DOSSIER REPONSES CORRIGÉ
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DOSSIER REPONSES CORRIGÉ
1ère partie
DR1 Obtention du brut DR2 Option de fonderie DR3 Validation de l’outillage DR4 Étude du noyau d’alésage
2ème partie
DR5 Validation du moyen DR6 Liaison porte-pièce/ pièce DR7 Les origines DR8 Décalages et plaquettes d’usinage DR9 Paramètres de coupe DR10 Calcul de puissance et chanfreinage DR11 Analyse d’une spécification
3ème partie
DR12 Temps d’usinage DR13 Implantation sur palette DR14 Temps d’usinage montage spécifique
DOCUMENT REPONSE DR1
1.Procédé d’obtention du brut
Matériau
Entourer la bonne réponse.
Etapes de réalisation Décochage Grenaillage Découpage (découpe du système de coulée et du masselotage, chalumeau et arc air) Mise en forme (meulage) Réparations éventuelles (soudure) Traitement thermique de recuit (obtention des caractéristiques mécaniques) Grenaillage et décalaminage Contrôle visuel, dimensionnel et non destructif Réparations éventuelles (soudure) Revenu si réparation + grenaillage si besoin Peinture Usinage Certaines étapes sont facultatives et directement dépendantes de la qualité de fonderie. Les étapes aux minima sont grisées.
ACIER faiblement allié FONTE malléable FONTE à graphite
sphéroïdal ACIER inoxydable
ACIER fortement allié
FONTE à graphite lamellaire Alliage d’aluminium ALLIAGE non ferreux
DOCUMENT REPONSE DR2
Identification des options
ETUDE N°2 Commentaires : Le plan de joint est perpendiculaire à l’axe de l’alésage
ETUDE N°1° Commentaires : Le plan de joint est parallèle à l’axe de l’alésage.
Plan de joint
Sens de démoulage
Sens de Démoulage
Surfaces en dépouille
Les 2 surfaces planes à usiner sont sans dépouille. Le noyau de l’alésage est vertical.
Les 2 surfaces planes à usiner sont en dépouille. Le noyau de l’alésage est horizontal.
DOCUMENT REPONSE DR3
2.Validation de l’outillage de fonderie 2-1 Position des défauts
Présence d’inclusions
Position des zones de concentration
Justification de l’étude retenue
2-2 Procédure opératoire
Consignes
Proposition
La fonderie de pièce en acier utilise pour la fabrication de ces moules du sable avec différents composants. La température de coulée de l’acier liquide à environ 1650°est supérieure à la température de fusion de la silice (sable). Pendant la coulée, il y a érosion et entraînement de particules de silice (crasse) dans le métal en fusion. la silice dont la densité est inférieure à celle de l’acier en fusion remonte en partie à la surface supérieure du moule mais peut aussi se retrouver encellulée dans les premières zones de refroidissement. Ce phénomène d’érosion est observable chaque fois que l’acier est en contact avec de la silice (four de fusion, poche de coulée).Par souci de simplification les effets du masselotage n’ont pas été intégrés dans l’étude.
Choix 2
La solution n°2 utilisant un noyau vertical a été retenue par le fondeur et l’usineur. Critères retenus
Accessibilité des surfaces Temps opératoire Surcoût de l’opération (tête à aléser) Tolérances dimensionnelles. Difficulté de contrôle visuel et non destructif Events et attaques de coulée positionnées sur des surfaces usinées (esthétique du brut) Moins de résistance au flux matière pendant le remplissage de l’empreinte
Les réparations ponctuelles génèrent des points durs : Zones Affectées Thermiquement (concentration de carbure) qui peuvent endommager les plaquettes.
L’opérateur, pour limiter au maximum une dégradation trop rapide de ces plaquettes, doit modifier certains paramètres de coupe (fréquence de rotation, section du copeau) et rester très vigilant au cours de cette opération.
Le maintien au maximum de matière permettra de réparer et de réusiner la pièce en finition si la
On peut prévoir : Une augmentation de la surépaisseur de la face afin d’éliminer les défauts (inclusions dans la
surépaisseur), Un blanchiment de la face par meulage, Un contrôle systématique de la surface : contrôle non destructif, ressuage ou autres.
