La spcification gomtrique des produits Prsentation dune mthode

La spécification géométrique des produits Présentation d’une méthode technique et d’une approche pédagogique de la cotation, appliquée à l’étude d’un axe à excentrique Gilles Glémarec Dominique Taraud Séminaire BTS CPI d’Albi, le 16 décembre 2004

Besoin Cd. CF produit Produit Matériau Procédé Processus Moyens Pré conception du produit Pré conception Par pièce, analyse de la relation de la pièce produit – matériau – procédé Conception détaillée pièce Conception détaillée produit Par pièce, élaboration du processus prévisionnel, validation du procédé, définition d’un brut capable Validation d’un principe d’outillage Par pièce, spécification dimensionnelle et géométrique critique Conception spécifiée pièce spécifiée Définition du processus et des paramètres de production Choix des moyens Élaboration Cd. CF outillage Validation du processus par simulation Optimisation du processus Étude, réalisation et qualification des outillages Rédaction du dossier d’industrialisation Configuration des moyens Lancement de la production Production Qualification du produit Contrôle et suivi de la production Gestion des ressources humaines et matérielles

Objectif : méthodologie de cotation et de spécification Exemple Approche Méthodologique Approche pédagogique La spécification géométrique des produits S 77 Spécification de produits La spécificité du métier est clairement centrée sur la production d’études de produits destinés à l’industrialisation. La définition complète des produits et pièces avec leurs spécifications est une tâche spécifique du technicien supérieur. S 771 - Cotation et tolérancement normalisés S 772 - La démarche de détermination des spécifications d’une pièce

Exemple Étude de cas : ponceuse orbitale triangulaire Produit manufacturé simple Approche fonctionnelle Étude d’un sous ensemble Prix de vente : 10 Euros

Exemple Produit industrialisé et optimisé Produit manufacturé simple Approche fonctionnelle Étude globale Produit simple, optimisé au niveau de la relation produit - matériau procédé Étude d’un sous ensemble Vue de détail de la transmission de mouvement et de la création du mouvement orbital (patin de ponçage monté sur 4 bras flexibles)

Exemple Fonctionnement de la ponceuse orbitale Produit manufacturé simple Approche fonctionnelle • Structure du patin et création du mouvement orbital Étude globale Étude d’un sous ensemble • Structure de l’axe à excentrique

Exemple Produit manufacturé simple Approche fonctionnelle Étude globale Étude d’un sous ensemble FAST de description fonctionnelle

Exemple Produit manufacturé simple Approche fonctionnelle Étude globale Étude d’un sous ensemble Relations entre fonctions et solutions techniques

Exemple Relations entre solutions techniques et architecture Schéma architectural : représenter les solutions techniques envisagées ou utilisées Produit manufacturé simple Approche fonctionnelle Étude globale Étude d’un sous ensemble Graphe des liaisons global et des contraintes : identifier les sous ensembles fonctionnels, les liaisons et les contraintes fonctionnelles globales associées

Exemple Formalisation de la structure : graphe des liaisons niveau 1 Produit manufacturé simple Graphe d’un niveau 1 : Approche fonctionnelle Étude globale Étude d’un sous ensemble Formalisation des liaisons complexes, identifications de certaines pièces participant à des solutions techniques complexes

Formalisation de la structure : graphe des liaisons de niveau 2 Exemple Formalisation des liaisons entre toutes les pièces, regroupement par sous ensembles fonctionnels Produit manufacturé simple Approche fonctionnelle Étude globale Étude d’un sous ensemble Formalisations des contraintes fonctionnelles Graphe élaboré à partir de l’analyse de l’avant projet de définition détaillée

Exemple Produit manufacturé simple Approche fonctionnelle Étude globale Étude d’un sous ensemble Traitement des relations contraintes – surfaces fonctionnelles Chaque contrainte fonctionnelle induit une boucle fermée de contraintes (dimensions ou spécification) passant par des surfaces associées à des pièces…

