Comment calculer l'angle de dépouille

La dépouille est calculée en multipliant la hauteur de la paroi au-dessus du plan de joint par la tangente de l'angle de dépouille : une paroi de 8 po à 1° s'incline de 0,14 po sur sa hauteur. Ce décalage linéaire, et non l'angle, est ce qui modifie une dimension, et un dessin doit régler deux choses à ce sujet — à quelle extrémité de la paroi la dimension indiquée s'applique, et comment le décalage se cumule avec le surépaisseur d'usinage et la tolérance de coulée.

Formule de l'angle de dépouille

La tolérance de dépouille est la hauteur de la surface dépouillée, mesurée perpendiculairement au plan de joint, multipliée par la tangente de l'angle de dépouille.

DA = L × tan θ

DA est le décalage linéaire entre les deux extrémités de la surface dépouillée, L est sa hauteur depuis le plan de joint, et θ est l'angle de dépouille. Le décalage s'applique par paroi : une poche ou une rainure dépouillée des deux côtés varie de 2 × L × tan θ sur sa largeur. Lorsque le jeu qu'une caractéristique peut céder est déjà connu — une paroi dépouillée qui doit dégager un entraxe de boulons, par exemple — la même relation donne l'angle le plus raide qu'elle peut supporter.

θ = arctan(DA / L)

Aux angles de dépouille de coulée, la tangente se comporte comme un taux constant, il est donc plus facile de la porter comme décalage par unité de profondeur que comme fonction trigonométrique.

Angle de dépouille	Décalage par 1 po de profondeur (po)	Décalage par 100 mm de profondeur (mm)
0.5°	0.0087	0.87
1°	0.0175	1.75
1.5°	0.0262	2.62
2°	0.0349	3.49
3°	0.0524	5.24
5°	0.0875	8.75

Prenons un de la fonte ductile carter de boîte de vitesses moulé en sable sans étuvage, avec des parois latérales s'élevant à 8 po au-dessus du plan de joint à 1°, la valeur habituelle en sable sans étuvage pour la plupart des caractéristiques. Chaque paroi s'incline de 8 × 0,0175 = 0,14 po sur sa hauteur, et une poche entre deux de ces parois est 0,28 po plus étroite à son fond qu'au plan de joint. La question de savoir si la dimension du dessin s'applique au fond ou au plan de joint fait l'objet de la section suivante.

Calcul de la tolérance dimensionnelle requise

La dimension brute de coulée est la dimension finie plus la surépaisseur d'usinage requise sur chaque face usinée plus la moitié de la tolérance de coulée, avec le décalage de dépouille empilé par-dessus — jamais à l'intérieur. La dépouille va d'abord sur la surface, la zone de tolérance est référencée à partir de la surface dépouillée, et le stock d'usinage est superposé aux deux.

Caractéristique usinée	Dimension brute de coulée R
Une face usinée	R = F + RMA + CT/2
Diamètre extérieur ou bossage, usiné sur tout le tour	R = F + 2 RMA + CT/2
Alésage ou poche intérieure	R = F − 2 RMA − CT/2

F est la dimension après usinage final, RMA l'allowance d'usinage requise pour la taille et le procédé de moulage de la pièce coulée, et CT la tolérance de coulée pour le grade de tolérance indiqué sur le dessin. R est la dimension à une extrémité de la paroi avec dépouille ; l'autre extrémité en diffère de L × tan θ.

L'extrémité qui porte R relève d'une convention de dessin, pas d'une règle universelle. En dépouille positive, la dimension dessinée est l'extrémité au métal minimum et la dépouille ajoute du métal à partir de là ; en dépouille négative, la dimension dessinée est l'extrémité au métal maximum et la dépouille est prise à l'intérieur de celle-ci. L'ISO 8062-3 applique la dépouille positive sauf indication contraire du dessin, passant à la dépouille négative uniquement pour les caractéristiques soumises à une exigence de matière maximale.

Sur le carter de boîte de vitesses ci-dessus, prenons un bossage de palier de 4 po de haut, usiné sur tout le pourtour à Ø6.000 po, sur une pièce coulée moulée à la machine dont la plus grande dimension tombe dans la bande 16–25 po — grade d'allowance d'usinage requise G, 0,160 po par côté. L'extrémité au métal minimum doit être R = 6.000 + 2(0.160) + CT/2 = 6.320 po + CT/2. À 1°, la dépouille sur le diamètre sur 4 po est de 2 × 4 × 0.0175 = 0,14 po, donc en dépouille positive le bossage mesure 6,46 po + CT/2 au plan de joint.

Lu en dépouille négative, le même 6.320 po se situe au plan de joint et la petite extrémité ressort à 6,18 po, laissant 0,09 po de matière par côté contre les 0,160 po exigés par le grade, et la coupe risque de ne pas nettoyer. Sur une paroi de cette hauteur, le décalage de dépouille est du même ordre que la surépaisseur d'usinage, donc une convention non précisée n'est pas une erreur d'arrondi.

Le retrait du modèle ne fait pas partie de cet empilage. La règle de retrait est appliquée au modèle par la fonderie ; les dimensions du dessin sont toujours des dimensions de pièce coulée finie.

Angle de dépouille en moulage sous pression

Le moulage sous pression calcule la dépouille d'abord comme une distance et ensuite comme un angle : la distance de dépouille croît avec la racine carrée de la profondeur de la caractéristique, donc l'angle sur la même paroi diminue à mesure que la caractéristique s'approfondit.

D = √L / C

D est la dépouille en pouces, L la profondeur de la caractéristique depuis le plan de joint en pouces, et C une constante que la NADCA tabule par alliage et par type de paroi — paroi intérieure, paroi extérieure ou trou. L'angle découle de arctan(D / L) comme dans la première section. Pour une paroi intérieure en aluminium, C vaut 30, et les trois profondeurs de la NADCA montrent ce que fait la racine carrée.

Profondeur de la caractéristique (po)	Distance de dépouille (po)	Angle de dépouille
0.1	0.010	6°
1.0	0.033	1.9°
5.0	0.075	0.85°

La raison est le moule. La pièce coulée doit être éjectée de l'acier, et à mesure que l'alliage se solidifie, il se rétracte sur l'acier du moule qui forme les parois intérieures et les trous et s'écarte de l'acier qui forme les parois extérieures. La NADCA donne donc aux parois intérieures le double de la dépouille des parois extérieures (C vaut 60 pour une paroi extérieure en aluminium) et le maximum aux trous, et la note générale familière " 2° minimum à l'intérieur, 1° minimum à l'extérieur " est l'exemple de la NADCA pour des caractéristiques en aluminium d'au moins 1 po de profondeur, pas une règle pour tout alliage ou toute profondeur.

Dans le moulage en sable, le modèle se retire du sable plutôt que la pièce coulée de l'acier, donc l'angle est défini selon le procédé de moulage, au plus réduit par paliers pour les formes plus hautes, et le calcul est le calcul linéaire ci-dessus. Une pièce moulée sous pression convertie en une pièce coulée en sable ferreux est redéfinie à partir de la formule de la première section avec l'angle du procédé de moulage en sable; sa note de dépouille pour le moulage sous pression ne s'applique pas.