Etude du processus de vissage par vis autoformeuse et élaboration d'une méthode de dimensionnement adaptée

Study of an assembling process with thread forming screw and design of a dimensioning method

• Auteur / Autrice : Florestan Mathurin
• Direction : Jean Guillot, Pierre Stephan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Travail des métaux

Plasticité

Vis

Assemblages à boulons

Mots clés libres

Vis autoformeuse

Assemblage vissé

Déformations plastiques

Simulation du formage

Résumé

Depuis toujours, l’industrie automobile est en recherche constante de solutions, afin d’améliorer sa compétitivité en réduisant les coûts et les délais. Ainsi, les technologies du taraudage par déformation pour les matériaux métalliques connaissent depuis une dizaine d’années un développement important. Les vis autoformeuses par déformation de matière, pour matériaux métalliques, qui permettent de supprimer l’opération préalable d’usinage sont l’exemple le plus abouti de ces technologies. Cependant, leur utilisation est récente et réservée aux assemblages peu chargés et qui, en cas de défaillance, ne présentent pas de danger pour l’utilisateur, car les phénomènes associés au processus de vissage ne sont pas bien maîtrisés. Dans ce mémoire, nous présentons une méthode de simulation originale, développée avec le code ABAQUS, ainsi que des résultats des nombreux essais qui nous ont permis de mettre en évidence et de quantifier les paramètres caractéristiques de l’opération de formage des filets. Puis nous proposons deux méthodes de calcul du couple de formage, une tirée du plan d’expérience et une autre analytique qui met bien en évidence le processus de déformation plastique. Au final, nous proposons une méthode de prédimensionnement des assemblages par vis autoformeuse déstinée aux bureaux d’études

Automotive industry always improves its competitiveness by reducing cost and delays. Thus, form tapping technologies have been considerably developing since ten years. In this framework, thread forming screws for metallic materials, which are designed to perform direct assembly by a thread forming process in the lower part of the assembly, are the most practical examples of such technologies. However, they are also commonly used for assemblies made of materials which transmit minimal exterior loadings since the phenomenon associated to tightening process are not well mastered. In this report, an original simulation method, developed under ABAQUS, and experimental results, which highlight and quantify the characteristic parameters of the thread forming operation, are presented. In addition, two methods for calculating thread forming torque are presented. The first one is developed from an experimental method whereas the second one, analytical, highlights the processes of plastic deformation. Finally, a pre-dimensioning method for thread forming screws assemblies is proposed