Moteur à vapeur - base Cygnet Royal de Edgar Westbury

[gégé89]

explication tres tres detaillée

J'ai attaqué moi aussi un bout de fer !!!!
Je vous ferai un petit suivi !

du genre AFCF1 ...

[ZAPJACK]

Bravo pour le didactique, si quelqu'un n'a pas compris, il est recallé.
Je vais m'en inspirer pour pour tailler mes 2x 6 bielles, mais.............en manuel
LeZap

-- Dim 23 Sep 2012 17:07 -- [edit automatique] ce message a été fusionné automatiquement avec le précédent [/edit]

[J'ai attaqué moi aussi un bout de fer !!!!

[Georges Villette]

J'ai attaqué moi aussi un bout de fer !!!!
Je vous ferai un petit suivi !

du genre AFCF1 ...

Tout juste Gégé !!!!!
Georges

[Papy pop-pop]

Beau travail. Belle description .... Juste un petit bémol. Il me semble y avoir confusion entre tête et pied de bielle. Les bielles marchent généralement sur la tête , mais par définition la tête est la partie en contact avec le vilebrequin et le pied côté piston.

[will47]

Bonjour à tous !

Tout d'abord, je tiens à remercier tout le monde pour l'intérêt porté au sujet que je vous présente ici... ça fait vraiment plaisir

"par définition la tête est la partie en contact avec le vilebrequin et le pied côté piston." => De la même manière, merci Papy pop pop pour l'éclaircissement, j'ai fait cette méprise effectivement ...

Bref, aujourd'hui, je vais tâcher de vous présenter la fabrication du stator de distribution.



Cette pièce, vous l'avez compris la dernière fois, sert au guidage de la manivelle de distribution (grâce à l'alésage) et permet le passage de la vapeur vers les conduits jusqu'à la chambre des cylindres ( avec les lumières rayonnantes oblongues).

Voici des captures d'écran du plan de la pièce, histoire que vous ayez une idée des dimensions...ceci va vous permettre d'entrevoir les difficultés à surmonter :



Pour les difficultés, tout le monde le voit, on remarque vite les faibles épaisseurs à réaliser et des usinages imposant plusieurs étapes. A savoir que nous disposions d'un tour fraiseur 3 axes mais l'IUT ne possédait pas suffisamment de modules de fraisage à y monter...ce qui a exclu d'entrée une solution d'usinage mono-phase, à regrets vu que les difficultés auraient été bien moins grandes...

Abordons la gamme de fabrication :
Après dimensionnement du brut de départ, le choix s'est porté sur une première phase de tournage, lors de laquelle est finie toute la partie cylindrique de la pièce, à savoir :
- L'épaulement Ø10 f7
- la collerette Ø26 f7
- L'alésage Ø7.5 H8

L'épaisseur 2mm reste encore à l'état d'ébauche, pour la phase suivante. Voici la pièce issue de la première étape :


Passons à l'étape suivante !!
Ici, la difficulté est de pouvoir reprendre la pièce sans la déformer !!! Il ne faut pas oublier qu'elle est en aluminium et que ça se déforme vite et facilement. Une prise en mandrin est donc exclue.
Nous avions pensé à une reprise en pince type SK16 (porte outil de fraisage), mais nous n'avions pas le matériel nécessaire à disposition. Donc, nous avons imaginé un principe de mors enveloppants pour limiter la déformation.
Le but est de se serrer sur le Ø10 f7, en assurant l'appui plan sur la face finie de la collerette épaisseur 2mm. La capture 3D ci dessous va vous permettre de visualiser le principe:



De plus, pour être sûr de ne pas déformer la pièce, nous avons rajouté un petit cimblot venant se loger dans l'alésage afin de rigidifier ce dernier.


Sur les capture 3D, il est évidant que les 1/2 coquilles sont trop hautes, le petit montage aura une épaisseur de 10mm à peine, soit un peu plus que la hauteur de l'épaulement de la pièce.

Le tout est prévu pour être monté en étau (avec serrage léger bien sûr, il n'y a que peu d'efforts de coupe...). Voici la pièce issue de la phase de tournage en position sur le montage, prête à être usinée:


Il ne reste plus qu'a passer le programme d'usinage réalisé par mes soins et à contrôler le résultat final. A noter que l'état de surface doit être le plus fin possible afin de limiter l'effet de friction entre le rotor et le stator. Le glissement doit être optimisé pour que le fonctionnement du mécanisme de distribution soit optimum.

