Que sont les pièces et composants usinés？ ?

Qu’est-ce qu’une pièce usinée ?

Les pièces usinées sont des composants dont les formes sont dérivées de matériaux tels que le métal ou le plastique au moyen de machines, notamment des fraises, des tours et des défonceuses. Les outils enlèvent des éléments supplémentaires pour donner la forme souhaitée.

L’usinage peut être effectué par des machinistes manuels ou par des machines à commande numérique (CNC). Les tâches rapides nécessitant une précision humaine conviennent mieux à l’usinage manuel, tandis que l’usinage CNC est adapté aux formes complexes et reproductibles.

Par conséquent, grâce à des techniques telles que le fraisage et le tournage, l’usinage CNC a permis d’améliorer la précision de la fabrication des composants usinés et d’accroître l’efficacité. Par conséquent, les pièces usinées sont devenues indispensables dans des secteurs tels que l’aérospatiale et l’automobile, où l’exactitude de la fiabilité des composants est primordiale.

En outre, certains composants techniques sont d’abord coulés ou moulés, puis usinés pour les compléter. Ces pièces sont parfois appelées pièces partiellement usinées ou post-usinées, ce qui témoigne de la polyvalence et de l’importance de l’usinage dans les processus de fabrication modernes.

Les applications des pièces usinées

Industrie aérospatiale :

• Applications : Composants de moteurs d’avions, éléments structurels de cellules, trains d’atterrissage, etc.
• Caractéristiques de l’industrie : Exige une précision et une fiabilité extrêmement élevées.
• Exigences pour les pièces : Elles doivent résister à des températures et à des pressions extrêmes et présenter une résistance à la corrosion et une solidité élevées.
• Avantages : L’usinage de précision permet de s’assurer que les composants répondent aux normes de sécurité les plus strictes, ce qui améliore la sécurité et l’efficacité des vols.

Industrie automobile :

• Applications : Composants de moteurs, systèmes de transmission, pièces de systèmes de suspension.
• Caractéristiques de l’industrie : Production de masse avec des coûts élevés et des exigences d’efficacité.
• Exigences pour les pièces : grande durabilité, bonne résistance mécanique et résistance à l’usure.
• Avantages : Les pièces usinées améliorent les performances des véhicules, réduisent les taux de défaillance et prolongent la durée de vie.

Industrie médicale :

• Applications : Outils chirurgicaux, dispositifs implantables, prothèses articulaires et implants dentaires.
• Caractéristiques de l’industrie : Exigences extrêmement élevées en matière de biocompatibilité et de précision des produits.
• Exigences relatives aux pièces : Les matériaux non toxiques et biocompatibles doivent être très précis pour s’adapter aux anatomies humaines complexes.
• Avantages : L’usinage de précision garantit la sécurité et la fonctionnalité des dispositifs médicaux, améliorant ainsi les résultats des traitements.

Industrie électronique :

• Applications : Composants pour le matériel informatique, les appareils mobiles et les équipements de communication.
• Caractéristiques de l’industrie : Recherche de la miniaturisation et intégration poussée de la technologie.
• Exigences pour les pièces : Conceptions de très haute précision et de miniaturisation complexe.
• Avantages : L’usinage de précision rend les appareils électroniques plus compacts, plus efficaces et plus fonctionnels.

Industrie de l’énergie (comme le pétrole et le gaz) :

• Applications : Matériel de forage, composants des systèmes de transmission.
• Caractéristiques de l’industrie : Environnements difficiles avec des exigences élevées en matière de fiabilité et de durabilité des équipements.
• Exigences pour les pièces : Doit résister à des pressions et des températures élevées, ainsi qu’à des environnements corrosifs.
• Avantages : Les pièces usinées améliorent les performances et la sécurité des équipements, réduisant ainsi les coûts de maintenance et les temps d’arrêt.

Comment concevoir des pièces usinées sur mesure

Pour que les pièces usinées sur mesure soient fonctionnelles et durables, il est important de respecter certains principes de conception. Si les bonnes spécifications sont utilisées, les incidents mécaniques peuvent être évités et les composants peuvent s’intégrer parfaitement dans leurs assemblages, réduisant ainsi la nécessité d’ajustements et de réparations coûteux. Cela permet également d’améliorer la qualité du produit final conformément aux lignes directrices des normes, ce qui suscite la confiance et la satisfaction générale des utilisateurs.

