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Fabrication Industrielle: Procédés d’Usinage CHAPITRE 3: ISOSTATISME ET MISE EN POSITION

PRÉSENTÉ PAR: YESSARI MADIHA

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Mise en position Z RZ

Dans l’espace, un solide possède six degrés de liberté. Si l’on associe un repère orthonormé direct (O, X, Y, Z) à l’espace, les six degrés de liberté du solide sont:

TZ

TX , TY, TZ : translations suivant X, Y et Z RX , RY, RZ : rotations suivant X, Y et Z RY

RX

Y

TY

TX X

Lors de l’usinage, un solide doit être complètement immobilisé c’est-à-dire que chaque degré de liberté doit être supprimé par rapport à la porte pièce Année Universitaire: 2017-2018

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Elimination des degrés de liberté Z

O X

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Mvts

OX

OY

OZ

Trans

TX

TY

TZ

Rot

RX

RY

RZ

Y

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Elimination des degrés de liberté Z

Mvts

OX

OY

OZ

Trans

TX

TY

TZ

Rot

RX

RY

RZ

O X

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Y

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Elimination des degrés de liberté Z

Mvts

OX

OY

OZ

Trans

TX

TY

TZ

Rot

RX

RY

RZ

O X

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Y

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Elimination des degrés de liberté

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Liaison ponctuelle : Considérons une bille sur un plan. Le contact s’effectue en un seul point. C’est une liaison ponctuelle ou un appui ponctuel. Cette liaison se matérialise par une normale de repérage. Cette liaison supprime un degré de liberté.

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Elimination des degrés de liberté

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Liaison linéaire :

Le contact entre le cylindre et le plan s’effectue suivant une ligne. C’est une liaison linéaire ou un appui linéaire matérialisé par 2 normales. Cette liaison supprime 2 degrés de liberté. Année Universitaire: 2017-2018

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Elimination des degrés de liberté

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Liaison plane :

Le contact entre la face du cylindre et le plan s’effectue suivant un plan c’est une liaison plane ou un appui plan. Qui se matérialise par 3 normales. Cette liaison supprime 3 degrés de liberté. Année Universitaire: 2017-2018

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PRINCIPE D’UTILISATION :

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Le symbole de base indique l’élimination d’un degré de liberté. Chaque surface choisie reçoit autant de symbole qu’elle doit éliminer de degrés de liberté.

Elimination des degrés de liberté

Chaque pièce reçoit un MAXIMUM DE SIX SYMBOLES DE BASE dont la disposition doit satisfaire aux règles de l’isostatisme  Représentez les symboles dans les vues où leurs positions sont les plus explicites et de les affecter pour les repérer d’un indice chiffré de 1 à 6.  La POSITION et le NOMBRE de symboles de base se déduisent de la COTATION DE FABRICATION  Chaque surface concernée par la mise en position doit être à l’origine d’une cote de fabrication.   Limitez leur nombre en fonction de la cotation (tolérance).

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10 Chaque contact est représenté par un vecteur normal (perpendiculaire) à la surface considérée du référentiel. On l’appelle normale de repérage.

Symbolisation de l’élimination des degrés de liberté

Symbole projeté

Symbole de base 

Référentiel

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Etude de l'isostatisme

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Le montage d'usinage doit remplir plusieurs rôles :





Positionner toutes les pièces d'une série de la même façon,



Maintenir la pièce pendant l'usinage (l'empêcher de se déplacer, de fléchir ou de vibrer).

Un solide dans l'espace peut se déplacer suivant 6 directions. 

L'objectif du montage est donc de bloquer (positionner) ces 6 mouvements : 3 rotations et 3 translations.

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12 Les normales de repérage sont installées:

Principales règles de représentation

• Du coté libre de la matière, directement sur la surface du référentiel et éventuellement sur une ligne de rappel en cas de manque de place. • Éloignées au maximum pour une meilleure stabilité.

• Sur les vues où leurs positions facilitent leur compréhension. • Affectées d’un indice de 1 à 6.

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Mise en position de la pièce

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Principe Pour positionner totalement un solide, il faut 6 repérages élémentaires, il faut que chaque repérage élimine un mouvement. 

