DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE

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1 DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE
LA CHAINE NUMERIQUE DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE C.A.O. C. Conception A. Assistée Par O. Ordinateur MODELE NUMERIQUE PIECE PROTOTYPE PIECE FABRIQUEE La chaine numérique concerne l’ensemble des fonctions et des possibilités qu’offrent les logiciels de Conception Assistée par Ordinateur (C.A.O.) Les objectifs de ce cours sont : d’exposer les capacités des logiciels de C.A.O. modernes de montrer les liens qu’ils permettent d’assurer entre toutes les phases nécessaires à la réalisation d’une pièce de faire ressortir les avantages et les bénéfices qu’ils peuvent apporter aux industriels. On verra notamment qu’à partir de la conception d’une pièce assurant des fonctions, on peut après avoir conçu le modèle numérique de cette pièce, traiter sur un logiciel toutes les opérations qui aboutiront à sa fabrication. On abordera de plus deux méthodes de réalisation qui sont : l’usinage unitaire l’usinage en série par obtention de préformes en fonderie. Le cours présentera aussi les simulations numériques possibles sur les logiciels de C.A.O. qui permettent de valider les phases d’études et d’ainsi réduire les phases de mise au point sur machines. Le prototypage rapide, ses intérêts et ses avantages seront aussi exposés.

2 DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE
LA CHAINE NUMERIQUE DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE PROBLEMATIQUE

3 PROBLEMATIQUE La pièce que nous allons étudier avait été conçue pour la transmission mécanique d’un véhicule à faible consommation d’énergie que vous voyez ci-dessous. La pièce que nous allons étudier a été conçue pour la transmission mécanique d’un véhicule à faible consommation d’énergie. Sur cette photo on voit la transmission dans laquelle la pièce est intégrée.

4 PROBLEMATIQUE - Une couronne de grand diamètre - Un moyeu du commerce
ASSURER LA TRANSMISSION DES EFFORTS MECANIQUES ENTRE LES DEUX PIECES EXISTANTES : CONCEPTION ET REALISATION DU SUPPORT DE COURONNE Ce cours va donc présenter la chaîne numérique donc le cas concret de la réalisation d’une transmission pour un véhicule à faible consommation d’énergie. Le problème que l’on va aborder est le suivant : on dispose d’une couronne de grand diamètre et d’une roue munie d’un moyeu, il faut les relier ensemble afin d’assurer la transmission des efforts mécaniques entre les deux pièces déjà existantes. Pour réaliser cette fonction il faut concevoir et réaliser une pièce que l’on appellera « support de couronne ». La pièce réalisée apparaît sur la photo suivante. Cette pièce sera bien sûr ensuite intégrée à l’ensemble de la transmission que l’on voit apparaître ici avec : les éléments de freinage en rouge, le moyeu, le support de couronne, et la couronne. Nous allons étudier maintenant toutes les étapes nécessaires à la réalisation du support de couronne.

5 DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE
LA CHAINE NUMERIQUE DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE PROBLEMATIQUE CONCEPTION

6 Il faut modéliser numériquement la pièce conçue.
CONCEPTION (C.A.O.) Il faut modéliser numériquement la pièce conçue. Cette modélisation sera le modèle de base unique qui servira dans toutes les futures étapes. MODELE NUMERIQUE PIECE FABRIQUEE Pour réaliser le support de couronne, il faut commencer par le concevoir c'est-à-dire le modéliser numériquement en fonction des diverses contraintes. Cette modélisation sera le modèle de base unique qui servira dans toutes les futures étapes. Nous voyons ici le modèle numérique réalisé sur un logiciel de C.A.O. et à côté la pièce fabriquée sur des moyens de production. Nous allons maintenant découvrir les étapes nécessaires à l’obtention du modèle numérique.

