Séminaire national -Décembre 2000
Influence des normes GPS Influence des normes GPS
sur l’élaboration des sur l’élaboration des
documents de fabricationdocuments de fabrication
F. CHARPENTIER* F. CHARPENTIER*
A. CHEP* A. CHEP*
B. FERNANDEZ**B. FERNANDEZ**
* IUFM DE CRETEIL** RENAULT SA
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Plan de la présentationPlan de la présentation
Concept GPS - EnseignementConcept GPS - Enseignement
Apport : Concept GPS - FabricationApport : Concept GPS - Fabrication
Enjeux du tolérancement et de IAO dans Enjeux du tolérancement et de IAO dans l ’industrie (Renault) .l ’industrie (Renault) .
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Apport des normes GPS :
– en conception
Concept GPS - EnseignementConcept GPS - Enseignement
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Apport des normes GPS :
– en conception
Concept GPS - EnseignementConcept GPS - Enseignement
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Deux utilisations des spécifications en GPS
– Le calcul des IT de fabrication
– L ’audit de la pièce fini ou dans ses états
intermédiaires
– en fabrication
Apport des normes GPS :
– en conception
Concept GPS - EnseignementConcept GPS - Enseignement
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– en fabrication
Apport des normes GPS :
– en conception
Espace de travail
O0 OPG
A
V
t A
Le concept GPS s ’adresse au Le concept GPS s ’adresse au produitproduit
Concept GPS - EnseignementConcept GPS - Enseignement
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– en fabrication
Apport des normes GPS :
– en conception
Le concept GPS s ’adresse strictement au Le concept GPS s ’adresse strictement au produit.produit.
- rôle fonctionnel => système- rôle fonctionnel => système
- divers stades de transformation- divers stades de transformation
Concept GPS - EnseignementConcept GPS - Enseignement
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ENJEUX = QUALITE, COUTS, DELAIS– traduire les besoins en langage normalisé
• ==> Qualité de la Conception / normes GPS
– définir les tolérances au «juste besoin» • ==> Coûts des machines et de la fabrication
– cotations «indépendantes» des machines• ==> Développer une fabrication flexible
Enjeux du tolérancement et de l’IAOEnjeux du tolérancement et de l’IAO
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– 1988 : cotation rationnelle de fabrication– 1995 : 1 norme interne ==> 8 normes ISO– 1995 : lignes transferts ==> lignes flexibles– 1997 : surfacique EUCLID ==> solide CATIA– 1998 : cotation ISO fonctionnelle du produit– 2000 : cotation 3D dans CATIA (FD&T) – . . . . : automatisation des chaînes de cotes et
programmation des CU et MMT en CFAO 3D
Étapes principales dans la Mécanique RenaultÉtapes principales dans la Mécanique Renault
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chaînes de cotes rationnelles de fabrication– environ 600 personnes depuis 1988
normes ISO du dessin technique– plus de 2000 personnes depuis 1995
cotation ISO fonctionnelle du produit – près de 300 personnes depuis 1998
des enseignants interviennent dans Renault, en formation et en conseil, depuis 1988
Plan de Formation Plan de Formation direction de la Mécanique Renault direction de la Mécanique Renault
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Synoptique de la démarche de cotationSynoptique de la démarche de cotation
le G.M.P.
définition du composant en cotation ISO fonctionnelleA.F.T.
prestations
0,1 A
chaînes de cotes produit
OP 110
OP 310
OP 210
les contrats de phase en cotation ISO rationnelle
chaînes de cotes process = adéquation à la demande
le film de gamme
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Définir en 3D toutes les tolérances portées sur nos piècesDéfinir en 3D toutes les tolérances portées sur nos pièces
ƒ 98 : choix de FD&T, début des travaux pour un produit ƒ 98 : choix de FD&T, début des travaux pour un produit 100% ISO 100% ISO
avec DASSAULT SYSTEMESavec DASSAULT SYSTEMES
Projet tolérancement 3DProjet tolérancement 3D
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Projet tolérancement 3DProjet tolérancement 3D
Pour supporter le processus complet de définition et Pour supporter le processus complet de définition et de gestion du dimensionnement et du tolérancement.de gestion du dimensionnement et du tolérancement.
