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UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA Faculté des Sciences Appliquées Département de

UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA Faculté des Sciences Appliquées Département de Génie Mécanique Mémoire MASTER ACADEMIQUE Domaine : Sciences Appliquées Filière : Génie Mécanique Spécialité : Fabrication mécanique et productique Présenté par : BENSALEM Hamza BENHAROUNE Fares Thème: Soutenu publiquement Le : 11/06/2018 Devant le jury : Année universitaire : 2017 / 2018 Dr Ameur Toufik MCB Président UKM Ouargla Dr Fayçal Bentaleb MCB Encadreur UKM Ouargla Mr Abdelaziz Kheireddine MAA Examinateur UKM Ouargla Modélisation des critères de la rugosité en tournage à sec par la méthode de surface de réponse et la logique floue REMERCIEMENTS J’aimerais tout d’abord exprimer ma sincère reconnaissance envers mon directeur de recherche; Fayçal Bentaleb pour son encadrement et le remercier pour la patience qu’il a manifesté à mon égard pour mener à terme ce mémoire. Je tiens à remercier les membres du jury qui me font l’honneur d’examiner mon travail. Mes remerciements vont également à UNIVERSITE KASDI MERBAH et à tous mes collègues d’école avec qui j’ai partagé ces deux années de maîtrise. Je voudrais exprimer ma reconnaissance et ma gratitude envers ma famille et en particulier envers ma mère pour tout ce qu’elle m’a donné, tout ce qu’elle m’a appris et pour son combat infini dans la vie qui a fait que j’existe aujourd’hui. Table des matières INTRODUCTION……………………………………………………………………………………1 Chapitre I: Généralités sur le tournage I.1 Introduction ...................................................................................................................................... 3 I.2 Le tournage ...................................................................................................................................... 3 I.2.1 Le principe de fonctionnement .......................................................................................................3 I.2.2 Les tours .........................................................................................................................................2 I.3 Opération de tournage .................................................................................................................... 3 I.3.1 Chariotage ......................................................................................................................................3 I.3.2 Alésage ...........................................................................................................................................3 I.3.3 Dressage .........................................................................................................................................3 I.3.4 Contournagé ...................................................................................................................................4 I.3.5 Gorgeage ........................................................................................................................................4 I.3.6 Chanfreinage ..................................................................................................................................4 I.3.7 Tronçonnage ...................................................................................................................................4 I.3.8 Filetage ...........................................................................................................................................5 I.4 Les étapes finales ............................................................................................................................. 5 I.4.1 L’ébauche ........................................................................................................................................5 I.4.2 La demi-finition ..............................................................................................................................5 I.4.3 La finition .......................................................................................................................................5 I.5 Les conditions de coupe .................................................................................................................. 6 I.5.1 Vitesse de coupe .............................................................................................................................6 I.5.2 Vitesse d’avance (mm /min), Avance par tour f ........................................................................7 I.5.3 Profondeur de passe ap ...................................................................................................................9 I.6 Les matériaux outils ........................................................................................................................ 9 I.7 L’état de surface ............................................................................................................................ 10 I.7.1 Ecart moyen arithmétique du profil évalué Ra ..............................................................................11 I.7.2 Hauteur totale du profil Rt ............................................................................................................11 I.7.3 Hauteur maximale du profil Rz ....................................................................................................12 Chapitre II:Généralités sur les technique de modélisation II.1 Introduction ....................................................................................................................................... 18 II.2 Méthode de surface de réponse ........................................................................................................ 18 II.2.2 Définition de l’objectif de surface de réponse ...............................................................................18 II.2.3 Les principes de la méthode des surfaces de réponse (RSM) ........................................................18 II.2.4 La méthodologie de surface de réponse .........................................................................................19 II.3 Le plan d’expérience ......................................................................................................................... 20 II.3.1 Généralité .......................................................................................................................................20 II.3.2 La méthode de plan d’expérience ..................................................................................................21 II.3.3 La méthode de Taguchi ..................................................................................................................22 c. Le test de Student .........................................................................................................................23 II.4 La logique floue ................................................................................................................................. 24 II.4.1 La logique floue aujourd’hui ......................................................................................................... 