Choix 1
Les défauts seront situés dans la partie supérieure du moule mais une partie des inclusions peut être immobilisée vers le noyau de l’alésage: l’alésage (première zone de refroidissement)
Les défauts seront situés dans la partie supérieure du moule. Pour le noyau arrière les 2 méthodes n’apportent pas de solution différente.
DOCUMENT REPONSE DR4
3.Étude du noyau d’alésage
Dépouille du noyau et justification
Diamètre brut de l’alésage Faire apparaître les calculs
Compléter le tableau ci-dessous
4. Optimisation de fonderie Variation de diamètre
Problèmes d’usinage
F R CT 116 102.5 7
Le noyau n’a pas de dépouille Le noyau est réalisé dans une boite à noyau et la forme du noyau n’impose pas une dépouille de démoulage
RMA =5 (classe de surépaisseur H, cote la plus large de 250 à 400mm) CT = 7 (classe de tolérances dimensionnelles 12 ,cote la plus large de 100 à 160mm) Ø de base brut = F + 2 RMA + CT/2 Ø de base brut = 116 – 10 – 3.5 Ø BRUT = 102.5
Longueur de l’alésage : 160 mm Variation sur le rayon X = 80 tg 2.5°
• X = 3.5 Variation sur le diamètre : 7 mm
Pour usiner l’alésage on utilise une tête ébauche Ø115 Un mode opératoire à revoir (opération supplémentaire) Un engagement de plaquette à vérifier Une puissance de coupe à redéfinir (puissance machine) Un bridage pièce à recalculer
DOCUMENT REPONSE DR5
5. Validation du moyen de production 5-1 Analyse de la pièce
Spécifications significatives Les spécifications qui justifient cette stratégie sont :
appliquée à la surface PL3 et à la surface opposée PL1.
appliquée à l'alésage AL1 Directions d’accès optimales
5-2 Exploitation des résultats
Justification du moyen de production
Implantation sur C.U. Exemple de modélisation
Il y a 3 directions d’accès coplanaires et perpendiculaires. Un seul posage sur un centre d’usinage 4 axes avec 3 positions de palette permet l’accès à ces 3 groupes de surfaces. Un centre d’usinage horizontal palettisé est un moyen adapté.
Les indices 1, 2 et 3 sont interchangeables.
La position angulaire de la pièce dans le plan (x, z) n’est pas imposée.
DOCUMENT REPONSE DR6
6.Étude de la liaison pièce/porte-pièce/machine
Conclusion : Si on souhaite accéder à toutes les faces d’une pièce, avec des outils courts, il est souhaitable de la placer au centre de la table
DOCUMENT REPONSE DR7
Repères et origines
DOCUMENT REPONSE DR8
Origines : Le choix de 3 Origines Programme rend les cotes programmées plus lisibles pour le régleur MOCN et facilite les corrections éventuelles à apporter dans les réglages de la machine Pour OP2 Equation du Dec Z = Opp,O2.z + O2,Op.z+ Op,OP2.z
DecZ = -180,12 + 198.26 + 257 = 275.14 mm
7 Couple outil matière
Paramètres de coupe
Surfaçage avec Octomil « gros débit »
Valeurs de base Valeur Optimisée
Nombre de passes
Surfaçage ∅ Vc fz
Z
Vc fz n Vf
ap de
base Ebauche Finition
Plans PL1&PL3 160 0.5 636 1591 1 1
Plan PL2
80 160 0.5 5
160*1.4=224 0.5 890 2228
8
1 1