Epaisseur du mur

Lorsque l’on travaille sur des pièces usinées, il est nécessaire de mentionner que les métaux doivent avoir une épaisseur de paroi minimale de 0,8 mm et les plastiques de 1,5 mm. Ces épaisseurs permettent de réaliser l’ingénierie au cours de la fabrication et de l’utilisation du composant sans rupture ni déformation à l’avenir. Par exemple, les pièces en aluminium dont l’épaisseur est inférieure à cette recommandation peuvent vibrer et se déformer.

Sous-coupes

Sans outils spéciaux, les contre-dépouilles ne sont pas censées dépasser une profondeur d’environ 0,5 mm. Par ailleurs, l’équipement standard permet de réaliser des contre-dépouilles d’une profondeur de trois millimètres. Cependant, lors de la conception de modèles nécessitant des contre-dépouilles plus profondes, il est nécessaire de tenir compte d’un coût supplémentaire et de compromis probables en matière d’intégrité structurelle.

Cavités, trous et filets

Pour faciliter l’efficacité de l’outillage et assurer la résistance du matériau, les normes de conception des cavités suggèrent que ces éléments ne doivent pas avoir une profondeur inférieure à 4 mm ni supérieure à 10 mm. Les trous filetés doivent également être conçus dans cet esprit ; le filetage doit donc avoir une profondeur égale au diamètre recommandé par le M6, soit 9 mm, au cas où une situation de charge se présenterait.

Escaliers

L’échelle des composants usinés détermine les niveaux de tolérance dimensionnelle tolérés par les concepteurs de ces composants jusqu’à ce qu’ils atteignent des limites inacceptables. La tolérance des composants de petite taille (moins de 50 mm) est généralement de ±0,05 mm, tandis que les composants de plus grande taille (plus de 100 mm) peuvent être tolérés jusqu’à ±0,1 mm en raison du comportement du matériau au cours des processus d’usinage.

Protubérances

Les protubérances des pièces usinées, telles que les languettes ou les bossages, ne sont pas censées dépasser de plus de trois fois leur épaisseur de base les surfaces sur lesquelles elles étaient initialement destinées à être fixées ou situées. À l’inverse, il faut veiller à ce qu’une protubérance d’une épaisseur de base de 2 mm ne dépasse pas 6 mm de haut si l’on ne veut pas que sa structure s’affaiblisse, ce qui provoquerait un flambage ou une rupture.

Rayon de l’angle intérieur

Les rayons internes des coins sont essentiels pour réduire la concentration des contraintes sur les pièces usinées. Pour la plupart des matériaux, le rayon recommandé est de 1 mm au minimum, mais pour les matériaux plus durs, comme l’acier inoxydable, il peut être de 2 mm au maximum afin d’éviter les fissures dues à leur utilisation.

Poches

Dans la plupart des cas, les poches dans les pièces usinées ont une profondeur maximale de trois fois le diamètre de l’outil. Une poche ne doit pas dépasser ce chiffre si elle est réalisée avec un outil de 4 mm de diamètre, afin de garantir l’efficacité de l’évacuation des copeaux et la stabilité de l’outil.

Pré-perçage Profondeur de taraudage

Pour assurer une bonne formation du filetage, la profondeur de l’avant-trou doit être au moins une fois et demie plus grande que le diamètre du taraud. Si nous prenons le taraud standard M8 de 6,8 mm de diamètre, l’avant-trou doit être d’environ 10,2 mm pour permettre un engagement complet sans affecter sa résistance.

Trous taraudés

Les trous taraudés sur les surfaces usinées doivent avoir un diamètre interne minimum pour remplir correctement leurs fonctions. En d’autres termes, un trou taraudé M4 doit être percé d’au moins 3,3 mm avant d’être fileté, et toute vis chargée doit avoir une longueur au moins égale à 8 mm.

Texte et lettrage

Pour être lisibles après la peinture ou d’autres processus de finition, les textes et les lettres sur les pièces usinées doivent avoir une hauteur d’au moins cinq millimètres, mais leur profondeur ne doit pas descendre en dessous de la barre du millimètre. Les panneaux de commande des machines comportent généralement des étiquettes gravées qui doivent rester facilement discernables, même dans les conditions industrielles difficiles où elles sont utilisées5.

