Cours de 2ème année ST fabrication mécanique

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
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4. Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie
FM
Vilebrequin automobile
Fabrication Mécanique - Généralités
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5. Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie
FM
Piston de compression
Fabrication Mécanique - Généralités
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Perçages
Congés de
raccordement

6. Exemples de pièces couramment rencontrées dans l’industrie
FM
Roues de boggie
(ferroviaire)
Fabrication Mécanique - Généralités
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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
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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
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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
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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
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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
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12. Programme d’études: Travaux pratiques
FM
Fabrication Mécanique
• Métrologie
• Fraisage
• Tournage
• Perçage
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Séances par quinzaine.

13. FM
Classification des procédés d’obtention de pièces
Procédés de fabrication par enlèvement de matière
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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 :
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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

47. FM
Fabrication mécanique
S. SFARNI
Fin