Feed Master « rapide »
Valeurs de base Valeur Optimisée
Nombre de passes
Surfaçage ∅ Vc fz
Z
Vc fz n Vf
ap de
base Ebauche Finition
Plans PL1&PL3 215 1 855 5130 4 1
Plan PL2
80 215 1 6
215*1.4=301 1 1197 7185
1.6 (ou 1.8)
3 1
Ae= (190²-176²)/(4*190-180) = 11.65 donc ae/dc = 11.65/80 = 0.145 soit 15%
DEC X DEC Y DEC Z OP1 198.26-180.12=18.14 219.96 49.83+79.85=129.58OP2 180.06-130.23=49.83 219.96 275.14 OP3 180.12-198.26=-18.14 219.96 49.83+79.85=30.02
DOCUMENT REPONSE DR9
Renfort d'arête Hm > renfort pour éviter l’écrouissage de la matière et obtenir une coupe
Temps de coupe
Temps
d’usinage Surfaçage des
deux plans Dressage ∅ 190 Temps Total Fraise choisie
Octomil «standard»
Distance à parcourir = Coupe : ∅154*π = 483
Approche : ∅40*π/2= 62.83 Soit :546*2 plans=1091mm
Distance à parcourir = Coupe : ∅200*π = 628.32 Approche : ∅50*π= 78.54
Soit :706mm6 min
Octomil « gros débit »
1091/1591=0.686*2 passes= 1.37mn
706.86/2228=0.317*2 passes=0.63 min
1.37+0.63= 2 min
Feed Master
« rapide »
1091/5130 = 0.21 * 5 passes =1.06 mn
706.86/7185 = 0.09 * 4 passes = 0.393 min
1.06+0.39=1.45 min
- Puissance Pc = (ap.ae.vf)/(60 000 000 * η)* kc = (1.6*60*5130)/(60 000 000*0.8)*1700 = 17.44 Kw
Donc la puissance machine disponible à la broche est suffisante
8 Pente à 11°
-Tronc de cône 11°
DOCUMENT REPONSE DR10
Modélisation Nombre de passes Rt = 5 * Ra = 5 * 16 = 80 µm soit 0.08 mm Rt = fz²/(8re) donc fz² = Rt * 8 re = 0.08*8*4 = 2.56 mm donc Fz = (2.56)1/2 = 1.6 mm ∅ maxi = 230 mm (environ) et ∅ mini = 193 mm (environ) donc ∆(D-d) = 37 mm soit ∆r = 18.5 mm au rayon. ∆r/Fz = 18.5/1.6 = 12 passes Autre méthode d’usinage - Outil de forme extérieur, ou - Tourillonnage, ou - Surfaçage en 5 axes
9 Tourillonnage Avantages : - ∅ précis et réglable, comme pour un alésage intérieur à la barre - Précision indépendante de celle des interpolations circulaires de la machine - Travail très rapide : une seule plongée de 10 mm en avance travail Stratégie - Stopper la broche en position indexée : dent en haut par exemple - Décaler légèrement en Y pour décoller la dent de la surface usinée - Reculer l’outil suivant Z+ à vitesse rapide Outil spécifique Le point de jauge choisi, permet le réglage de la cote encadrée de 257
DOCUMENT REPONSE DR11
10 Contrôle au poste Spécification géométrique
Montage et procédure de contrôle - Recherche du point de rebroussement dans l’alésage coté PL1 - Mettre le repère du comparateur à zéro - Retirer le comparateur de l’alésage - Faire pivoter de 180°soit la pièce, soit le comparateur - Rechercher le point de rebroussement du coté PL3 - Vérifier que l’écart entre les deux relevés est ≤ 0.13 mm Rq : - Les défauts de forme sont considérés négligeables par rapport au défaut d’orientation.
Défaut Le défaut constaté peut être dû aux efforts de coupe appliqués sur la pièce lors de l’opération d’alésage et à la dispersion du positionnement en rotation de la palette.
