Présenté par Christian Savaria (H2021)
Bâtis de machines
Cours 1 : Introduction aux bâtis de
machines
Plan de cours
➢ Processus de conception
➢ Exercice 1 : Hypothèses
➢ Types de machines industrielles
➢ Qu’est-ce qu’un bâti?
➢ Types de bâtis
➢ Matériaux des bâtis
➢ Composantes des bâtis
➢ Caractéristiques des bâtis
➢ Formes et disposition des bâtis
➢ Exercice 2: Analyser le cahier des charges
Processus de conception
➢ Le cahier des charges
Un client a besoin d’une machine
industrielle. Ses besoins sont spécifiés dans le cahier des charges.
➢ La machine industrielle
Le type de machine est spécifié selon les besoins du client.
➢ Les mécanismes de la machine Le schéma fonctionnel permet de
commencer la conception. Qté arbres?
Courroies ou engrenages, etc.?
➢ Le bâti de la machine
Les mécanismes on besoins de supports et le bâti lui-même doit être supporté au sol
Conception d’une machine
industrielle
Conception des mécanismes
Conception du bâti Cahier des charges
Le processus de conception d’une machine
Processus de conception
➢ Le cahier des charges définit les besoins du client et fournit les informations de base pour la
conception des mécanismes et du bâti.
Le cahier des charges
• Besoins du client?
Ex: Couper du bois
Mécanismes
• Info. de base
ex: tronc d’arbre (12 po dia)
• Paramètres à définir ex: transmission à chaîne
• Paramètres à calculer ex: Ratio de vitesse?
Bâti
• Info de base
ex: dim. hors tout
• Paramètres à définir ex: type de bâti
• Paramètres à calculer ex: position des supports
Le processus simplifié de conception d’une machine
➢ La conception des mécanismes et du bâti implique
plusieurs choix (paramètres à définir) et
plusieurs calculs (paramètres à calculer)
Processus de conception
➢ Certains paramètres pour la
conception du bâti sont spécifiés dans le cahier des charges ou sont définis selon l’expérience du
concepteur
➢ D’autres paramètres nécessitent une analyse des mécanismes et des efforts transmis au bâti
Bâti
• Info de base
ex: dim. hors tout
• Paramètres à définir ex: type de bâti
• Paramètres à calculer ex: position des supports
Sources d’information pour le bâti
Info de base & paramètres à définir?
• Analyse du cahier des charges
• Expérience personnelle
• Cours de la technique (Métiers et procédés)
Paramètres à définir?
• Analyse des mécanismes et des efforts transmis au bâti
• Cours de la technique (physique industrielle, conception 1,
conception 2)
Suite à l’analyse du cahier des charges, le concepteur du bâti a besoin d’utiliser des notions théoriques de base pour poursuivre le processus de conception. Il doit choisir:
Processus de conception
Début de la conception du bâti
Bâti
• Info de base
• Paramètres à définir Type de bâti
Matériaux Composantes Caractéristiques
Formes et dispositions Type de joint
• Paramètres à calculer
Le type de bâti
Les matériaux
Les composantes
Les caractéristiques
La forme et la disposition générale des éléments de machine
Le type de type de joint (soudés ou boulonné)
Cahier des charges
Mécanismes
Exercice 1.1 : Hypothèses
➢ Au début d’un projet de conception, le concepteur du bâti peut être amené à se poser plusieurs questions.
➢ Certaines questions peuvent être répondues en
analysant le cahier des charges et d’autres le seront au cours du processus de conception. Plus on avance
dans le processus, plus les détails se définissent.
➢ Complétez l’exercice1: Hypothèses
Qu’est-ce un bâti?
➢ Un bâti de machine maintient en position relative constante les principaux éléments actifs de la
machine en considérant les forces internes
Bâti d’une fraiseuse numérique Supporter les arbres, la table,
les moteurs, le système de lubrification Bâti d’un réducteur de vitesse
Supporter les arbres
Types de machines industrielles
• Machine-outil (Machines d’usinage, de finition)
• Machine de production (Impression 3D, presse mécanique)
• Machines et équipements industriels (Soudage, four à traitement thermique)
• Emballage, logistique et équipements industriels (Manutention, convoyage)
• Transmission mécanique(réducteur de vitesse, réducteur planétaire)
Les types de machines industrielles
http://www.directindustry.fr/fabricant-industriel/bati-carterisation- machine-97831.html
Types de bâtis
➢ Bâtis moulés
➢ Bâtis soudés
➢ Bâtis mixtes
Selon le mode de fabrication
Bâti
• Info de base
• Paramètres à définir Type de bâti
Matériaux Composantes Caractéristiques
Formes et dispositions Type de joint
• Paramètres à calculer
http://www.directindustry.fr/prod/voortman-steel- machinery/product-22084-1973247.html
http://www.directindustry.fr/prod/voith-gmbh-co- kgaa/product-39449-1996349.html
Bâti soudé: machine à découper au plasma
Bâti moulé: réducteur planétaire Voith hydro
Bâtis moulés:
➢ Choisi pour une plus grande production lorsque
pièces du bâti sont volumineuses. La fabrication d’un modèle de moulage coûte cher s’il est de grande
dimension.