7 C.A.O. grâce à un modeleur 3D
CONCEPTION (C.A.O.) C.A.O. grâce à un modeleur 3D Contour extérieur Epaisseur de la pièce Réalisation d’une protusion de base par extrusion d’une esquisse (Obtention du 1er volume). La première étape de la conception est la réalisation du premier volume de la pièce. Ce premier volume est construit en effectuant une extrusion d’une esquisse de base ; l’esquisse de base étant le contour extérieur de notre pièce. Ce contour extérieur dessiné en mode plan, c'est-à-dire deux dimensions ou 2D est ensuite extrudé. L’extrusion consiste à prolonger l’esquisse de base dans la direction perpendiculaire au plan dans lequel elle a été dessinée. La profondeur d’extrusion donnera l’épaisseur de la pièce dessinée. Direction d’extrusion

8 C.A.O. grâce à un modeleur 3D
CONCEPTION (C.A.O.) C.A.O. grâce à un modeleur 3D Réalisation de découpes, d’arrondis et de dépouilles afin que la pièce soit moulable. Le premier volume obtenu, il est possible de créer une découpe circulaire qui donne sa forme au support, on peut maintenant aussi ajouter les arrondis et les dépouilles afin que la pièce soit moulable.

9 C.A.O. grâce à un modeleur 3D
CONCEPTION (C.A.O.) C.A.O. grâce à un modeleur 3D Réalisation des premières formes fonctionnelles (Épaulement et trous de fixation de la couronne). On peut maintenant créer les premières formes fonctionnelles qui sont les épaulements et les trous de fixation de la couronne sur chacune des cinq branches.

10 C.A.O. grâce à un modeleur 3D
CONCEPTION (C.A.O.) C.A.O. grâce à un modeleur 3D Les dernières fonctions à réaliser sont l’alésage qui sert de centrage au support de couronne et les trous et les lamages qui servent à sa fixation sur le moyeu. Finalisation : réalisation de l’alésage et des trous de fixation sur le moyeu.

11 Mise en plan et cotation fonctionnelle
CONCEPTION (C.A.O.) Mise en plan et cotation fonctionnelle Réalisation à partir du modèle 3D de la mise en plan (Document référence de la pièce conçue). Après avoir conçu la pièce, la dernière étape de la conception est la mise en plan et la cotation fonctionnelle. Cette étape correspond à la réalisation d’un document référence de la pièce conçue. Ce document référence pouvant être imprimé est en fait la mise en plan de la pièce directement réalisée par le logiciel. Sur ce document apparaissent les dimensions, les tolérances et les contraintes géométriques qui caractérisent la pièce.

12 DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE
LA CHAINE NUMERIQUE DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE PROBLEMATIQUE CONCEPTION DIMENSIONNEMENT NUMERIQUE

13 DIMENSIONNEMENT NUMERIQUE
Vérification grâce aux éléments finis de la résistance de la pièce aux sollicitations mécaniques Nous allons aborder le dimensionnement numérique. En cours de conception, il peut être intéressant de contrôler la résistance mécanique de la pièce aux sollicitations mécaniques. Ce contrôle est réalisé grâce à des calculs par éléments finis réalisés par le logiciel de C.A.O. Dans notre cas, l’alésage central est considéré comme fixe. Les efforts sont appliqués sur chacune des branches. On constate les déformations qui sont bien sûr amplifiées et les zones de contraintes, en rouge les zones les plus sollicitées et en bleu les zones de la pièce les moins sollicitées. En fonction des résultats obtenus, il peut-être intéressant de modifier la conception pour diminuer les contraintes sollicitant la pièce.

14 DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE
LA CHAINE NUMERIQUE DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE PROBLEMATIQUE CONCEPTION DIMENSIONNEMENT NUMERIQUE PROTOTYPAGE RAPIDE

15 PLATEAU D’IMPRIMANTE 3D
PROTOTYPAGE RAPIDE MODELE NUMERIQUE Réalisation à partir du modèle 3D d’une pièce prototype permettant notamment de vérifier son intégration dans le système mécanique (Imprimante 3D.). PLATEAU D’IMPRIMANTE 3D PIECE PROTOTYPE Le prototypage rapide permet d’obtenir une représentation en trois dimensions (3D) de la pièce. A partir du modèle numérique, on obtient par impression la pièce prototype qui a les mêmes dimensions mais qui est réalisée en plastique en plâtre ou en céramique. Dans notre cas, la pièce est en plastique et a été réalisée par une imprimante qui dépose le plastique par strates successives. Les intérêts du prototypage sont notamment : de vérifier l’intégration de la pièce dans un système mécanique, de mieux se rendre compte de sa forme, de la montrer à des clients potentiels avant qu’elle ne soit fabriquée.