Voici la pièce finie, à l'issue le la phase de fraisage :


Comme vous pouvez le voir, le résultat est assez probant.

En bonus, la pièce dans ma main ! vous pouvez voir une demi coquille, la pièce pourvue du cimblot, lors du démontage :


Pour info, ce n'est pas mes doigts qui sont gros, ce sont les éléments qui sont petits

Voila pour l'étape d'aujourd'hui ... La prochaine fois, je vous présenterai la fabrication des cylindres

A bientôt

[Malevthi]

Très intéressant cette présentation phase par phase et le pourquoi des choix
Comment est assuré le parallélisme entre A et B au moment du fraisage, la prise en étau n'étant pas des plus précises ?
C'est le quotidien de beaucoup de modélistes de fabriquer avec les moyens à disposition et non avec ce qu'il faudrait en théorie

[Trompi]

Bravo pour ce développement didactique dont la clarté du texte n'est pas la moindre de ses qualités.

[maximus]

Rien à ajouter si ce n'est d'admirer et en tirer des leçons

[will47]

En réponse à Malevthi,

"Comment est assuré le parallélisme entre A et B au moment du fraisage, la prise en étau n'étant pas des plus précises ?"

La remarque reste toutefois intéressante et plus que bien fondée. En effet, si vous vous souvenez bien de ce que j'avais expliqué sur le fonctionnement du mécanisme d'admission / échappement, un jeu de 0.01mm maxi était nécessaire.
Comme il s'agit là d'un assemblage mécanique, il y a une précaution que j'avais prise et que j'ai oublié de mentionner :

Le stator est assemblé au final sur le CARTER MOTEUR (je présenterai celui ci après les cylindres, cette semaine), à l'aide de 3 vis à tête fraisée (d'où les 3 fraisurages sur la face usinée en phase 2 sur le stator). Afin d'être absolument certain de maîtriser la cote de 2mm et le parallélisme des faces REF A et REF B, j'ai laissé la cote d'épaisseur à 2.5mm en fin de phase 2 d'usinage du stator distributeur. Vous comprenez bien pourquoi cette précaution :

Voici en avant première une photo du carter moteur et du stator, pour reprise finale de celui-ci :


Il s'agissait alors de fixer définitivement le stator sur le carter moteur en collant les 3 vis TF au frein-filet, ceci permettant de reprendre le carter en étau (avec un serrage léger car peu d'efforts de coupe là aussi). Nous avions à disposition sur le CU de fraisage un dispositif de palpage RENISHAW (extrêmement précis) nous permettant de venir palper la face référence du carter moteur avant reprise du stator. Le défaut relevé était inférieur à 0.01mm. Ainsi, il suffisait de faire l'origine de l'axe Z de la machine sur la face de référence du carter moteur, de venir se positionner à l'altitude Z+2mm avec un tourteau et de réaliser une passe de finition afin d'obtenir la cote finale d'épaisseur de la collerette du stator, ainsi que d'être certain de respecter la spécification de parallélisme des deux faces.

J'ai préféré jouer la carte de la sécurité en agissant de cette manière afin d'être certain d'avoir le plaisir de voir fonctionner notre moteur à la fin des travaux

Je vous remercie d'avoir posé la question, ceci m'a permis d'apporter ces précisions que j'avais omis de publier tout à l'heure .

[Papy pop-pop]

C'est à nous de te dire merci!

[Michel]

WILL 47 , il est SUPER !

[will47]

Bonjour à tous !!

Me revoilà pour la suite de la fabrication du moteur... Au programme aujourd'hui : la réalisation des cylindres.

Voici à quoi il ressemble:


Vu depuis l'autre face :


Cette pièce est elle aussi en aluminium. D'un point de vue dimensionnel, voici quelques données :
- Alésage : Ø16 H8
- Longueur totale : 32 mm
- Encombrement extérieur : Ø46 mm
- Passage de fluide : Ø3 mm
- Epaulement centrage culasse : Ø28 H8 profondeur 4mm
- Perçages pour passage de vis : Ø3.5 mm

3 Cylindres seront nécessaires, il a donc fallu concevoir un montage permettant une mise en position isostatique de manière à obtenir 3 pièces identiques à la fin.