Conception
Métrologie
Fabrication
Définir en 3D toutes les tolérances portées sur nos piècesDéfinir en 3D toutes les tolérances portées sur nos pièces
et s’engager dans la filière IAO grâce à la cohérence du modèle 3Det s’engager dans la filière IAO grâce à la cohérence du modèle 3D
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Métrologie
Conception
Fabrication
Projet tolérancement 3DProjet tolérancement 3D
Ce que nous proposerons ± moyen terme :Ce que nous proposerons ± moyen terme :
A
1 A
C D10
0,05
0,6 A
C-D
0,02
0,02
10
j
e
f
FC
GEBD
q
p
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
hg k
A
S/Phase 4
984
3
S/Phase 3
98752 913
3
15211
3
S/Phase 1
15
S/Phase 2
1 121192 12
3
1
Métrologie
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Profil du Concepteur ProduitProfil du Concepteur Produit
pouvoir analyser le fonctionnement du produit
maîtriser le langage graphique (2D, 3D)
être un «expert en tolérancement» afin de savoir
traduire au mieux la demande des experts raisonner sur le mécanisme ou l’assemblage
avant de définir la pièce
avoir de bonnes notions sur les procédés
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Profil du Concepteur ProcessProfil du Concepteur Process
lire sans interprétation un plan de définition savoir optimiser une gamme de fabrication
(minimiser le nombre et la diversité des posages)
être un «expert en tolérancement» pour affecter
les IT de fabrication aux contrats de phase
animer la démarche de conception simultanée
produit-process, avoir une culture produit
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Synthèse technique et FormationSynthèse technique et Formation
former à l’ISO car elle devient d’utilisation massive former aux cotations fonctionnelle / rationnelle au B.M., bien dissocier trois types de documents
– les contrats de phase = une cotation du produit– les fiches de contrôle (suivi de la production)– les consignes de réglage (définition des outils)
nécessité de développer des méthodologies de mesure permettant d’exploiter au mieux les MMT
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Dessin d’ensemble
Joint platCarter-cylindre
Ensemble :arbre,
roulement,Joint dynamique,
Turbine.
Corps
Courroie
Vis
Poulie
Caractérisation fonctionnelleCaractérisation fonctionnelle d’un produit d’un produit
Exemple fil rouge.Exemple fil rouge.
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Conditions fonctionnellesConditions fonctionnelles
Qualité sous tête de vis /corps
J 3
J 1
J 2
J 5
Laisse passer le corps des vis / corps
Laisse passer la tête des vis / corps
Laisse passer l ’ensemble / corps
Caractérisation fonctionnelleCaractérisation fonctionnelle d’un produit d’un produit
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Ø t9 A B
Ø t6 A
se positionne sur le joint axialt PL1
agit sur quoi complément Surf1
Surf2
Surf3 GF Qu Combien CommentQuoi CombienQuoi (symbole ISO)
Liaisons-surfaces Soll Critères d’acceptation Spécifs surfaces
sur les 4 vis radialt
Corps
se positionne
positionne les 4 vis axialt
les 4 vis (Ø ext.)
...
CY1 à CY4
x
x
laisse passer les 4 vis radialt J1mini J1 ≥ 0CY1 à CY4
PL2
positionne l ’ensemble axialt
l ’ensemble CY5
sur l ’ensemble...