Si le nombre de repérage est inferieur a 6, le repérage est partiel.



Si le nombre de repérage est supérieur a 6, le repérage est hyperstatique.

Equivalence isostatique

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Règles pour choisir la mise en position 

Il faut diminuer le porte-à-faux de la pièce pour limiter les vibrations.



S'appuyer au maximum sur des surfaces usinées,



Faire coïncider la mise en position de la pièce avec la cotation du dessin de définition : cela évite les transferts de côte,



Choisir des surfaces suffisamment grandes pour pouvoir positionner correctement la pièce,



Limiter les déformations et vibrations de la pièce: être proche de la zone usinée.

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18 Centrage Court : L < 0.3D (type rondelle) La surface la plus importante est le plan perpendiculaire à l’axe de révolution. Pour éliminer le

maximum de degré de liberté on lui associe une liaison appui plan. Il reste (5-3=2) degrés de liberté qui correspondent à 2 translations. Pour éliminer les 2 degrés de liberté restant (2 translations), on utilise une liaison linéaire annulaire

sur la surface cylindrique.

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20 Centrage Long : L D (type axe) La surface la plus importante est la surface cylindrique. Pour éliminer le maximum de degré de liberté on lui associe une liaison pivot. Il reste (5-

4=1) degré de liberté qui correspond à 1 translation. Pour éliminer la translation restante, on utilise une liaison ponctuelle sur le plan perpendiculaire à l’axe de révolution.

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Notion de tolérance Une pièce ne peut jamais être réalisée avec une forme et des dimensions rigoureusement exactes. Mais pour qu'elle remplisse sa fonction dans un mécanisme, il sut en pratique que chaque surface fonctionnelle soit comprise entre deux limites. La différence entre ces deux limites est appelée tolérance.

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Système ISO de tolérance dimensionnelle

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Le cas de deux pièces devant s'insérer l'une dans l'autre est très courant en mécanique, mais avec une multitude de possibilités, parce qu'on a besoin tantôt d'un montage force plus ou moins solide, tantôt d'un montage libre qui laisse glisser les deux pièces avec plus ou moins de jeu.

Un système international a été crée pour faciliter le choix, l‘écriture, et la fabrication des dimensions tolérancées de deux pièces devant s'insérer l'une dans l'autre. Ce système est d'autant plus indispensable, que les pièces à assembler ne sont pas forcement fabriquées au même endroit ! (élément standard acheté tout fait, pièce sous-traitée,...) Pour simplifier, on conviendra d'appeler respectivement ARBRE et ALESAGE les pièces mâle et femelle tout en sachant que cela pourra aussi bien s'appliquer à des pièces circulaires qu'a des formes prismatiques (les termes arbre et alésage désignant alors l'espace entre deux faces parallèles : largeur de rainure, épaisseur de clavette...). Année Universitaire: 2017-2018

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Système ISO de tolérance dimensionnelle

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Par convention, les initiales des termes relatifs à l'arbre et à l'ALESAGE seront respectivement en minuscule et en MAJUSCULE. Dimension nominale : dimension de référence, commune à l'arbre et à l'alésage. Conséquence pratique : dans un alésage de 25, on met un arbre de 25, même si on sait qu'en réalité aucun des deux ne doit faire très exactement 25 mm. Dimension effective : dimension réelle, que l'on peut mesurer sur la pièce. Dimensions limites : dimensions mini et maxi entre lesquelles doit se trouver la dimension réelle Une dimension mesurée se trouvant juste sur la limite est considérée comme bonne. Ecart : différence (algébrique) entre une dimension limite et la dimension nominale.

