cours fabrication mécanique1
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Généralités:
• La fabrication mécanique est une science qui s’occupe de mettre au point un
ensemble de techniques visant l'obtention d'une pièce ou d'un objet par
transformation de matière brute. Obtenir la pièce désirée nécessite parfois
l'utilisation successive de différents procédés de fabrication. Ces procédés de
fabrication font partie de la construction mécanique.
• Les techniques d'assemblage (soudage par exemple) interviennent une fois
que les différentes pièces ont été fabriquées.
FM
Fabrication Mécanique
S. SFARNI
FM
Fabrication Mécanique - Généralités
Roues dentées
Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie
S. SFARNI
Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie
FM
Vilebrequin automobile
Fabrication Mécanique - Généralités
S. SFARNI
Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie
FM
Piston de compression
Fabrication Mécanique - Généralités
S. SFARNI
Perçages
Congés deraccordement
Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie
FM
Roues de boggie(ferroviaire)
Fabrication Mécanique - Généralités
S. SFARNI
Notions de matériaux
FM
Matériaux destiné aux piècesLa pièce doit être réaliséedans un matériau adéquatlui permettant d’assurer lafonction à laquelle elle est
destinée
- Aciers de différents types;- Fontes;- Polymères (matièresplastiques).
Fabrication Mécanique - Généralités
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Notions de matériaux
FM
Matériau destinés auxoutils de coupe
Les outils de coupe doivent êtresréalisés avec un matériau
spécifique suffisamment dur pourpouvoir travailler la pièce à usiner
sans subir d’usure démesurée.Les outils de coupe doivent garderdes propriétés matériaux stables à
température élevée.
-Acier Rapide Supérieur(ARS);- Carbure;- Céramique.
Fabrication Mécanique - Généralités
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Programme d’études
FM
Fabrication Mécanique
Chapitre 1: Introduction• Généralités• Classification des procédés d’obtention des pièces
Chapitre 2: Procédés de fabrication par enlèvement de matière• Introduction• Principe de génération de surfaces• Eléments de régime de coupe• Machines-outils (tour, fraiseuse, perceuse…)• Matériaux et géométrie des outils
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Programme d’études
FM
Fabrication Mécanique
Chapitre 3: Procédés de fabrication sans enlèvement de matière• Introduction• Procédés par déformation
• Principe• Différents modes (laminage, forgeage, estampage, matriçage…)
• Procédés par fusion• Principe (moulage et fonderie)• Différents modes de moulage
Chapitre 4: Procédés non conventionnels• Généralités• Différentes techniques d’usinage (électro érosion, ultrason, bombardementélectronique)• Avantages
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Programme d’études
FM
Fabrication Mécanique
Chapitre 5: Nouvelles technologies de mise en forme• Introduction• Fabrication sur machines-outils à commande numérique• Usinage à Grande Vitesse (UGV)• Usinage par jet d’eau
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Programme d’études: Travaux pratiques
FM
Fabrication Mécanique
• Métrologie• Fraisage• Tournage• Perçage
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Séances par quinzaine.
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
S. SFARNI
FM
Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
Ces procédés consistent à obtenir la forme finale d’une pièce pararrachements de petits morceaux de matière (copeaux). Ellesnécessitent un outil de coupe.
Outil de coupe
Pièce travaillée
Pièce travaillée
Outil de coupe
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
Tournage
Outil de coupePièce travaillée
Une pièce généralementcylindrique est placée sur untour qui la met en rotation.Un outil de coupe tangentealors la pièce et usine donc lasurface soit à l’extérieur, soit àl’intérieur. Plusieurs passagessont souvent nécessaires.
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
Tournage
Outil de coupePièce travaillée
Comment reconnaitre unepièce tournée?
Une pièce tournée comportedes formes de révolution :épaulement sur cylindre,perçage, arbre, vis.
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
Fraisage
Une pièce est placée sur unefraiseuse. Un outil (la fraise)balaye une surface enplusieurs « passes ».La pièce est fixée sur un étau,l’outil se voit imprimer unmouvement rotatif.