Finition de la surface

Les états de surface des pièces usinées varient en fonction des exigences de l’application. Alors que la plupart des applications industrielles n’exigent qu’une valeur de rugosité (Ra) de 1,6 µm, les finitions plus fines, comme celles des vannes hydrauliques, peuvent se situer dans la plage spécifiée par la norme ASME B46.1, qui est de 0,4 µm.

Matériau des pièces usinées

Le choix des matériaux dans la conception et la production mécanique est très important pour le fonctionnement, la fiabilité et l’économie des produits. Les bons matériaux sont nécessaires pour maintenir la résistance de la structure, améliorer la productivité, réduire l’impact sur l’environnement et diminuer les coûts, ce qui est essentiel pour réussir sur le marché.

• Métaux : Ils comprennent principalement des matériaux transformés comme l’acier (par exemple, l’acier au carbone ou l’acier allié), l’aluminium, le cuivre et l’acier inoxydable. Ces matériaux ont de bonnes propriétés mécaniques et peuvent être facilement transformés.
• Les plastiques : Parallèlement, des composants sans charge peuvent être développés à partir de certains plastiques techniques spécifiques tels que le nylon, le polycarbonate et le PTFE (téflon) lorsqu’une résistance élevée n’est pas nécessaire.
• Les céramiques : D’autre part, les céramiques telles que le carbure de silicium et l’alumine sont coûteuses à usiner mais peuvent résister à des conditions difficiles telles que des températures élevées ou des situations très abrasives.
• Composites : Les composites à base de fibres de carbone et de plastique renforcé de fibres de verre sont utilisés dans des applications spécialisées en raison de leur excellent rapport poids/résistance.

Avantages des pièces usinées

Non MOQ

L’un des principaux avantages des pièces usinées dans la fabrication et la conception est qu’elles n’ont pas de quantité minimale de commande. Cette caractéristique apporte de la flexibilité aux entreprises, leur permettant de gérer efficacement leurs coûts et leurs stocks.

De bons prototypes

Les pièces usinées offrent également des capacités de prototypage, qui sont des facteurs importants dans l’usinage. Les ingénieurs peuvent construire et tester des prototypes rapidement, ce qui permet une itération et un développement rapides. Ce processus réduit donc le temps nécessaire à la mise sur le marché d’un nouveau produit.

Liberté de conception

Les pièces usinées offrent une excellente liberté de conception. En effet, les fabricants peuvent créer des formes complexes et des détails compliqués, ce qui n’est pas possible avec d’autres méthodes de fabrication. En fin de compte, cette caractéristique améliore à la fois la fonctionnalité et l’esthétique des produits finaux.

Qualité

En termes de qualité, les pièces usinées ont une longueur d’avance sur leurs équivalents. Elles sont produites avec précision, ce qui permet d’obtenir des tolérances plus étroites que celles des pièces moulées ou forgées. Ces aspects permettent d’obtenir des composants de meilleure qualité qui se traduisent par de meilleures performances et une plus grande longévité des produits destinés aux utilisateurs finaux.

Lead Times

En règle générale, les délais d’exécution des pièces usinées sont plus courts que ceux des autres processus de production. La nature directe de l’usinage garantit des délais d’exécution plus courts puisqu’il n’y a pas besoin de moules ou de réglages. Cette capacité de réaction rapide aide les entreprises à répondre rapidement aux demandes du marché.

Modifications

Pendant la production, l’usinage permet d’apporter facilement des modifications aux composants. Si des modifications sur une pièce s’avèrent nécessaires, elles peuvent être exécutées rapidement sans causer de temps d’arrêt prolongé ou être trop coûteuses. Cette flexibilité contribue donc grandement à affiner la conception des produits.

La force

La résistance des pièces usinées est un autre avantage qui ne peut pas passer inaperçu. Le choix des matériaux, y compris les métaux et les plastiques à haute résistance, garantit la durabilité et la résistance aux conditions difficiles et aux niveaux de contrainte élevés, ce qui les rend idéales pour les applications critiques.