24 II.4.2 Historique de la logique floue ........................................................................................................25 II.4.3 Principe et définitions ....................................................................................................................25 II.4.4 Opérateurs et normes .....................................................................................................................28 II.4.5 Fonction d’appartenance ................................................................................................................29 II.4.6 Structure d’un système de commande floue ..................................................................................31 II.5 Conclusion .......................................................................................................................................... 33 Chapitre III: Modélisation des critérs de rugosite III.1 Introduction ..................................................................................................................................... 35 III.2 Logique floue .................................................................................................................................... 48 III.2.1 Système flou ............................................................................................................................... 48 III.2.2 Les variables floues ................................................................................................................... 49 III.2. 3 Définition des variables linguistiques .........................................................................................49 III.2. 4 Les fonctions d’appartenance ......................................................................................................54 III.2. 5 Les règles floues ..........................................................................................................................59 III.2. 6 Résultats et discussion .................................................................................................................61 III.4 Comparaissent enter les résultats obtenus par surface de réponse et la logique floue ..........................74 III.5 Conclusion ........................................................................................................................................ 74 Conclusion Générale.........................................................................................................................75 Références Bibliographie.................................................................................................................76 Référence de figure..........................................................................................................................80 Liste de figure Chapitre I Généralités sur le tournage Figure I.1: Le principe de tournage .......................................................................................................... 2 Figure I.2: Composantes d’un tour ............................................................................................................. 2 Figure I.3: Chariotage................................................................................................................................. 3 Figure I.4: Alésage ..................................................................................................................................... 3 Figure I.5: Dressage .................................................................................................................................. 3 Figure I.6: Contournage ............................................................................................................................. 4 Figure I.7: Gorgeage................................................................................................................................... 4 Figure I.8: Chanfreinage............................................................................................................................. 4 Figure I.9: Tronçonnage ............................................................................................................................. 5 Figure I.10: Filetage ................................................................................................................................... 5 Figure I.11: Les conditions de coupe ......................................................................................................... 6 Figure I.12: La vitesse de coupe ................................................................................................................. 6 Figure I.13: L’avance ................................................................................................................................. 8 Figure I.14: Déférente types d’avance ....................................................................................................... 8 Figure I.15: Les profounder de passe. ........................................................................................................ 9 Figure I.16: Domaines d’emploi des divers matériaux à outil coupant ................................................... 10 Figure I.17: Paramétré Ra ........................................................................................................................ 11 Figure I.18: Les paramètres Rp, Rv et Rt ................................................................................................. 12 Chapitre II: Généralités sur les technique de modélisation Figure II.2: Exemple d'ensembles considérés en logique booléenne.................................................................29 Figure II.3: Exemple d'ensembles considérés en logique floue.........................................................................29 Figure II.4: Représentation d'un ensemble flou par sa fonction d'appartenance……........................................30 Figure II.5: Cas de l'ensemble flou "moyenne" de la variable Température………..........................................30 Figure II.6: Fonction triangulaire………............................................................................................................34 Figure II.7: Fonction trapézoïdale………...........................................................................................................34 Figure II.8: Fonction gaussienne……….............................................................................................................35 Figure II.9: Structure interne d'un Régulatur de la logique floue………............................................................36 Chapitre III: Modélisation des critères de la rugosité Figure III.1: Main Effects Plot :(a)Ra ,(b)Rt et (c)Rz........................... ..........................................................39 Figure III.2: Interaction plot :(a)Ra,(b)Rt et (c)Rz.........................................................................................41 Figure III.3: Les surfaces de réponses de la Rugosité (Ra.Rt et Rz) (MQR )...............................................43 Figure III.4: Variation de rugosité Ra (expérimentale et simulation) en fonction du nombre d'essais ….......47 Figure III.5: Variation de rugosité Rt (expérimentale et simulation) en fonction du nombre d'essais ............47 Figure III.6: Système floue : les rugosité (Ra,Rt et Rz) ..................................................................................49 Figure III.7:Variables linguistiques pour la vétesse de coupe ........................................................................50 Figure III.8:Variables linguistiques pour avance............................................................................................50 Figure III.9: Variables linguistiques pour la profondeur de passe..................................................................51 Figure III.10: Les valeurs de la Rugosité (Ra) pour l’ensemble des essais.....................................................52 Figure III.11: Variables linguistiques pour la Ra ............................................................................................53 Figure III.12:Les valeurs de la Rt pour l’ensemble des essais .......................................................................55 Figure III.13:Variables linguistiques pour la Rt ..............................................................................................67 Figure III.14:Les valeurs de la Rz pour l’ensemble des essais........................................................................68 Figure III.15:Variables linguistiques pour la Rz..............................................................................................68 Figure III.16:Fonctions d’appartenance (trapézoïdales) pour Vc ...................................................................69 Figure III.17:Fonctions d’appartenance (trapézoïdales) pour f.......................................................................70 Figure III.18:Fonctions d’appartenance (trapézoïdales) pour profondeur de passe........................................70 Figure III.19:Fonctions d’appartenance (trapézoïdales) pour Ra ...................................................................70 Figure III.20:Fonctions d’appartenance (trapézoïdales) pour Rt.....................................................................71 Figure III.21:Fonctions d’appartenance (trapézoïdales) pour Rz ...................................................................71 Figure III.22:Fonctions d’appartenance (trapézoïdales) pour Rz....................................................................72 Figure III.23: Fonctions d’appartenance (triangulaires) pour la vitesse de coupe .........................................72 Figure III.24:Fonctions d’appartenance (triangulaires) pour l'avance par tour...............................................72 Figure III.25:Fonctions d’appartenance (triangulaires) pour profondeur de passe ........................................72 Figure III.26: Fonctions d’appartenance (triangulaires): la rugosité Ra .........................................................73 Figure III.27:Fonctions d’appartenance (triangulaires): la rugosité Rt...........................................................73 Figure III.28:Fonctions d’appartenance (triangulaires): la rugosité Rz ..........................................................73 Figure III.29: Variation de la rugosité Ra par la logique floue en fonction des paramètres de coupe..........79 Figure III.30:Variation de la rugosité Rt par la logique floue en fonction des paramètres de coupe.............80 Figure III.31:Variation de la rugosité Rz par la logique floue en fonction des paramètres de coupe............81 Figure III.32:Variation de rugosité Ra (trapézoïdales, triangulaires et expérimentale) en fonction du nombre d’essais................................................................................................................................................82 Figure III.33:Variation de rugosité Rt (trapézoïdales, triangulaires et expérimentale) en fonction du nombre d’essais...............................................................................................................................................83 Figure III.34:Variation de rugosité Rz (trapézoïdales, triangulaires et expérimentale) en fonction du nombre d’essais ..............................................................................................................................................84 Figure III.35:Variation de rugosité Ra (expérimentale, simulation) en fonction du nombre.........................85 Figure III.36:Variation de rugosité Rt (expérimentale, simulation) en fonction du nombre........................ 86 Figure III.37:Variation de rugosité Rz (expérimentale, simulation) en fonction du nombre.........................86 Figure III.38:Variation de rugosité Ra (expérimentale, méthode surface de réponse, Trapézoïdales) en fonction du nombre essaie .............................................................................................................................87 Figure III.39:Variation de rugosité Rt (expérimentale, méthode surface de réponse, Trapézoïdales) en fonction du nombre essaie ..............................................................................................................................88 Figure III.40:Variation de rugosité Rz (expérimentale, méthode surface de réponse, Trapézoïdales) en fonction du nombre essaie ..............................................................................................................................89 LISTE DES TABLEAUX Chapitre III : Etude expérimentale Tableau III.1: Tableau des résultats pour L27 ......................................................................................35 Tableau III.2: Tableaux du test de Student : (a) Ra et (b) Rt ,(c)Rz............................................. 36 Tableau III.3: Test de Fisher pour la rugosité : (a) Ra , (b) Rtet Rz (MQR) ....................................36 Tableau III.4: Tableaux du test de Student : (a) Ra, (b) Rt et (c) Rz..................................................37 Tableau III.5: Test de Student : (a) Ra, (b) Rt et (c) Rz……………......................................................38 Tableau III.6: Variation des critères de la rugosité (Ra,Rt et Rz)..........................................................46 Tableau III.7: Valeurs limites pour les entrées et les sorties...................................................................49 Tableau III.8: Les règles floues (Ra)..........................................................................................59 Tableau III.9: Les règles floues (Rt)...........................................................................................59 Tableau III.10: Les règles floues (Rz)........................................................................................60 Tableau III.11: Les résultats du système flou pour Ra. ........................................................................62 Tableau III.12 : Les résultats du système flou Rt.......................................................................63 Tableau III.13: Les résultats du système flou Rz........................................................................64 Nomenclature Symbole Unité Désignation M/min Vitesse de coupe Mm/min La vitesse d’avance rad / s vitesse angulaire N tr / min vitesse de rotation D mm Diamètre f mm / tr Avance par tour a mm Profondeur de passe L’écart type ei % Erreur A % Précision F % Test de fisher T % Tested student Ra µm Ecart moyen arithmétique du profil évalué Rt µm Hauteur totale du profil Rz µm Hauteur maximale du profil Introduction générale Le tournage est l’un des procédés d’usinage les plus utilisés dans l’industrie mécanique; Ainsi, le choix des paramètres de coupe optimaux (vitesse de coupe, avance et profondeur de passe) est très important afin d’assurer un meilleur état de surface des pièces usinées et la durée de vie des outils de coupe [1]. L’objectif de ce travail est d’étudier la variation de la rugosité lors de l’usinage de l’acier XC48 en appliquant la méthode de surface de réponse et la logique floue. Le travail réalisé et présenté dans ce mémoire s'articule de la façon suivante : Le chapitre I : Est une recherche bibliographique porter sur les uploads/Geographie/ memoire-modelisation-des-criteres-de-la-rugosite-en-tournage-a-sec-par-la-methode-de-surfaces-de-reponse-et-la-logique-fl-1-ilovepdf-compressed.pdf