16 DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE
LA CHAINE NUMERIQUE DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE PROBLEMATIQUE CONCEPTION DIMENSIONNEMENT NUMERIQUE PROTOTYPAGE RAPIDE PRODUCTION UNITAIRE

17 Réalisation de la pièce à partir d’un brut parallélépipédique
PRODUCTION UNITAIRE Réalisation de la pièce à partir d’un brut parallélépipédique La pièce est conçue, il faut maintenant la réaliser. On va commencer par la méthode de production unitaire. La pièce va être usinée dans un brut parallélépipédique préalablement découpé dans une plaque. Nous voyons apparaître les premières formes de la pièce réalisée par usinage, puis le contour extérieur, le trou, les alésages. Il ne reste plus qu’à usiner l’alésage intérieur pour obtenir la pièce souhaitée. Nous allons voir maintenant la Fabrication Assistée par Ordinateur 2D ½ (F.A.O. 2D ½) qui permet d’obtenir les programmes réalisant l’usinage de la pièce tel que nous venons de le visualiser. Les programmes d’usinage seront réalisés grâce au module F.A.O. 2D1/2 Le brut parallélépipédique est découpé dans une plaque

18 PRODUCTION UNITAIRE F.A.O. 2 D 1/2 Le modèle de Le brut référence
La première étape de la FAO 2D ½ consiste à assembler le brut en vert avec la pièce de référence qui apparait en orange. On utilise le modèle de référence sans les arrondis et les dépouilles car la pièce est entièrement usinée et non coulée. Assemblage du modèle 3D sans dépouille et sans arrondi (orange) avec un brut (vert).

19 PRODUCTION UNITAIRE F.A.O. 2 D 1/2 La vis de serrage
La plaque de fixation L’étau La deuxième étape n’est pas indispensable mais est très utile pour valider la méthode fabrication choisie. Elle consiste à positionner les éléments de Mise en Position (MIP) et les éléments de Maintien en Position (MAP). Ils permettront de visualiser lors des simulations d’éventuelles interférences. Les éléments utilisés dans notre cas sont : l’étau, la plaque de fixation, la plaque martyre dont on verra l’utilité lors des simulations, la vis de serrage. On peut noter que la mise en position est incomplète mais, dans le cadre d’un usinage unitaire, cela ne pose aucun problème à condition de ne pas démonter la pièce. La plaque martyre Mise en place du système de M.I.P. et du système de M.A.P. de la phase 10.

20 Mise en place des fonctions d’usinage de la phase 10.
PRODUCTION UNITAIRE F.A.O. 2 D 1/2 On doit maintenant mettre en place les fonctions d’usinage qui permettront au logiciel de calculer les trajectoires outils qui aboutiront à un programme qui usinera la pièce. Pour définir une fonction d’usinage il faut : sélectionner une surface à usiner, sélectionner un outil, définir les conditions de coupe relatives au couple outil/pièce décider des stratégies d’usinage. Une fois les fonctions créées, le brut disparait de la représentation. On peut voir apparaître les fonctions d’usinage dans l’arbre du modèle à gauche de la saisie d’écran. Mise en place des fonctions d’usinage de la phase 10.

21 Simulation numérique de l’usinage
PRODUCTION UNITAIRE Simulation numérique de l’usinage SIMULATION DE L’USINAGE DE LA PHASE 10 Une fois tous les éléments mis en place, on peut faire une simulation numérique de l’usinage. Nous allons commencer par la phase 10. On voit apparaître en jaune le brut de la pièce et en gris l’ensemble du bridage.