Finition de la surface

Enfin, les pièces usinées présentent souvent des finitions de surface supérieures à celles des autres processus de fabrication, et ce pour de bonnes raisons. Les outils utilisés pour l’usinage étant précis, les surfaces obtenues sont prêtes à l’emploi ou ne nécessitent qu’un post-traitement minimal. Cette caractéristique est importante pour les pièces répondant à des normes esthétiques élevées ou à des exigences de performance spécifiques.

Les techniques et procédés d’usinage des pièces

La variété des procédés et méthodes de fabrication permet aux développeurs et aux producteurs de sélectionner la technique la plus appropriée aux caractéristiques spécifiques des produits et aux propriétés des matériaux. Par conséquent, cette adaptabilité garantit que l’usinage peut efficacement modifier les formes, des plus simples aux plus complexes, ainsi que les matériaux, des plastiques souples aux métaux durs. C’est pourquoi il est nécessaire de disposer de machines-outils dotées de capacités flexibles et d’une grande précision pour la production de masse ou les commandes individuelles, car elles sont prêtes à répondre à des exigences rigoureuses et à des demandes variables.

• Fraisage : Dans le cas du fraisage, la fraiseuse CNC produit des pièces fraisées à partir du matériau de base. Elle fabrique des pièces à surface plane ou profilée à l’aide de différentes machines et outils de coupe tels que le fraisage frontal, le fraisage en bout et le fraisage CNC, entre autres.
• Tournage : En tournage, les pièces tournées sont produites par la rotation d’une pièce tandis qu’une fraise enlève de la matière afin de produire des formes cylindriques. Le tournage CNC permet de réaliser des filetages sur des objets usinés tels que des arbres ou des éléments extérieurs.
• Perçage : Les forets tournent en rond tout en perçant des trous dans leurs cibles au cours de ce processus. Ils créent ainsi des trous de tailles et de profondeurs variées sur les pièces usinées dans tous les secteurs d’activité.
• Brochage : c’est ici que les broches entrent en jeu lorsqu’il s’agit d’outils de coupe spéciaux utilisés pour produire avec précision des rainures de clavette, des cannelures et des formes internes complexes avec une qualité de finition améliorée par rapport à d’autres processus tels que les opérations de rectification ou de fraisage.
• Meulage : La rectification est effectuée à l’aide de meules abrasives qui enlèvent de la matière, ce qui permet d’obtenir une finition lisse de haute précision sur les pièces usinées.
• L’usinage par décharge électrique (EDM) : Cette technique utilise des décharges électriques pour enlever la matière de formes complexes ou difficiles à usiner.
• Découpe au laser : Cette technique fait appel à un faisceau laser de grande puissance pour faire fondre, vaporiser ou souffler avec précision les matériaux cibles, y compris les pièces en plastique ou en métal à découper.
• Usinage par ultrasons : Pour les matériaux fragiles et cassants nécessitant l’usinage de caractéristiques complexes au niveau microscopique, les ingrédients à utiliser doivent être à base de boue abrasive afin que les ondes ultrasoniques puissent les faire vibrer.

Finitions superficielles des pièces usinées

Les finitions de surface sont utilisées pour améliorer à la fois l’aspect et les performances des pièces usinées. Ils empêchent la corrosion en recouvrant les pièces, améliorent la résistance à l’usure et augmentent la dureté de la surface. Dans cette mesure, les vernis ont pour fonction non seulement de protéger les pièces, mais aussi d’améliorer leur aspect en vue d’utilisations visibles.

• Tel qu’usiné : l’état de surface d’une pièce après usinage est imprégné de marques d’outils. Ce type de finition est donc peu coûteux pour les applications où l’aspect purement visuel n’est pas pris en compte. Il confère une capacité de glissement à certaines pièces mécaniques.
• Le microbillage : ces finitions utilisent des billes de verre qui sont projetées uniformément à grande vitesse et produisent une surface mate ou satinée. Il s’agit de marquer la réflectivité de la surface pour annuler l’apparence des marques d’usinage, ce qui est fait à la fois pour des raisons visuelles et de sécurité.
• Anodisation : l’anodisation consiste à appliquer une fine couche de céramique, dure et non conductrice, sur les pièces en aluminium. Cette méthode permet de minimiser les piqûres, l’usure et la corrosion. La pièce peut ensuite être teintée dans n’importe quelle couleur pour le design.
• Revêtement par poudre : Une poudre sèche et mobile est appliquée dans les processus de revêtement par poudre. Cette poudre est généralement durcie à chaud pour former une peau. Cette finition donne une bien meilleure épaisseur et abrasion. Il s’agit donc d’une surface parfaite pour une utilisation en extérieur ou dans des zones à fort trafic.
• Placage : le processus de placage consiste en la formation d’une fine couche d’un autre métal sur la surface. Le processus d’alliage peut augmenter la résistance à la corrosion, la dureté de la roche, l’attrait visuel ou toute autre propriété souhaitée en fonction du métal utilisé.
• Polissage : ce processus consiste à enlever la couche supérieure du matériau, physiquement ou chimiquement. Cette finition est idéale pour les applications décoratives et les pièces à faible frottement.

