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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.

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Fabrication Mécanique

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Fabrication Mécanique - Généralités

Roues dentées

Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie

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Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie

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Vilebrequin automobile

Fabrication Mécanique - Généralités

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Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie

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Piston de compression

Fabrication Mécanique - Généralités

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Perçages

Congés deraccordement

Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie

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Roues de boggie(ferroviaire)

Fabrication Mécanique - Généralités

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Notions de matériaux

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Matériaux destiné aux piècesLa pièce doit être réaliséedans un matériau adéquatlui permettant d’assurer lafonction à laquelle elle est

destinée

- Aciers de différents types;- Fontes;- Polymères (matièresplastiques).

Fabrication Mécanique - Généralités

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Notions de matériaux

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Matériau destinés auxoutils de coupe

Les outils de coupe doivent êtresréalisés avec un matériau

spécifique suffisamment dur pourpouvoir travailler la pièce à usiner

sans subir d’usure démesurée.Les outils de coupe doivent garderdes propriétés matériaux stables à

température élevée.

-Acier Rapide Supérieur(ARS);- Carbure;- Céramique.

Fabrication Mécanique - Généralités

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Programme d’études

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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

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Programme d’études

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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, bombardementélectronique)• Avantages

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Programme d’études

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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

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Programme d’études: Travaux pratiques

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Fabrication Mécanique

• Métrologie• Fraisage• Tournage• Perçage

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Séances par quinzaine.

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Classification des procédés d’obtention de pièces

Procédés de fabrication par enlèvement de matière

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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 pararrachements de petits morceaux de matière (copeaux). Ellesnécessitent un outil de coupe.

Outil de coupe

Pièce travaillée

Pièce travaillée

Outil de coupe

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Classification des procédés d’obtention de pièces

Procédés de fabrication par enlèvement de matière

Tournage

Outil de coupePièce travaillée

Une pièce généralementcylindrique est placée sur untour qui la met en rotation.Un outil de coupe tangentealors la pièce et usine donc lasurface soit à l’extérieur, soit àl’intérieur. Plusieurs passagessont souvent nécessaires.

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Classification des procédés d’obtention de pièces

Procédés de fabrication par enlèvement de matière

Tournage

Outil de coupePièce travaillée

Comment reconnaitre unepièce tournée?

Une pièce tournée comportedes formes de révolution :épaulement sur cylindre,perçage, arbre, vis.

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Procédés de fabrication par enlèvement de matière

Fraisage

Une pièce est placée sur unefraiseuse. Un outil (la fraise)balaye une surface enplusieurs « passes ».La pièce est fixée sur un étau,l’outil se voit imprimer unmouvement rotatif.

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Classification des procédés d’obtention de pièces

Procédés de fabrication par enlèvement de matière

Fraisage

Comment reconnaitre unepièce fraisée?

Une pièce fraisée comportedes surfaces planes ou descontours ayant un très bonétat de surface.

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Classification des procédés d’obtention de pièces

Procédés de fabrication par enlèvement de matière

Rectification

La rectification est un procédéd’usinage sur machines-outils quiconsiste à enlever la matière,sous forme de petits copeaux, aumoyen d’un outil particulierappelé meule.On fait appel à ce procédé pourdes raisons de précision quitiennent à la fois aux dimensions,aux états de surfaces et auxconditions de dureté des pièces.

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Classification des procédés d’obtention de piècesProcédés de fabrication par enlèvement de matière

RectificationMode 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, reliésensemble par un matériau dit agglomérant A, est animée d’unmouvement de rotation et placée en contact avec la pièce à usiner (P).Ces petits grains enlèvent la matière sous forme de minusculescopeaux (T).

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Procédés de fabrication par enlèvement de matière

Perçage

Le perçage estun usinage consistant à faire untrou dans une pièce. Ce trou peuttraverser la pièce de part en partou bien ne pas déboucher. Onparle alors de trou borgne.

Remarque:Le perçage peut être réalisé àl’aide d’une perceuse, ou sur untour.

Foret

Pièce

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Procédés de fabrication par enlèvement de matière

Cisaillage

Le cisaillage permet laséparation totale ou partielled’un élément métallique àl’aide de deux lames dontl’une, au moins, est mobile.Un jeu entre les lames permetd’obtenir la découpe dumatériau lorsque la lamemobile impacte la pièce.

Jeu

Pièce

F

Lame inférieuregénéralement fixe

Lame supérieuregénéralement mobile

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Procédés de fabrication par enlèvement de matière

Etau limeur

L'étau limeur, estune machine-outil employéepour l'usinage et la générationde surfaces planes sur despièces métalliques.

L’étau limeur est utilisé pourdes pièces demandant unusinage simple : surfaçage,décroutage ou rainurage.

Mouvement de l’outil

Chariot

Battant

Outil Support battantTrajectoiredégageante

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Classification des procédés d’obtention de pièces

Procédés de fabrication par déformation

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Procédés de fabrication par déformation

Laminage

Le laminage est un procédé defabrication par déformationplastique. Il concernedifférents matériaux commedu métal ou tout autre matériausous forme pâteuse commele papier ou les pâtes alimentaires.

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Procédés de fabrication par déformation

Laminage

Cette déformation est obtenuepar compression continue aupassage entre deux cylindrescontrarotatifs appelés laminoir.Un laminoir est une installationindustrielle ayant pour but laréduction et l’uniformisationd'épaisseur du métal.