22 Simulation numérique de l’usinage
PRODUCTION UNITAIRE Simulation numérique de l’usinage L’usinage commence par le surfaçage de la pièce. Il se poursuit par le contournage des cinq branches de l’étoile. Ce contournage est réalisé par des successions de passes à des altitudes différentes. L’outil suit donc des trajectoires qui sont définies dans un plan ici XY et qui sont répétés à des altitudes différentes, d’où le nom de FAO 2D1/2. Il est noté que la simulation peut être assimilée à une soustraction numérique. Le logiciel connaît le volume de la pièce et celui de l’outil. Connaissant les trajectoires outils, il retire à la pièce les intersections entre les deux volumes qui apparaissent en cours de trajectoire ce qui permet d’avoir des simulations proches de la réalité. Seules les conditions de coupe ne peuvent pas être vérifiées lors de la simulation. On voit un usinage en rouge, il correspond à l’usinage du système de bridage gris et en particulier de la pièce martyre. Cette pièce permet à l’outil de descendre en dessous du plan inférieur du brut pour assurer un usinage complet sans usiner la plaque de fixation.

23 Simulation numérique de l’usinage
PRODUCTION UNITAIRE Simulation numérique de l’usinage SIMULATION DE L’USINAGE DE LA PHASE 20. Nous allons maintenant simuler la phase 20, qui est la deuxième phase d’usinage. On constate que le maintien en position a changé. La pièce est maintenue par deux brides qui ont été mises en place avant d’ôter la vis centrale qui assurait le maintien en phase 10.

24 Simulation numérique de l’usinage
PRODUCTION UNITAIRE Simulation numérique de l’usinage La phase 20 consiste juste à usiner l’alésage central. Comme dans la phase précédente, la fraise usine légèrement la plaque martyre ce qui apparait en rouge.

25 Usinage sur une fraiseuse
PRODUCTION UNITAIRE Usinage sur une fraiseuse USINAGE DE LA PIECE SUR UNE FRAISEUSE 3 AXES Vous allez voir un résumé de l’usinage du support de couronne sur une fraiseuse 3 axes. Cet usinage (phase 10 et phase 20) dure en réalité 20 minutes.

26 Usinage sur une fraiseuse
PRODUCTION UNITAIRE Usinage sur une fraiseuse

27 Usinage sur une fraiseuse
PRODUCTION UNITAIRE Usinage sur une fraiseuse PIECE UNITAIRE USINEE DANS LA MASSE Le résultat de l’usinage a donné la pièce ci-contre.

28 DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE
LA CHAINE NUMERIQUE DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE PROBLEMATIQUE CONCEPTION DIMENSIONNEMENT NUMERIQUE PROTOTYPAGE RAPIDE PRODUCTION UNITAIRE PRODUCTION EN SERIE

29 Réalisation à partir d’un brut
PRODUCTION EN SERIE Réalisation à partir d’un brut préforme de la pièce Afin d’être plus rapide et d’économiser de la matière, la pièce sera usinée dans un brut préforme de la pièce finale Réalisation des premiers usinages, Réalisation des perçages lamages et de l’alésage Nous venons de voir comment obtenir le support de couronne en l’usinant dans la masse, l’autre méthode est de l’usiner dans une préforme dans le contexte d’une production en série. Nous partirons d’un brut qui a la forme générale de la pièce. Ceci nous permettra d’économiser de la matière et du temps d’usinage puisque seules les surfaces ayant des tolérances serrées seront usinées.