laisse passer radialt SQ1
t1
J2mini J2 ≥ 0 Ch de cotes
laisse passer les 4 vis (Ss t) radialt CY1 à CY4 J3mini J3 ≥ 0 Ch de cotes
t4
t5
t6
positionne radialt
exerce
PL3
environnement...laisse passer Radialt, axialt SQ1
J4miniJ4 ≥ 0 Ch de cotes
t8
t9
t10
ØD10±td10Ø,
V4
num
Ø V6
V8
num
ECY5
... résiste aux 4 vis (Ss t)sous l ’effort de serrage 90 MPaPL2 P maxi RDM
un effort
A t1
t4 A
t5 A B
ØD6 ±td6L4x
t8 A
t10 A B
F maxi RDM
en lui même...résiste une pression SQ1 Pmaxi PM
RDM t11numt11 A B
ØD3 ±td3
t2,
t3, ØD3 ±td3
M Ø V2B Ø t2 A
4xMØ t3 A
4x
t7 A t7
Ø V 3
Tableau d ’analyse fonctionnelleTableau d ’analyse fonctionnelle (partiel) : Corps de pompe
sur les 4 vis radialtse positionneCY1 à CY4
laisse passer les 4 vis radialt CY1 à CY4
Ch de cotesØD3 ±td3
t2, Ø V2B
4xMØ t3 A
MØ t2 A
Ø V3
t3, ØD3 ±td3
4x
Caractérisation fonctionnelleCaractérisation fonctionnelle d’un produit d’un produit
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A
0,05
Ø0,3 A104
B
Ø0,5 A BØ30±0,05
Ø70
2 A B
4xØ8,5±0,1
100-101-102-103++
+ +
EM
70
R10
1 A
6
Ø 14
100-101-102-103
70
Dessin de définitionDessin de définition
Caractérisation fonctionnelleCaractérisation fonctionnelle d’un produit d’un produit
100% des surfaces sont caractérisées
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Documents de FabricationDocuments de Fabrication
1 - Définition de l ’Avant Projet de Fabrication
2 - Dessin de définition de la pièce brute
3 - Contrat de phase
4 - Fiche technique : définition des éléments technologiques d ’appui et de maintien
5 - Fiche technique : définition des outils
6 - Fiche de contrôle
7 - Carte de contrôle / réglage.
8 - Capabilités réelles / conformité
9 - Gamme de mesure process
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1 - l’Avant Projet de Fabrication1 - l’Avant Projet de Fabrication
ELABORATION DU BRUT : FONDERIEMoulage en coquille
PHASE 10 : FRAISAGE– a) Surfaçage de la face “A”– b) Perçage des 4 trous Ø8,5– c) Perçage du trous Ø30
Une SOLUTION en DEUX PHASES DE FABRICATION
une phase d ’élaboration du
brut
une phased ’usinage sur une machine avec un seul
posage
Choix des matériaux et des procédés.- choix des surfaces usinées ou issues du moulage- détermination des posages
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2 - Dessin de définition du brut2 - Dessin de définition du brutLe dessin de définitiondessin de définition
de la pièce brute caractérise
complètementcomplètement le produit livré à l ’état brut
D1 D2
1,8 C D E
CC1,2,3
120°
120°120°
C2
C3
EE1
20 20D D1,2
R10
11
70
70
3
E1
C1Ø60
1 C
4
Ø 14
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A
Ø0,3 A104
B
Ø0,5 A BØ30±0,05
Ø70
4xØ8,5±0,1
100-101-102-103
EM
0,05
Ø0,2 C D E
0,5 CCC1,2,3
10
Tolérancement des caractéristiques crées sur le produitTolérancement des caractéristiques crées sur le produit
D D1,2
EE1
F
F F-F
G
G
3 - Contrat de phase (début)3 - Contrat de phase (début)
Le contrat de phase spécifie en normes GPS les
relations entre les surfaces actives de la
phase
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CC1,2,3
Définition des éléments de référence sur le produit aux normes GPSDéfinition des éléments de référence sur le produit aux normes GPS
F
F
F-F
E1
C2
C3
C1
120°
120°120°
Ø60
D1
20 20
D2
D D1,2
EE1
3 - Contrat de phase (fin)3 - Contrat de phase (fin)
Références identiques sur le plan de définition de la
pièce brute et sur le contrat de la première
Phase.