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Système ISO de tolérance dimensionnelle

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Ecriture d'une cote tolérancée selon la méthode ISO Principe : Prenons par exemple la cote normalisée : ⌀45m6 Elle se traduit ainsi : ⌀ : symbole "diamètre" ne se met que s'il s'agit effectivement d'une forme circulaire 45 : dimension nominale m : lettre symbolisant la position de la tolérance 6 : chiffre symbolisant la qualité

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Système ISO de tolérance dimensionnelle

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Qualité de la tolérance: Plus le chiffre est faible, meilleure est la qualité... mais le prix grimpe de façon exponentielle ! Quelques ordres de grandeur :

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Mise en position: Pièces de révolution

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Mise en position: Pièces de révolution

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Mise en position: Pièces de révolution

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Les technologies de maintien en position

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Les technologies de maintien en position

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Les technologies de maintien en position 

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Symbolisation technologique

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Les technologies de maintien en position 

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Symbolisation technologique

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Les technologies de maintien en position 

41

Symbolisation technologique

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Les technologies de maintien en position 

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Exemple 1 : Fraisage

Remarque CBE sont les cotes définies par le bureau d‘étude et Cf sont les cotes fabriquées. Année Universitaire: 2017-2018

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Les technologies de maintien en position 

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La prise de pièce propose une mise en position prépondérante sur la face inferieure : appui plan,



une mise en position secondaire sur le cote : linéaire rectiligne.



Il n'y a que 5 appuis. En effet la position suivant la

dernière direction n'a pas d'importance, le dernier mouvement est bloque par adhérence. Année Universitaire: 2017-2018

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Les technologies de maintien en position

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Remarque: 

La surface A est réalisée avec une fraise 2 tailles en tangentant sur la face supérieure de la pièce. La cote réalisée est donc Cf1. Ce n'est pas la même cote que celle définie par le bureau d‘étude, il faudra donc faire un "transfert de cote"

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Exemple 2 : Tournage

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Exemple 3 : Tournage

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Modification de la pièce pour le montage d'usinage 

Il est courant de modifier la pièce en vue de faciliter son montage sur la machine.



Trou de centrage pour positionner une contre pointe tournante. Cette modification

mineure est très courante pour éviter aux pièces longues de fléchir lors de l'usinage.

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Surlongueur ou surépaisseur: il s'agit de rajouter de la matière pour permettre la prise de pièce. La surépaisseur est enlevée lors des derniers usinages. 

Exemple 1 : Pour usiner le diamètre 16h7, il faut tenir la pièce avec une contre pointe. Mais le taraudage M6 serait endommage. On la rallonge, elle est ensuite coupée par tronçonnage.

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Exemple 2 :Pour usiner les rainures en étoile d'un rotor de pompe a palettes, on utilise une fraise deux tailles de diamètre 6, en usinant, en bout, sur une commande numérique. 

Pour tenir la pièce simplement en étau, il faut rallonger le brut et faire deux méplats (g1).



La zone non fonctionnelle sera enlevée par surfaçage.

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Annexes: Perçage

Le pointage ; le centrage ; le perçage Le du trou dépend directement du diamètre dépend de l’outil et de sa qualité Le diamètre ………………………………………… directement (travail de forme). ……………………………………………….. et de sa qualité (travail de forme).

La positionnement du trou la qualitédede l’attaque La précision précisiondu du positionnement dudépend trou dedépend la qualitéde de l’outil, il faut donc prévoir un avant trou pour guider le foret. …………………… ………………………………………, il faut donc prévoir un avant trou pour guider le foret. L’opération de pointage est réalisée pour guider le foret au départ du perçage en fabrication série. L’opération de centrage est réalisée pour les logements des pointes utilisées lors des montages entre pointe (tournage).

Perçage de trous débouchant ou borgnes. Ebauche : préparation des alésages et des taraudages. Finition : trou de passage de vis.

Le pointage

Le centrage

Le perçage

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Le taraudage Trous débouchant

Trous borgnes

- Hélice à gauche - Entrée “ GUN ” - Copeaux vers le bas

- Hélice à droite - Entrée courte - Copeaux vers le haut

de= d - pas

M8 M6 M5

pas de 1.25 pas de 1 pas de 0.8

  

de = 6.75 de = 5 de = 4.2

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L’alésage 53 C’est une opération de finition qui permet d’obtenir un trou précis en diamètre à partir d’un trou peu précis réalisé en perçage.

On commencera donc par :

Pointer

Percer

Tarauder Aléser

Centrer

Mise en place de la contre pointe