RAPPORT DE METHODE

RAPPORT DE METHODE
ETUDE TECHNICO-ECONOMIQUE: Cas de l'usinage
de deux alésages 20H7
LOPEZ Paul-Thomas
HAUSTRATE William
SOMMAIRE
I.
II.
Etude générale :
a.
b.
c.
Opérations d’usinage
Mise en position isostatique et serrage
Schéma de la solution retenue
Etude des différents cas
a.
b.
c.
d.
Cas
Cas
Cas
Cas
n°1
n°2
n°3
n°4
III. Tableau de comparaison des solutions
et courbes de coûts.
IV. Conclusion
I.
Etude générale
a. Opération d'usinage
Nature des opérations :
- 2 pointages
- 2 perçages 19.7
- 2 alésages 20H7 Ra 3.2
Conditions BE :
- Parallélisme de l'alésage par rapport à la surface A.
- Concentricité du 2èmé alésage par rapport au 1er.
Outillage :
Cas n°1
Perçage 19.7 foret ARS (avec canon)
Alésage à l'alésoir carbure (canon escamoté)
Cas n°2
Perçage outil carbure (avec canon)
Barre à aléser carbure (ébauche + finition)
Cas n °3
Pointage foret à centrer ARS
Perçage outil carbure (sans canon)
Alésage barre carbure (ébauche + finition)
Cas n°4
Perçage outil carbure avec canon
Alésage barre carbure (ébauche + finition)
b. Mise en position isostatique et serrage
On réalisera la mise en position de la pièce cette façon suivante:
-Un appui-plan sur la Surface A
-Un centrage court dans l’alésage Ø100+0,04
-Une ponctuelle dans le trou d’indexage Ø12,5H8
c. Schéma de la solution retenue
II.
Etude des différents cas
a. Cas n°1 Usinage manuel
Calcul du temps de cycle :
-montage pièce
-indexage canon
45 s
2s
Perçage
-avance rapide avant usinage
-perçage vitesse travail
-retour rapide après usinage
-désindexage canon
-indexage pièce
-indexage canon
Perçage
-avance rapide avant usinage
-perçage vitesse travail
-retour rapide après usinage
-désindexage canon
-passage broche à broche
Alésage
-avance rapide avant usinage
-alésage descente vitesse travail
-retour rapide après usinage
-indexage pièce
Alésage
-avance rapide avant usinage
-alésage descente vitesse travail
-retour rapide après usinage
-démontage
1.5 s
12.8 s
1.5 s
2s
2s
2s
1.5 s
12.8 s
1.5 s
2s
2s
1.5 s
6.5 s
1.5 s
2s
1.5 s
6.5 s
1.5 s
45 s
Temps total par pièce= 154.6 s / pièce
Calcul de la cadence :
Cadence = (60 x 60) / 154.6 = 23.28 pièces/h
Calcul des temps d'usinage :
• Temps de Perçage :
Données
Outil ARS : Vc = 30 m/min
fz ébauche 0,3 mm/tr
course totale = 31 mm
mm
N = (1000 x Vc) / (3.14 x D)= 484.98 tr/min
Et
D'où :
avec
D = 19,7
Vf = fz x N = 0.3 x 484.98 = 145 mm/min
Temps
12.8 s
• Temps Alésage :
perçage
= (course totale) / Vf = 31/145= 0.214 min =
Alésoir carbure : Vc = 90 m/min
fz finition 0,2 mm/tr
course totale = 31 mm
N = (1000 x Vc) / (3.14 x D)= 1433 tr/min
avec
D = 20
mm
et
D'où :
= 6.49 s
Vf = fz x N = 0.2 x 1433 = 286.6 mm/min
Temps
alésage
= (course totale) / Vf = 31/286.6= 0.108 min
Calcul du coût de l'usinage :
On est en présence d’une série de 40 pièces par semaine pendant 1 an (40
semaines)
Temps Total = Temps total par pièce x Nombre de pièce par semaine x Nombre
de semaine = 154.6 x 40 x 40 = 247360 s = 68.71 heures
Coût d'usinage annuel = Temps Total (coût horaire machine + coût opérateur)
+ 40 x frais
de lancement + investissement = 92.4 x (0.3 +
13.70) + 40 x 6.10 + 914.7 = 2120.65 euros / an
ON A DONC UN COÛT PAR PIECE DE 2120.65/ (40*40)= 1.32
euros/pièces
Soit sans les frais d’investissement 0,754 euros/pièces.