Exemple Traitement général de chaque boucle Le traitement systématique de chaque condition est lourd et implique la recherche de « filtres » permettant de le limiter aux contraintes « critiques » . Produit manufacturé simple Approche fonctionnelle Étude globale Étude d’un sous ensemble Le diaporama joint, traitant d’une éolienne, présente cette méthode générale Méthode « analytique » lourde, délicate à mettre en œuvre « à la main » . A limiter à des situations particulières

Exemple Produit manufacturé simple Approche fonctionnelle Étude globale Étude d’un sous ensemble : approche limitée mais structurée On restreint l’étude à un sous ensemble et on se propose d’étudier la cotation d’une pièce identifiée du sous ensemble

Méthode d’analyse d’une pièce dans son sous ensemble Exemple Produit manufacturé simple Approche fonctionnelle Étude globale Étude d’un sous ensemble Pour la pièce étudiée, on identifie les composants parents (ceux qui permettent à la pièce « d’exister » ) et les composants enfants (ceux qui dépendent de la pièce étudiée) Le bilan des conditions fonctionnelles traitées et des liaisons reliant les pièces permet d’éviter des oublis et de vérifier la cohérence du schéma partiel par rapport à une approche globale

Méthodologie Graphe de contact Graphe des contacts du sous ensemble arbre excentrique Identification des surfaces Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Détermination des IT Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Graphe de contact Identification des surfaces de l’axe à excentrique 201 Identification des surfaces Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Détermination des IT Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Graphe de contact Principe d’analyse des antériorités Identification des surfaces Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Détermination des IT Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Graphe de contact Feuille d’analyse des antériorités : relations entre fonctions, surfaces et spécifications Identification des surfaces Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Détermination des IT Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Graphe de contact Identification des surfaces Analyse des antériorités vers les composants parents de l’axe 201 Liaison aux parents (MIP du composant étudié) Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Détermination des IT Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Graphe de contact Identification des surfaces Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Détermination des IT Analyse des antériorités vers les composants enfants de l’axe 201 Liaison aux enfants (MIP/MAP du composant enfant - 0203)