DOCUMENT REPONSE DR12
11. Calcul du temps d’usinage
Embout de vérin
Calcul des temps d’opérations Machine FH 55
Unité de temps : cmin (centième
de minute) Sous- phase Opérations Outil Position
palette Rotation palette Changement d’outil Temps de coupe Total
101 Initialisation / BO 200 changemt palette / / 200
Alésage ébauche Al 1 T17 20 50 85 135
110 Surfaçage Pl1 Chanfreinage Ch1
T18
B180 / 50 150 200
120 Surfaçage Pl2 Chanfreinage Ch2, Ch3 T18 B90 10 / 200 210
Surfaçage Pl3 Chanfreinage Ch4 Surfaçage Pl4
T18 10 / 250 260
Pointage Tr1-4 T19 / 50 90 140 Perçage Tr1-4 T23 / 50 240 290
130
Taraudage Tr1-4 T2
B0
/ 50 200 250 Détourage ébauche Cy1 T20 10 50 110 160 Contournage To1+Co1 T21 / 50 350 400 Alésage ébauche Al2 T1 / 50 30 80 Alésage ébauche Al3 T3 / 50 376 426 Dressage Pl5 T4 / 50 60 110 Dressage Pl6 Chanfreinage Ch5 T5 / 50 40 90
Contournage Pr1 T6 / 50 10 60 Alésage Al3 ½ finition T7 / 50 50 100 Alésage Al3 finition T8 / 50 40 90
140
Tourillonnage Cy1 finition T14
B90
/ 50 20 70
Alésage finition Al1 T9 10 50 130 180 150 Perçage Al4 T10
B0 / 50 60 110
Total : 3561
Embout de vérin
Calcul des temps d’opérations Machine OKUMA
Unité de temps : cmin ( centième de
minute) Changement,
Rotation palette Changement
d’outil Temps de
coupe Total
Nombre d’opérations pour chaque type d’opération 1 chgt+6 ¼ T 17 changmts Gain de temps pour chaque type d’opération 150+ 6x(0)=150 17x(50-10)=680 0 -830
DOCUMENT REPONSE DR13
12.Montage en panoplie
Implantation sur la palette Position B0
(Les pièces sont positionnées à la même altitude selon Y)
Critères de choix Non
co
nfor
me
Con
form
e
A re
teni
r
L’accès aux surfaces AL3, PL5… n’est pas possible
avec les outils et porte-outils du processus initial.
X
L’accès aux surfaces PL1 n’est pas possible avec les
outils et porte-outils du processus initial.
X
L’ensemble des surfaces est accessible. La position
commune des plans PL4, PL3, PL1 permet d’envisager des regroupements d’usinage.
X X
L’accès aux surfaces PL1 n’est pas possible avec les
porte-outils du processus initial (porte à faux).
X
L’ensemble des surfaces est accessible. La position non commune des plans PL4, PL3, PL1 ne permet pas d’envisager certains regroupements d’usinage.
X
DOCUMENT REPONSE DR14
Embout de vérin
Calcul des temps d’opérations
Machine OKUMA
Montage 2 pièces Unité de temps :
cmin ( centième de minute) Pièce Temps de coupe Sous-
phase Opérations Outils Position palette 1 2
Rotation palette
Changement d’outil transfert moyen
Pièce 1 Pièce 2Total
101 Initialisation / BO 50
(changement palette)
/ / / / 50
Alésage ébauche Al 1 T17 10 10 1 85 85 181
110
Surfaçage Pl1 Chanfreinage Ch1
T18
B90 X X/ 10 1 150 150 311
120
Surfaçage Pl2 Chanfreinage Ch2, Ch3 T18 B180 X 10 / / 200 / 210
130
Surfaçage Pl2 Chanfreinage Ch2, Ch3 T18 B0 X 20 / / / 200 220
Surfaçage Pl3 Chanfreinage Ch4 Surfaçage Pl4
T18 10 / 1 250 250 511
Pointage Tr1-4 T19 / 10 1 90 90 191
Perçage Tr1-4 T23 / 10 1 240 240 491
140
Taraudage Tr1-4 T2
B270 X X
/ 10 1 200 200 411
Détourage ébauche Cy1 T20 10 10 / 110 / 120 Contournage To1+Co1 T21 / 10 / 350 / 360 Alésage ébauche Al2 T1 / 10 / 30 / 40 Alésage ébauche Al3 T3 / 10 / 376 / 386 Dressage Pl5 T4 / 10 / 60 / 70 Dressage Pl6 Chanfreinage Ch5 T5 / 10 / 40 / 50
Contournage Pr1 T6 / 10 / 10 / 20 Alésage Al3 ½ finition T7 / 10 / 50 / 60 Alésage Al3 finition T8 / 10 / 40 / 50
150
Tourillonnage Cy1 finition T14
B180 X
/ 10 / 20 / 30
160
*Mêmes opérations que dans la sous-phase 150
* B0 X 20 100 / / 1086 1196
Alésage finition Al1 T9 10 10 1 130 130 271 170
Perçage Al4 T10 B270 X X
/ 10 1 60 60 131
Total (pour 2 pièces) 5 360Gain de temps (3561-830)x2 –(5360) 102