Procèdes de Fabrication de Pièces Mécaniques

16:25 in mécanique

Procèdes de Fabrication de Pièces Mécaniques  

INTRODUCTION.

Comme on le sait, un système automatisé est un système pluri technique, c'est-à-dire que son fonctionnement fait appel à plusieurs domaines de connaissances : mécanique, électrique, pneumatique, etc. Dans ces différents types domaines, on utilise divers types de pièces mécaniques (cylindriques prismatiques, filetées, etc.). Ces pièces sont donc fabriquées suivant différents procédés de fabrication. On cite en particulier :

PROCEDES DE MOULAGE.

Principe.

Le moulage est un procédé qui consiste à réaliser une pièce en coulant du métal en fusion (fluide) dans un moule présentant l’empreinte (modèle) de la pièce à obtenir. Il existe plusieurs procédés de moulage parmi lesquels :

Ø  Le moulage en sable.

Ø  Le moulage en moule métallique.

Moulage en sable.

A l’intérieur d’un bloc de sable, on réalise une cavité de même forme que la pièce à obtenir (empreinte). Le métal en fusion est introduit par un trou de coulée ; après refroidissement, et solidification la pièce est sortie du moule.

Moulage en moule métallique:

L’empreinte de la pièce à obtenir est réalisée dans un moule métallique. La pièce est moulée, solidifiée et dégagée sans destruction du moule. On parle dans ce cas de moulage en "moule permanent".

Remarques :

Ø  Les dimensions de l’empreinte sont légèrement plus grandes que celles de la pièce à obtenir pour tenir compte de la contraction du métal.

Ø  Généralement les pièces moulées ne peuvent être utilisées sans avoir subi une opération d’usinage.

Ø  Les produits moulés sont appelés "bruts de fonderie".

Exemple de pièces moulées :

PROCEDES D’USINAGE.

LE FRAISAGE.

Le fraisage, regroupe les opérations d'usinage pouvant être effectuées sur une fraiseuse (figure ci-contre). Ces opérations aboutissent à l'obtention d'une géométrie quelconque, généralement une forme prismatique.

Pour ce faire :

Ø  l’outil à une forme convenable, on lui donne un mouvement de rotation, appelé "mouvement de coupe".

Ø  On le fait pénétrer dans la pièce à usiner.

Ø  On produit un déplacement relatif de la pièce par rapport à l’outil appelé "mouvement d’avance".

En principe dans le procédé du fraisage, c'est l'outil qui tourne, la pièce restant fixe dans le porte pièce (figure ci-dessous).

Le tournage.

Le tournage, comme son nom l'indique, concerne un mouvement de rotation. Le tournage consiste donc à faire tourner la pièce à usiner autour d'un axe, qui est celui de la broche de la machine. Le moyen de préhension peut être un mandrin ou tout autre système de serrage. La machine utilisée est nommée "tour". Elle permet de réaliser des formes de révolution tel que cylindres, cônes (intérieure ou extérieur) tores et autres formes de révolution complexes. Pour ce faire, il faut :

Ø  Donner à la pièce un mouvement de rotation (mouvement de coupe).

Ø  Donner à l’outil un mouvement de pénétration et un mouvement d’avance.

COMMANDE NUMERIQUE.

Sur les machines classiques, l’opérateur assure à la fois les réglages et les contrôles de positionnement. La qualité de la production est tributaire de la compétence professionnelle de l’opérateur.

Sur les machines à commande numérique :

Ø  l’usinage est assuré suivant un programme contenant l’ensemble des déplacements à exécuter.

Ø  La précision et la qualité de l’usinage sont directement liées à la précision de la machine (qualité meilleure).

Ø  On peut réaliser des pièces complexes comportant un nombre important d’opérations d’usinage.

Une machine à commande numérique est un système automatisé ; elle est donc composée de deux parties complémentaires :

Ø  La partie opérative : permet de réaliser mécaniquement le mouvement de coupe et d’avance.

