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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

École de technologie supérieureGénie de la production automatiséeRoland Maranzana

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



� 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



� 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



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)



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



� 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) :



� 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



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



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



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.



� 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



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.



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


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)



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



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



�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


20 P.C. Perceuse à colonne

�Ebauche de l’alésage D�Repérage isostatique

�Appui plan sur AAppui ligne sur B

NON

VérifierCoteaubrut

6



�Appui ligne sur B�Butée axiale en H

�Outils: �forêt à centrer �Forets 7 et 14 mm

Cm

Gamme d’usinage

� Fraiseuse horizontale


30 F.H. Fraiseuse horizontale

� Ebauche, demi-finition, et finition de la rainure R

� Repérage isostatique :

Oui



� 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



� 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


4042

P.C. Perceuse a colonne

� Demi-finition, et finition de l’alésage D

� Repérage isostatique et serrage identique à

Non



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



� 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


50 � Ebavurage

60 � Contrôle



60 � Contrôle

Gamme d’usinage

Changement d’outil automatique

� Gamme d’usinage sur un centre d’usinage 4 axes CN



Gamme d’usinage

� centre d’usinage 4 axes à commande numérique


10 F.V. Fraiseuse verticale

�Ebauche, demi-finition, et finition de la surface A�Repérage isostatique :

Appui plan sur K

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

Gamme d’usinage



20 C.U. Centre d’usinage CN

�Ebauche de l’alésage D�Repérage isostatique

�Appui plan sur AAppui ligne sur B

Non



�Appui ligne sur B�Butée axiale en H

�Outils: �forêt à centrer �Forets 7 et 14 mm

Gamme d’usinage




� 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



� 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




� Trou T et Lamage L� Même repérage

isostatique

Non



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



� Grain d’alésage Ø 15.7 mm

� Alésoir Ø 16H7

Gamme d’usinage


30 � Ebavurage

40 � Contrôle



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



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

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