30 Obtention de la préforme par fonderie
PRODUCTION EN SERIE Obtention de la préforme par fonderie On abordera trois méthodes d’obtention de la préforme On abordera trois méthodes pour l’obtention de la préforme bien que d’autres soient envisageables dans notre cas : La fonderie sable : Dans ce cas on réalise un moule de la pièce en sable à partir d’un modèle. Ce procédé n’est pas automatisable car les masselottes et les conduits d’alimentation nécessaires à la coulée doivent être réalisés à la main. La fonderie par plaque modèle : Ce procédé ressemble au précédent mais il est automatisable car tous les éléments nécessaires à la coulée sont intégrés à deux demi châssis. La fonderie coquille : Le moule est dans ce cas réalisé en acier et est donc réutilisable. Fonderie sable à partir de plaques modèles Fonderie coquille à partir d’un moule en acier Fonderie sable à partir d’un modèle

31 DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE
LA CHAINE NUMERIQUE DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE PROBLEMATIQUE CONCEPTION DIMENSIONNEMENT NUMERIQUE PROTOTYPAGE RAPIDE PRODUCTION UNITAIRE PRODUCTION EN SERIE : Fonderie sable à partir d’un modèle

32 Fonderie sable à partir d’un modèle
PRODUCTION EN SERIE Fonderie sable à partir d’un modèle La première étape pour la fonderie à partir d’un modèle est de créer ce modèle numérique. On utilisera bien sûr le modèle numérique initial auquel on enlèvera les surfaces usinées telles que : les épaulements, les trous et lamages, et l’alésage central. Création du modèle de fonderie à partir du modèle 3D précédent (suspension de fonctions)

33 Fonderie sable à partir d’un modèle
PRODUCTION EN SERIE Fonderie sable à partir d’un modèle Usinage 3D du modèle permettant la réalisation d’une empreinte en sable Simulation de la phase d’ébauche. Ce modèle sera usiné mais on le réalisera par FAO 3D (3 dimensions). Comme pour la FAO 2D1/2, il faut tout d’abord assembler le modèle de référence à usiner avec le brut et ensuite créer les fonctions d’usinage. On ne verra que des images de la simulation, on ne rentra pas dans les détails de la FAO 3D. On voit le début de la phase d’ébauche.

34 Fonderie sable à partir d’un modèle
PRODUCTION EN SERIE Fonderie sable à partir d’un modèle Sur cette image on voit la pièce telle qu’elle est à la fin de la phase d’ébauche. La fraise à bout cylindrique usine en réalisant des passes successives à différentes hauteurs. On voit apparaître des marches tout autour de la pièce. La phase de finition a été réalisée par une fraise à bout cylindrique appelée fraise boule. Les passes se font maintenant dans n’importe quel plan ce qui explique le terme FAO 3D ou surfacique. L’état de surface de la pièce finale dépend du décalage que l’on règle entre chacune des passes. Début de la Phase de finition

35 Fonderie sable à partir d’un modèle
PRODUCTION EN SERIE Fonderie sable à partir d’un modèle Le dessus de la pièce est maintenant terminé. La finition des côtés commence. L’état de surface visuel qui apparait lors de la simulation est très proche de l’état de surface que l’on obtiendra lors de l’usinage ; à savoir que les stries que l’on aperçoit seraient présentes si on arrêtait l’usinage réel à cet instant. Fin du dessus Début de l’usinage des côtés

36 Fonderie sable à partir d’un modèle
PRODUCTION EN SERIE Fonderie sable à partir d’un modèle Les côtés sont terminés. Il ne reste plus qu’à usiner le bas de la pièce. Début du bas de la pièce

37 Fonderie sable à partir d’un modèle
PRODUCTION EN SERIE Fonderie sable à partir d’un modèle La simulation de la pièce est terminée. Toutes les surfaces ont été finies. On peut voir le résultat de l’usinage réel sur cette photo. On va donc pouvoir passer à la coulée. Fin de la simulation, Résultat d’usinage : MODELE DE FONDERIE

38 Fonderie sable à partir d’un modèle
PRODUCTION EN SERIE Fonderie sable à partir d’un modèle Cette photo montre le demi-châssis dans lequel on voit l’empreinte en sable réalisée grâce au modèle de la pièce usinée précédemment. Un deuxième demi-châssis viendra fermer ce premier demi-châssis. Sur cette photo apparait le demi-châssis après la coulée. Sur cette dernière, on voit la pièce coulée, les conduits d’alimentation et la masselotte qui sert aussi de trou de coulée. Réalisation des deux empreintes de moulage en sable, Résultat de la coulée

