Couronne de sécateur électrique

Couronne de sécateur électrique

Document produit par :

• Jean Claude Tachoire

• Guy Estadieu

• Jacques Magot

• Bernard Gilabert

Du lycée Rascol de Albi

Présenté lors du séminaire pour les CPGE TSI

Le 22-23 mars 2006 à Paris .

Merci de leur contribution.


Un exemple de démarche de choix d’un couple matériau-procédé dans le cadre d’une étude de

reconception du produit…

… suivi d’une étude comparative des coûts entre l’ancienne et la nouvelle solution


Analyse du marché et de la concurrence

Evolution des ventes

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

19

86

19

87

19

88

19

89

19

90

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19

98

19

99

20

00

Années

Objectifs de reconception pour la compétitivité

Abaisser la masse du produit

Diminuer les coûts

A cause du risque apparent de stagnation des ventes, l’entreprise décide de faire évoluer

son produit

Légende des couleurs :

Pièces ou composants personnalisés et non modifiablesComposants cataloguePièces déjà optimiséesPièces modifiables

Lame et crochet PRADINES

Habillage

Connecteur + support

Tube de poignée

Ensemble moto réducteur ESCAP

Pignon

Carter

Couronne

Roulement INA

Gâchette

Corps

Pignon arbré

Crémaillère

Rondelle + écrou

Coussinet

Axe delame

Maquette numérique

Répartition des masses optimisation de la relation produit - matériau

Modif. des formes de la couronne

Répartition des coûts

Analyse de la solution existante

L’étude de la répartition des coût et des masses pour chaque pièce du mécanisme conduit à s’intéresser à celles qui sont pénalisantes au regard des objectifs de reconception.

La couronne dentée que nous allons examiner en fait partie.

6 x 3,20 à 60°

27

A A

To lé ra n c e s g é n é ra le s ISO 2 7 6 8 m - K

M 10 x 1.5 - 7H

20 mini

45

32 maxi

7 mini

4mini

P14

143,12°

1

A - A

Z = 45 d e n tsm = 1a n g le d e p re ssio n 2 0 °F la n c s d e n t u re R a 0 .8A c ie r 4 5 Si 7 Tr + R e

C O U R O N N E 1 / 1

R u g o sit é g é n é ra le

ISO 8 0 1 5

Ra0.8

Ra3.2

0.05 P A

0.04 A B

A

B

0 M A B

L y c é e R a s c o l A l b i

E c h

Définition de la pièce initiale

Matériau initial: 35SiMnPb10

Procédés et processus initialement retenus:décolletage + taillage + traitement thermique(voir diapositive suivante)

Processus de fabrication de la pièce initiale ( usinée dans la barre)

PHASE 50: Traitement de durcissement superficiel

PHASE 10: Débit

(longueur 1500mm)

PHASE 20: Tournage

(tour DMG CTX 320 linear – 3 axes)

Opération 201: Charioter dresser

Opération 202: Percer

Opération 203: Aléser dresser

Opération 204: Fileter

Opération 205: Ébaucher la gorge dresser finition

Opération 206: Percer 6 trous

Opération 205: Tronçonner dresser

PHASE 30: Taillage

Machine à tailler Pfauter CNC

PHASE 40: Ébavurage


Les fonctions techniques à satisfaire:

Transmettre le mouvement de rotation

Transmettre les efforts nécessaires à la coupe

Les contraintes:

Masse minimale

Production de 4000 pièces annuelles

Coût minimal

Nouveau choix du couple matériau-procédé assisté par la base CES 4 de « Granta Design »

Critères de sélection retenus

Respect des contraintes mécaniques :

→ contrainte admissible en traction : Re = 400 MPa mini

→ dureté Vickers 600 HV mini au niveau des dentures

Respect des contraintes physiques :

→ masse < 40g

Prise en compte de la qualité géométrique attendue et de la morphologie générale de la pièce

→ tolérances dimensionnelles sur le brut <0,7 mm

→ épaisseur de matière de 0,8mm à 10mm

Prise en compte des contraintes économiques :

→ série de 4000 pièces par an sur 5 ans minimum à coût minimal.

Sélection 1 : critères : Masse / Lot économiqueSpécifications : Masse mini (<40g ); 4000 pièces /an

Ensemble de tous les procédés, représentés dans un repère dont les axes sont les critères retenus.

10 procédés retenus sur 113

SELECTION D’UN PROCEDE

Sélection 2 :critères : Tolérances / Epaisseur de la pièce à réaliser :

Axe X :Epaisseurs de 0,8 à 10 mm

Axe Y :Tolérance maxi 0,7 mm sur le brut

83 procédés sur 113

Analyse des deux séries de résultats : L’intersection des 2 ensembles précédents donnent :

7 procédés retenus

SELECTION D’UN PROCEDE

DONNEES SUR LE PROCEDE EXAMINE

Forgeage à chaud ( seul procédé compatible avec la forme de la pièce )

Pièce forgée

PROCESSUS de FABRICATIONPHASE 10: Estampage

PHASE 20: Tournage


PHASE 30: Taillage






Opération 203: Dresser chanfreiner



Pièce forgée

PROCESSUS de FABRICATIONPHASE 10: Estampage

PHASE 20: Tournage


PHASE 30: Taillage






Opération 203: Dresser chanfreiner



Processus de fabrication

de la pièce estampée

SELECTION D’UN MATERIAU

Sélection 1 : critères : limite élastique / dureté

Ensemble des matériaux

5427

600

400 3960

Re

HV

Discrimination 1 :Sélection par boite :

Re (à partir de 400 Mpa)

Dureté 600 HV mini

1393 matériaux retenus sur 2940

Sélection 2 :critère : matériau compatible avec le procédéLe matériau devant présenter une dureté plus importante sur la denture, l’étude sera limitée aux aciers traités thermiquement.

656 matériaux retenus sur 2940.

Analyse des deux séries de résultats :

Sélection 3 : critères : coût et masse mini

91 aciers sélectionnés

masse

coût

Sélection de la région « coût et masse mini »

12 familles d’acier sur 2940 matériaux métalliques

Matériaux solutions :

Famille des 45Si7 à 55Si7

SELECTION D’UN MATERIAU

Aciers du SAUT DU TARN

Disponible localement, l’acier 45 Si 7 sera retenu

CHOIX DISPONIBLE

Bilan économique des 2 couples matériau-procédé possibles

Solution1: Couronne initiale taillée dans la masse en 35SiMnPb10

Matière 1.05

Usinage tour CN 20.15

Taillage 17.7

Traitement thermique 0.3

Total = 39.2 E

Remarque : la géométrie de la pièce n’est pas figée et peut évoluer à moindre coût si les performances du produit sont modifiées.

Amortissement outillages 0.30

Matière 0.40

Sciage du lopin

0.40Estampage

Poinçonnage – ébavurage - grenaillage

Usinage tour CN 5.5

Taillage 17.7

Traitement thermique 0.3

Total = 24.6 Euros ( gain de 37 % )

Remarque : la géométrie de la pièce est TOTALEMENT FIGEE, si les performances du produit évoluent, un nouvel outillage s’impose.

Solution 2: Couronne estampée en 45Si7

Le risque est limité, d’autant plus que les ventes progressent.

La solution 2 est proposée

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