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GPA-210 Éléments de fabrication mécanique
Plan du cours
� Dessin industriel: Un rappel� Tolérances dimensionnelles et Ajustements� Tolérances géométriques� Cotation fonctionnelle
États de surfaces
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GPA-210, Éléments de fabrication mécanique 1
� 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
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
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� 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
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
� Forme de la pièce� Cotation
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� Cotation� Matériau
� Le programme de fabrication� Quantité (continue ou par lots)� Délais
� Les moyens disponibles� Parc des machines-outils� Main-d’œuvre qualifiée et disponible� Budget alloué
Gamme d’usinage
� Terminologie :� Phase
� Poste de travail� Type de machine
� Sous-phase� Mise en position
� Opérations
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Opérations� Outils� Surfaces� Passes
� Vc, Va, e (profondeur de passe)
Gamme d’usinage
� Choix du type de machine (1/3) :� La précision économique
Procédé EbaucheDemi-finition
et finition
Fraisage-Tournage 0.4 0.2 Q7
Alésage à l'alésoir 0.2 0.1 Q4
� Les intervalles économiques moyens (mm)
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Alésage au grain 0.2 0.2 Q5
Perçage-Rabottage 0.4 0.2 Q8
Rectification 0.1 0.05 Q4
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
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� L’achat de nouvelles machines� La sous-traitance d’usinages.
Gamme d’usinage
� Choix du type de machines (3/3) :� compromis entre :
� La forme globale de la pièce (sa taille)
� La spécificité de certains usinages
� La cotation :� États de surface (rugosité)
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Rodage et rectifiage
Meulage cylindriquePerçage au diamant
et tournageMeulage de surfaces
planes
équarissage
� Les qualités (tableau 10.3 page 268) :
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� États de surface (rugosité)� 6.3 µm < Ra < 0.8 µm
Tour – Fraiseuse
� 0.8 µm < Ra < 0.2 µmRectification
� Ra < 0.2 µmPolissage
Alésage
Tournage
Fraisage
Perçage
Forage
Planage et façonnage
Sciage
Cisaillage
Gamme d’usinage
� 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
Aciers rapides
1.6 à 3.2 8 – 7
Carbures 0.8 à 1.6 7
Qualité de fraisage ou de tournage avec différents matériaux d’outils
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Céramiques 0.4 à 0.8 6
Meules 0.2 à 0.4 6 – 5
Superfinition (rodage, polissage)
< 0.2 < 5
Gamme d’usinage
� Nombre de passes d’usinage:� Volume de matière à enlever� La profondeur de passe (notée e) est limitée par :
� Tolérances dimensionnelles, géométriques et états de surface
(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
(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
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Opération Copeau minimum
Ébauche 0.5 mmDemi-finition 0.3 mmFinition 0.2 mmAlésage 0.1 mmOutil abrasif (meule)
0.01 mm
� Tolérances dimensionnelles, géométriques et états de surface (ébauche, demi-finition, finition)
Copeau minimum : matériau à usiner = acier
Matériau Copeau minimum
Acier allié 0.125 mmFonte 0.5 mmAluminium 0.75 mm
Copeau minimum : tournage avec outil en
carbure, finition
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
� Tableau guide
Tendance à grouper
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Rugosité Qualités Etapes d'usinage
Ra > 5.3 µm 10 à 13 et au dessus Finition directe
Ra < 6.3 µm8 à 9 Ebauche + finition
6 à 7Ebauche + Demi-finition + Finition
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.
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� Le matériau de l’outil.
� Utilité de ces courbes :� Prévenir la faillite de l’outil� Rattraper l’usure
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(mm)
Rugosité (Ra en µm)
Surépaisseur(mm)
Moulage en sable
1 + 1.5d/100 (acier)
1.5 + 5d/1000 (aluminium)
12.5
6.3 à 12.5
4 à 6
4 à 6
Moulage en carapace
0.4 + d/100 6.3 4
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ou oxydes carapace0.4 + d/100 6.3 4
Moulage à la cire perdue
0.25 + 5d / 1000 6.3 2 à 4
Moulage en coquille
0.3 + 3d / 1000 6.3 à 3.2 2 à 4
Matriçage –estampage
1 + d/100 12.5 2 à 3
Filage 0.5 + 8d/1000 3.2 1 à 2
Laminage 0.7 + 2d/100 12.5 3 à 6
Etirage Qualité 10 à 9 3.2 1
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.
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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.