39 DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE
LA CHAINE NUMERIQUE DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE PROBLEMATIQUE CONCEPTION DIMENSIONNEMENT NUMERIQUE PROTOTYPAGE RAPIDE PRODUCTION UNITAIRE PRODUCTION EN SERIE : Fonderie sable à partir d’un modèle Fonderie sable par plaque modèle

40 Fonderie sable par plaque modèle
PRODUCTION EN SERIE Fonderie sable par plaque modèle Modélisation, Réalisation des châssis et des plaques modèles, Préparation des moules, Réalisation de la coulée. Nous allons aborder la fonderie sable par plaque modèle. Comme pour tout le travail précédent, on utilise le modèle de base pour concevoir les plaques modèles. On voit sur cette image le modèle numérique de fonderie auquel on a ajouté un conduit d’alimentation, une masselotte, un châssis inférieur et un châssis supérieur (ces châssis étant réunis pour la coulée). Sur cette photo apparaissent les deux châssis réellement réalisés, nous avons choisi pour le modèle de l’obtenir par prototypage rapide qui est une solution pour obtenir cette pièce. Le moule est enfin préparé pour la coulée avec sur le dessus le trou de coulée. Nous allons maintenant traiter la dernière solution pour réaliser la préforme du support du couronne.

41 DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE
LA CHAINE NUMERIQUE DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE PROBLEMATIQUE CONCEPTION DIMENSIONNEMENT NUMERIQUE PROTOTYPAGE RAPIDE PRODUCTION UNITAIRE PRODUCTION EN SERIE : Fonderie sable à partir d’un modèle Fonderie sable par plaque modèle Fonderie coquille

42 PRODUCTION EN SERIE Fonderie coquille Brut Pièce référence
Plan de joint Récupération du modèle, Création du brut, Création de la surface définissant le plan de joint Le dernier moyen présenté pour obtenir la préforme de la pièce est la fonderie coquille. Dans ce cas, le moule est permanent et est réalisé en acier. Pour obtenir le moule, on part toujours du modèle de base auquel on a enlevé les volumes qui seront usinés. Il faut définir un brut du moule, qui apparaît en vert, le plan de joint, lui, apparaît en orange. Le logiciel divise alors en deux parties le brut du moule que l’on appelle l’empreinte fixe et l’empreinte mobile.

43 Extraction du modèle du brut pour obtenir l’empreinte de la pièce
PRODUCTION EN SERIE Fonderie coquille On retrouve les deux parties du moule. Le logiciel a extrait de la partie gauche du moule le modèle de référence. Il a en fait réalisé une soustraction volumique pour obtenir l’empreinte de la pièce. Extraction du modèle du brut pour obtenir l’empreinte de la pièce

44 Réalisation du trou de coulée et des masselottes
PRODUCTION EN SERIE Fonderie coquille Les masselottes Le trou de coulée Le noyau Une fois l’empreinte obtenue dans le moule, il faut concevoir en mode C.A.O. les éléments nécessaires à la coulée qui sont dans notre cas : le noyau, le trou de coulée, et les masselottes. Mise en place du noyau Réalisation du trou de coulée et des masselottes

45 Simulation numérique de la coulée
PRODUCTION EN SERIE Fonderie coquille Coulée numérique L’ensemble des éléments mis en place le logiciel peut faire une simulation numérique de la coulée en remplissant l’empreinte. On obtient alors la pièce qui apparaît en gris. Simulation numérique de la coulée

