Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage
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Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage



  1. #1
    Aries90

    Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage


    ------

    Bonjour à tous,

    Actuellement en licence pro CPI et travaillant dans une entreprise de mécanique, mon projet d'année est de reconcevoir un montage d'usinage.

    Je cherche à dimensionner les 2 broches de maintien du montage et je me demande si ces broches ne travaillent qu'en cisaillement?

    1: broche Diamètre 16mm, 2: douille de positionnement, 3: douille de fixation

    Voici une photo du montage

    Merci à tous

    -----
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  2. #2
    cdx01

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Bonjour,

    Il faut faire le rapport des couples pour voir l'effort en traction des broches. Quel est l'intensité de l'effort F ?

  3. #3
    Aries90

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Bonjour CDX01,

    Qu'entendez vous par le rapport des couples?
    Et l'effort appliqué en F est de 1722N

  4. #4
    cdx01

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Etant donné que le montage est bloqué par les broches, l'effort F crée un couple correspondant à 1722*d (d étant la distance du point d'application de la force au plan de pose). Ce couple est repris par la force de serrage des broches à la distance de la broche à l'extrémité droite du montage (point théorique de basculement).
    L'effort F va crée une force inverse (de bas en haut) à celle du serrage et diminuer celle-ci. Il faut vérifier la force verticale liée à la force F.
    Il faut en effet vérifier la contrainte en cisaillement, même si visuellement, par rapport à F, ça passe largement.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    cdx01

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Je peux faire un schéma si besoin.

  7. #6
    Aries90

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Merci pour les réponses très rapides,

    Donc la distance entre la force F et le plan de pose est de 230mm donc ce qui nous fait C=F*d, C=1722*0.23=395.6Nm.
    Par contre pour la force verticale liée à F, je vois pas comment la trouver?

    Pour le cisaillement cela donne:
    To=T/S= 1722/((Pi*D2)/4)=8.56MPa
    To<= Rpg
    Rpg=Rg/s=315/5=63Mpa

    Rg=0.7Re
    Rg=0.7*450MPa
    Rg=315MPa

    d'ou To<=Rpg
    8.56<=63MPa

    Es-ce bon?

  8. #7
    Aries90

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    oui un schéma serait parfait! merci

  9. #8
    cdx01

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Sections cisaillées : 2*(pi*8²)=402 mm² (2 sections résistantes).

    Tho=1722/402 = 4.28 MPa <= Rpg / alpha (alpha coefficient de sécurité)
    Rpg = Rp0.2 / (2*(1+v)) avec v : coefficient de poisson (0.3 pour l'acier)

    Pour la force de serrage, elle dépend du couple de serrage.

    Quelle est la distance entre les broches et l'extrémité droite du montage (cote b sur l'image ci-jointe) ?
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  10. #9
    Aries90

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Ok pour le calcul j'avais oublier les deux broches!

    Bon je ne peux pas voir la photo mais je suppose que c'est cela.
    Ce qui fait 107mm.

    Pour ce qui est de la force de serrage, selon la désignation de la broche: force de retenue 5.3KN et le couple de serrage est de 3Nm max.
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    Dernière modification par Aries90 ; 11/07/2016 à 11h34.

  11. #10
    cdx01

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Le couple lié à la force F est bien : 1722*0.23=396 N.m.
    La force totale au niveau des broches est : 396 / 0.107 = 3701.5 N / 2 = 1850.75 N par broche
    Il faut ensuite calculer la contrainte de Von Mises avec la contrainte de cisaillement et la contrainte de traction, mais là avec du 16mm, on est très large.

  12. #11
    albi69

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Bonjour
    En cas de positionnement par broche, sur un montage d'usinage précis, il ne faut pas prendre en compte uniquement la contrainte. Parfois, si le diamètre n'est pas assez gros, il y a eu peu de flexion et les cotes ne sont pas répétitives. 16 mm, c'est pas si gros que ça!

  13. #12
    cdx01

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Oui en effet, il faut le vérifier.

  14. #13
    Aries90

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    merci pour vos réponses,

    donc pour résumer je dois calculer les contraintes de Von mises en traction et cisaillement mais pour la flexion comment je fais?

  15. #14
    Aries90

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    je voulais dire pour une poutre je peux calculer la flexion mais comment je fais pour l'appliquer aux niveaux des broches?

  16. #15
    albi69

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Bonjour
    je ne sais pas calculer la flexion. Je sais seulement que en pratique, il faut un gros diamètre pour avoir de la précision dans le positionnement.

  17. #16
    cdx01

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Ce qu'il faut plutôt vérifier, c'est l'arrachement des filets (cisaillement) des filets au niveau des écrous lié à l'effort axial lié au couple.
    Même s'il y a un couple, étant donné que la broche et la douille sont ajustées dans le bâti, il ne devrait pas y a voir de flexion.