Ø  La partie commande : permet d’élaborer des ordres en fonction des consignes et des comptes rendus.

On parle donc de machine à deux, trois, quatre et cinq axes selon le nombre de mouvements commandés. Tous les axes numérisés des machines à commande numérique sont asservis.

Read more

Actionneurs Pneumatiques

14:14 in mécanique

INTRODUCTION :

Un actionneur pneumatique est un dispositif qui transforme l’énergie de l’air comprimé en travail mécanique. Parmi les actionneurs pneumatiques les plus utilisés dans les systèmes automatisés on trouve :

Ø  le vérin pneumatique.

Ø  le générateur de vide Venturi.

LES VERINS :

Les vérins se prêtent bien à des mouvements pneumatiques assez analogues à ceux de l’homme. Ce sont des actionneurs qui réalisent un mouvement linéaire à l’endroit même où l’on a besoin d’une force pour transférer, serrer, élever, indexer, arrêter, éjecter... : ce sont les muscles de la partie opérative du système.

CONSTITUTION ET PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT :

Un vérin est constitué d’un cylindre, fermé aux deux extrémités, à l’intérieur duquel se déplace librement un piston muni d’une tige, sous l’effet des forces dues à la pression de l’air comprimé (voir figure ci-dessous). Pour faire sortir la tige, on applique la pression sur la face arrière du piston et pour la faire rentrer, on applique la pression sur la face avant.

LE VERIN SIMPLE EFFET :

Ce vérin produit l’effort dans un seul sens. Il n’est donc alimenté que d’un seul coté du piston. Le retour à la position initiale s’effectue en général par un ressort. Avantage : consommation réduite.

LE VERIN DOUBLE EFFET :

Dans un vérin double effet, la sortie et la rentrée de la tige s’effectue par l’application de la pression, alternativement, de part et d’autre du piston. Les vérins doubles effet sont utilisés lorsqu’on a besoin d’effort important dans les deux sens.

Avantage : plus grande souplesse d’utilisation, réglage facile de la vitesse.

Remarque : Dans les vérins on peut trouver d’autres fonction complémentaires tel que : amortissement de fin de course, capteur de position, dispositifs de détection.

CARACTERISTIQUES ET PERFORMANCES D’UN VERIN :

Le fonctionnement d’un vérin dépend des caractéristiques suivantes :

Ø  Le diamètre du piston.

Ø  La course de la tige.

Ø  La pression d’alimentation.

Le choix et le dimensionnement d’un vérin s’effectuent en fonction de l’effort à transmettre. Cet effort est lié à la pression par la relation :

F= p.S

Où :

Ø  F est l’effort exprimé en newtons (N).

Ø  p est la pression en pascal (Pa).

Ø  S est la surface en m2.

Par exemple, un vérin ayant un piston de diamètre D = 8 mm et alimenté par une pression de 6 bar (60000 Pa) fournit un effort sortant F = (pxΠxD2) / 4 soit 3016 N.

EXEMPLE D’UTILISATION DES VERRINS :

Serrage de la pièce à percer dans le système « Perceuse automatique ».

LE GENERATEUR DE VIDE OU VENTURI :

Un générateur de vide ou venturi est un actionneur pneumatique dont le rôle est de transformer l’énergie pneumatique en surpression en une énergie pneumatique en dépression.

Un venturi est composé d’un éjecteur muni d’une conduite d’air plus étroite du côté de l’entrée et d’un orifice, perpendiculaire à la conduite, servant à connecter la ventouse. Le passage de l’air comprimé dans le conduit provoque une dépression et entraîne avec lui l’air présent dans l’orifice perpendiculaire. Par conséquent, une aspiration se produit au niveau de la ventouse.

Read more

Les alimentations Pneumatiques

23:58 in mécanique

Les alimentations Pneumatiques

Introduction.