46 PRODUCTION EN SERIE MOULE NUMERIQUE MOULE CERAMIQUE Fonderie coquille
Réalisation d’un moule en céramique par prototypage à partir du modèle numérique. Afin de vérifier la conception du moule coquille, on peut par prototypage rapide réaliser un moule en céramique à partir du modèle numérique. On voit le moule numérique et le moule céramique réalisé. Dans ce cas, la machine de prototypage travaille par couche, elle dépose de la colle aux endroits nécessaires puis de la céramique et ainsi de suite pour chaque couche. A la fin, la céramique ne tient qu’aux endroits où il y a eu de la colle, les autres parties se détachant, on obtient la pièce voulue. MOULE NUMERIQUE MOULE CERAMIQUE

47 Réalisation de la coulée avec le moule en céramique à usage unique
PRODUCTION EN SERIE Fonderie coquille La coulée d’une pièce Réalisation de la coulée avec le moule en céramique à usage unique Nous allons maintenant voir la réalisation de la coulée. Les deux parties du moule pour cette coulée unique sont tenues par des serre-joints.

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49 PRODUCTION EN SERIE Fonderie coquille
Analyse des résultats obtenus et modifications éventuelles du modèle numérique avant de passer à l’usinage d’une coquille en acier. Une fois la coulée réalisée, on peut analyser les résultats obtenus et vérifier la qualité de la pièce coulée. On peut ainsi faire d’éventuelles modifications au modèle numérique avant de passer à l’usinage d’une coquille en acier.

50 F.A.O. 3D de la coquille et usinage sur une C.N. 3 axes.
PRODUCTION EN SERIE Fonderie coquille F.A.O. 3D de la coquille et usinage sur une C.N. 3 axes. On peut donc usiner la coquille en acier. Comme pour le modèle pour la fonderie sable, on réalisera le programme en F.A.O. 3D. Cette photo représente la fin de l’ébauche lors de la simulation. Celle-ci représente la fin de la simulation d’usinage et enfin la coquille terminée.

51 DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE
LA CHAINE NUMERIQUE DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE PROBLEMATIQUE CONCEPTION DIMENSIONNEMENT NUMERIQUE PROTOTYPAGE RAPIDE PRODUCTION UNITAIRE PRODUCTION EN SERIE : Fonderie sable à partir d’un modèle Fonderie sable par plaque modèle Fonderie coquille Finition des préformes

52 Finition des préformes
Usinage des préformes phase 10 et 20 Phase 10 Phase 20 Nous avons vu trois méthodes pour obtenir la préforme du support de couronne, nous allons maintenant réaliser les usinages des surfaces fonctionnelles. Les programmes d’usinage seront créés grâce à la F.A.O. 2D1/2. Comme nous l’avons vu précédemment, il faut en premier lieu assembler le modèle numérique avec le brut. On peut voir un premier assemblage qui correspondra à la phase 10 durant laquelle sera usinée la face inférieure, le deuxième assemblage correspond à la phase 20 où seront usinées les autres surfaces. Assemblage des modèles et des bruts des phases 10 et 20.

53 F.A.O. : Fabrication par Ordinateur
Usinage des préformes phase 10 et 20 Centreur Vés mobiles Le montage d’usinage a été conçu sur le logiciel et le résultat apparaît à l’écran. Contrairement à l’usinage unitaire, la mise en position est maintenant complète et rigoureuse car on veut pouvoir usiner en série en ayant le moins de dispersions possibles. Pour la phase 10, le brut est en appui plan sur le montage, le centreur est conique et s’appuie sur l’alésage brut, le vé supprimant la rotation. Pour la phase 20, le support issu de la phase 10 est en appui plan sur le montage, un centreur se positionne sur l’alésage et le vé mobile supprime la rotation. Lorsque la bride est serrée, on enlève le centreur pour pouvoir réaliser l’alésage. Conception et modélisation du montage d’usinage des phases 10 et 20.

54 F.A.O. : Fabrication par Ordinateur
Usinage des préformes phase 10 et 20 Il faut maintenant créer les fonctions d’usinage en définissant pour chacune d’elles les outils utilisés, les trajectoires suivies et les conditions de coupe. Définition et création des opérations et des trajectoires outils des phases 10 et 20.