➢ Possibilité de produire des modèles pour de petites pièces de fonderie par impression 3D ce qui réduit les coûts pour de petites séries ou une production
unitaire.
➢ Plus pratique pour réaliser des formes complexes avec des évidements intérieurs
Types de bâtis
Selon le mode de fabrication
Bâtis soudé:
➢ Utilise des profilés standard et de tôles pliées, il sera plus économique compte tenu de procédé de
fabrication.
➢ Plus économique pour une petite production ou une production unitaire et pour des formes relativement simples, le prix des matériaux devra aussi être
considéré.
➢ Il est toutefois possible de mettre en place une production en série de bâtis soudée. (ex.: châssis automobile)
Types de bâtis
Selon le mode de fabrication
Bâtis mixte:
➢ Ils sont obtenus en soudant des éléments simples
obtenus par moulage puis soudés. Il faut s’assurer de la compatibilité des matériaux à souder (à venir, cours sur la soudure)
➢ Il est également possible de boulonner des parties du bâti si nécessaire. Tout dépend des éléments qui ont besoins d’un assemblage permanent.
Types de bâtis
Selon le mode de fabrication
➢ Bâtis caisson (soudés ou moulés)
➢ Bâtis à nervures (soudés ou moulés)
➢ Mécano-soudé (Soudé et boulonné)
Types de bâtis
Selon la forme générale
Bâti
• Info de base
• Paramètres à définir Type de bâti
Matériaux Composantes Caractéristiques
Formes et dispositions Type de joint
• Paramètres à calculer
Matériaux des bâtis
➢ Bâtis moulés
Fonte
Demi-doux
➢ Bâtis soudés
Acier doux et demi-doux
➢ Bâtis mixtes
Acier doux et fonte
Bâti
• Info de base
• Paramètres à définir Type de bâti
Matériaux Composantes Caractéristiques
Formes et dispositions Type de joint
• Paramètres à calculer
Selon le procédé de fabrication
Matériaux des bâtis
➢ Fonte VS acier
Propriétés Fonte ductile Acier
Résistance à la traction X X
Résistance au chocs X
Absorption des vibration X
Corrosion X
Résistance à la corrosion X
Soudabilité X
Coût X
Réf: fonte ductile vs acier
http://www.fonderie-sag.com/fonte-ductile-versus-acier
Selon les propriétés de matériaux
Matériaux des bâtis
➢ Acier doux 0,15% à 0,2% de carbone
➢ Acier demi-doux 0,2% à 0,3% de carbone
➢ Plus on augment le % de carbone, plus on augment la résistance à la traction
➢ Références voir:
Définitions aciers
https://www.editions-eyrolles.com/Dico- BTP/definition.html?id=90
Propriétés des matériaux
http://www.matweb.com/
Selon les propriétés de matériaux
Composants
➢ Nervure et gousset
➢ Pattes et semelle
➢ Bossage
➢ Alésage
➢ Ouverture
➢ Profilés
Composantes et caractéristiques des bâtis
Bâti
• Info de base
• Paramètres à définir Type de bâti
Matériaux
Composantes et carac.
Autres caractéristiques Formes et dispositions Type de joint
• Paramètres à calculer
Nervure et gousset (raidisseur): Les nervures et les goussets servent à renforcer le bâti sans surdimensionner celui-ci. Servant aussi à réduire la taille d’une soudure, les nervures et les goussets sont une bonne manière de réduire les coûts.
Composantes des bâtis
Nervure
Gousset
Pattes ou semelle: sert à appuyer le bâti sur le sol ou sur le bâti principal s’il est question de concevoir le bâti d’une composante de la machine (ex: boîte de vitesse).
La semelle est généralement de plus grandes dimensions qu’une patte et elle permet de mieux distribuer la charge au sol lorsqu’il y a de la vibration.
Composantes des bâtis
Patte
Semelle
Bossage: Surépaisseur ajoutée au bâti pour faciliter l’assemblage. Le dessus du bossage est usiné pour assurer l’assemblage. Par exemple, le serrage d’un boulon sur un surface moulée (Bon ou mauvais serrage?). Il faut éviter les surfaces mal raccordées (oreilles) qui résisteront mal aux efforts.