Pour les plus observateurs, vous avez pu voir sur les images ci-dessus qu'il y a des perçages radiaux à réaliser, ce qui implique à priori plusieurs phases d'usinage avec de lourdes contraintes de mise en position (ainsi que de maintien en position à la limite...). Et bien pas du tout !!!
Nous avons eu la chance de disposer d'un centre d'usinage UGV 5 axes, piloté à l'aide d'une commande Heidenhain identique à la machine utilisée jusqu'à présent.
La machine :

Celle ci permet d'atteindre des vitesses de rotation de 36000 tr/min et en stratégies UGV, nous avons pu travailler avec des avances de l'ordre de 10m/min, dans l'alu évidemment... . Le grand luxe en quelques sortes...

Ainsi, en termes de gamme d'usinage, voici comment les choses vont se dérouler :
PHASE 1
Pièce montée en mandrin et usinage de tout le côté Culasse. Voici les entités réalisées dans cette phase :
- Finition du Ø46mm extérieur
- Finition des méplats latéraux
- Finition de la poche Ø28H8 profondeur 4 et des chanfreins d'entrée associés
- Ebauche de l'alésage Ø16H8
- Perçage des 4 trous Ø3.5mm de passage de vis
- Perçage des 2 trous Ø3mm de passage de fluide, côté intérieur poche Ø28H8
- Perçage / taraudage M4 des 3 trous radiaux.

Place aux photos de cette étape.
Modélisation 3D et programmation de la phase, ici, capture d'écran de la pièce issue de la phase 1:


Passons à la réalité, la même étape, mais en vrai:


Imaginez : On monte en mandrin le bloc brut, on lance le programme d'usinage et la machine s'oriente en fonction des zones à usiner. En termes de temps de réalisation, on est ici à environ 5 minutes avec utilisation d'outils coupants standards.

PHASE 2:

C'est là que la conception d'un montage à été nécessaire. Dans le principe, on va réaliser l'appui plan sur le plan de joint culasse / cylindre, un centrage court dans le Ø28H8 et un locating dans un trou Ø3mm de passage de fluide.
Le bridage va être assuré par 2 petites brides positionnées au niveau des méplats latéraux.
Dans cette phase, nous allons réaliser les entités suivantes:
- Mise à longueur finale
- Finition de l'épaulement Ø19f7 servant au centrage du cylindre dans le carter
- Finition de l'alésage Ø16H8
- Perçage des 2 trous longitudinaux Ø3mm de passage de fluide
et voila !!!!

Pour cette phase, une simple machine 3 axes est nécessaire, nous avons donc utilisé la ROSILIO vue sur les autres modèles de pièces:

voici la photo de la machine, je ne vous l'avais pas montrée encore...

Voici ici le montage phase 2 du cylindre, pris en étau, usiné sur la machine pour être prêt à recevoir les cylindres. L'important là aussi étant de bien dégauchir l'ensemble pour un niveau de qualité optimal à la fin:


Voici à présent la pièce issue de la phase 1 montée sur l'outillage, prête à être terminée:


Le cylindre en fin d'usinage :


La pièce seule :



En termes de temps d'usinage, nous sommes là aussi sur cinq minutes, une fois tous les paramètres affinés.
A noter, l'alésage a été réalisé à la fraise, en interpolation hélicoïdale, avec une qualité de surface vraiment impeccable.

Voilà pour cet épisode. A suivre, fabrication du CARTER MOTEUR

-- Ven 5 Oct 2012 16:51 -- [edit automatique] ce message a été fusionné automatiquement avec le précédent [/edit]

Bon, allez, tant que je suis devant l'écran, je vous dévoile tout sur le carter moteur...

Dans un premier temps, voici la pièce en question:
Coté Embiellage


Coté distribution


Là aussi, comme le cylindre, vous pouvez voir qu'il y a beaucoup d'usinages radiaux à faire. Nous allons donc pour une grosse partie utiliser la machine 5 axes vue précédemment.

Voici quelques informations sur les dimensions :





NOTA : le plan comporte une erreur, l'alésage Ø31 H8 est plus profond : il ne fait pas 20 mais 30 mm de profondeur...

Passons aux détails sur la fabrication, voici la gamme d'usinage:

PHASE 1

Brut de départ, cylindre en aluminium Ø70mm pour une longueur de 50mm (prise de mors oblige...)

