Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004 1 Le transfert des tolérances, du besoin à la fabrication Max Giordano

Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

1

Le transfert des tolérances,du besoin à la fabrication

Max Giordano


2

- Les tolérances géométriques dans le cycle de vie du produit 3

- Les conditions fonctionnelles géométriques 6

- Le transfert vers les spécifications des pièces 9

- Les modèles pour le calcul du transfert 11

- Le transfert des spécifications pour la fabrication 15

- Conclusion 18

Le transfert des tolérances,du besoin à la fabrication


3

Le tolérancement : au cœur du concept de cycle de vie du produit

Le cycle de vie du produit :- marché, commande- cahier des charges- conception- analyse, calculs- fabrication, contrôle- assemblage- mise en service- maintenance- usage- démantèlement, recyclage

Aspect transversal dutolérancement

Gestion du Cycle de Vie du ProduitProduct Life-cycle Management (PLM)


4

Besoin client

Opérations élémentairesde fabrications

Assemblage

Définition despièces

Pièces réalisées

Produit réalisé

Définition desopérations defabrication

Méthodes

Bureaud’etudes

Contrôlepièce

Contrôleproduit

Contrôleopérations

Fabrication

réelmodèle

Le tolérancement du modèle du produit au produit réalisé


5

Les différents dessins techniques

• Le transfert, nécessaire pour l’interchangeabilité, diminue le domaine d’acceptation des pièces.

• La détermination des tolérances doit partir des besoins du client mais tenir compte du processus complet

Dessin de fabrication

pièce, phases

Transfertdes tolérances

Dessin de définition

des pièces

Transfertdes tolérances

BUREAU D’ETUDES METHODES

PRODUCTIONPIECE

Pièce

MONTAGEProduit

Contrôle de réception

Auto -Contrôle

Contrôle de réception

CLIENT

Dessin d’ensemble du produit

Expressiondu besoin


6

Bien partir : formaliser les besoins du client

Besoin clientéléments du cahierdes charges

Conditions fonctionnellesgéométriques

« transfert »

analyse

- besoin directement exprimé sous forme géométrique

- détermination à partir d’un modèle (théorique ou expérimental)

A0,4 A

68

A0,06

Exemple deconditionsfonctionnellesgéométriques

Problème : Ce typede spécification n’estpas prévu par la norme GPS

0,03 ?

rotation


7

Effets pris en compte :- forme des surfaces- position, orientation / surfaces de liaisons - forme des surfaces de liaisons

Faux rond

voile

Chargede mesurage

1 2battement

Expression des conditions fonctionnellesgéométriques : cas de mécanismes

Spécification non prévuepar l ’ISO


8

Exemple d’une condition donnée en terme de rigidité(système précontraint)

F x

F

x

donnée d’un domaine de comportement acceptable

F0

1/2 ts

Serrage cible s0

et tolérance sur le serrage : ts0

s

s0 + 1/2 ts0 > s > s0 - 1/2 ts0

Condition en terme géométrique

Le modèle doit être validé (expérimentation)

1/2s0

tx


9

Transfert d’une condition géométrique mécanismevers des spécifications pièces

A0.01

CB

0,02 C

Ø0.01

R5±0.03

Ø5

6±0

.05

16

0,2 C

32

AZone commune

A

68

0,02

R5±0.03

32

Ø5

6±0

.05

0,02

Ø0.01

C

200,1 C

C

0,4 A

A0,06

0,03

A

Ø±0

.05

Zone commune

Précontrainte axiale : s0 ± ts

*

* pour toute position angulaire du moyeu par rapport à la bague extérieure

Ø5

6±0

.05 R5±0.03

16


10

Transfert d’une condition géométrique mécanismevers des spécifications pièces

Toutes les spécificationsdes pièces sont respectées

pièces

Les conditions fonctionnellessont respectées

Tolérancement « optimal »

Interchangeabilitépire des cas

Au moins une spécificationn ’est pas respectée

Il existe au moins unassemblage possible quine satisfait pas unecondition fonctionnelle

système

conformité du lotd’assemblages

Conformité de chaque lotde pièce

Approche statistique


11

X2 X1

X3 X4

(1)(2)