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Procédés de fabrication par déformation

ForgeageLe forgeage permet de déformerpar choc des bruts de métal pourobtenir des formes complexes. Leforgeage augmente la «solidité » de la pièce et doncpermet de réduire sa masse(exemple : bielles ou pistonsforgés dans les voitures decompétition).

Enclume

Marteau

Pièce

Chutes

A chaud ou à froid

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Procédés de fabrication par déformation

ForgeageLa forge ne permet pas d'obtenirles mêmes marges de toléranceque l'usinage, ce qui la réserveaux pièces requérant une forterésistance mais une faibleprécision. Le forgeage se révèleinutilisable pour obtenirdirectement les piècesmécaniques ayant besoin d'uneforte précision dimensionnelle.

Enclume

Marteau

Pièce

Chutes

A chaud ou à froid

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Procédés de fabrication par déformation

PliageLe pliage consiste à exercer une force sur une pièce reposant sur un ouplusieurs appuis ou encastrée à une extrémité. Cette force est exercée par unepresse.

La pièce se déforme au-delà de sa limite élastique et conserve donc sa formepliée (avec tout de même un phénomène de retour élastique à prendre encompte). Avant Après

Presse

Pièce

Supportfixe

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Procédés de fabrication par déformation

EmboutissageL’emboutissage est un procédé de formage par déformation plastiqued’une surface de métal entraînée par un poinçon dans une matrice.Ce procédé permet d’obtenir rapidement et à moindre frais des tôlesembouties. Avant Après

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Classification des procédés d’obtention de pièces

Procédés de fabrication par déformation

RoulageLe 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

Cylindrecirculaire

Cylindreconique

Tôleenroulée

Galetsd’entrainement

Galets demise enforme

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Procédés de fabrication par fusion

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Procédés de fabrication par fusion

MoulageLe moulage permet d’obtenir des pièces complexes encoulant du métal en fusion dans un moule.

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Procédés de fabrication par fusion

Moulage

Note:Certaines formes de pièces sont spécifiquement obtenues par lemoulage : les nervures (qui augmentent la rigidité de la pièce), lesbossages (qui limitent la surface à usiner et augmente localementl’épaisseur de la pièce).

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Classification des procédés d’obtention de pièces

Procédés de fabrication par assemblage

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Procédés de fabrication par assemblage

SoudageLe soudage est un procédé qui permet d’assembler despièces métalliques, des tôles, des tubes, etc, … Le principeest de fondre (localement) les deux pièces à assembler enles chauffant (flamme, arc électrique, laser ou autre). Onajoute un métal d’apport (baguette de soudure) quiaméliore les caractéristiques mécaniques du cordon desoudure. Une soudure de qualité est très résistante (parfoismême plus solide que les pièces support). La liaison estévidemment indémontable. On peut souder à l’air libre,sous gaz inerte ou sous l’eau avec le matériel adapté.

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Procédés de fabrication par assemblage

Soudage

Cordon desoudure

Pièces à assembler

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Classification des procédés d’obtention de pièces

Procédés de fabrication par assemblage

Soudage

Comment reconnaitre une piècesoudée?Une pièce soudée a un cordon desoudure. Les pièces mécaniquesassemblées par soudure doiventêtre suffisamment épaisses (3mmminimum) car il existe un risquede déformation à cause du chocthermique.

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Classification des procédés d’obtention de piècesProcédés de fabrication par assemblage

Rivetage

Le rivetage est un assemblage depièces à l'aide de rivets. C'est unassemblage définitif, c’est-à-direnon démontable sans destruction del'attache.Le rivetage consiste à chaufferl’extrémité droite du rivet et à ladéformer en la percutant à l’aided’une bouterolle.Le choc permet d’obtenir unedéformation plastique qui fermetotalement l’attache.

Rivet

BouterolleContrebouterolle

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Procédés de fabrication par assemblage

Rivetage

Exemple de structure rivetée

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Procédés de fabrication par assemblage

Collage industriel

Le collage est une technique d'assemblage largement utilisée dansl'industrie automobile ou ferroviaire (entre autres).Il existe différents types de colles dans les industries : colle à bois, collepour pièces métalliques… etc.Les pare-brise, moquette, joint, cache attelage sont des exemples dece qui peut être collé.Le collage est une technique fiable et reproductible pour peu que l'onsoit rigoureux et attentionné.A savoir : en moyenne il faut 80 kg de colles dans le montage d'uneautomobile et près de 700 kg dans le montage de certaines voituresferroviaires.

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Classification des procédés d’obtention de pièces

Procédés de fabrication par assemblage

Collage industriel

Exemple de collage industriel: les garnitures de friction peuvent êtrescollées sur le disque qui les supporte (disque de progressivité) dansune friction d’embrayage automobile.

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Procédés de fabrication par assemblage

Collage industriel

Disque de progressivité(riveté ou collé)

Garnitures de friction

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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 piècesmécaniques de manière (relativement) automatique.Dans le domaine de la fabrication mécanique, le terme« commande » désigne l'ensemble des matériels et logicielsayant pour fonction de donner les instructions de mouvements àtous les éléments d'une machine-outil :

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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).

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Classification des procédés d’obtention de pièces

Nouvelles technologies de fabrication

Machines-outils à commande numérique

Les Outils à commande numérique permettent de réaliser desopérations de :• Fraisage• Tournage• Rectification• Perçage…

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Fabrication mécanique

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Fin