Les tolérances des pièces usinées

Il est nécessaire de respecter les tolérances des pièces usinées pour les ajuster correctement. Elles fixent les limites dans lesquelles les dimensions d’une pièce peuvent varier. Cela est encore plus vrai dans des situations aussi précises que l’aérospatiale et les dispositifs médicaux.

Les moteurs à réaction, par exemple, nécessitent des pièces présentant des tolérances minimales pour garantir un fonctionnement efficace et la sécurité. Tout écart peut entraîner une défaillance du moteur. Cela montre à quel point des tolérances précises sont importantes en termes de fiabilité et d’efficacité.

En revanche, les outils de jardinage peuvent bénéficier de tolérances plus larges, car il ne s’agit pas d’applications critiques. Cela permettra de réduire le coût de production tout en conservant leur fonctionnalité. Le choix des tolérances doit reposer sur le rôle joué par chaque composant et sur les conséquences des écarts dimensionnels.

Comment externaliser les pièces usinées？ ?

Dans votre recherche d’un fournisseur pour vos besoins d’usinage, il est important de prendre en compte plusieurs facteurs qui garantissent la qualité de vos pièces. Le marché regorge d’usines d’usinage, mais lorsque vous en choisissez une, vous devez tenir compte de son expérience, de sa technologie et de ses antécédents en matière de fabrication de composants de haute qualité. En prenant une décision éclairée, vous pourrez atteindre les résultats escomptés de votre projet.

• Certifications : Si les certifications ISO sont de bons indicateurs d’une entreprise d’usinage, elles ne disent pas tout de ce qu’elle peut faire. De telles certifications aideraient à sélectionner des partenaires efficaces dans le domaine de l’usinage.
• Le bouche à oreille : Parler avec d’autres entreprises de quincaillerie qui font appel à des fabricants de pièces usinées peut donner des indications précieuses sur la manière de procéder à l’externalisation.
• Demande d’informations : Il faut poser de nombreuses questions aux fabricants, et si leurs réponses ne vous satisfont pas, réfléchissez-y à deux fois avant de vous engager.
• Demande de devis (RfQ) : La comparaison des devis de plusieurs entreprises d’usinage permet de trouver la plus rentable d’entre elles pour votre projet.
• Visiter des usines : Visiter les usines des fabricants vous permet de voir les choses telles qu’elles se passent et l’équipement qu’ils utilisent. Dans certains cas, il peut être utile de faire appel à un agent pour organiser ces visites.

Lorsque vous organisez la fabrication de pièces usinées en sous-traitance, tenez compte de quelques conseils clés.

• Respecter les lignes directrices de la conception pour la fabrication : Veiller à ce que les conceptions numériques puissent être fabriquées en suivant scrupuleusement les lignes directrices relatives à la conception pour la fabrication, afin d’éviter les trous extrêmement profonds ou les parois minces qui pourraient poser des problèmes dans le processus de fabrication.
• Utiliser des normes universelles : Fournissez des dessins techniques complets avec les fichiers numériques pour éviter de semer la confusion dans les esprits. Utilisez plutôt des normes universelles, ce qui peut entraîner des erreurs de communication.
• NDA : En signant des accords de non-divulgation, tous les dessins restent confidentiels et ne sont pas partagés avec d’autres personnes.
• Tenir compte des délais d’expédition : Les délais de livraison des pièces externalisées sont plus longs, surtout si vous travaillez dans des délais serrés
• Préparer le paiement : Pour les premières commandes, les fabricants peuvent exiger des paiements initiaux, tandis que des conditions de crédit peuvent être accordées pour les projets ultérieurs.