b. Cas n°2 Usinage semi-automatique
Calcul du temps de cycle :
-montage pièce
30 s
Perçage
-avance rapide avant usinage 150mm
-perçage vitesse travail
-retour rapide après usinage 181mm
-rotation pièce
2.25 s
3.196 s
2.715 s
2s
Alésage
- avance rapide avant usinage 150mm
-alésage ébauche sur 30mm avance travail
-alésage finition avance travail
-alésage finition avance travail
-retour rapide après alésage 181mm
2.25 s
3.768 s
4.145 s
4.145 s
2.715 s
-rotation pièce
2s
-répétition de l’opération d’alésage 17.03 s
-démontage
30 s
Temps de cycle total pour une pièce = 106.221 s / pièce
Calcul des temps d'usinage :
• Temps de Perçage :
Outil Carbure : Vc = 120 m/min
fz ébauche 0,3 mm/tr
Course totale = 31 mm
N = (1000 x Vc) / (3.14 x D)= 1939.9 tr/min
avec
D = 19,7
mm
et
D'où :
Vf = fz x N = 0.3 x 1939.9 = 581.98 mm/min
Temps
• Temps Alésage :
perçage
= (60 x 31) / 581.98 = 3.196 s
-ébauche : Alésage barre carbure Vc = 100 m/min
fz ébauche 0,3 mm/tr
course totale = 30 mm
N = (1000 x Vc) / (3.14 x D)= 1592.36 tr/min
avec
D = 20
mm
et
Vf = fz x N = 0.3 x 1592.36 = 477.70 mm/min
D'où :
Temps
alésage
= (60 x 30) / 477.70 = 3.768 s
-finition : Alésage barre carbure fz finition 0.2 mm/tr
Vf = fz x N = 0.2 x 1592.36 = 318.47 mm/min
D'où :
Temps
alésage
= (60 x 22) / 318.47= 4.145 s
Calcul des temps d’avance / retour rapide
Vitesse avance rapide = 4000 mm/min
150 mm :
150 / 4000 = 0.0375 min
= 2.25 s
181 mm :
181 / 4000 = 0.04525 min
= 2.715 s
31 mm :
31 / 4000 = 0.00775 min
= 0.465 s
Calcul de la cadence :
Cadence = (60 x 60) / 106.221 = 33.89 pièces/h
Calcul du coût de l'usinage :
Le temps total pour une cadence de 100 pièces par jour pendant 1 an
(300 jours) est de :
Temps
Total
= 106.221 x 100 x 300 = 3186630 s
= 885.175 heures
Coût d’usinage annuel = 885.175 (coût horaire machine + coût opérateur)
+300 x frais
de lancement + investissement
= 885.175 (0.75+10.70) + 300 x 6.10 + 2745
= 14710.254 euros / an
COÛT PAR PIECE= 14710.254/(30000)=0.490 euro/pièces
Soit sans les frais d’investissement 0, 399 euros/pièces.