  18. #17
    Aries90

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    L'arrachement des filets de la partie ou repose la pièce?
    Et pour ce qui est du diamètre des broches je dois vérifier par calculs, donc il me faut une méthode de dimensionnement!
    J'ai essayé de calculer la contrainte de Von mises et à vrai dire c'est pas glorieux, vous pourriez m'éclairer?

  19. #18
    cdx01

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    La partie supérieure de la broche doit être fileté pour recevoir l'écrou. Il faudrait connaître le nombre de filets en prise.

    Il faut dans un premier temps, calculer la force axiale lié au couple de serrage de 3 N.m. avec la formule de Kellerman : F = C / ((pas/2*pi)+(0.583*d2*µf)+(Rm*µt))

    C : couple de serrage en N.mm.
    pas : pas de la vis
    d2 = d - (0.6495*pas)
    µf : coefficient de frottement filets
    Rm : rayon moyen sous tête
    µt : coefficient de frottement sous tête

    Ensuite, calculer l'effort axial lié au couple puis déduire la force du calcul ci-dessus ce qui donnera la force axiale résultante.
    Vérifier le cisaillement des filets au niveau de la partie filetée de la broche.
    Calculer la flexion n'est pas simple, car la section comprend la broche, la douille et la bâti, moi j'en ferai abstraction.

    Si besoin je peux détailler le calcul.

  20. #19
    Aries90

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Oui je veux bien que vous me détaillez les calculs, s'il vous plaît, je commence à être un peu perdu!

    Donc pour résumer, pour savoir si les broches vont tenir je dois calculer le cisaillement au niveau du diamètre de la broche et des efforts axiaux.
    Ensuite, calculer l'arrachage des filets mais par contre le cisaillement n'intervient pas aux niveaux des filets puisqu'il ne sont pas situés aux niveaux du plan de joint des 2 plaques à positionner!

    je joint le détaille des broches norelem.

    merci encore pour l'aides.
    Images attachées Images attachées

  21. #20
    cdx01

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    D'accord, je comprends mieux le principe.

    L'effort axial lié au couple lié à la force de 1722 N est comme décrit plus haut :
    C=1722*0.23=396 N.m.
    F=396/0.107=3701 N soit 1851 N par broche.
    Il faudrait donc une force axiale du haut vers le bas, qui soit supérieure.

    Pour le calcul de la force axiale en fonction du couple de serrage de la vis de la broche, il faudrait poser la question à NORELEM, sinon il me manque des infos.

  22. #21
    cdx01

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Le calcul de la force axiale de la vis M6 de la broche donnerait :

    F = 3000 / ((1/2*pi)+(0.583*14.7*0.3) = 1099 N
    La force axiale totale serait donc de : 1099+1851 = 2950 N

    Ceci reste une estimation. On voit que l'on est en-dessous de 5.3 KN.

  23. #22
    cdx01

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Pour le calcul en flexion, on prend comme section résistante la broche+la douille (en réalité il faudrait prendre aussi le bâti mais on ne connaît pas son moment d'inertie).
    Diamètre broche : 16mm
    Diamètre extérieur douille : 25mm (d'après ce que j'ai relevé sur le schéma)

    I=(pi*50^4)/64=306796.16 mm4
    I/v=306796.16/25=12271.85 mm3

    sigma=(396000/12271.85)=32.27 MPa
    y=(13202*30^3)/(3*210000*306796)=1.84.10-3 mm

    Contrainte de traction :
    Section résistante : 8²*pi = 201 mm²
    sigma = 2950 / 201 = 14.68 MPa

    Von Mises = racine carre ((32.27+14.68)²+3*4.28²) = 47.53 MPa.

  24. #23
    cdx01

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Pour être plus juste, en général on le néglige, il faudrait calculer la contrainte de l'effort tranchant.
    Tho = (4/3)*(T/S)=(4/3)*(13202/1963.5) = 8.96 MPa

    Ce qui donne finalement :
    Von Mises = racine carré ((32.27+14.68)²+3*(4.28+8.96)² ) = 81.34 MPa

  25. #24
    cdx01

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Pardon, mon résultat n'est pas bon :
    Von Mises = racine carré ((32.27+14.68)^2 + 3*(4.28+8.96)^2) = 52.25 MPa

  26. #25
    Aries90

    Re : Recherche de contraintes sur une broche, montage d'usinage

    Bonjour,

    merci Cdx01 pour ta grande aide!
    donc le dimensionnement de mes broches est correct, vu que les 52,25 Mpa du critère de Von mises est inférieur au Re de l'acier.

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