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Cours de 2ème année ST fabrication mécanique

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S. SFARNI FM
Cours de Fabrication Mécanique
Université Abdelkader Mira - Béjaïa
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
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FM
Piston de compression
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S. SFARNI
Perçages
Congés de
raccordement
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  • 1. S. SFARNI FM Cours de Fabrication Mécanique Université Abdelkader Mira - Béjaïa
  • 2. 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
  • 3. FM Fabrication Mécanique - Généralités Roues dentées Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie S. SFARNI
  • 4. Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie FM Vilebrequin automobile Fabrication Mécanique - Généralités S. SFARNI
  • 5. Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie FM Piston de compression Fabrication Mécanique - Généralités S. SFARNI Perçages Congés de raccordement
  • 6. Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie FM Roues de boggie (ferroviaire) Fabrication Mécanique - Généralités S. SFARNI
  • 7. Notions de matériaux FM Matériaux destiné aux pièces La pièce doit être réalisée dans un matériau adéquat lui permettant d’assurer la fonction à laquelle elle est destinée - Aciers de différents types; - Fontes; - Polymères (matières plastiques). Fabrication Mécanique - Généralités S. SFARNI
  • 8. Notions de matériaux FM Matériau destinés aux outils de coupe Les outils de coupe doivent êtres réalisés avec un matériau spécifique suffisamment dur pour pouvoir travailler la pièce à usiner sans subir d’usure démesurée. Les outils de coupe doivent garder des propriétés matériaux stables à température élevée. -Acier Rapide Supérieur (ARS); - Carbure; - Céramique. Fabrication Mécanique - Généralités S. SFARNI
  • 9. 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 S. SFARNI
  • 10. 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, bombardement électronique) • Avantages S. SFARNI
  • 11. 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 S. SFARNI
  • 12. Programme d’études: Travaux pratiques FM Fabrication Mécanique • Métrologie • Fraisage • Tournage • Perçage S. SFARNI Séances par quinzaine.
  • 13. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par enlèvement de matière S. SFARNI
  • 14. 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 par arrachements de petits morceaux de matière (copeaux). Elles nécessitent un outil de coupe. Outil de coupe Pièce travaillée Pièce travaillée Outil de coupe S. SFARNI
  • 15. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par enlèvement de matière Tournage Outil de coupe Pièce travaillée Une pièce généralement cylindrique est placée sur un tour qui la met en rotation. Un outil de coupe tangente alors la pièce et usine donc la surface soit à l’extérieur, soit à l’intérieur. Plusieurs passages sont souvent nécessaires. S. SFARNI
  • 16. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par enlèvement de matière Tournage Outil de coupe Pièce travaillée Comment reconnaitre une pièce tournée? Une pièce tournée comporte des formes de révolution : épaulement sur cylindre, perçage, arbre, vis. S. SFARNI
  • 17. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par enlèvement de matière Fraisage Une pièce est placée sur une fraiseuse. Un outil (la fraise) balaye une surface en plusieurs « passes ». La pièce est fixée sur un étau, l’outil se voit imprimer un mouvement rotatif. S. SFARNI
  • 18. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par enlèvement de matière Fraisage Comment reconnaitre une pièce fraisée? Une pièce fraisée comporte des surfaces planes ou des contours ayant un très bon état de surface. S. SFARNI
  • 19. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par enlèvement de matière Rectification La rectification est un procédé d’usinage sur machines-outils qui consiste à enlever la matière, sous forme de petits copeaux, au moyen d’un outil particulier appelé meule. On fait appel à ce procédé pour des raisons de précision qui tiennent à la fois aux dimensions, aux états de surfaces et aux conditions de dureté des pièces. S. SFARNI
  • 20. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par enlèvement de matière Rectification Mode 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, reliés ensemble par un matériau dit agglomérant A, est animée d’un mouvement de rotation et placée en contact avec la pièce à usiner (P). Ces petits grains enlèvent la matière sous forme de minuscules copeaux (T). S. SFARNI
  • 21. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par enlèvement de matière Perçage Le perçage est un usinage consistant à faire un trou dans une pièce. Ce trou peut traverser la pièce de part en part ou bien ne pas déboucher. On parle alors de trou borgne. Remarque: Le perçage peut être réalisé à l’aide d’une perceuse, ou sur un tour. Foret Pièce S. SFARNI
  • 22. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par enlèvement de matière Cisaillage Le cisaillage permet la séparation totale ou partielle d’un élément métallique à l’aide de deux lames dont l’une, au moins, est mobile. Un jeu entre les lames permet d’obtenir la découpe du matériau lorsque la lame mobile impacte la pièce. Jeu Pièce F Lame inférieure généralement fixe Lame supérieure généralement mobile S. SFARNI
  • 23. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par enlèvement de matière Etau limeur L'étau limeur, est une machine-outil employée pour l'usinage et la génération de surfaces planes sur des pièces métalliques. L’étau limeur est utilisé pour des pièces demandant un usinage simple : surfaçage, décroutage ou rainurage. Mouvement de l’outil Chariot Battant Outil Support battant Trajectoire dégageante S. SFARNI
  • 24. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par déformation S. SFARNI
  • 25. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par déformation Laminage Le laminage est un procédé de fabrication par déformation plastique. Il concerne différents matériaux comme du métal ou tout autre matériau sous forme pâteuse comme le papier ou les pâtes alimentaires. S. SFARNI