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� Étude de cas� Lecture et analyse du dessin de définition
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Gamme d’usinage
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 1 2 3 4 5 6
K 0
B 0
H 0
A(E) 1 1 0
A(F/2) 1 1 0
A(F) 1 1 0
D(E) 1 1 2 1 0
� Matrice des antécédences (Matrices des antériorités)
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D(E) 1 1 2 1 0
D(F/2) 1 1 1 3 2 1 1 0
D(F) 1 1 1 3 2 1 1 0
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) 1 1 1 1 1 5 3 2 2 1 0
T(F/2) 1 1 1 1 1 5 3 2 2 1 0
T(F) 1 1 1 1 1 5 3 2 2 1 0
L(E.F) 1 1 2 2 1 1 1 1 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)
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
Rédaction de la
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d’enchaînementRédaction de la
gamme d’usinage
Gamme d’usinage
� Fraiseuse
Ph MO Description Croquis TC
10 F.V. Fraiseuse
�Ebauche, demi-finition, et finition de la surface A�Repérage isostatique :
Appui plan sur K
Non
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�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
Gamme d’usinage
� Perceuse à colonne
Ph MO Description Croquis TC
20 P.C. Perceuse à colonne
�Ebauche de l’alésage D�Repérage isostatique
�Appui plan sur AAppui ligne sur B
NON
VérifierCoteaubrut
6
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�Appui ligne sur B�Butée axiale en H
�Outils: �forêt à centrer �Forets 7 et 14 mm
Cm
Gamme d’usinage
� Fraiseuse horizontale
Ph MO Description Croquis TC
30 F.H. Fraiseuse horizontale
� Ebauche, demi-finition, et finition de la rainure R
� Repérage isostatique :
Oui
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� Repérage isostatique :� 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.
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 = 12 0+0.5
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� Cm18 min = Cm18 max - IT Cm18 = 17.6
� Cm18 = 18 -0.1-0.4
12 0
R30
= 3
0 ±
0.1
J 12
18
Gamme d’usinage
� Perceuse à colonne
Ph MO Description Croquis TC
4042
P.C. Perceuse a colonne
� Demi-finition, et finition de l’alésage D
� Repérage isostatique et serrage identique à
Non
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serrage identique à celui de la phase 20
� Outils :� Demi-finition : grain
pour alésage à Ø 15.7mm
� Finition : alésoir 16H7
Gamme d’usinage
� Perceuse à colonne Ph MO Description Croquis TC
44 P.C. � Trou T, Lamage L
� Repérage isostatique � Appui plan sur A� Appui ligne sur la face R2
de la rainure� Locating 6
Non
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� 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
Gamme d’usinage
Ph MO Description Croquis TC
50 � Ebavurage
60 � Contrôle
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60 � Contrôle
Gamme d’usinage
Changement d’outil automatique
� Gamme d’usinage sur un centre d’usinage 4 axes CN
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Gamme d’usinage
� centre d’usinage 4 axes à commande numérique
Ph MO Description Croquis TC
10 F.V. Fraiseuse verticale
�Ebauche, demi-finition, et finition de la surface A�Repérage isostatique :
Appui plan sur K
Non
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�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
Gamme d’usinage
� centre d’usinage 4 axes à commande numérique
Ph MO Description Croquis TC
20 C.U. Centre d’usinage CN
�Ebauche de l’alésage D�Repérage isostatique
�Appui plan sur AAppui ligne sur B
Non
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�Appui ligne sur B�Butée axiale en H
�Outils: �forêt à centrer �Forets 7 et 14 mm
Gamme d’usinage
� centre d’usinage 4 axes à commande numérique
Ph MO Description Croquis TC
24 C.U. Centre d’usinage CN
� Ebauche, demi-finition, et finition de la rainure R
� Même repérage
Note : la pièce pivote de 90° autour du 4ème axe A du centre d’usinage CN
Oui
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� 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
Gamme d’usinage
� centre d’usinage 4 axes à commande numérique
Ph MO Description Croquis TC
26 C.U. Centre d’usinage CN
� Trou T et Lamage L� Même repérage
isostatique
Non
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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
Gamme d’usinage
� centre d’usinage 4 axes à commande numériquePh MO Description Croquis TC
28 C.U. � Demi-finition et finition de l’alésage D
� Même repérage isostatique
� Outils :Grain d’alésage Ø 15.7
Note : la pièce pivote de 90° autour du 4ème axe A du centre d’usinage CN, pour retrouver l’orientation de la sous-phase 22.
Non
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� Grain d’alésage Ø 15.7 mm
� Alésoir Ø 16H7
Gamme d’usinage
Ph MO Description Croquis TC
30 � Ebavurage
40 � Contrôle
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40 � Contrôle
Gamme d’usinage
Méthode du graphe des antériorités :
1. Représenter les surfaces usinées par une lettre
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
R3R1
R216 0+0.5
0,05 / 100
12 0+0.5
0,05 / 100
12 0+0.5
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A
T
L
D1 D2
16±0.2
Ø 0.4
30±0,1
0.1
0.5/100
0.5/100
0,4 T
30±0,1