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Étude de Cas

Usinage CNC de précision pour moyeux de roues de course en aluminium

Moyeux de roue pour Formule Racing marron
Résumé du projet
Industrie
Automobile / Sports mécaniques
Produit
Moyeux de roue à verrouillage central personnalisés (avant et arrière)
Source
Alliage d'aluminium 7075-T6
Technologie
Tournage CNC + Usinage CNC 5 axes
Type de production
Fabrication en petites séries et de haute précision
Finition de surface
Comme usiné
La précision
± 0.01 mm
Délai De Mise En Œuvre
10 jours ouvrables (hors livraison)
Fonction
En compétition FSAE, les moyeux de roues sont des composants haute performance sans suspension qui intègrent la transmission, les roulements et les roues. Leur précision dimensionnelle, leur concentricité et leur intégrité structurelle influent directement sur la stabilité du véhicule, sa maniabilité et sa sécurité à haute vitesse.
Dispositifs de fixation sur mesure pour l'usinage 5 axes
Brown Formula Racing

À propos du client

Brown Formula Racing est l'équipe de conception et de construction automobile étudiante de l'Université Brown. Fonctionnant comme une entreprise d'ingénierie fictive, l'équipe mène des projets de la conception à la compétition, offrant à ses membres une expérience pratique en conception CAO, conception pour la fabrication, production de métaux et de composites, et essais de véhicules. L'équipe accueille des étudiants de tous horizons et met l'accent sur l'apprentissage pratique et les compétences d'ingénierie concrètes, au-delà des cours théoriques.

Qu'est-ce que FSAE Michigan ?

L'équipe Brown Formula Racing participe au championnat Formula SAE Michigan, le plus important et le plus prestigieux d'Amérique du Nord. Les équipes universitaires conçoivent, construisent et pilotent des monoplaces de haute performance, évaluées lors d'épreuves dynamiques et soumises à des analyses rigoureuses de conception, de coûts et de rentabilité par des experts du secteur.

Ce dont l'équipe FSAE avait besoin

Pour Brown Formula Racing, les moyeux de roues sont des composants essentiels qui doivent résister à des forces considérables en virage et à des couples de freinage importants. Ces pièces doivent répondre aux exigences suivantes :

  • Excellente concentricité pour prévenir les vibrations
  • Performances de haute résistance avec un allègement extrême
  • Interfaces filetées précises pour l'engagement des écrous de blocage de roue
  • Cohérence dimensionnelle absolue pour l'assemblage des roulements et des moyeux

Au-delà des exigences techniques, l'équipe a dû faire face à des contraintes supplémentaires communes aux projets Formula SAE :

  • Budget limité
  • calendrier de développement serré
  • Production CNC en petites séries
  • Pièces à faible volume et hautement personnalisées

L'équipe avait besoin de bien plus qu'un atelier d'usinage classique. Elle recherchait un partenaire expert en prototypage rapide pour le sport automobile, capable de fournir une précision de niveau compétition et des capacités d'usinage 5 axes avancées dans des délais très serrés.

Ce dont l'équipe de course avait besoinCe dont l'équipe de course avait besoin 2
Défis techniques

Ingénierie de précision pour les courses FSAE

Le projet nécessitait l'usinage de brides de roues complexes avec des exigences de concentricité extrêmes et un enlèvement de matière important, tout en maintenant la rigidité structurelle et l'intégrité de la surface.

01

Concentricité au niveau du micron

Les flasques des roues avant et arrière exigent une concentricité extrême au niveau des alésages profonds et complexes et des géométries symétriques. Le maintien de tolérances de l'ordre du micron sur de multiples opérations d'usinage complexes est crucial ; même le moindre écart entraîne des vibrations catastrophiques et une défaillance des performances à haute vitesse de rotation.
02

Usinage de parois minces en aluminium 7075

L'aluminium 7075 est un matériau à la fois robuste et léger, idéal pour les moyeux de roues hautes performances. La principale difficulté réside dans l'obtention d'une finition de surface impeccable tout en évitant la déformation des sections fines et légères, susceptibles de se fragiliser lors de l'enlèvement de grandes quantités de matière.
03

Usinage de cavités profondes

La complexité de l'architecture interne des moyeux exige l'usinage de cavités profondes et difficiles d'accès. Ces géométries présentent des risques inhérents de vibrations de l'outil et d'évacuation des copeaux obstruée, ce qui compromet la stabilité dimensionnelle et l'intégrité de surface de haute qualité requise dans les zones confinées.
04

Livraison accélérée

Soutenir une équipe FSAE compétitive exige un calendrier de production extrêmement serré. Le défi consiste à concilier les exigences rigoureuses d'une grande précision et l'urgence d'une livraison rapide pour la course, car tout retard a des répercussions sur les essais des véhicules et leur préparation sur piste.