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
Fraisage
Comment reconnaitre unepièce fraisée?
Une pièce fraisée comportedes surfaces planes ou descontours ayant un très bonétat de surface.
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
Rectification
La rectification est un procédéd’usinage sur machines-outils quiconsiste à enlever la matière,sous forme de petits copeaux, aumoyen d’un outil particulierappelé meule.On fait appel à ce procédé pourdes raisons de précision quitiennent à la fois aux dimensions,aux états de surfaces et auxconditions de dureté des pièces.
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Classification des procédés d’obtention de piècesProcédés de fabrication par enlèvement de matière
RectificationMode d’action de l’outil meule:La rectification d’une surface s’opère comme suit :La meule M constituée d’une multitude de grains d’abrasifs G, reliésensemble par un matériau dit agglomérant A, est animée d’unmouvement de rotation et placée en contact avec la pièce à usiner (P).Ces petits grains enlèvent la matière sous forme de minusculescopeaux (T).
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
Perçage
Le perçage estun usinage consistant à faire untrou dans une pièce. Ce trou peuttraverser la pièce de part en partou bien ne pas déboucher. Onparle alors de trou borgne.
Remarque:Le perçage peut être réalisé àl’aide d’une perceuse, ou sur untour.
Foret
Pièce
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
Cisaillage
Le cisaillage permet laséparation totale ou partielled’un élément métallique àl’aide de deux lames dontl’une, au moins, est mobile.Un jeu entre les lames permetd’obtenir la découpe dumatériau lorsque la lamemobile impacte la pièce.
Jeu
Pièce
F
Lame inférieuregénéralement fixe
Lame supérieuregénéralement mobile
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
Etau limeur
L'étau limeur, estune machine-outil employéepour l'usinage et la générationde surfaces planes sur despièces métalliques.
L’étau limeur est utilisé pourdes pièces demandant unusinage simple : surfaçage,décroutage ou rainurage.
Mouvement de l’outil
Chariot
Battant
Outil Support battantTrajectoiredégageante
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par déformation
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par déformation
Laminage
Le laminage est un procédé defabrication par déformationplastique. Il concernedifférents matériaux commedu métal ou tout autre matériausous forme pâteuse commele papier ou les pâtes alimentaires.
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par déformation
Laminage
Cette déformation est obtenuepar compression continue aupassage entre deux cylindrescontrarotatifs appelés laminoir.Un laminoir est une installationindustrielle ayant pour but laréduction et l’uniformisationd'épaisseur du métal.
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par déformation
ForgeageLe forgeage permet de déformerpar choc des bruts de métal pourobtenir des formes complexes. Leforgeage augmente la «solidité » de la pièce et doncpermet de réduire sa masse(exemple : bielles ou pistonsforgés dans les voitures decompétition).
Enclume
Marteau
Pièce
Chutes
A chaud ou à froid
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Procédés de fabrication par déformation
ForgeageLa forge ne permet pas d'obtenirles mêmes marges de toléranceque l'usinage, ce qui la réserveaux pièces requérant une forterésistance mais une faibleprécision. Le forgeage se révèleinutilisable pour obtenirdirectement les piècesmécaniques ayant besoin d'uneforte précision dimensionnelle.
Enclume
Marteau
Pièce
Chutes
A chaud ou à froid
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Procédés de fabrication par déformation
PliageLe pliage consiste à exercer une force sur une pièce reposant sur un ouplusieurs appuis ou encastrée à une extrémité. Cette force est exercée par unepresse.
La pièce se déforme au-delà de sa limite élastique et conserve donc sa formepliée (avec tout de même un phénomène de retour élastique à prendre encompte). Avant Après
Presse
Pièce
Supportfixe
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par déformation
EmboutissageL’emboutissage est un procédé de formage par déformation plastiqued’une surface de métal entraînée par un poinçon dans une matrice.Ce procédé permet d’obtenir rapidement et à moindre frais des tôlesembouties. Avant Après
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par déformation
RoulageLe roulage permet de plier des tôles pour en faire des tubes,des vis ou d’autres formes (principalement de révolution).Note: le filetage des vis peut se faire à travers ce procédé.
