« Mécanique pour l'enseignement technique industriel/Mise en position, montage et démontage » : différence entre les versions

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m Robot : Remplacement de texte automatisé (- d'être + d’être )
m Robot : Remplacement de texte automatisé (- l'on + l’on )
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== Présentation ==
 
Le but de ce chapitre est de présenter comment l'onl’on utilise la notion de liaison mécanique vue précédemment pour la mise en position de pièces. la mise en position concerne le placement de pièces à travailler sur machine, ainsi que le montage de machines (assemblage de pièces finies).
 
== Objectif ==
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[[Fichier:Mip couteau de table.svg|thumb|Mise en position d'un couteau avec une équerre à épaulement]]
 
Imaginons que l'onl’on veuille dresser la table de manière précise, afin que les couverts soient bien disposés, comme dans les grands restaurants. On commence par poser le couteau sur la table ; cela définit son altitude (position en ''z'') ainsi que son « assiette » (dans le sens de « manière de s'asseoir »), c'est-à-dire posé sur le côté. On supprime 3 degrés de liberté (DL) : TZ, RX, RY. C'est une liaison appui plan. Puis, on utilise une équerre afin qu’il soit bien espacé du couteau de la place voisine, et bien perpendiculaire au bord de la table. On supprime 2 DL, TY et RZ. Enfin, avec une marque (trait de scie) sur l'équerre, on ajuste sa distance par rapport au bord de la table. On supprime le dernier DL, TX, on a une liaison sphère-plan (butée).
 
Il s'agit là d'une liaison provisoire — les couverts sont destinés à être pris par les convives — voire virtuelle pour la liaison sphère-plan (on se positionne contre le trait, mais rien ne vient en obstacle). Par ailleurs, la table doit rester lisse pour que l'onl’on puisse poser d'autres choses dessus, pour des raisons esthétiques, et pour que l'onl’on n'ait pas mal en posant les mains dessus. La mise en position prend donc du temps.
 
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Si la liaison doit durer « longtemps », on utilise souvent un serrage par vis : vissage dans un trou taraudé ou boulon (ensemble vis + écrou). Si la liaison est provisoire, par exemple le temps d'effectuer une opération, on utilise souvent un système de montage-démontage rapide : levier, came, vérin.
 
Si l'onl’on n'a pas besoin de démonter la liaison, on utilise plutôt un rivetage, montage en force, un collage, un brasage ou un soudage. On a alors une liaison permanente. Le démontage s'accompagne d'une dégradation d'une ou plusieurs pièces (notons que l'onl’on peut tout de même extraire sans l'abimer un roulement monté en force).
 
== Isostatisme ==
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[[Fichier:Exemple_lineaire_rectiligne_et_glissiere_iso_et_hyperstatique.svg|thumb|300px|Liaisons isostatiques (haut) et hyperstatiques (bas)]]
 
Lorsque l'onl’on veut mettre en position deux pièces l'une par rapport à l'autre, il faut supprimer des degrés de liberté ; il faut contraindre le système. Mais si l'onl’on veut que la mise en position soit ''précise'', il faut mettre juste les contraintes nécessaires.
 
Une table à trois pieds est toujours stable, alors qu'une table à quatre pieds peut être bancale (en raison des défauts des pieds et du sol). Donc, pour réaliser une liaison appui plan avec le minimum de contacts, il faut associer trois butées (liaison sphère-plan) et pas une de plus.
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La liaison appui plan est fondamentale pour la mise en position : elle assure l'assiette
 
Si l'onl’on veut réaliser une liaison linéaire rectiligne avec des butées (liaisons sphère-plan, schéma de gauche), il faut mettre deux butées ; si l'onl’on en met trois, on a alors une indétermination, puisque la géométrie des pièces est imparfaite.
: En géométrie, par deux points, il passe une seule et unique droite.
Cela permet de fixer l'orientation de la pièce sur le plan, on parle de « droite d'orientation ».
 
Si l'onl’on veut réaliser une liaison glissière (schéma de droite), il faut associer une liaison appui plan et une liaison linéaire rectiligne. Si l'onl’on associe deux liaison appui plan, on a une indétermination.
 
Cette indétermination peut induire une erreur de positionnement, et si l'onl’on force les pièces pour le maintien en position, cela peut créer une déformation des pièces.
 
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On commence par usiner une face (c'est-à-dire une grande face, figure du haut) :
* on prend comme référence le fond de l'étau, et l'onl’on pose des cales étalon afin de régler la position de la pièce ; on assure ainsi un appui plan (-3DL) sous la forme de deux liaisons linéaires rectilignes ; pour avoir un serrage plus efficace, on ne laisse dépasser que le minimum de la pièce ;
* on met la pièce en butée contre le mors fixe ; si les surfaces étaient parfaites, on n'aurait une liaison appui plan, mais on ne la considère que comme une liaison linéaire rectiligne (- 2DL) ;
* on serre l'étau, puis on s'assure que les cales sont bien coincées ; si ce n'est pas le cas, on frappe la pièce avec un maillet.
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* on prend comme référence le mors fixe de l'étau ; la face dressée est posée contre ce mors (liaison appui plan, -3 DL) ;
* la pièce est posée sur une cale (liaison linéaire rectiligne, - 2 DL) ; on met deux cales, mais il suffit qu'une seule soit en contact (voir ci-après) ;
* le serrage se fait par l'intermédiaire d'un rondin ; en ajustant la position du rondin, on fait pivoter la pièce, on s'assure ainsi que l'appui plan est bien contre le mors fixe, et que les cales n'assurent qu'une liaison linéaire rectiligne ; il suffit qu'une des deux cales soit coincée, l'autre peut être libre ; chaque fois que l'onl’on sert sur une surface brute, on utilise un rondin.
Dans ce cas-là également, on crée une liaison glissière composée d'une liaison appui plan et d'une liaison linéaire rectiligne.
 
