Corrigé Banque PT 2025 Sciences industrielles C PT — Partie III (QIII.11 à QIII.17) : Moyeu porte pales : machines et cinématiques, opérations de tournage, isostatisme, critique de gamme, contrôle sur MMT

Sujet officiel du concours Banque PT, session 2025, épreuve Sciences industrielles C PT. Corrigé rédigé par Ibrahim Alame.

Sujet officiel (PDF, site du concours)

Énoncé

Le moyeu porte pales (figure 7 : références $A$ = axe du cône, $B$ = plan d'appui du chapeau, $C$ = centrage court $\emptyset 40 H7$ ) est usiné dans un brut étiré $\emptyset 70$ (le cylindre extérieur n'est pas repris). Gamme proposée :

phase 10 : plan d'appui du chapeau ( $B$ ), centrage court ( $C$ ), chambre de travail ( $\emptyset 30 H7$ ), trois guidages de pales (demi-alésages radiaux dans la face $B$ , à $12 0^{\circ}$ ), six trous taraudés M5 axiaux ;
phase 20 : cône et plan de la face libre.

Machines disponibles : tour 2 axes, tour 3 axes, fraiseuse 3 axes à broche verticale, fraiseuse 4 axes à broche horizontale, fraiseuse 5 axes.

Figure 8 — Surfaces usinées du moyeu (document XIII, coupe simplifiée).

Contrôle de $⊚ \emptyset 0, 1 ∣ A$ (sur le $\emptyset 70$ ) sur machine à mesurer tridimensionnelle : nuages de points palpés {CO1} (cône), {CY1} (cylindre $\emptyset 70$ ), {PL1} et {PL2} (faces d'extrémité), auxquels le logiciel associe le cône CO1 (axe, sommet, angle), le cylindre CY1 (axe, rayon) et les plans PL1, PL2. Le logiciel calcule des distances (point-point, point-droite, point-plan, droite-droite) et des angles, et construit des intersections (plan-plan, droite-plan), des plans parallèles et des droites perpendiculaires.

Figure 9 — Éléments idéaux associés (document XIV, écarts exagérés) : plans PL2 et PL1 des faces d'extrémité, axe du cône CO1, axe du cylindre CY1.

QIII.11. Pour chaque phase, choisir la machine et sa cinématique minimale (axe de broche, axes $X$ , $Y$ , $Z$ , axes de rotation).
QIII.12. Illustrer les opérations sur « plan face libre » et « cône » : outils et trajectoires.
QIII.13. Phase 20 : liaisons pièce/porte-pièce et surfaces concernées pour une mise en position isostatique ; pourquoi isostatique ?
QIII.14. Critiquer la gamme au regard de la cotation (document XII).
QIII.15. Justifier la création de deux points extrêmes PT5 et PT6 sur l'axe du cylindre CY1.
QIII.16. Méthode de construction de PT5 et PT6.
QIII.17. Condition(s) de distance assurant la conformité.

Corrigé

Machines et opérations (QIII.11, QIII.12).

QIII.11. Phase 10 : tour 3 axes ( $X$ , $Z$ et axe $C$ asservi, outils tournants). Le plan $B$ , le centrage $\emptyset 40$ , la chambre $\emptyset 30$ et son fond sont des surfaces de révolution coaxiales : on les obtient en tournage (dressage, alésage) dans la même prise de pièce, ce qui donne directement la coaxialité et la perpendicularité exigées entre elles (et la localisation de la chambre par rapport à $B ∣ C$ ). Les six trous taraudés axiaux (sur un cercle, à $6 0^{\circ}$ ) et les trois guidages à $12 0^{\circ}$ exigent une indexation angulaire : l'axe $C$ de la broche, asservi en position, oriente la pièce, et des outils tournants axiaux (parallèles à $Z$ ) percent et taraudent les trous ; une fraise boule de rayon égal à celui du guidage, translatée selon $X$ (radialement) dans le plan $B$ , génère chaque demi-alésage. Cinématique minimale : translations $X$ (radiale) et $Z$ (axe de broche), rotation $C$ autour de $Z$ . Une fraiseuse 4 axes à broche horizontale (pièce d'axe horizontal sur le plateau rotatif, qui indexe les six trous et les trois guidages radiaux ; interpolation circulaire pour les alésages) conviendrait aussi, au prix d'alésages H7 moins faciles à obtenir ; une fraiseuse 3 axes ne peut pas usiner les guidages radiaux sans reprise.

Phase 20 : tour 2 axes ( $X$ , $Z$ ). Le plan de la face libre (dressage selon $X$ ) et le cône intérieur (interpolation simultanée $X$ - $Z$ ) sont des surfaces de révolution : deux translations suffisent.

Cinématiques minimales (coupes schématiques, trait mixte : axe de broche) : phase 10 pièce serrée sur le $\emptyset 70$ brut, face d'appui côté outils ; phase 20 pièce montée sur mandrin expansible dans $C$ , en appui sur $B$ .

QIII.12. Plan face libre : outil à dresser (plaquette triangulaire ou rhombique) dont l'arête frotte la face, avance selon $X$ (de l'extérieur vers le cône ou inversement) à $Z$ constant, la pièce tournant. Cône : barre d'alésage introduite dans l'alésage, pointe orientée vers la paroi, avance le long d'une génératrice, inclinée de $1 0^{\circ}$ sur l'axe, par interpolation simultanée $X$ - $Z$ , de la petite vers la grande ouverture (passes d'ébauche puis de finition).

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