c. CAS 3 : usinage automatique avec 2 unités à CN et 2 montages
Calcul du temps de cycle :
-montage pièce
Pointage
-avance rapide avant pointage 150mm
-pointage vitesse travail
(Garde 2mm + pointage 6mm)
-retour rapide après pointage158mm
30 s
1.8 s
1.5 s
1.89 s
-changement outil
Perçage
-avance rapide avant perçage 150mm
-perçage vitesse travail
-retour rapide après perçage 181mm
1s
- changement outil
Alésage
- avance rapide avant alésage 150mm
-alésage ébauche avance travail
-alésage finition avance travail
-alésage finition avance travail
-retour rapide après alésage 181mm
- changement outil
-rotation pièce
-répétition des opérations
Pour le deuxième trou
-démontage
1s
1.8 s
5.84 s
2.172 s
1.8 s
3.768 s
4.14 s
4.14 s
2.172
1s
1s
33.022 s
30 s
Temps de cycle total pour deux pièces = 126.044 s / 2 pièces
Donc pour une pièce : T= 63.022 s /piece
Calcul des temps d'usinage :
• Temps de Pointage :
Foret à centrer ARS : Vc = 20 m/min
fz ébauche 0,3 mm/tr
Course totale = 12 mm
N = (1000 x Vc) / (3.14 x D)= 1068 tr/min
avec
D = 6 mm
et
Vf = fz x N = 0.3 x 1068 = 320.4 mm/min
D'où :
Temps
• Temps de Perçage :
pointage
= (60 x 8) / 320.4 = 1.5 s
Outil Carbure : Vc = 120 m/min
fz ébauche 0,3 mm/tr
Course totale = 31 mm
N = (1000 x Vc) / (3.14 x D)= 1939.93 tr/min
et
D'où :
avec
D = 19,7 mm
Vf = fz x N = 0.3 x 1939.93 = 581.97 mm/min
Tps
perçage
= (60 x 31) / 581.97 = 5.84 s
• Temps Alésage :
-ébauche : Alésage barre carbure Vc = 100
m/min
fz ébauche 0,3 mm/tr
course totale = 30 mm
mm
N = (1000 x Vc) / (3.14 x D)= 1592.36 tr/min
et
avec
Vf = fz x N = 0.12 x 1592.36 = 477.70 mm/min
D'où :
Tps
alésage
= (60 x 30) / 477.70 = 3.768 s
-finition : Alésage barre carbure fz finition 0,2 mm/tr
Vf = fz x N = 0.2 x 1592.36 = 318.47 mm/min
D'où :
Tps
alésage
= (60 x 22) / 318.47= 4.14 s
Calcul des temps d’avance / retour rapide
Vitesse avance rapide = 5000 mm/min
150 mm :
150 / 5000 = 0.03 min
= 1.8 s
158 mm :
158 / 5000 = 0.0316 min
= 1.89 s
181 mm :
181 / 5000 = 0.0362 min
D = 20
= 2.172 s
Calcul de la cadence :
Cadence = (60 x 60) / 63.022= 57.12 pièces/h
Calcul du coût de l'usinage :
Le temps total pour une cadence de 150 pièces par jour pendant 2 ans
(300 jours) est de :
Temps
Total
= 63.022 x 150 x 300 x 2 = 5671980 s
On dispose de 2 machines pour l’usinage donc le temps de réalisation sera
divisé par 2.
Donc Temps Total = 5671980 / 2 = 2835990 s
= 787.77 h
Coût d’usinage pour 2 ans = 787.77 x (coût horaire 2 machines + coût
opérateur) +
600 x frais de lancement + investissement
= 787.77 x (6.55 +10.70) + 600 x 4.60 + 6100
= 22449 euros pour 2 ans
Coût unitaire = 22449 / (2 x 150 x 300) = 0.35 euros / pièces
Soit sans les frais d’investissement 0,182 euros/pièces.
