Analyse des processus d'usinage et des opérations sur les pièces

 

I. La relation entre la conception et le processus

 

1. Le design joue un rôle décisif dans la qualité et le coût des produits.

2. Les concepteurs doivent avoir une compréhension de base des processus et des flux de travail d'usinage.

3. Les ingénieurs de procédés doivent comprendre les principes de conception.

4. La conception et le processus doivent coopérer les uns avec les autres, respecter les faits et contrôler les coûts.

 

Concepteurs (qui ne comprennent pas l'usinage) :

1. Sélection de matériaux inappropriée

2. Processus de traitement thermique inapproprié, entraînant des risques

3. Processus d’usinage complexes des pièces, augmentant les coûts

4. Mauvais processus d'assemblage et de maintenance du produit

 

Ingénieurs procédés (qui ne comprennent pas la conception) :

1. Modification arbitraire de la structure du processus et de la précision des pièces

2. Incompréhension des exigences finales de précision d'usinage des pièces, créant des risques lors du découpage

 

Un bon concepteur doit d’abord comprendre certaines connaissances courantes en usinage et avoir une compréhension de base des équipements courants, tels que la taille et la précision des pièces. Ils doivent également avoir de solides compétences en dessin et en révision, une connaissance de l'ensemble du processus d'usinage et un suivi pendant l'usinage, en maintenant une communication complète avec les techniciens de première ligne pour optimiser davantage la conception. De plus, l’observation des processus et méthodes d’usinage dans l’industrie peut élargir leurs connaissances et améliorer leurs compétences.

 

 

II. Définition du processus d'usinage

 

• Processus:Fait référence aux compétences, méthodes et procédures utilisées dans la fabrication d'un produit.
• Flux de processus :Flux qui modifie directement la forme, la taille, la position relative et les propriétés des pièces, pour en faire des produits finis ou semi-finis. Les procédés de moulage, de forgeage, d'emboutissage, d'usinage, de soudage et de traitement thermique sont tous considérés comme des flux de processus.
• Flux de processus d'usinage :Le processus qui utilise des méthodes d'usinage.

 

▲ Processus d'usinage

 

Le processus se concentre principalement sur la modification de la forme des matières premières, où des ébauches coulées ou forgées sont produites par moulage ou forgeage.

 

Le processus utilise divers outils et équipements pour usiner des ébauches en pièces, modifiant principalement leur forme et leur taille.

Le processus se concentre principalement sur la détermination des positions relatives des pièces, en assemblant les pièces usinées en produits selon des exigences d'assemblage spécifiques.

 

 

III. Terminologie courante dans les processus d'usinage

 

• Opération:Partie du processus d'usinage réalisée par un (ou un groupe de) travailleurs sur le même poste de travail (ou machine) sur une (ou un groupe de) pièces.
• Installation:Une partie du processus d'usinage réalisée en un seul serrage de la pièce. Configuration=positionnement + serrage.
• Fixation:Un appareil utilisé pour aider à l’usinage.
• Coupe:Processus d'élimination de l'excédent de matière d'une pièce à l'aide d'outils de coupe.
• Dimensions du processus :Dimensions fournies dans la fiche de processus ou le dessin selon les besoins pour l'usinage.

 

▲ Terminologie courante dans les processus d'usinage

 

▲ Terminologie courante dans les processus d'usinage

 

▲ Terminologie courante dans les processus d'usinage

 

1. Découpe Laser

 

▲ Convient aux plaques minces (idéal pour 1,5 mm-8 mm)

 

2. Tournage

Méthode d'usinage dans laquelle la pièce tourne comme mouvement principal et l'outil effectue des mouvements d'avance.

Le mouvement principal en tournage est la rotation de la pièce, et le mouvement linéaire de l'outil est le mouvement d'avance. Il est particulièrement adapté à l'usinage de surfaces tournantes.

 

2.1 Tour

 

▲ Tour conventionnel horizontal (adapté à la production en petites séries)

 

▲ Tour CNC horizontal (adapté aux formes complexes et à la production de masse)

 

2.2 Domaine d'application du tournage

 

▲ Gamme d'applications de tournage

 

▲ Gamme d'applications de tournage

 

3. Fraisage

Le fraisage est l'une des principales méthodes d'usinage des plans. La fraise tourne comme mouvement principal et la pièce ou la fraise effectue le mouvement d'avance.