Notre solution d'usinage

En tant que fournisseur de premier plan de services d'usinage CNC de précision pour les industries automobile et de course, 3ERP se spécialise dans la transformation de visions d'ingénierie complexes en réalités hautes performances.

Pour relever ces défis, 3ERP a développé une stratégie d'usinage complète combinant tournage CNC, fraisage 5 axes et montage sur mesure, le tout soutenu par un contrôle en cours de production.

Tournage CNC de précision

Stratégie de configuration minimale

Notre équipe a usiné les moyeux des roues avant et arrière selon une stratégie de tournage double face. Chaque extrémité a été ébauchée, finie, percée, alésée et taraudée, avec un retournement contrôlé pour maintenir des références constantes et obtenir un alignement de haute précision.
Dispositifs de fixation sur mesure pour l'usinage 5 axes

Dispositifs de fixation sur mesure pour l'usinage 5 axes

Des dispositifs de fixation spécifiques ont été conçus pour ce projet, permettant un serrage sûr et un positionnement précis lors de l'usinage 5 axes. Ceci a permis de minimiser les changements de configuration et d'éliminer les erreurs de positionnement cumulatives.
Usinage de contournage

Optimisation du poids par fraisage 5 axes

Des stratégies de fraisage dynamiques ont été utilisées pour l'usinage de poches et le fraisage de contournage complexes, permettant un enlèvement de matière important tout en maintenant la rigidité et la qualité de surface des pièces.
Usinage de poches profondes

Stratégie d'usinage de poches profondes optimisée

Pour les poches internes complexes, une approche en plusieurs étapes a été appliquée :

  • Perçage pilote pour l'évacuation des copeaux
  • ébauche de fraisage hélicoïdal
  • Passes de finition contrôlées

Cette stratégie garantissait une découpe stable et une géométrie précise des éléments.

Inspection en cours et finale

Inspections rigoureuses en cours de production et à la fin du processus

  • Le palpage sur machine a assuré un positionnement précis
  • L'inspection par machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) a vérifié toutes les tolérances géométriques.
  • Les calibres à bague de filetage ont confirmé l'ajustement et la fiabilité du filetage.

Les données d'inspection sont enregistrées à des fins de traçabilité de la qualité et de conformité aux règles de la compétition.

Processus d'usinage CNC

Découvrez comment 3ERP usine les moyeux de roue à partir d'aluminium 7075 massif grâce au tournage CNC et à une technologie d'usinage avancée à 5 axes.

Points forts techniques

Enlèvement rapide de matière et tournage de précision des diamètres extérieurs et des faces d'extrémité, permettant d'obtenir une concentricité au niveau du micron pour une stabilité de rotation à grande vitesse.

Création précise d'alésages profonds pour l'assemblage du moyeu de roue et de l'écrou de blocage, garantissant l'intégrité structurelle et la fiabilité de l'assemblage.

Finition fine du diamètre intérieur pour maintenir des tolérances strictes et des surfaces d'accouplement lisses pour l'alignement des roulements.

Filetage pour les fixations des écrous antivol de roue, vérifié avec des calibres de filetage pour garantir l'ajustement et la sécurité fonctionnelle.

Élimination agressive de matière interne pour alléger la structure, tout en préservant sa rigidité et en évitant les vibrations ou les déformations.

Fraisage multi-angles de contours externes complexes et de parois latérales en une seule opération, éliminant les erreurs causées par les repositionnements répétés dans l'usinage conventionnel à 3 axes, permettant une géométrie précise et une finition de surface supérieure.

Usinage de pièces à parois minces et à masse réduite sans compromettre la résistance mécanique, améliorant ainsi les performances du véhicule.

Le chanfreinage lisse le long des bords courbes et des contours complexes, plus efficace et précis que les méthodes à 3 axes, améliore la sécurité et la précision d'assemblage.

Mesure en temps réel et vérification par machine à mesurer tridimensionnelle (MMT) pour garantir que toutes les tolérances géométriques et les spécifications de filetage répondent aux exigences de conception, assurant ainsi une fiabilité optimale pour la compétition.

3erp nous a été d'une aide précieuse ! Leur communication et leur soutien ont été exceptionnels, et ils se sont démenés pour résoudre un problème de livraison dont ils n'étaient pas responsables. Leurs services de fabrication sur mesure et rapides nous ont permis de mener à bien notre projet dans les délais impartis, voire en avance.

École d'ingénierie FSAE

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