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[[Fichier:Montage usinage cylindre ve etau.jpg | thumb | 400px | Mise en position d'un cylindre dans un vé]]
 
Lorsque l'onl’on veut fraiser un cylindre, on utilise un vé. Le vé est mis en position de manière classique : il est en appui plan sur le mors fixe de l'étau, et est orienté par une cale. Le cylindre est placé dans le vé ; les plans du vé sont en contact linéaire rectiligne avec le cylindre, l'association des deux liaisons crée une liaison pivot glissant dont l'axe est imposé par le vé. Le cylindre est en butée sur une cale, ce qui crée au final une liaison pivot.
 
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– bas : montage spécifique permettant d'assurer un concentricité entre l'alésage et la surface extérieure]]
 
Lorsque l'onl’on a usiné la surface extérieure (chariotage), on peut se servir de cette surface comme surface de référence. On effectue alors un serrage dans des mors usinés exactement au diamètre extérieur, dits « mors doux ». Cette prise se fait sur avec une grande surface de contact ; la force est bien répartie, ce qui réduit le risque de marquer la pièce. Le « fond » des mors doux est usiné afin de servir de butée.
 
Pour l'usinage final, on peut utiliser un montage spécial permettant d'assurer des tolérances géométriques serrées. Dans l'exemple ci-contre, lors de la deuxième opération, on crée une surface droite et un alésage<ref>alésage : trou dont la forme est parfaitement maîtrisée (les tolérances sont très serrées)</ref> avec le montage entre mors doux ; pour l'étape suivante, le montage spécial utilise la surface droite comme appui et l'alésage pour le centrage de la pièce. Cette méthode de maintien permet d’avoir une surface extérieure parfaitement perpendiculaire à la surface droite et parfaitement concentrique à l'alésage ; par ailleurs, la prise se faisant par l'intérieur, on peut usiner la surface extérieur en une seule passe, ce qui assure sa régularité.
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== Montage et démontage d'une machine ==
 
Un mécanisme est composé de plusieurs pièces. Si l'onl’on veut que le fonctionnement soit précis, le placement des pièces les unes par rapport aux autre doit l'être également. La mise en position des pièces par rapport au bâti répond aux mêmes exigences que précédemment. Le cas le plus typique est celui de la liaison encastrement démontable (ou liaison complète démontable).
 
=== Assemblages vissés et assimilés ===
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Pour le monteur : la roue vient coulisser sur l'arbre claveté, qui forme une liaison glissière. La roue vient en butée contre l'épaulement. On a bien bloqué tous les degrés de liberté.
 
Les deux visions sont équivalentes, le premier pense à la fonction qu'assure chaque surface, le second à la manière dont on monte et démonte l'ensemble. Si l'onl’on décompose totalement la liaison, on a un centrage long (liaison pivot glissant) et deux liaisons sphère-plan (appui sur l'épaulement et sur la clavette).
 
Le maintien en position se fait par un écrou frein (par exemple écrou à encoches) : il n'y a pas de risque de desserrage lors de la rotation de l'arbre.
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[[Fichier:Maquette plan cc pct.svg | thumb | 400px | Plan de la maquette]]
 
Si l'onl’on analyse les surfaces de contact, les pions ont une surface de contact cylindrique, on a donc deux liaisons pivot glissant. Ceci impose une conception et une réalisation soignées : l'assiette du flasque est imposée à la fois par l'appui plan et par chacun des deux pions ; si l'axe des pions n'est pas parfaitement perpendiculaire au plan d'appui, et si les positions des perçages recevant les pions ne sont pas parfaitement exécutées sur les deux pièces, on obtient un système impossible à monter. Pour éviter ce problème, il faudrait utiliser des centreurs dégagés :
* un centreur n'ayant qu'un contact circulaire avec le trou correspondant (cimblot), assurant une liaison linéaire annulaire ;
* un centreur dégagé (locating), en forme de lame de tournevis plat, assurant deux contacts ponctuels.
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L'hyperstatisme est parfois nécessaire, pour avoir un système plus solide. Il faut alors avoir des pièces réalisées de manière très précise ou bien avoir des systèmes réglables, pour éviter ces problèmes.
 
Reprenons l'exemple du montage de la roue dentée. Lorsque l'onl’on serre l'écrou, on plaque la roue contre l'épaulement. L'orientation de la roue n'est alors plus imposé par le centrage long — rappelons qu’il y a un jeu pour permettre le montage — mais par l'épaulement. Si le plan de l'épaulement n'est pas ''parfaitement'' perpendiculaire à l'axe du centrage long, le jeu de montage n'est plus suffisant et l'onl’on déforme la roue dentée ou l'axe. À cela, il faut rajouter l'orientation de la clavette : le jeu entre la clavette et le logement doit être minimal pour éviter les chocs lors de la mise en rotation, l'axe de l'oblong doit être ''parfaitement'' parallèle à l'axe de l'arbre.
 
Les qualificatifs ''parfaitement'' signifient en fait avec une tolérance géométrique serrée ; respectivement tolérance de perpendicularité et tolérance de parallélisme.