Nous allons la prendre en mandrin, exactement comme la phase 1 du cylindre et nous allons usiner toutes les entités suivantes:
- Surfaçage côté embiellage
- Alésage Ø31 H8
- Surfaçage des 3 faces latérales
- Alésages latéraux Ø19H8
- Perçage / taraudage des 6 M3 profondeur 8 sur la face côté embiellage
- Perçage / taraudage des 4 M3 profondeur 10, sur chacune des 3 faces.

Voici les images de cette étape (pas de photos car plus de batterie au moment de l'usinage ):

La pièce montée avant usinage :


La pièce issue de la phase 1:


PHASE 2:

Comme pour le cylindre, un montage a été conçu par mes soins. Ici, l'appui plan sera assuré sur la face plane côté embiellage, un centrage court dans le Ø31H8 et en butée contre un pion Ø6mm au niveau d'un plat latéral (au choix, les 3 faces sont identiques donc pas besoin de détrompeur).
Le bridage sera assuré par 3 brides spécialement profilées, prises dans les alésages latéraux. Celles-ci seront usinées en aluminium également et serrées modérément pour le pas mâter la pièce.

Les entités usinées ici sont les suivantes :
- Mise à longueur totale 37mm
- Alésage Ø10H8
- Tous les taraudages M3 de la face
- Les 3 lumières largeur 2mm profondeur 8mm (réalisées à la fraise de Ø2mm, en ramping)

Voici le montage en 3D:


et les photos :
Avant usinage


Après usinage


A ce stade, vous aurez remarqué (ou pas d'ailleurs, mais je suis sûr que si car vous êtes aussi de grands passionnés) qu'il manque quelque chose....

Effectivement, il manque deux perçages Ø3mm par face latérale...

Je vous explique : En phase 1, ces perçages étaient trop près du mandrin, on ne pouvait pas y accéder car ça aurait touché au niveau de certains éléments machine. Sur le concept de base, il était prévu que la phase 2 soit elle aussi réalisée sur la machine 5 axes. De cette manière, nous aurions pu usiner ce que je viens de vous décrire et par rotation de la table, nous aurions terminé par ces 6 petits trous... Sauf que nous étions plusieurs groupes à travailler sur des projets différents et la disponibilité machine était assez aléatoire...
De ce fait, j'ai fait le choix de passer la phase 2 sur la machine 3 axes et de recourir à une 3ème phase, rapide et programmée directement sur la machine:

Comme l'étau était monté, nous avons repris la pièce en étau avec la face à percer sur le dessus comme illustré ci dessous :


Il ne reste plus qu'à contrôler la planéité au palpeur RENISHAW, à se centrer dans l'alésage pour initialiser les axes X et Y, initialiser l'axe Z sur la face de la pièce et le tour est joué... Toutes ces étapes ayant été programmées, tout se fait en automatique, il n'y a plus qu'à tourner la pièce pour percer les trois faces...

Toute la programmation ici et pour le cylindre a été réalisée par mes soins, ainsi que les réglages machine, les mises au point et la fabrication.

Voila le carter moteur fini, histoire de clore le reportage de cette semaine:


-- Ven 5 Oct 2012 16:56 -- [edit automatique] ce message a été fusionné automatiquement avec le précédent [/edit]

Une dernière chose, pour agrémenter la réponse que j'avais apportée à Malevthi concernant la reprise du stator distributeur, je viens de trouver dans mes archives une photo de l'opération en cours pour illustrer la méthode...


Voila voila, en vous souhaitant un excellent week-end, je vous laisse prendre connaissance de mes posts d'aujourd'hui... n'hésitez pas à laisser vos commentaires ou vos questions, c'est avec grand plaisir que je vous répondrai...

[Pif]

Bonjour

Bein moi j'uis mort de rire quand, aprés avoir regardé ça sur mon ordi, je retourne dans mon gourbi et que je regard mon tour qui est entrainé par mon chat dans une cage d'écureuil

Belle machine et magnifique pièces !

Le bébé s'annonce bien !

Bon courage et fait nous rêvés !

@+ pif

[vilbrequin]

P....n tu rigole pas coté machine , en tout cas la réalisation est tip top

[ZAPJACK]

Magnifique et très didactique même pour le béotien que je suis.
Tu jongle avec le H7, H8, J7 comme j'attache mes lacets, sûr que quand on sait, cela change la donne.
Même avec un vulgaire Mikron bas de gamme
Bravo en tout cas, c'est la preuve que tu as un excellent écolage.
En tout cas, j'èspère que ce moteur finis, tu en attaqueras un autre avec autant de brio !!
LeZap