RAPPORT DE METHODE ETUDE TECHNICO-ECONOMIQUE: Cas de l'usinage de deux alésages 20H7 LOPEZ Paul-Thomas HAUSTRATE William
SOMMAIRE I. Etude générale : a. Opérations d usinage b. Mise en position isostatique et serrage c. Schéma de la solution retenue II. Etude des différents cas a. Cas n 1 b. Cas n 2 c. Cas n 3 d. Cas 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 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 45 s 2 s 1.5 s 12.8 s 1.5 s 2 s 2 s 2 s 1.5 s 12.8 s 1.5 s 2 s 2 s 1.5 s 6.5 s 1.5 s 2 s 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 avec D = 19,7 Et V f = fz x N = 0.3 x 484.98 = 145 mm/min Temps perçage = (course totale) / V f = 31/145= 0.214 min = 12.8 s Temps Alésage : Alésoir carbure : Vc = 90 m/min fz finition 0,2 mm/tr course totale = 31 mm mm N = (1000 x Vc) / (3.14 x D)= 1433 tr/min avec D = 20 et V f = fz x N = 0.2 x 1433 = 286.6 mm/min = 6.49 s Temps alésage = (course totale) / V f = 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 2 s Alésage - avance rapide avant usinage 150mm 2.25 s -alésage ébauche sur 30mm avance travail 3.768 s -alésage finition avance travail 4.145 s -alésage finition avance travail 4.145 s -retour rapide après alésage 181mm 2.715 s -rotation pièce 2 s -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 mm N = (1000 x Vc) / (3.14 x D)= 1939.9 tr/min avec D = 19,7 et V f = fz x N = 0.3 x 1939.9 = 581.98 mm/min Temps perçage = (60 x 31) / 581.98 = 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 avec D = 20 et V f = fz x N = 0.3 x 1592.36 = 477.70 mm/min Temps alésage = (60 x 30) / 477.70 = 3.768 s -finition : Alésage barre carbure fz finition 0.2 mm/tr V f = fz x N = 0.2 x 1592.36 = 318.47 mm/min 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 -changement outil Perçage -avance rapide avant perçage 150mm -perçage vitesse travail -retour rapide après perçage 181mm 30 s 1.8 s 1.5 s 1.89 s 1 s 1.8 s 5.84 s 2.172 s - changement outil 1 s Alésage - avance rapide avant alésage 150mm 1.8 s -alésage ébauche avance travail 3.768 s -alésage finition avance travail 4.14 s -alésage finition avance travail 4.14 s -retour rapide après alésage 181mm 2.172 - changement outil 1 s -rotation pièce 1 s -répétition des opérations 33.022 s Pour le deuxième trou -démontage 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 V f = fz x N = 0.3 x 1068 = 320.4 mm/min Temps pointage = (60 x 8) / 320.4 = 1.5 s 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 V f = fz x N = 0.3 x 1939.93 = 581.97 mm/min Tps perçage = (60 x 31) / 581.97 = 5.84 s m/min Temps Alésage : -ébauche : Alésage barre carbure Vc = 100 fz ébauche 0,3 mm/tr course totale = 30 mm mm N = (1000 x Vc) / (3.14 x D)= 1592.36 tr/min avec D = 20 et V f = fz x N = 0.12 x 1592.36 = 477.70 mm/min Tps alésage = (60 x 30) / 477.70 = 3.768 s -finition : Alésage barre carbure fz finition 0,2 mm/tr V f = fz x N = 0.2 x 1592.36 = 318.47 mm/min 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
Calcul de la cadence : = 2.172 s 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 poste 2 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 mm N = (1000 x Vc) / (3.14 x D)= 1939.93 tr/min avec D = 19,7 et V f = 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 avec D = 20 et V f = 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 V f = fz x N = 0.2 x 1592.36 = 318.47 mm/min
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 Investissement ( ) Nbre de piècesà réaliser Cout total (en ) Cout unitaire( ) Durée de cycle 1 914.7 1600 2120.65 1.32 40 semaines 2 2745 30000 14710.254 0.490 300 jours 3 6100 90000 22449 0.35 600 jours 4 22870 720000 193512 0.269 900 jours Nbre de pièces Cas n 1 Cas n 2 Cas n 3 Cas n 4 0 914,7 2745 6100 22870 2000 2840,7 3665 6860 23344 2500 3322,2 3895 7050 23463 3000 3803,7 4125 7240 23581 5000 5729,7 5045 8000 24055 10000 10544,7 7345 9900 25240 15000 15359,7 9645 11800 26425 20000 20174,7 11945 13700 27610 25000 24989,7 14245 15600 28795 30000 29804,7 16545 17500 29980 35000 34619,7 18845 19400 31165 40000 39434,7 21145 21300 32350 45000 44249,7 23445 23200 33535 50000 49064,7 25745 25100 34720 55000 53879,7 28045 27000 35905 60000 58694,7 30345 28900 37090 65000 63509,7 32645 30800 38275 70000 68324,7 34945 32700 39460 75000 73139,7 37245 34600 40645 80000 77954,7 39545 36500 41830 85000 82769,7 41845 38400 43015 90000 87584,7 44145 40300 44200 95000 92399,7 46445 42200 45385 100000 97214,7 48745 44100 46570
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.