Méthodologie Graphe de contact Ordre de spécification : recherche d’une hiérarchisation de spécification Report des informations de lien de parenté Identification des surfaces Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Détermination des IT Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Graphe de contact Identification des surfaces Ordre de spécification : matrice d’antériorités et ordre de cotation Recherche itérative des degrés de parenté entre les surfaces traitées de l’axe 201 Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Détermination des IT Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Graphe de contact Identification des surfaces Spécification de l’axe 201 : surfaces GC 1 Pas d’antériorités Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Détermination des IT Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Spécification : surfaces CC 9, GC 2, SC 6 et SC 2 Graphe de contact Identification des surfaces Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Détermination des IT Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Spécifications générales de l’axe Graphe de contact Identification des surfaces Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Détermination des IT Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Besoin d’un « filtrage » Graphe de contact Identification des surfaces Le filtrage d’une cotation est l’opération consistant à décider de ne pas tout coter… pour gagner du temps ou ne pas imposer des contraintes trop fortes aux réalisateurs… Cette exigence dépend du mode de travail de l’entreprise. Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre • Dans une entreprise intégrée, la cotation systématique n’est plus indispensable à condition que : • la chaîne informatique globale, imposant aux réalisateur le travail sur maquette numérique (sous ensemble fonctionnel et pièces fabriquées associées) soit une réalité; • les capabilités des procédés, des processus et des moyens de réalisation (formalisée ou connue par expérience) soient maîtrisés. • Dans une entreprise sous traitant ses pièces sans relations particulières entre donneur d’ordre et société sous traitante, le plan conserve sa double finalité (technique et juridique) et la cotation se doit d’être complète. Détermination des IT Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Principes et niveaux d’un « filtrage » Graphe de contact Identification des surfaces Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Le filtrage d’une cotation s’effectue à deux niveaux, celui de la cotation et celui du tolérancement : • Cotation indiquée ou non : dépend de sa précision et du niveau de fiabilité que les réalisateurs peuvent récupérer sur le « plan » . Par exemple, à partir d’une maquette numérique, toute la géométrie nominale est parfaitement définie et récupérable… d’où le concept de cotation critique, ne faisant apparaître que les cotes particulières, qui méritent un traitement spécifique en lien avec les fonctionnalités du système. • Tolérancement général implicite : utilisant une norme globale de type ISO 2768 mk, évitant de tolérancer des formes et dimensions non critiques mais exigeant une définition géométrique de toute la pièce (par cotation nominale ou renvoi vers une maquette numérique) Filtre Détermination des IT Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Filtrer le schéma de spécification Graphe de contact Identification des surfaces Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Détermination des IT Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Graphe de contact Détermination des intervalles de tolérance Identification des surfaces Plusieurs approches à utiliser en parallèle: Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire • Retour à des traitements bidimensionnels, « à la main » ou par assistance informatique • Simulation de comportements géométriques 3 D à l’aide d’outils informatiques. Filtre Approches Détermination des IT Aspect 2 D Simulation Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Graphe de contact Identification des surfaces Détermination des intervalles de tolérance Aspect bidimensionnel Identification de la boucle dans le graphe de contact Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Approches Détermination des IT Aspect 2 D Chaîne vectorielle associée Simulation Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Graphe de contact Détermination des intervalles de tolérance Aspect géométrique 3 D Identification des surfaces Identification de la boucle dans le graphe de contact Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Détermination des IT Approches Chaîne de spécifications associées à une condition Aspect 3 D Simulation L’utilisation d’outils informatiques de simulation permet de quantifier l’influence d’une spécification 3 D dans une boucle Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Graphe de contact Identification des surfaces Analyse des antériorités Détermination des intervalles de tolérance Simulation-1 Objectif fonctionnel : limiter les efforts parasites sur le roulement ST 007 (logé dans le triangle moteur) -> limiter les défauts d’orientation de l’excentrique / roulement en se rapprochant de la valeur d’angle de rotulage. Conséquence : Quelles sont les valeurs à affecter à tf, tp et to? Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Approches Détermination des IT Aspect 2 D Simulation Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Graphe de contact Identification des surfaces Détermination des intervalles de tolérance Simulation 2 Coller sur la maquette un schéma de liaison (issu du graphe de contact général) et les défauts associés. Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Approches Détermination des IT Aspect 2 D Simulation Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Graphe de contact Détermination des intervalles de tolérance Simulation 3 Mise en évidence des influences de chacune des liaisons sur l’objectif visé, puis de leurs contributions chiffrées. Identification des surfaces Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Approches Détermination des IT Aspect 2 D Simulation Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Méthodologie Graphe de contact Identification des surfaces Détermination des intervalles de tolérance Simulation 4 Analyse des résultats et retouches itératives -> conclusion sur les valeurs de tolérance à adopter. Analyse des antériorités Ordre de spécification Spécification primaire Filtre Approches Détermination des IT Aspect 2 D Simulation Une approche méthodologique de la spécification géométrique des produits

Apprentissage de la spécification géométrique des produits La lecture L’analyse L’écriture Le tolérancement Une approche pédagogique de la spécification géométrique des produits

Apprentissage de la spécification géométrique des produits La lecture L’analyse L’écriture Le tolérancement Une approche pédagogique de la spécification géométrique des produits

Apprentissage de la spécification géométrique des produits La lecture L’analyse L’écriture Le tolérancement Une approche pédagogique de la spécification géométrique des produits

Apprentissage de la spécification géométrique des produits La lecture L’analyse L’écriture Le tolérancement Une approche pédagogique de la spécification géométrique des produits

Apprentissage La lecture L’analyse Apprentissage de la spécification géométrique des produits Remerciements à : Sylvie Portas Saskia Van der Veen Michel Balas du lycée Godefroy de Bouillon à Clermont Ferrand L’écriture Le tolérancement Une approche pédagogique de la spécification géométrique des produits