La liaison encastrement

1. Communication technique et initiation à la conception La liaison encastrement Plan du cours 2 A. Présentation B. Expression fonctionnelle du besoin: – Enoncé des fonctions à assurer – Caractérisation des fonctions à assurer C. Fonction « Mettre en position » D. Fonction « Maintenir en position» E. Analyse de solutions constructives

2. A. Présentation 3 Définition On appelle « liaison encastrement » la solution constructive associée à la liaison complète. On parle également « d’assemblage » pour désigner la solution constructive. Solution constructive Modèle cinématique Liaison encastrement, encastrement Liaison complète Assemblage Réaliser une liaison encastrement entre deux pièces revient donc à supprimer tous les degrés de liberté d’un pièce par rapport à l’autre. Représentation cinématique Représentations symboliques en projections orthogonales Représentation symbolique en perspective Mouvements relatifs autorisés Aucun A. Présentation 4 Pourquoi réaliser des liaisons encastrement? • Impossibilité de réaliser certaines pièces d’un seul bloc • Faciliter, voir rendre possible, le montage/démontage du mécanisme Coussinet • Matériaux différents dans un même ensemble Arbre • Nécessité de changer une pièce d’un ensemble Bâti • Laisse une possibilité éventuelle de réglage

3. B. Expression fonctionnelle du besoin 5 Enoncé des fonctions à assurer Dans sa phase d’utilisation, une liaison encastrement entre deux pièces doit assurer les fonctions suivantes: Positionner de façon stable deux pièces entre elles Transmettre les actions mécaniques Réaliser une liaison encastrement entre deux pièces Résister au milieu environnant B. Expression fonctionnelle du besoin 6 Enoncé des fonctions à assurer • Positionner de façon stable deux pièces entre elles La fonction « positionner de façon stable deux pièces entre elles » conduit à distinguer la mise en position et le maintien en position: MIse en Position des deux pièces (MIP) Résulte de la relation de contact qui s’établit entre les surfaces des deux pièces Positionner de façon stable deux pièces entre elles MAintien en Position des deux pièces (MAP) Résulte généralement de l’action d’organes de serrage La mise en position permet la suppression d’une partie ou de la totalité des degrés de liberté entre les pièces à assembler Le maintien en position permet notamment de supprimer les degrés de liberté non supprimés par la mise en position. Même si tous les degrés de liberté sont supprimés par la mise en position, le maintien en position reste nécessaire.

4. B. Expression fonctionnelle du besoin 7 Enoncé des fonctions à assurer • Positionner de façon stable deux pièces entre elles. Ex: liaison encastrement 1/2 MISE EN POSITION Surface plane: Liaison appui plan de normale z? z? Surface cylindrique courte Liaison linéaire annulaire d’axe ) , ( z x? y? O? O Mise en position partielle, subsiste un degré de liberté Rz Liaison pivot d’axe O? ( , z ) MAINTIEN EN POSITION Organe de serrage: Boulons Suppression du dernier ddl (Rz) par adhérence Liaison réalisée: liaison complète B. Expression fonctionnelle du besoin 8 Enoncé des fonctions à assurer • Transmettre les actions mécaniques La transmission des efforts dans un mécanisme s’effectue par l’intermédiaire des surfaces de contact entre les pièces liées. La connaissance des actions mécaniques à transmettre permet de déterminer la nature, la position et l’étendue des surfaces de contact entre les pièces. F ? ? F Exemple: Serrage Serrage • Résister au milieu environnant Selon le type de mécanisme dans lequel doit être implanté la liaison encastrement, celle-ci peut être confrontée à des milieux divers: • Corrosif • Haute ou basse température

