Isostatisme

GPA-210 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213-

29/04 6/05 13/05 21/05 27/05 3/06 10/06 17/06 26/06 08/07 15/07 22/07 29/07

Éléments de fabrication mécanique PLAN DE COURS (ÉTÉ 2013) Lecture de dessins selon les normes ISO-ANSI (rappel) Procédés d’usinage Tolérances dimensionnelles et ajustements États de surface – surface – Tolérances Tolérances géométriques Cotation fonctionnelle – fonctionnelle – Tracé Tracé Cotation fonctionnelle – fonctionnelle – Calcul Calcul Examen de contrôle Procédés d’obtention des pièces brutes Montages isostatiques Transfert de cotes et d’orientations Rédaction de gammes d'usinage Introduction à la CAO – CAO – Modélisation Modélisation et mises en plan Rédaction de gammes d'usinage (projet de session)

École de technologie supérieure Génie de la production automatisée

GPA-210, GPA-210, Éléments de fabrication mécanique

1

9. Montages isostatiques

Plan du chapitre   

Introduction Degrés de liberté Symboles  



Isostatisme de base   

  

Simplifiés (utilisés en cours) Détaillés (utilisés en industrie) Cylindre court Cylindre long Solide prismatique

Serrage Configurations physiques Exemples d’application



2

9. Montages isostatiques

Plan du chapitre   

Introduction Degrés de liberté Symboles  



Isostatisme de base   

  

Simplifiés (utilisés en cours) Détaillés (utilisés en industrie) Cylindre court Cylindre long Solide prismatique

Serrage Configurations physiques Exemples d’application



2

Introduction 

isostatisme : Définition d’ isostatisme 







Même état statique ou retrouver le même état statique.

Pour respecter les spécifications s pécifications dimensionnelles et géométriques des plans de définition en usinage en série, il faut positionner de manière identique et précise les pièces sur les machines. Lors de l’usinage, chaque pièce est montée, démontée de nombreuses fois. Il faut être en mesure de la repositionner avec précision à chaque fois. L’agent des méthodes fait appel à l’ isostatisme pour isostatisme pour assurer cette mise en position rigoureuse des pièces lors de l’usinage.



3

Introduction 

Le positionnement isostatique d’une pièce est défini à partir des éléments suivants :    



Des modèles d’ isostatisme de base sont présentés sur des formes géométriques simples:   



la cotation, la géométrie de la pièce, les usinages réalisés et à réaliser, le maintien de la pièce (Serrage).

Le cylindre court Le cylindre long Le parallélépipède rectangle

La définition d’un isostatisme, puis la réalisation du montage d’usinage font appel à beaucoup de jugement (expérience).


GPA-210, Éléments de fabrication mécanique

4

Degrés de liberté 

Un corps rigide libre dans l’espace à six degrés de liberté:  



3 translations (Avance, Ascension, Dérive) 3 rotations (Roulis, Tangage, Lacet)

Suppression des degrés de liberté: 

Ajout d’une liaison par degré de liberté à supprimer.



5

Degrés de liberté 1. Supprimer la translation en Z (Ascension):

Tz



6

Degrés de liberté 2. Supprimer la rotation en Y (Tangage):

Tz R y



7

Degrés de liberté 3. Supprimer la rotation en X (Roulis):

R x

Tz R y



8

Degrés de liberté 4. Supprimer la translation en X (Avance):

R x

Tz R y



9

Degrés de liberté 5. Supprimer la rotation en Z (Lacet):

R x

Tz R y



10

Degrés de liberté 6. Supprimer la translation en Y (Dérive):

R x

Tz R y



11

Degrés de liberté 

Autres solutions possibles



12

Symbolisation des liaisons isostatiques



Le symbole a la même représentation dans les projections visibles (devant) ou cachées (derrières) École de technologie supérieure Génie de la production automatisée


13

Mise en position isostatique de base 

Le cylindre court 

1.

Applicable au solide de révolution court; ( Diamètre > Longueur ) Appui plan  

Sur une grande surface plane, Plan -> 3 points -> 3 liaisons -> 3 DL supprimés (Tz, Rx, Ry);

6 1

2.

L

ØD

Centrage court 



Sur une surface cylindrique de grand diamètre, de faible longueur, 2 liaisons -> 2 DL supprimés (Tx, Ty);

1

6

5

3

3 4

3.

Buté ou localisation  


4

Ty

Une surface quelconque, 1 liaison -> 1 DL supprimé (Rz).

2

5

2

Ty

Ry

Ry Tz Rz

Rx


Tx

Tz

Rz

Tx Rx

14


Le cylindre long 

1.

Applicable au solide de révolution long; ( Diamètre < Longueur ) Centrage long 



2.

6 5

1 2

Buté ou localisation 



3.