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III : Le contrat de phase définit les Évolutions du Produit entre deux états intermédiaires fixés par le préparateur. Il spécifie en normes GPS les relations entre les surfaces actives de la phase (surfaces posages et surfaces crées ou modifiées)
I Objectif est de définir les tolérances de
fabrication à affecter aux surfaces crées sur le Produit dans la Phase
considérée.II : Une Phase regroupe des actions élémentaires effectuées sur le Produit par un « moyen » ou un par un « moyen » ou un ensemble de « moyens »ensemble de « moyens »
3 - Contrat de phase3 - Contrat de phase
Synthèse et définitionsSynthèse et définitions
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4 - Fiche technique4 - Fiche technique
3 touches à 120°± 1°
Ø60±0,25
20±0,25 20±0,25
35±0
,25
3±0,25
en 3 points
Les éléments technologiques d ’appui et de maintien caractérisent le porte-pièce
et non le produitnon le produit
Fiche technique : définition des appuis et des bridagesFiche technique : définition des appuis et des bridages
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5 - Fiches techniques5 - Fiches techniquesLa fiche outil définit les
caractéristiques de l ’outil et ces
conditions de coupe
Désignation des opérations vc f ap tc ttPorte-plaquette Plaquette/nuance
ØD
L
a - Surfaçage ébauche R390-080Q27-17L R390-17 04M-PM 300 0,2 3 0,08 0,01
Fiche technique : définition des outils
associée à un moyen
Caractéristiques à neuf et pour le réglage ou
l ’affûtage
Définition de la trajectoire de l ’outil par rapport au
posage dans l ’espace de travail associé au moyen.
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6 - Fiche de contrôle6 - Fiche de contrôle
La fiche de contrôle permet de suivre les dérives des
« moyens » en production
9,85 ≤ C1 ≤ 10,15
en 3 points
C1
- 0,15 0,15
Sur le contrat de phase : 0,5 C
10
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Fiche de contrôle
C1
en 3 points
9,85 ≤ C1 ≤ 10,15
- 0,15 0,15
Type de contrôle : bord de ligne
Fréquence : 1/150 pièces
La caractéristique contrôlée n ’est pas une caractéristique de surface au sens des normes
GPS.
6 - Fiche de contrôle6 - Fiche de contrôle
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L’ indicateur de dérive (non GPS) reste contraint entre deux limites au delà desquelles une action de REGLAGE doit être décidée,
afin de garantir la CONFORMITE de la caractéristique du produit (en GPS) vue du contrat de phase
7 - Carte de contrôle/ réglage7 - Carte de contrôle/ réglageLa carte de contrôle
visualise l ’évolution de l ’indicateur de dérive.
LSC
LIC
X
Suivi de production
Seuils de réglage
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Suivi de production
LSC
LIC
X
8- Capabilités réelles /conformité8- Capabilités réelles /conformitéL ’analyse statistique permet de déduire les coéfficients de capabilités du processus et de validider la faisabilité de
la caractéristiques GPS.
Cp = IT
Dv
Cpk = Min( , ) LS -
0,5 x Dg
X
0,5 x Dg
X - LI LSLI
Histogramme
X
DvDv
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9 - Gamme de mesure process9 - Gamme de mesure process
10 0,25
0,25
référence spécifiée C
élément de référence C
élément tolérancé
zone de tolérance
Analyse de la spécification
La gamme de mesure process permet de vérifier la
conformité du produit vis à vis du contrat de phase
0,5 C
C C1,2,3
10
Tolérancement normalisé
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synthèsesynthèse
Le dessin de définition de la pièce brut et le contrat de phase concernent le produit. La définition des moyens concernant :
- les machines- les portes-outils- les outils- les portes-pièces- les conditions de coupe- les temps d ’usinage
doit faire l ’objet de documents distincts des contrats de phase que l ’on appelle fiches techniques du moyen.
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ConclusionConclusion
Cotation avec les normes GPS :
–Pour le dessin de définition qui spécifie l ’état final du Produit
–Pour les Contrats de Phase qui spécifie la géométrie modifiée sur le Produit dans les phases considérées
Remarques :
Les contrats de phase peuvent servir à vérifier la conformité du produit dans des états intermédiaires par métrologie (audit)
Les contrats de phase sont des documents qui permettent de spécifier les nominaux et les tolérances de fabrication à
affecter aux surfaces crées sur le Produit dans la Phase considérée,
mais ils ne définissent pas les moyens.mais ils ne définissent pas les moyens.