ETUDE DU CAS 4 : usinage automatique sur transfert linéaire
Calcul du temps de cycle :
-montage pièce
30 s
-transfert poste à poste2 s
-démontage
30 s
Temps de cycle total pour une pièce = 62 s / pièce
Calcul de la cadence :
Cadence = (60 x 60) / 62 = 58.06 pièces/h
Calcul des temps d'usinage :
• Temps de Perçage :
Outil Carbure : Vc = 120 m/min
fz ébauche 0,3 mm/tr
Course totale = 31 mm
N = (1000 x Vc) / (3.14 x D)= 1939.93 tr/min
avec
D = 19,7
mm
et
D'où :
Vf = fz x N = 0.3 x 1939.93 = 581.97 mm/min
Temps
perçage
= (60 x 31) / 581.97 = 3.196 s
• Temps Alésage :
-ébauche : Alésage barre carbure Vc = 100 m/min
fz ébauche 0,3 mm/tr
course totale = 30 mm
mm
N = (1000 x Vc) / (3.14 x D)= 1592.36 tr/min
et
D'où :
avec
Vf = fz x N = 0.3 x 1592.36 = 477.71 mm/min
Temps
alésage
= (60 x 30) / 477.71 = 3.76 s
-finition : Alésage barre carbure fz finition 0.2 mm/tr
Vf = fz x N = 0.2 x 1592.36 = 318.47 mm/min
D = 20
D'où :
Tps
alésage
= (60 x 22) / 318.47= 4.14 s
On négligera les temps d’avance et retour en avance rapide car ils se font
sur de courtes distances.
Calcul du coût de l'usinage :
Le temps total pour une cadence de 800 pièces par jour pendant 3 ans
(300 jours) est de :
Temps
Total
= 62 x 800 x 300 x 3 = 44 640 000 s
= 12 400 heures
Coût d’usinage pour 3 ans = 12400 x (coût horaire machine + coût opérateur)
+
frais de lancement + investissement
= 12400 x (3 + 10.7) + 762 + 22870
= 193 512 euros pour 3 ans
Coût unitaire = 193 512 / (3 x 800 x 300) = 0.269 euros / pièces
Soit sans les frais d’investissement 0,237euros/pièces.
III. Tableau de comparaison des solutions
et courbe de coûts.
Tableaux récapitulatifs
Cas N°
1
2
3
4
Investissement
(€)
914.7
2745
6100
22870
Nbre de piècesà
réaliser
1600
30000
90000
720000
Nbre de
pièces
0
2000
2500
3000
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
55000
60000
65000
70000
75000
80000
85000
90000
95000
100000
Cas n°1
914,7
2840,7
3322,2
3803,7
5729,7
10544,7
15359,7
20174,7
24989,7
29804,7
34619,7
39434,7
44249,7
49064,7
53879,7
58694,7
63509,7
68324,7
73139,7
77954,7
82769,7
87584,7
92399,7
97214,7
Cout total (en
€)
2120.65
14710.254
22449
193512
Cas n°2
2745
3665
3895
4125
5045
7345
9645
11945
14245
16545
18845
21145
23445
25745
28045
30345
32645
34945
37245
39545
41845
44145
46445
48745
Cas n°3
6100
6860
7050
7240
8000
9900
11800
13700
15600
17500
19400
21300
23200
25100
27000
28900
30800
32700
34600
36500
38400
40300
42200
44100
Cout
unitaire(€)
1.32
0.490
0.35
0.269
Cas n°4
22870
23344
23463
23581
24055
25240
26425
27610
28795
29980
31165
32350
33535
34720
35905
37090
38275
39460
40645
41830
43015
44200
45385
46570
Durée de
cycle
40 semaines
300 jours
600 jours
900 jours
Calcul du seuil de rentabilité
Cas N°2 (pièces)
2205
Cas N°3 (pièces)
23964
Cas N°4 (pièces)
207037
IV. CONCLUSION
A partir de données technologiques relatives à certains types
d’usinage, nous avons pu effectuer une étude technico-économique
pour le cas des deux alésages 20H7. Les différences de techniques
d’usinage, les calculs des temps de cycle et des cadence horaire
ainsi que le calcul des coûts nous ont permit de déterminer quelle
serait la stratégie la plus judicieuse en terme de rentabilité.