La coque injectée d'un chargeur : dessiner pour le moule

La stratégie. Chaque règle de conception a une raison mesurable : on relève les écarts, puis on chiffre ce qu'ils coûtent en cadence (le refroidissement suit la plus forte épaisseur), en fonctionnement (la dépouille ouvre un jeu) et en presse (la pression agit sur la surface projetée).

1) Les écarts. Avec $e=2,5\mathrm{mm}$ : nervure de $3,0\mathrm{mm}$ pour $0,6e=1,5\mathrm{mm}$ au plus ; raccord de $0,3\mathrm{mm}$ pour $0,5e=1,25\mathrm{mm}$ au moins ; bossage plein de $6\mathrm{mm}$ au lieu d'un bossage évidé de paroi $2,5\mathrm{mm}$ au plus ; faces du logement sans dépouille ; extérieur grainé à $1^{\circ }$ pour $1,5^{\circ }$. Les raisons : une surépaisseur refroidit lentement et se creuse en surface (retassure) en face de la nervure ou du bossage ; un angle vif concentre les contraintes et freine l'écoulement ; une face sans dépouille frotte à l'éjection et marque la pièce ; un grain non dépouillé s'arrache.

2) La cadence. Exigence : $\frac{1200000}{4500}=267$ pièces par heure. Le refroidissement vaut $14{\left(\frac{e_{\max }}{2,5}\right)}^2$ secondes.

(cadences en pièces par heure, $3600/\text{cycle}$ par empreinte). Le plan proposé ne tient pas la cadence même avec quatre empreintes ; reprendre le bossage ne suffit pas, la nervure épaisse impose encore $28,2\mathrm{s}$ et $256$ pièces par heure à deux empreintes, non conforme. Seul le plan conforme, d'épaisseur constante, tient la cadence avec un moule à deux empreintes : $327$ pièces par heure, $23\%$ de marge. Les règles de conception ne sont pas une tradition : l'épaisseur constante règle le temps de cycle, donc le nombre d'empreintes, donc le prix du moule.

3) La dépouille du logement. Chaque face dépouillée de l'angle $\alpha$ s'écarte de $40\tan \alpha$ à l'entrée ; les deux faces ouvrent un jeu $2\times 40\tan \alpha \le 1,0\mathrm{mm}$, soit $\tan \alpha \le 0,0125$, $\alpha \le 0,72^{\circ }$. La dépouille ordinaire de $1^{\circ }$ ouvrirait $1,40\mathrm{mm}$ : non conforme. On polit les faces du logement et on les dépouille de $0,5^{\circ }$ : jeu de $0,70\mathrm{mm}$, conforme. Le grain, qui exigerait $1,5^{\circ }$ (jeu de $2,1\mathrm{mm}$), est réservé à l'extérieur, dont la dépouille passe à $1,5^{\circ }$ : la fonction (tenir la batterie) et l'aspect (le grain) ne se demandent pas aux mêmes faces.

4) La presse et le retrait. La pression dans l'empreinte pousse les deux moitiés du moule l'une loin de l'autre sur la surface projetée sur le plan de joint ; la force de fermeture doit la reprendre : $$F=1,2\times 2\times 110\times 10^{-4}\times 35\times 10^6=9,24\times 10^5\mathrm{N}=924\mathrm{kN}.$$ On choisit la presse de $1000\mathrm{kN}$ ; celle de $800\mathrm{kN}$ est trop faible. La pression dans l'empreinte ($35\mathrm{MPa}$) est bien inférieure à la pression d'injection lue à la buse (de l'ordre de $100\mathrm{MPa}$), qui chute le long de l'écoulement : prendre la seconde surdimensionnerait la presse. Un moule à quatre empreintes demanderait $1848\mathrm{kN}$, au-delà de la gamme. Le retrait : la pièce refroidie mesure $0,6\%$ de moins que l'empreinte ; celle-ci se cote $120\times 1,006=120,72\mathrm{mm}$.

Ce que l'exercice installe. Les règles de conception d'une pièce injectée se justifient par des nombres : l'épaisseur constante fixe le temps de refroidissement, donc la cadence et le nombre d'empreintes ; la dépouille ouvre un jeu proportionnel à la profondeur ; la force de fermeture est le produit de la pression d'empreinte par la surface projetée ; l'empreinte se cote retrait compris. Une exigence de fonction et une exigence d'aspect se répartissent sur des faces différentes.