L’énergie pneumatique est couramment utilisée dans la partie opérative d'un système automatisé. Le schéma de la page suivante montre la structure générale du processus de production de cette énergie, qu'on peut résumer dans 3 phases principales : compression de l'air, son stockage et sa distribution.

Production de l’énergie pneumatique :

Compression de l'air :

Un compresseur, entraîné par un moteur, aspire et comprime l’air ambiant et l’accumule dans un réservoir (accumulateur).

Stockage :

L’accumulateur stocke l’air comprimé issu du compresseur et évite ainsi de faire fonctionner le moteur tout le temps (en continu). Il permet en plus de compenser les variations de pression. Pour des raisons de sécurité, l’accumulateur comporte un robinet de purge, une vanne d’isolement et un manomètre.

Distribution :

La distribution de l’air comprimé s’effectue par un réseau de canalisations en tuyaux métalliques. L’accès à ce réseau se fait à l’aide de piquages qui doivent être dirigées vers le haut. Une pente de 2% dans le sens de l’écoulement de l’air évacue l’eau de condensation vers un pot équipé d’une purge. Un groupe de conditionnement est souvent installé afin de filtrer et de lubrifier l’air comprimé. Dans les applications courantes, la pression est de l’ordre de 6 bar.

PRINCIPES PHYSIQUES :

La force mécanique produite par l’énergie pneumatique est liée à la pression par la relation F = p.S où :

Ø  F est la force résultante en Newtons.

Ø  P est la pression en Pascals (Pa).

Ø  S est la surface en m².

Le pascal étant trop petit pour les pressions utilisées dans l’industrie. On utilise souvent le bar définie par :

1 bar = 10⁵ Pa.

Read more

Le moteur à combustion

14:19 in mécanique

Le moteur à combustion

Ces moteurs sont aussi appelés « moteurs thermiques », car ils transforment une explosion dégageant énormément de chaleur en énergie mécanique. En effet, l’énergie dégagée par l’explosion d’un mélange de carburant et d’air dans la chambre met en mouvement les pistons du moteur, qui transmettent cette énergie à leur bielle. Celle-ci actionne le vilebrequin, et transforme le mouvement linéaire alternatif en un mouvement circulaire continu. Les résidus de l’explosion du mélange sont ensuite évacués par les tuyaux d’échappement.

Les voitures à essence actuelles utilisent un moteur à combustion à 4 temps. Ces 4 « temps » représentent en fait 4 étapes dans le cycle de rotation du moteur. Ce cycle est ensuite répété à une fréquence et une intensité plus ou moins élevées, afin d’obtenir la puissance et le régime désirés. Les 4 étapes sont l’admission (où l’air et l’essence entrent dans la chambre), la compression (où le mélange est compressé par le piston qui remonte avec élan), l’explosion (où le mélange est allumé par la bougie, et le piston repoussé vers le bas), et l’échappement (où les restes du mélange détonné sont évacués par la sortie d’échappement).

Il existe beaucoup de types de moteurs à explosion, les principales variables étant la cylindrée (volume total des chambres), le nombre de pistons, le nombre de soupapes et l’agencement et les proportions des pièces (en V, en ligne, à plat, etc.…). Suivant ces caractéristiques, le caractère, la force, et la puissance du moteur varient. Cela permet d’obtenir une variété très importante de motorisations.

Comme vous avez pu le constater sur le schéma de la page précédente, le moteur ne travaille que pendant un seul temps (l’explosion), les 3 autres temps ne servant qu’à l’admission et à l’évacuation du mélange d’air et de carburant. Il requiert par conséquent une fréquence de rotation élevée pour délivrer de la puissance de manière constante et sans à-coups. Actuellement, les moteurs à essence ont un rendement (rapport d’efficacité entre l’énergie fournie et l’énergie utile) de l’ordre de 20 à 30%. Autrement dit, les deux tiers de l’énergie consommée sont gaspillés (transformés en chaleur principalement). En effet, le moteur à essence est grand consommateur d’énergie. Heureusement, cette énergie peut être stockée en grandes quantités.

Read more