Sur une surface cylindrique de grande longueur, -> 4 DL supprimés (Tx, Tz, Rx, Rz);



Une surface normale à l’axe de la surface cylindrique, -> 1 DL supprimé (Ty);

Génie de la production automatisée

5

3 4

Rz

4

3

X Ry Ty Tx


2

X Rz

Tz

Rx

Une surface quelconque, -> 1 DL supprimé (Ry);

École de technologie supérieure

6

Z

1

Buté ou localisation 

Y

Ty Tz

Ry Rx

Tx

15


Mise en position Plan/Ligne/Point 

1.

Applicable au solide prismatique; Appui plan  

Sur une grande surface plane, Plan -> 3 points -> 3 liaisons -> 3 DL supprimés (Tz, Rx, Ry); 2 1

3 Tz Rz Rx Tx



Ty Ry

16



1.


2.

Sur une grande surface plane, Plan -> 3 points -> 3 liaisons -> 3 DL supprimés (Tz, Rx, Ry); 2

Orientation  

Sur une surface de grande longueur, -> 2 DL supprimés (Ty, Rz);

1

3

Rz

Ty

Tx



17



1.


2.



6 2

Orientation 

3.

Sur une grande surface plane, Plan -> 3 points -> 3 liaisons -> 3 DL supprimés (Tz, Rx, Ry);

Sur une surface de grande longueur, -> 2 DL supprimés (Ty, Rz);

1

3

Buté ou localisation  

Une surface quelconque, -> 1 DL supprimé (Tx);


Tx


18

Le serrage 



Le serrage doit maintenir durant l’usinage les contacts entre la pièce et les liaisons isostatiques; Critères de choix pour définir les serrages:   





Serrage opposé aux liaisons isostatiques, Être aussi proche que possible des surfaces à usiner, Ne pas déformer la pièce (effort de serrage modéré), ni pendant l’usinage, ni après, Être suffisant pour s’opposer aux efforts de coupes;

Le serrage n’est pas un point de mise en position isostatique!



19

Le serrage 

Exemple de mauvais serrage: 

Pièce déformée durant l’usinage


F


20

Le serrage 

Exemple de mauvais serrage:  

Pièce déformée durant l’usinage, Modification du dessin. F



21

Symbolisation détaillée des liaisons



22

Configuration physique des liaisons 

Surfaces brutes: 

Contacts par…   

Touches bombées, Touches striées, Griffes;

Touche bombée



Touche striée

Griffes

L’aire doit être faible pour limiter les dispersions.



23

Configuration physique des liaisons 

Surfaces usinées: 

Contacts…  

Lisses, Plan ou ligne; Contact plan



Contact ligne

L’aire de contact doit être assez importante pour ne pas marquer la surface tout en restant limitée pour réduire les dispersions.



24

Configuration physique des liaisons – Exemples 

Pièce prismatique 1. 2. 3.

Appui plan (1,2,3), Orientation (4,5), Pas de butée…?

Train de fraises

5 4

1

3

2

Touches raportées (acier trempé)

Montage Mécano-soudé Table de la fraiseuse Cale de positionnement (alignement) Du montage sur la table de la machine



25


Le palonnier 1. 





Appui plan (1,2,(3a,3b)), 3a et 3b comptent pour une seule liaison à cause de l’axe de rotation qui permet de pivoter autour de l’axe A, Pas de butée;

Localisation symétrique (et serrage combiné) 

Butée simple (malgré les 2 points de contact).

X±0.5



26


Perçage des trous ‘A’ 1. 2. 3.

Appui plan 1,2,3 Centrage court 4,5 Centrage partiel 6

Montage mécano-soudé

Forêt

Système d’indexation du montage d’usinage

(remplaçable en acier trempé) Serrage (Système manuel Lent, donc petite série

Centreur dégagé (Locating) B



27


Mandrin 3 mors 

Isostatisme de qualité moyenne

Centrage long

Centrage court 

Pinces de serrage 

Isostatisme de meilleure qualité pour un centrage long.



28


Montage sur surface conique 

Équivalent à 5 liaisons 1. 2.



Centrage long 1,2,3,4; Butée 5 sur plan de jauge.

Conditions morphologiques:  

Demi-angle au sommet < 45°; Diamètre moyen ≤ longueur axiale de portée.



29


Montage entre pointes 1.

Centrage long

(deux cônes courts)

2.

Butée axiale

(pointe fixe du tour, coté broche) 

Rapide, précis



Entrainement par toc



30


Montage mixte (entre mandrin et contre-pointe) 1.

Centrage long

(3 mors du mandrin et cône court)

2.

Butée

(Sur face avant du mandrin) 

Positionnement de l’axe de la pièce moins précis.



31

Symboles – réalisation pratique



32

Symboles – réalisation pratique



33

Exemple d’application de l’isostatisme 



Définir la position isostatique de la pièce suivante:

3 solutions possibles (parmi d’autres):



Laquelle retenir?



34

Exemple d’application de l’isostatisme 



Définir la position isostatique de la pièce suivante

Solution



35

Isostatisme

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