 

3.1 Fraiseuse

 

▲ Fraiseuse à portique conventionnelle

 

▲ Fraiseuse verticale

 

▲ Fraiseuse horizontale

 

3.2 Fraisage en montée et fraisage conventionnel

En fonction de la relation entre le sens de rotation de la fraise et le sens d'avance, le fraisage peut être divisé en fraisage en montée et fraisage conventionnel.

 

• Fraisage conventionnel :Lorsque le sens de rotation de la fraise est opposé au sens d’avance, on parle de fraisage conventionnel.
• GrimperFraisage :Lorsque le sens de rotation de la fraise est le même que le sens d’avance, on parle de fraisage en montée.

 

▲ Fraisage en montée et fraisage conventionnel

 

3.3 Avantages du fraisage en montée

1. Moins susceptible de provoquer des vibrations de la pièce, protégeant ainsi l'outil

2. Usure réduite des outils

3. Qualité de surface élevée dans le fraisage en montée, particulièrement adaptée aux alliages d'aluminium

 

3.4 Applications du fraisage

• Le fraisage est principalement utilisé pour usiner des avions(y compris les surfaces horizontales, verticales et inclinées), les rainures, les surfaces de formage et les opérations de découpe.
• Fraiseuses à genou (horizontales et verticales) :Largement utilisé dans la production en petits lots pour l'usinage de pièces de petite et moyenne taille.
• Fraiseuse à portique :Utilisé pour l'usinage de pièces de grandes et moyennes dimensions. Équipé de 3-4 têtes de fraisage pouvant fonctionner simultanément, il est hautement productif et largement utilisé dans la production par lots et en série.
• Dans la production en petites séries, certaines pièces de formage en forme de disque peuvent également être traitées sur une fraiseuse verticale à l'aide d'une fraise verticale.

 

4. Forage

Le perçage est une méthode d'usinage de trous en déplaçant l'outil et la pièce l'un par rapport à l'autre pendant que l'outil avance axialement dans la pièce. Le perçage est la méthode d’usinage de trous la plus élémentaire.

 

4.1 Perceuse à colonne

 

▲ Perceuse à colonne radiale : uniquement pour le traitement des trous (perçage, taraudage)

 

4.2 Applications des perceuses à colonne

• Perceuse d'établi :Utilisé pour les petits trous (D<13 mm) on small and medium-sized parts in small batch production.
• Perceuse verticale :Couramment utilisé pour les trous plus grands (D<50 mm).
• Foret radial :Utilisé pour les trous dans les pièces moyennes et grandes.
• Pour les pièces rotatives, pensez à utiliser un tour ou une aléseuse pour le traitement des trous.

 

 

IV Analyse des opérations de la pièce

 

1. Analyse des opérations de la pièce – Exemple 1

 

▲ Dessin CNC de la pièce

 

① Suppression :φ25x132 (puisqu'il n'y a pas d'exigences de diamètre extérieur, φ25 est suffisant pour le découpage ; s'il y a des exigences de diamètre extérieur, découpez jusqu'à φ28 et baissez-le jusqu'à la taille).

② Tour :Percez un trou central et serrez une extrémité avec un mandrin à trois mors. Baissez φ25, usinez l'étape φ16, coupez la rainure aux tailles φ16 et φ13,5, usinez la longueur totale, percez le trou inférieur du filetage M8 à une profondeur de 25 et chanfreinez.

Serrez φ16, soutenez l'autre extrémité avec le trou central, usinez la marche à 76,5 et φ16,6 (en laissant une marge de 0,3 pour la déformation du traitement thermique) et chanfreinez.

③ Fraiseuse :Fraisez les deux extrémités à plat, en garantissant une taille de 13 (cela peut également être fait après le meulage, mais la coupe au fil est la seule option).

④Traitement thermique :Durcissement en surface de la section 76,5 avec trempe haute fréquence jusqu'à HRC40-45, avec une profondeur de 1,5.

⑤ Meulage sans centre :Corrigez la déformation et assurez-vous de la dimension φ16g6 (s'il n'y a pas d'exigence de tolérance pour φ16, cette étape est inutile).

⑥ Travail sur banc :Taraudez M8, profondeur 20, et ébavurez.

