PINCE COUPE-CABLE

Présentation

Cette pince permet de sectionner automatiquement de petits câbles, sur une chaîne de production. L’énergie nécessaire à la coupe est fournie par de l’air comprimé, délivré par une centrale pneumatique.

L'air comprimé agit sur le piston 6. Le déplacement de la tige de piston 5 entraîne la rotation des mâchoires 7. Les couteaux 16, liés aux mâchoires 7, assurent la coupe du câble. La coupe étant effectuée, le ressort de rappel 17 repousse le piston 6 en position initiale. Le ressort 11 maintient le contact entre les galets 14 (en liaison pivot avec les mâchoires 7) et la tige de piston 5 (extrémité conique). L’ouverture des mâchoires est ainsi assurée, lors du retour en position initiale.

Travail demandé

Activité 1 : Etude technologique

1. Présenter le bloc fonctionnel (diagramme SADT) de cette pince coupe-câble.
2. Identifier, à l'aide de la nomenclature, les matériaux utilisés pour chaque pièce.
3. Quelle est la principale caractéristique du matériau constituant les couteaux 16?
4. Justifier le choix du matériau constituant la bague 15.
5. Quelle est l'utilité du contre-écrou 18?
6. A quoi sert le petit trou débouchant, d'axe vertical, pratiqué dans le corps de vérin 2?
7. A quoi sert le petit trou borgne (il y en a deux, un seul est représenté), d'axe horizontal, pratiqué dans le fond de vérin 4?
8. Comment est effectuée la fixation du ressort 11 sur l'attache de ressort 12? Cette liaison est-elle démontable ou indémontable?
9. Indiquer les ajustements entre les pièces 7 et 12 d'une part, 7 et 9 d'autre part (ajustement avec jeu ou avec serrage).

Activité 2 : Schéma cinématique minimal

1. Identifier les différents groupes de pièces cinématiquement liés (ou classes d'équivalence).
   A = { 1; ...
   B = { 5; ...
   C = { 7; ...
   C' = { 7'; ...
   Pour simplifier :
   • Les galets 14 et les axes de galet 13 seront considérés solidaires des mâchoires 7.
   • L’axe de mâchoire 8, l’entretoise 9 et les rondelles d’arrêt 10 seront considérés solidaires du support de mâchoire 1.
2. Réaliser le graphe des liaisons.
3. Réaliser le schéma schéma cinématique minimal en vue plane de cette pince coupe-câble. On demande une couleur différente pour chaque classe d'équivalence.

Activité 3 : Dessin en vues planes du support de mâchoire 1

Réaliser le dessin de définition non coté du support de mâchoire 1 dans les vues :

• Vue de face en coupe.
• Vues de droite et de gauche extérieures.

Conditions:

• Au crayon et aux instruments.
• Sur format A3.
• A l'échelle 3:1.
• Arêtes cachées non représentées.

Activité 4 : Dessin en perspective de la mâchoire 7

Réaliser le dessin en perspective cavalière de la mâchoire 7 :

Conditions:

• Au crayon et aux instruments.
• Sur format A4.
• A l'échelle 5:1.
• Arêtes cachées non représentées.

Pour ce travail, on s'aidera du dessin en vues planes de cette même pièce.

Activité 5 : Etude de conception

L'extrémité de la tige de piston 5 est conique, de sorte que le contact entre les galets 14 et l'extrémité de cette tige soit ponctuel.

1. Quelle caractéristique mécanique doivent avoir les matériaux dans lesquels sont fabriquées ces deux pièces?
2. Pour limiter l'usure, on souhaite remplacer le contact ponctuel par un contact linéique. Proposer une solution pour la tige de piston 5, modifiée en conséquence. La représentation de la pièce modifiée sera faite avec SolidWorks, en trois vues planes.

Activité 6 : Etude statique

Le but de cette étude est de déterminer la force exercée par un couteau 16 sur le câble à couper, en fonction de la pression d'alimentation. On note :

• A le point d'application de la résultante des forces de pression sur le piston 6.
• B le point de contact entre le galet supérieur 14 et l'extrémité de la tige de vérin 5.
• C le point de contact entre le galet inférieur 14 et l'extrémité de la tige de vérin 5.
• D le centre de la liaison pivot entre les deux mâchoires 7.
• E le point de contact entre le couteau supérieur 16 et le câble à couper.

Hypothèses et données :

• Les poids de toutes les pièces sont négligés.
• Les forces exercées par les ressorts 11 et 17 sont négligés.
• Les frottements sont négligés (liaisons parfaites).
• La pression d'alimentation est de 6 bars.
• Les forces exercées par le câble à couper sur les couteaux 16 ont le même support vertical (liaison ponctuelle).
• L'angle du cône à l'extrémité de la tige de vérin 5 est de 10°.

Travail demandé :

1. Calculer la force F exercée par l'air comprimé sur le piston 6.
2. Isoler l'ensemble S1 = { 5; 6; 20; 21 }. Appliquer le PFS sur ce système en équilibre. On demande une résolution graphique. Echelle du tracé : 1 cm représente 5 daN. En déduire la force exercée par l'extrémité de la tige de vérin 5 sur le galet supérieur 14.
3. Isoler l'ensemble S2 = { 7; 12; 13; 14; 16; 19 } lié à la mâchoire supérieure. Appliquer le PFS sur ce système en équilibre. On demande une résolution analytique. Les dimensions sont à mesurer sur le dessin d'ensemble. En déduire la force exercée par un couteau 16 sur le câble à couper.
4. Conclure en proposant une courbe donnant la force exercée sur le câble à couper en fonction de la pression d'alimentation. On limitera cette dernière à 10 bars.