COGEZ Sylvain Juin Etude Logiciel CES4

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Lionel St-Louis
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1 COGEZ Sylvain Juin 2003 Université du Havre Etude Logiciel CES4 Licence de Technologie Mécanique Ferrure vérin Programme A380 Productique 2 Jacques COURCY - 1 -

2 Sommaire : 1- L inverseur de poussée : système de fonctionnement 2- Localisation et rôle de la pièce étudiée sur l inverseur 3- Etude sur le logiciel CES4 : A- définition des différents critères B- Filtres graphiques des types de procédés C- Les procédés de fabrication retenus 4- Conclusion - Commentaires - 2 -

logiciel CES4 : A- définition des différents critères B- Filtres graphiques

3 1- L inverseur de poussée : système de fonctionnement : Sur la figure suivante, une nacelle d avion est représentée suivant son axe moteur. En partie centrale (en blanc), les turbocompresseurs et les injecteurs de kérosène accélèrent l arbre primaire grâce à une succession d aubes. L aube du flux froid (à l avant de la nacelle) se trouve ainsi accélérée car elle est solidaire du même arbre primaire. Le cheminement de l air est réparti à 70% dans le flux froid et 30% dans le flux chaud. L inverseur (en bleu) est chargé de guider le flux froid : soit en position fermé (figure 1, position de vol), soit en position ouvert (figure 2, décélération sur la piste d atterrissage). Sur la page suivante, une image de l inverseur complet est représentée, avec en légende les principaux organes responsable du freinage de l avion. L inverseur est ici en position fermé (en vol). Lors de la phase de freinage, le panneau externe est repoussé vers l arrière grâce à un dispositif de vérin, entraînant avec lui les volets en composite. Ces derniers sont reliés par des liaisons pivot au panneau externe. L autre extrémité des volets est reliée par un système de bielles à la partie interne, qui elle reste fixe. Les volets se retrouve donc à bloquer le flux froid, car il se retrouve perpendiculaires par rapport à leur position d origine. Le flux froid est alors éjecté vers l extérieur où un assemblage de grilles (visible sur l inverseur ouvert de la page 5) l oriente vers l avant. Les 70% du flux (partie froide) provoque alors de la poussée vers l avant de l avion. A l atterrissage, le pilote n a qu à accélérer les moteurs une fois que les inverseurs sont ouverts pour augmenter son freinage

L aube du flux froid (à l avant de la nacelle) se trouve ainsi accélérée car elle est solidaire du même arbre primaire.

4 Volet Bielle Trappes accès vérins Axe moteur Panneau externe - 4 -

5 Sur l image ci-dessus, l inverseur est en position ouverte. Nous pouvons distinguer les grilles à découvert, le panneau externe (en blanc) est reculé, un vérin est visible au centre de la série de grilles. Le vérin s appui sur le cadre avant (en jaune). 2- Localisation et rôle de la pièce étudiée sur l inverseur : Les ferrures vérin sont chargées de maintenir l embase de chaque vérin dans le cadre avant en composite. Nous nous intéresserons dans cette étude à cette pièce en alliage d aluminium. Les ferrures vérins ne sont pas visibles en elle même car elle sont intégrées dans le cadre avant. Le cadre avant est un assemblage de carénages en composite. Emplacements ferrures vérins. Trois / demi inverseur - 5 -

Le vérin s appui sur le cadre avant (en jaune).

6 3- Etude sur le logiciel CES4 : A- Définition des différents critères : Les différents critères que nous sélectionnons et leur quantification vont permettre au logiciel de sélectionner le ou les processus de fabrication adaptés à la réalisation de la pièce. Critère n 1 : La masse La masse exacte de la ferrure usinée est aujourd hui de 2788g. Cependant nous allons donner une plage de valeur approximative, car la pièce peut à l avenir changer sensiblement de géométrie, et donc de masse. Nous avons choisi une masse comprise entre 2000g et 3000g. Critère n 2 : L épaisseur maxi de la pièce L épaisseur maxi de l objet est de 90mm. Nous choisirons une valeur là aussi un peu plus large afin de tenir en compte les éventuelles modifications. Nous avons quantifié une épaisseur maxi comprise entre 100 et 130mm, ce qui correspond globalement à la dimension du brut actuel d usinage. Critère n 3 : La rugosité La rugosité générale demandée au plan pour toutes les surfaces non fonctionnelle est de Ra=3.2. Nous avons enregistré une plage de valeur allant de Ra=1.6 à Ra=3.2. Critère n 4 : Le rapport plus grande dimension / épaisseur La plus grande dimension de la pièce est de 310mm. L épaisseur est de 90mm. Le rapport est donc de : 310/90 = 3.44 Encore une fois, pour prévoir les éventuelles modifications nous avons pris une plage de valeur de 3 à 4. Critère n 5 : La quantité économique de pièce produite Nous avons résonné à partir du nombre d avions qui doit être vendu afin de rentabiliser le produit. A compter environ une centaine d avions. Les ferrures vérins sont au nombre de six par inverseur, et donc de 24 par avions. De plus il faut compter une surproduction de pièces afin d alimenter le réseau de maintenance aérienne. Un incident peut endommager la pièce, il faudra donc la remplacer. La quantité économique produite a été choisie large ; entre 1500 et 4000 unités

Cependant nous allons donner une plage de valeur approximative, car la pièce peut à l avenir changer sensiblement de géométrie, et donc de masse.