  • 26. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par déformation Laminage Cette déformation est obtenue par compression continue au passage entre deux cylindres contrarotatifs appelés laminoir. Un laminoir est une installation industrielle ayant pour but la réduction et l’uniformisation d'épaisseur du métal. S. SFARNI
  • 27. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par déformation Forgeage Le forgeage permet de déformer par choc des bruts de métal pour obtenir des formes complexes. Le forgeage augmente la « solidité » de la pièce et donc permet de réduire sa masse (exemple : bielles ou pistons forgés dans les voitures de compétition). Enclume Marteau Pièce Chutes A chaud ou à froid S. SFARNI
  • 28. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par déformation Forgeage La forge ne permet pas d'obtenir les mêmes marges de tolérance que l'usinage, ce qui la réserve aux pièces requérant une forte résistance mais une faible précision. Le forgeage se révèle inutilisable pour obtenir directement les pièces mécaniques ayant besoin d'une forte précision dimensionnelle. Enclume Marteau Pièce Chutes A chaud ou à froid S. SFARNI
  • 29. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par déformation Pliage Le pliage consiste à exercer une force sur une pièce reposant sur un ou plusieurs appuis ou encastrée à une extrémité. Cette force est exercée par une presse. La pièce se déforme au-delà de sa limite élastique et conserve donc sa forme pliée (avec tout de même un phénomène de retour élastique à prendre en compte). Avant Après Presse Pièce Support fixe S. SFARNI
  • 30. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par déformation Emboutissage L’emboutissage est un procédé de formage par déformation plastique d’une surface de métal entraînée par un poinçon dans une matrice. Ce procédé permet d’obtenir rapidement et à moindre frais des tôles embouties. Avant Après S. SFARNI
  • 31. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par déformation Roulage Le 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 Cylindre circulaire Cylindre conique Tôle enroulée Galets d’entrainement Galets de mise en forme S. SFARNI
  • 32. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par fusion S. SFARNI
  • 33. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par fusion Moulage Le moulage permet d’obtenir des pièces complexes en coulant du métal en fusion dans un moule. S. SFARNI
  • 34. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par fusion Moulage Note: Certaines formes de pièces sont spécifiquement obtenues par le moulage : les nervures (qui augmentent la rigidité de la pièce), les bossages (qui limitent la surface à usiner et augmente localement l’épaisseur de la pièce). S. SFARNI
  • 35. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par assemblage S. SFARNI
  • 36. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par assemblage Soudage Le soudage est un procédé qui permet d’assembler des pièces métalliques, des tôles, des tubes, etc, … Le principe est de fondre (localement) les deux pièces à assembler en les chauffant (flamme, arc électrique, laser ou autre). On ajoute un métal d’apport (baguette de soudure) qui améliore les caractéristiques mécaniques du cordon de soudure. Une soudure de qualité est très résistante (parfois même plus solide que les pièces support). La liaison est évidemment indémontable. On peut souder à l’air libre, sous gaz inerte ou sous l’eau avec le matériel adapté. S. SFARNI
  • 37. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par assemblage Soudage Cordon de soudure Pièces à assembler S. SFARNI
  • 38. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par assemblage Soudage Comment reconnaitre une pièce soudée? Une pièce soudée a un cordon de soudure. Les pièces mécaniques assemblées par soudure doivent être suffisamment épaisses (3mm minimum) car il existe un risque de déformation à cause du choc thermique. S. SFARNI
  • 39. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par assemblage Rivetage Le rivetage est un assemblage de pièces à l'aide de rivets. C'est un assemblage définitif, c’est-à-dire non démontable sans destruction de l'attache. Le rivetage consiste à chauffer l’extrémité droite du rivet et à la déformer en la percutant à l’aide d’une bouterolle. Le choc permet d’obtenir une déformation plastique qui ferme totalement l’attache. Rivet Bouterolle Contrebouterolle S. SFARNI
  • 40. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par assemblage Rivetage Exemple de structure rivetée S. SFARNI
  • 41. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par assemblage Collage industriel Le collage est une technique d'assemblage largement utilisée dans l'industrie automobile ou ferroviaire (entre autres). Il existe différents types de colles dans les industries : colle à bois, colle pour pièces métalliques… etc. Les pare-brise, moquette, joint, cache attelage sont des exemples de ce qui peut être collé. Le collage est une technique fiable et reproductible pour peu que l'on soit rigoureux et attentionné. A savoir : en moyenne il faut 80 kg de colles dans le montage d'une automobile et près de 700 kg dans le montage de certaines voitures ferroviaires. S. SFARNI
  • 42. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par assemblage Collage industriel Exemple de collage industriel: les garnitures de friction peuvent êtres collées sur le disque qui les supporte (disque de progressivité) dans une friction d’embrayage automobile. S. SFARNI
  • 43. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Procédés de fabrication par assemblage Collage industriel Disque de progressivité (riveté ou collé) Garnitures de friction S. SFARNI
  • 44. FM 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 pièces mécaniques de manière (relativement) automatique. Dans le domaine de la fabrication mécanique, le terme « commande » désigne l'ensemble des matériels et logiciels ayant pour fonction de donner les instructions de mouvements à tous les éléments d'une machine-outil : S. SFARNI
  • 45. FM 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). S. SFARNI
  • 46. FM Classification des procédés d’obtention de pièces Nouvelles technologies de fabrication Machines-outils à commande numérique Les Outils à commande numérique permettent de réaliser des opérations de : • Fraisage • Tournage • Rectification • Perçage… S. SFARNI