

IV.1 - Calcul du diamtre de flan.On cherche d'abord connatre le diamtre de flan pour obtenir la forme de

l'emboutis cylindrique.


Dext = 96,5 mm

Hext = 43 m

m

R = 10 mm

Avec la mthode de Guldin nous obtenons un diamtre de flan de 177mm. La collerette supplmentaire de 3mm permet d'assurer une bonne ralisation de pice tout en limitant l'utilisation de matire.

IV.2 - Emboutissage.On emboutit la pice sur une hauteur de 57mm avec la presse Grimar l'aide d'une

matrice suprieure anime d'un mouvement de va-et-vient, d'un poinon solidaire de la table infrieure et d'un serre-flan.

Illustration 1 : embouti (CAO)

Effort d'emboutissage :F e=d e Rr K=96222,69=67,16 kN


avec K= f dD =1 pour l'aluminium

avec R r=222,69 MPa

Effort de serre-flan :

F s=4D2d 2 P=

417729621,5=26 kN

avec P=1,5 MPa pour l'aluminium.On converti cette valeur d'effort en pression dans le vrin du serre-flan :

P sf=k F=2,6 bars

avec k= 110 barskN1

IV.3 - Dtourage.

IV.3.1 - Objectif.Lopration de dtourage consiste enlever la totalit de la collerette de la pice en la dcoupant.

IV.3.2 - schmatisation du dtourage.

Illustration 2 : Position au point mort haut.


Illustration 3 : Position au point mort bas aprs descente de la matrice, dcoupe de la

collerette.

Illustration 4 : Evacuation des collerettes par les biseaux lors du dtourage en srie.

IV.3.3 - Outillage.Loutillage est relativement simple et lon nutilise pas de serre-flan pour cette

opration. Les deux pointes biseautes situes de part et dautre du poinon servent briser et ainsi dgager les collerettes cercles autour du poinon (cf. Figure 3). Cela a dautant plus dintrt lorsquil sagit dune opration ralise en srie car cela vite lintervention dun oprateur.

IV.3.4 - RglagesLe plus important est le rglage du point mort bas car il faut que la matrice dcoupe

la collerette de la pice mais quelle ne touche pas les deux lames biseautes. Le rglage de la course est approximatif. En effet il faut juste permettre un bon dgagement de la pice aprs opration.


IV.4 - Bordage.

IV.4.1 - Objectif.Lopration de bordage consiste retourn un parti du mtal afin de ralis un bord

sur lextrieur de la pice. Cette opration est ralise aprs le dtourage.

IV.4.2 - Schmatisation du processus de bordage

Illustration 5 : poinon au point mort haut.

Illustration 6 : descente du poinon.


Illustration 7: le bord de la pice commence prendre la forme de la rainure.

Illustration 8 : poinon au point mort bas.Dans la position au point mort bas, le bord de la pice totalement pouser la rainure du poinon et partiellement celle du guide (pice jaune). Les disques de caoutchouc sont comprims.


Illustration 9 : retour du poinon au point mort haut, la pice est borde.

IV.4.3 - Outillage.Loutillage est plus complexe que pour le dtourage. Le poinon possde une rainure

qui permet au bord de la pice de se retourner progressivement et en tant guider.On utilise un disque de guidage (pice jaune) qui maintient la pice lors du bordage. Ce disque contient une rainure qui guidera la bordure de la pice durant lopration. La pression exerce sur le disque de guidage est faible (< 1 bar).On utilise galement un jeu de disques en caoutchouc qui sont comprims par le poinon lors de sa descente. Leur rle est de limiter le flambage de la pice qui se caractrise ici par un dme au fond de la pice. Nous avons ralis un essai sans les disques de caoutchouc et on a pu constater la prsence de flambage.

IV.4.4 - RglageLe rglage du point mort bas reprsente la plus grosse difficult car il sagit de

trouver le point tel que le bordage soit la limite dentrer en contact avec la pice.Nous avons donc ttonner pour la premire pice et augmenter la course de millimtre en millimtre jusqu obtenir un bon rglage. Il est vident que lors dun processus dindustrialisation il faut trouver un moyen plus rapide de rgler le point mort bas car la perte de temps chaque changement de type de pice peut-tre considrable.


V - Conclusion.Lors de cet UEC DEPL, nous avons mise en oeuvre ce que nous avons apris en cours et en travaux pratique pour effectuer les oprations de fabrication ce rapprochant de la gamme de fabrication du carter du filtre. Puis, nous avons effectu une recherche sur les diffrences avec la gamme de fabrication relle ncessaire.

VI - Bibliographie.Les techniques de l'ingnieur.


I - Introduction.II - tude industrielle.II.1 - Gamme de fabrication.II.2 - Principaux matriaux des outillages.II.3 - Efforts d'emboutissage et de dcoupage.II.4 - Type de machine d'emboutissage.II.5 - Cadences espres.II.5.1 - Production espre.

III - Dfinition de la pice raliser.IV - Fabrication.IV.1 - Calcul du diamtre de flan.IV.2 - Emboutissage.IV.3 - Dtourage.IV.3.1 - Objectif.IV.3.2 - schmatisation du dtourage.IV.3.3 - Outillage.IV.3.4 - Rglages

IV.4 - Bordage.IV.4.1 - Objectif.IV.4.2 - Schmatisation du processus de bordageIV.4.3 - Outillage.IV.4.4 - Rglage

V - Conclusion.VI - Bibliographie.

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