(3) (4)

Les outils de calcul de transfert

Le modèle des chaînes de cotes

J

ITJ = ITXi

(ITJ)2 = (ITXi)2

e

J+e

- non prise en compte des différentes liaisons- écarts angulaires négligeables- ne conduit pas à des spécifications ISO- limité à des cas unidirectionnels

au pire des cas :

ou statistique(capabilités égales,moyenne statistique = cote moyenne)


12

Le modèle paramétriquevariationnel

r0

c1

a1

r1

R1

ØD

1

r3

R3

a3

b3

r2R2

a2

ØD

2

s1

s2

Condition fonctionnelle : s = f(pij)( paramètre N° i pour la pièce j )

ds = fpij

dpij ITs = ITqj

- difficulté de prendre en compte certains jeux- nombre important de paramètres- conditions fonctionnelles paramétrées- plusieurs paramètres pour la même pièce

Les outils de calcul de transfert

i j j

dqj = fpij

dpiji

(chaîne minimale)


13

Les outils de calcul de transfertModèle prenant en compte jeux et écarts de taille et de position et orientation relatives entre les surfaces

p

y

tx

ty

ry

rx

ØD4 surfaces fonctionnelles

6 paramètres pris en compte( 3 pour le nominal)

x

B Zone commune

A

Ø0.04 A BØ12H8

M M

24h7 E

0.01

28

48

40

5

32

Spécifications données

Relations entre les écarts admissibles des paramètrespar rapport à une géométrie cible.


14

Les outils de calcul de transfertModèle prenant en compte jeux et écarts linéaires et angulaires

x

y

z

rx

ry

tx

ty

(tx+ ry h/2 - J/2)2 + (ty - rx h/2)2 < (t/2)2 si tx + ry h/2 > J/2

(tx+ ry h/2 +J/2)2 + (ty - rx h/2)2 < (t/2)2 si tx + ry h/2 > J/2

p

ØDy

tx

ty

ry

rx

J = pmax - pt = t0 + D - Dmint0=0.04 tool localisation

(tx- rx h/2)2 < (t/2)2 autres cas

h

(tx- ry h/2 - J/2)2 + (ty + rx h/2)2 < (t/2)2 si tx - ry h/2 > J/2

(tx - ry h/2 +J/2)2 + (ty + rx h/2)2 < (t/2)2 si tx - ry h/2 > J/2

(tx+ rx h/2)2 < (t/2)2 autres cas

et

J/2

r=t/2

tx

tx

Domaine des écarts admissibles


15

Contrôle dimension minimale

Contrôle par calibre

Transfert d’une spécification pièce vers des paramètres de fabricationx±?

Information binaire insuffisante pour contrôler le procédé : besoin de quantifier les écarts :

- capabilité du procédé ( machine, gamme),- réglage


16

Transfert d’une spécification pièce vers une spécification de fabrication

Mesure des écarts géométrie obtenue / géométrie cible

J/2

r=t/2

tx

ty ex

ey

txty

- écart systématique (réglage, précision machine …)- dispersion aléatoire (contrôle capabilité)

Comment définir des indices de capabilté dans le cas multidimensionnel?


17

Transfert d’une spécification pièce vers une spécification de fabrication

Ø t1 A B

4 x M12

Ø t2 A

Ø0.3 A B

4 x M12

12 P

PA

BØ

70

h7

Transfert

rx

tyz

y

hh

Øt

Zone tolfonctionnelle

Øt1

-t/2

ty

AAØt1

Øt2

rx

t/h

tt/2

t1/h

t2/h

t1/2

AØt P

B


18

Conclusion

- Les conditions fonctionnelles du produit sont au début d ’un processus de maîtrise de sa qualité géométrique.Intérêt du concept de tolérancement par zone mais insuffisance pour les mécanismes.

-Elles sont transférées en spécifications pièces, suivant l’ISO (zones de tolérances).Le modèle paramétré plus ou moins simplifié est nécessaire pour le calcul.

- La mesure des paramètres des pièces en cours de fabrication permet :- le contrôle des spécifications- le contrôle du procédé

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