Avant Après
Cylindrecirculaire
Cylindreconique
Tôleenroulée
Galetsd’entrainement
Galets demise enforme
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par fusion
MoulageLe moulage permet d’obtenir des pièces complexes encoulant du métal en fusion dans un moule.
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par fusion
Moulage
Note:Certaines formes de pièces sont spécifiquement obtenues par lemoulage : les nervures (qui augmentent la rigidité de la pièce), lesbossages (qui limitent la surface à usiner et augmente localementl’épaisseur de la pièce).
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par assemblage
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par assemblage
SoudageLe soudage est un procédé qui permet d’assembler despièces métalliques, des tôles, des tubes, etc, … Le principeest de fondre (localement) les deux pièces à assembler enles chauffant (flamme, arc électrique, laser ou autre). Onajoute un métal d’apport (baguette de soudure) quiaméliore les caractéristiques mécaniques du cordon desoudure. Une soudure de qualité est très résistante (parfoismême plus solide que les pièces support). La liaison estévidemment indémontable. On peut souder à l’air libre,sous gaz inerte ou sous l’eau avec le matériel adapté.
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par assemblage
Soudage
Cordon desoudure
Pièces à assembler
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Procédés de fabrication par assemblage
Soudage
Comment reconnaitre une piècesoudée?Une pièce soudée a un cordon desoudure. Les pièces mécaniquesassemblées par soudure doiventêtre suffisamment épaisses (3mmminimum) car il existe un risquede déformation à cause du chocthermique.
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Classification des procédés d’obtention de piècesProcédés de fabrication par assemblage
Rivetage
Le rivetage est un assemblage depièces à l'aide de rivets. C'est unassemblage définitif, c’est-à-direnon démontable sans destruction del'attache.Le rivetage consiste à chaufferl’extrémité droite du rivet et à ladéformer en la percutant à l’aided’une bouterolle.Le choc permet d’obtenir unedéformation plastique qui fermetotalement l’attache.
Rivet
BouterolleContrebouterolle
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Procédés de fabrication par assemblage
Rivetage
Exemple de structure rivetée
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par assemblage
Collage industriel
Le collage est une technique d'assemblage largement utilisée dansl'industrie automobile ou ferroviaire (entre autres).Il existe différents types de colles dans les industries : colle à bois, collepour pièces métalliques… etc.Les pare-brise, moquette, joint, cache attelage sont des exemples dece qui peut être collé.Le collage est une technique fiable et reproductible pour peu que l'onsoit rigoureux et attentionné.A savoir : en moyenne il faut 80 kg de colles dans le montage d'uneautomobile et près de 700 kg dans le montage de certaines voituresferroviaires.
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par assemblage
Collage industriel
Exemple de collage industriel: les garnitures de friction peuvent êtrescollées sur le disque qui les supporte (disque de progressivité) dansune friction d’embrayage automobile.
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par assemblage
Collage industriel
Disque de progressivité(riveté ou collé)
Garnitures de friction
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Nouvelles technologies de fabrication
Machines-outils à commande numérique
Il existe des machines qui permettent d’usiner des piècesmécaniques de manière (relativement) automatique.Dans le domaine de la fabrication mécanique, le terme« commande » désigne l'ensemble des matériels et logicielsayant pour fonction de donner les instructions de mouvements àtous les éléments d'une machine-outil :
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Nouvelles technologies de fabrication
Machines-outils à commande numérique
• l'outil (ou les outils) d'usinage équipant la machine,• les tables ou palettes où sont fixées les pièces,• les systèmes de magasinage et de changement d'outil,• les dispositifs de changement de pièce,• les mécanismes connexes, pour le contrôle ou la sécurité,l'évacuation des copeaux…• les mécanismes de refroidissement (lubrification).
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Classification des procédés d’obtention de pièces
Nouvelles technologies de fabrication
Machines-outils à commande numérique
Les Outils à commande numérique permettent de réaliser desopérations de :• Fraisage• Tournage• Rectification• Perçage…
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