5. B. Expression fonctionnelle du besoin 9 Caractérisation des fonctions à assurer Caractéristiques des fonctions Fonctions Critères d’appréciation Niveau Tx, Ty et Tz Rx, Ry, Rz Précision de la mise en position Positionner de façon stable les deux pièces entre elles Stabilité de la mise en position *** Actions mécaniques transmissibles Fx, Fy, Fz, Lx, My, Nz Transmettre les actions mécaniques En heures de fonctionnement Durée de vie En heures de fonctionnement Espacement des visites Résister au milieu environnant En heures de fonctionnement Durée de vie C. Fonction « mettre en position » 10 Modèles cinématiques associés aux surfaces fonctionnelles de MIP. Les surfaces de mise en position permettant la suppression du plus grand nombre de degré de liberté sont : Modèle cinématique associé Nbre de ddl supprimés Type de surface Surface plane de grande dimensions liaison appui plan 3 Surface cylindrique « longue » liaison pivot glissant 4 Surface de révolution quelconque liaison pivot 5 Les deux premiers types de surfaces de contact sont les plus simples à réaliser. Elles constituerons généralement les surfaces principales de mise en position d’une liaison encastrement. On retrouvera ainsi les liaisons encastrement: • À surface plane de contact prépondérante • À surface cylindrique « longue » de contact prépondérante Les degrés de liberté restant seront supprimés par l’ajout éventuel de contacts complémentaires et (ou) par le maintien en position.

6. D. Fonction « maintenir en position » 11 Principes • Mise en œuvre du phénomène d’adhérence • Surface plane de contact ? Si nous exerçons sur le solide S2 un effort , l’adhérence entre les solide S1 et S2 permettra la réalisation du maintien en position. L’effort qui provoquera le mouvement de S2 par rapport à S1 aura une norme supérieure à N . N ? T ? f Où est le coefficient d’adhérence du contact entre S1 et S2 (dépend du couple de matériaux) f D. Fonction « maintenir en position » 12 Principes • Mise en œuvre du phénomène d’adhérence • Surface cylindrique de contact Avant montage Moyeu Arbre Dm On utilise un ajustement avec serrage du type: H7m6 H7p6 Da Da>Dm Ceci produit un champ de pression radial qui permet de réaliser le maintien en position par adhérence Après montage D ? d F Da>D>Dm → ( moyeu arbre )

7. D. Fonction « maintenir en position » 13 Principes • Soudage Le soudage permet d’obtenir une liaison encastrement directe et permanente entre deux pièces jointives par fusion locale avec ou sans métal d’apport. Représentation symbolique d’un cordon de soudure (NF E 04-020) Cordon de soudure • Collage Le collage prend une place de plus en importante dans les industries de pointe du fait des avantages spécifiques de ce mode d’assemblage (gain de poids, répartition régulière des efforts, assemblage de matériaux différents…) D. Fonction « maintenir en position » 14 Principes • Autre principe: ex rivetage Le rivetage consiste à placer entre les pièces à assembler un élément appelé rivet. Le rivet comporte un « tête » déjà formée, la deuxième tête appelée « rivure » sera réalisée par déformation permanente du rivet à l’aide d’une pince, d’une bouterolle…etc Rivet à tige pleine Rivet creux Rivet « pop »

8. D. Fonction « maintenir en position » 15 Les éléments filetés de maintien en position • Principe mis en jeu Ces éléments mettent en œuvre le phénomène d’adhérence. Ils permettent de générer un champ de pression entre les surfaces des pièces à assembler. • Intérêts • Composant produit en très grandes séries donc économique, • Diversité de types et de dimensions permettant l’adaptation à la solution désirée, • Comportement bien connu, • Solution obtenue généralement démontable. • Principales dispositions Utilisation d’une vis d’assemblage La vis d’assemblage traverse librement la pièce 1 (trou de passage de diamètre supérieur à celui de la vis) et vient se visser dans la pièce 2 (trou taraudé). Tête 1 (trou lisse) Surface d’appui Tige filetée 2 (trou taraudé) D. Fonction « maintenir en position » 16 Les éléments filetés de maintien en position • Principales dispositions Utilisation d’un boulon (Vis + Ecrou) Un boulon est constitué d’une vis et d’un écrou. La vis traverse librement les deux pièces à assembler (trous de passage de diamètre supérieur à celui de la vis) et vient se visser dans l’écrou. Tête 1 (trou lisse) Surface d’appui Tige filetée 2 (trou lisse) Écrou Tête Utilisation d’une Vis de pression Tige filetée La vis de pression vient se visser dans la pièce 1 (trou de taraudé débouchant ) Son extrémité vient prend appui sur la pièce 2 (trou taraudé). 1 (trou taraudé) Surface d’appui 2