Composantes des bâtis
Alésage: Lors de la conception des bâtis moulés ou mixtes, comme le bâti supporte directement les arbres.
Il faut prévoir :
➢ Des chambrages lorsque les alésages sont très longs afin de faciliter l’assemblage
➢ Le centrage de la portée de l’arbre lorsque l’arbre se termine par un filetage
Composantes des bâtis
Chambrage
Centrage de l’arbre
Ouverture: Il faut prévoir des ouvertures dans un bâti pour
➢ faciliter l’accès aux mécanismes pour l’entretien
➢ Alimenter les mécanismes à l’aide d’un système de lubrification (boîte de vitesse)
➢ Vidanger l’huile usée (moteur de voiture)
➢ Réaliser des évidements intérieurs de la pièce (Noyaux)
Composantes des bâtis
Profilés: Les bâtis soudés sont composés d’une structure mécano-s0udée faite de profilés standards. Le choix des types de profilés et de leur disposition dans le bâti dépend de la répartition des forces, de la position des mécanismes et d’autres paramètres.
Exemple: le châssis d’une voiture (pas un bâti de machine industrielle) est fait de profilés mécanosoudés et supporte le moteur et d’autres composantes en mouvement.
Composantes des bâtis
Autres caractéristiques des bâtis
Plusieurs caractéristiques entre en compte dans la conception d’un bâti.
➢ Considérer l’esthétisme du bâti
➢ Vérifier la possibilité de montage du bâti
Bâti
• Info de base
• Paramètres à définir Type de bâti
Matériaux
Composantes et carac.
Autres caractéristiques Formes et dispositions Type de joint
• Paramètres à calculer
➢ Minimiser le coût de fabrication
➢ Déterminer l’épaisseur minimale des parois selon le procédé et la résistance des matériaux
➢ Prévoir la lubrification organes en mouvement
➢ Pallier l’échauffement des pièces par les jeux fonctionnels adéquats
Formes et disposition des bâtis
Dans la conception d’un bâti, il faut considérer certains aspects de forme et de disposition des éléments
➢ Régularités des épaisseurs (bâtis moulés)
➢ Angles de dépouille (bâtis moulés)
Bâti
• Info de base
• Paramètres à définir Type de bâti
Matériaux Composantes Caractéristiques
Formes et dispositions Type de joint
• Paramètres à calculer
➢ Sections transversales selon efforts dans le bâti soit l’effort tranchant la flexion la torsion, etc. (Cours 2)
➢ Disposition des constructions soudées (Cours 4)
➢ Autres recommandations pour les bâtis moulés
Formes et disposition des bâtis
Régularité des épaisseurs: Il faut éviter le changement d’épaisseur trop rapide dans les bâtis moulés. Un tension moléculaire se produit au voisinage de fortes masses après le moulage.
Formes et disposition des bâtis
Angle de dépouille: Il faut ajouter des angles de dépouille pour faciliter le démoulage. Il serait très couteux et inutile de réusiner toutes les surfaces du bâti.
Les surfaces fonctionnelles seront réusinées et les dépouilles restantes figureront au dessin de détail.
Exercice 1.2: Analyser le cahier des charges
➢ À votre tour! Analysez le cahier des charges.
➢ Complétez l’exercice 1,2 : Analyser le cahier des charges
➢ Notes de cours Lajmi Abdelmajid (Hiver 2018)
➢ Types de machines industrielles
http://www.directindustry.fr/fabricant-industriel/bati-carterisation-machine-97831.html (Consulté le 17 janvier 2019)
➢ Définition: bâti de machine
https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/mecanique-th7/outillage-et-machine-outil- pour-le-travail-des-materiaux-42511210/machine-outil-b7121/bati-b7121niv10004.html
(Consulté le 22 janvier 2019)
➢ Réducteur planétaire Voith hydro
http://www.directindustry.fr/prod/voith-gmbh-co-kgaa/product-39449-1996349.html (Consulté le 22 janvier 2019)
➢ Machine à découper au plasma
http://www.directindustry.fr/prod/voortman-steel-machinery/product-22084-1973247.html (Consulté le 22 janvier 2019)
➢ Définition des aciers
https://www.editions-eyrolles.com/Dico-BTP/definition.html?id=90 (Consulté le 22 janvier 2019)
➢ Comparaison fonte vs acier
http://www.fonderie-sag.com/fonte-ductile-versus-acier (Consulté le 22 janvier 2019)
➢ Propriétés des matériaux http://www.matweb.com/
(Consulté le 22 janvier 2019)