⑦ Traitement de surface :Nickelage

 

2. Processus d'usinage - Exemple 2

 

▲ Dessin CNC de la pièce

 

① Suppression :Utilisez des plaques de sol 80x75x25.

② Coupe de fil :Laissez 0,5 mm pour un fraisage fin sur les surfaces nécessitant une rugosité de 3,2 et coupez d'autres dimensions sur mesure.

③ Fraiseuse :

• (1) Fraiser finement deux surfaces verticales pour garantir une rugosité de 3,2 et maintenir une perpendiculaire comprise entre 0,02, en garantissant les dimensions 75, 70 et 20.
• (2) Perçage : utilisez des méthodes de perçage central, de perçage, d'alésage et d'alésage pour usiner des trous de broche 4-φ8H7, en garantissant la taille et la position, percez des trous inférieurs filetés 2-φ6,8, 2- φ9 à travers les trous et maintenir les entraxes de 15, 30 et 45 dans les limites de tolérance.

④ Travail sur banc :Appuyez sur 2-M8, chanfreinez et ébavurez.

⑤ Traitement de surface :Peinture en aérosol (Y07).

 

3. Processus d'usinage - Exemple 3

 

▲ Dessin CNC de la pièce

 

① Suppression :Nylon bleu 88x70x55

② Machine de gravure CNC :

• (1) En prenant A comme référence, fixez le côté A à la table de travail avec de la colle AB, puis gravez autour du profil et formez cinq côtés. Après le formage, usinez des trous fraisés 2-φ8H7 et φ14-φ9, en vous assurant des dimensions du dessin.
• (2) Après avoir gravé cinq côtés et trous, retournez et usinez le côté A et le chanfrein C20.

③ Ébavurer.

 

4. Processus d'usinage - Exemple 4

 

▲ Dessin CNC de la pièce

 

① Redresser après le soudage, en gardant une planéité inférieure à 2 mm.

② Recuit :Aprèsrecuitg, redressez pour garder la planéité à moins de 2 mm.

③ Fraisage à portique CNC :

• (1) Étalonnage etSerrage :En utilisant le côté A comme référence, placez des entretoises de hauteur égale sous le côté A. Calibrez chaque point du côté B avec une jauge de hauteur, en gardant toute la pièce à plat à moins de 2 mm. Aucun espace n'est autorisé à chaque point de serrage. Utilisez des cales fines pour combler les espaces et assurez-vous qu'il n'y a aucune déformation lors du serrage. Un comparateur à cadran peut être utilisé pour surveiller la déformation.
• (2)Fraisage grossier :Côté fraisage grossier B, laissant une surépaisseur de fraisage fine de 1 mm. Utilisez une fraise latérale pour usiner les deux surfaces latérales, en laissant 1 mm de chaque côté. Après le fraisage d'ébauche du côté B, retournez la pièce et le côté de fraisage d'ébauche A en utilisant la même méthode, en laissant 1 mm pour le fraisage fin.
• (3) Fraisage fin et serrage :En utilisant le côté A comme référence, fixez-le à des entretoises de même hauteur avec de la colle AB. Assurez-vous qu'il ne reste aucun espace, car le serrage direct sur la pièce à usiner n'est pas autorisé (utilisez un vérin si nécessaire).
• (4) Moulin fin côté B et deux côtés :Assurer la planéité. Après un fraisage fin, percez des trous en utilisant les méthodes de perçage central, de perçage, d'alésage et d'alésage. Tout d'abord, traitez quatre trous de référence {{0}}φ10H7, en maintenant une tolérance de position du trou de ±0,02. Une fois les trous de référence terminés, traitez les autres trous selon le programme, en garantissant la précision dimensionnelle et de tolérance. Usinez tous les trous latéraux en utilisant la même méthode avec une fraise latérale, en garantissant les tolérances de forme, de position et dimensionnelles.
• (5) Une fois le côté B terminé, retournez et fraisez finement le côté A, en garantissant la planéité. Tous les trous du côté A doivent être usinés sur la base des trous de référence 4-φ10H7 du côté B. Aucun autre point de référence ne doit être utilisé. Usinez d'autres trous en suivant le programme.

④ Travail sur banc :Appuyez sur tous les sujetstrous ébavurés, ébavurage et chanfrein.

⑤ Traitement de surface :Peinture en aérosol(Y07) sur les surfaces non usinées et vernis transparent sur les surfaces usinées.