7 B- Filtres graphiques des types de procédés : Critère n 1 : Masse comprise entre 2000g et 3000g Squeeze Casting Cold Isostatic Pressing 100 Plaster Mould Casting 1 g ) (k ge n ra M ass e-004 Standard Machining (Automated) Cold Closed Die Forging 1e-006 1e-008 MaterialUniverse:\Metal\Non-ferrous Alloys\Aluminium Combined Tree Attribute - 7 -

8 Critère n 2 : Epaisseur de la pièce comprise entre 100 et 130 mm 1000 Squeeze Casting Cold Closed Die Forging 100 ) m (m e ss n k h n t ic S ect io 10 1 Plaster Mould Casting Cold Isostatic Pressing 0.1 Standard Machining (Automated) Shape:\3-D Combined Tree Attribute - 8 -

$1 Standard Machining (Automated) Shape:\3-D Combined Tree Attribute$

9 Critère n 3 : La rugosité est entre 1.6 et 3.2 Cold Closed Die Forging 10 Plaster Mould Casting ) (µm e ss n gh R ou Cold Isostatic Pressing Standard Machining (Automated) Squeeze Casting 0.01 False Primary True - 9 -

10 Critère n 4 : Le rapport plus grande longueur / épaisseur entre 3 et Cold Isostatic Pressing 100 c tr a tio A spe Standard Machining (Automated) Cold Closed Die Forging 10 Plaster Mould Casting Squeeze Casting 1 False Discrete True

1000 Cold Isostatic Pressing 100 c tr a tio A spe Standard

11 Critère n 5 : La quantité économique de 1500 à 4000 unités. 1e+007 Cold Closed Die Forging 1e+006 s ) n it (u e h siz c a t m icb o Standard Machining (Automated) Cold Isostatic Pressing Plaster Mould Casting E con 100 Squeeze Casting 10 1 False Discrete True C- Les procédés de fabrication retenus : Après l aboutissement de l étude sur le logiciel CES4, cinq procédés de fabrication ont été retenus : - L usinage mécanique standard : c est aujourd hui le procédé qui est utilisé. L usinage se fait à partir d un bloc forgé (cube d aluminium). - L emboutissage à froid ; cette méthode est relativement peu utilisée par nos fournisseurs aéronautique car elle nécessite d autres moyens. De plus elle ne peut être utilisée que pour des pièces de géométrie assez simple

False Discrete True C- Les procédés de fabrication retenus : Après l aboutissement de l étude sur le logiciel CES4, cinq procédés de fabrication ont été retenus : - L usinage mécanique standard : c

12 - Le matriçage à froid : ce procédé est très intéressant, car il pourras nous permettre de former notre pièce en économisant de la matière (par rapport à l usinage dans un bloc forgé). De plus, les fibres du matériaux se déforment et se retrouvent dans les géométries de la pièce, ce qui permet de mieux véhiculer les efforts. Cependant, un usinage final est toutefois nécessaire pour optimiser au maximum la pièce, gain de masse - Le moulage par gravité : pour ce type de pièce, le moulage ne semble pas le bon processus car les caractéristiques mécaniques du matériaux ne sont pas équivalentes à une pièce issue de l usinage mécanique. - Le formage à chaud : cette solution mérite d être étudiée, une forme globale de la pièce est obtenue après ce procédé. Là aussi, une reprise en usinage mécanique sera nécessaire, afin d alléger au maximum la pièce ; notamment sur les surfaces ayant des angles de dépouille. La méthode permet d enlever moins de copeaux : gain de temps d usinage, de matière 4- Conclusion Commentaires Le logiciel m a paru très intéressant, il mériterait d être étudié plus en profondeur. Nous pouvons faire appel à ce système en cas de défaillances du procédé en cours d utilisation, il nous proposerait les éventuelles autres possibilités de fabrication. Le logiciel peut aussi venir en aide, aux débutants dans le secteur de la mécanique, qui les guideras dans leur choix. Pour trouver des solutions économiques, il peut nous être utile. Par exemple, nous pouvons usiner une pièce à partir d un bloc matricé approché au lieu d utiliser un bloc forgé si l enlèvement de copeaux est trop important

Cependant, un usinage final est toutefois nécessaire pour optimiser au maximum la pièce, gain de masse - Le moulage par gravité : pour ce type de pièce, le moulage ne semble pas le bon processus car

13 Inverseur complet A /600 :

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