9. D. Fonction « maintenir en position » 17 Les éléments filetés de maintien en position • Description des composants • Filetage et taraudage Filet: profil enroulé en hélice sur une surface cylindrique Dans le cas d’un pièce male on parlera de filetage, dans le cas d’une pièce femelle de taraudage D. Fonction « maintenir en position » 18 Les éléments filetés de maintien en position • Description des composants • Filetage et taraudage Un filetage (taraudage) se caractérise par: Diamètre nominal (d ou D) Pas Remarque: Le pas correspond au déplacement axial d’une vis effectuant un tour par rapport à un écrou

10. D. Fonction « maintenir en position » 19 Les éléments filetés de maintien en position • Description des composants • Filetage et taraudage Sens d’hélice Profil (ici ISO) Pour un filetage ISO de diamètre nominal de 10mm, la désignation est : M10 D. Fonction « maintenir en position » 20 Les éléments filetés de maintien en position • Description des composants • Tête Elle présente: • nécessairement une empreinte nécessaire pour réaliser le serrage. • éventuellement une surface d’appui • Exemples Surface d’appui plane Surface d’appui conique Vis sans tête Vis H Vis FHC Vis HC à bout plat Vis CHC Vis HC à bout pointu

11. E. Analyse de solutions constructives 21 Exemple N°1 MISE EN POSITION CARACTERISTIQUES: Surface prépondérante et modèle cinématique associé z? 2 1 Contact(s) Complémentaire(s) et modèle(s) cinématique(s) associé(s) : y? x? O Mise en position: Ddl(s) restant: Résultat MAINTIEN EN POSITION Liaison: Schématisation de la MIP E. Analyse de solutions constructives 22 Exemple N°2 MISE EN POSITION CARACTERISTIQUES: Surface prépondérante et modèle cinématique associé Contact(s) z? Complémentaire(s) et modèle(s) cinématique(s) associé(s) : y? x? O Mise en position: Ddl(s) restant: Résultat Liaison: Schématisation de la MIP MAINTIEN EN POSITION

12. E. Analyse de solutions constructives 23 Exemple N°3 MISE EN POSITION CARACTERISTIQUES: Surface prépondérante et modèle cinématique associé 2 Contact(s) Complémentaire(s) et modèle(s) cinématique(s) associé(s) : z? y? x? Mise en position: Ddl(s) restant: Résultat O Liaison: 1 Schématisation de la MIP MAINTIEN EN POSITION E. Analyse de solutions constructives 24 Exemple N°4 MISE EN POSITION CARACTERISTIQUES: Surface prépondérante et modèle cinématique associé 2 Contact(s) Complémentaire(s) et modèle(s) cinématique(s) associé(s) : z? A y? x? Mise en position: Ddl(s) restant: Résultat O Liaison: 1 Schématisation de la MIP MAINTIEN EN POSITION

13. E. Analyse de solutions constructives 25 Exemple N°5 MISE EN POSITION CARACTERISTIQUES: Surface prépondérante et modèle cinématique associé Contact(s) z? 2 Complémentaire(s) et modèle(s) cinématique(s) associé(s) : y? x? O Mise en position: Ddl(s) restant: Résultat Liaison: 1 Schématisation de la MIP MAINTIEN EN POSITION E. Analyse de solutions constructives 26 Exemple N°6 MISE EN POSITION CARACTERISTIQUES: Surface prépondérante et modèle cinématique associé 2 Contact(s) A Complémentaire(s) et modèle(s) cinématique(s) associé(s) : z? x? O y? Mise en position: Ddl(s) restant: Résultat Liaison: 1 Schématisation de la MIP MAINTIEN EN POSITION

14. D. Analyse de solutions constructives E. Analyse de solutions constructives 27 Exemple N°7 MISE EN POSITION CARACTERISTIQUES: Surface prépondérante et modèle cinématique associé 2 z? Contact(s) Complémentaire(s) et modèle(s) cinématique(s) associé(s) : x? y? Mise en position: Ddl(s) restant: O Résultat Liaison: 1 Schématisation de la MIP MAINTIEN EN POSITION E. Analyse de solutions constructives 28 D’autres exemples à analyser 2 1 2 2 1 1 2 2 1 1