55 Simulation numérique des phases 10 et 20
F.A.O. : Fabrication par Ordinateur Usinage des préformes phase 10 et 20 Simulation numérique des phases 10 et 20 Avant d’usiner sur la fraiseuse, on réalise bien sûr une simulation qui nous permettra de vérifier et valider le travail réalisé.

56 F.A.O. : Fabrication par Ordinateur
Usinage des préformes phase 10 et 20

57 F.A.O. : Fabrication par Ordinateur
Usinage des préformes phase 10 et 20 Réalisation du montage d’usinage des phases 10 et 20. Sur cette photo, on peut voir le montage d’usinage avec la pièce en phase 10 et en phase 20. Le support de couronne usiné, il ne nous reste plus qu’à contrôler les cotes et les tolérances géométriques.

58 DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE
LA CHAINE NUMERIQUE DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE PROBLEMATIQUE CONCEPTION DIMENSIONNEMENT NUMERIQUE PROTOTYPAGE RAPIDE PRODUCTION UNITAIRE PRODUCTION EN SERIE : Fonderie sable à partir d’un modèle Fonderie sable par plaque modèle Fonderie coquille Finition des préformes METROLOGIE

59 METROLOGIE Contrôle des cotes réalisées sur une machine à mesurer tridimensionnelle (M.M.T.) Détermination d’une gamme de contrôle à partir des spécifications Apprentissage de cette gamme Réalisation automatique de cette gamme Le contrôle métrologique du support de couronne est réalisé sur une machine à mesurer tridimensionnelle. On définit d’abord une gamme de contrôle en fonction des spécifications à contrôler. On palpe ensuite les différentes surfaces nécessaires que l’on a définies dans la gamme. Le logiciel calcule les cotes et les écarts puis synthétise les résultats dans un rapport de contrôle. Le palpage ayant été mémorisé par la commande numérique lorsque l’on contrôlera une nouvelle pièce il sera réalisé automatiquement.

60 DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE
LA CHAINE NUMERIQUE DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE PROBLEMATIQUE CONCEPTION DIMENSIONNEMENT NUMERIQUE PROTOTYPAGE RAPIDE PRODUCTION UNITAIRE PRODUCTION EN SERIE : Fonderie sable à partir d’un modèle Fonderie sable par plaque modèle Fonderie coquille Finition des préformes METROLOGIE BILAN

61 ENTRE L’USINAGE UNITAIRE
BILAN ET COMPARAISON ENTRE L’USINAGE UNITAIRE ET L’USINAGE EN SERIE Réduction En % Masse du brut Masse de la pièce Masse des copeaux Temps D’usinage USINAGE UNITAIRE USINAGE EN SERIE 715 gr 181 gr -75 % 107 gr 117 gr +9 % Il est intéressant de réaliser une comparaison entre l’usinage unitaire et l’usinage en série. La masse du brut passe de 715 grammes à 181 grammes ce qui représente un gain de 75%. La masse de la pièce n’a pas beaucoup évoluée 107 grammes et 117 grammes ce qui est logique puisque sa fonctionnalité est la même. La masse des copeaux elle, a fortement baissé puisqu’elle passe de 608 grammes à 64 grammes ce qui correspond à une réduction de pratiquement 90%. De son côté le temps d’usinage passe de 19 minutes à 7,5 minutes. L’usinage en série permet donc de gagner de la matière et du temps d’usinage donc d’avoir un coût de fabrication plus faible ; par contre, il nécessite plus de développements et d’études qui coûteront à l’entreprise. C’est donc en fonction de la taille de la série que sera choisi le moyen d’obtention le plus économique pour l’entreprise. 608 gr 64 gr -90 % 19 Minutes 7,5 Minutes -61 %

62 DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE
LA CHAINE NUMERIQUE DE LA CONCEPTION AU CONTRÔLE D’UNE PIECE FILM DU VEHICULE Nous allons voir évoluer le véhicule à faible consommation qui utilise la pièce étudiée. Merci à hyperbole

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64 FIN