S 2 UE 2 INGENERIE MECANIQUE EN CONCEPTION

S 2 - UE 2 INGENERIE MECANIQUE EN CONCEPTION DE PRODUITS FICHE 221 (Définition du produit) Démarche de spécification géométrique des produits (application à l’interface de la pince du manipulateur Schrader) Complément au support de cours et au diaporama : PHI-F 221 -gps-cotation-interface PHI-F 221 -specification-geo-localisation. ppt PHI-F 122 -surfaces-prepon. ppt PHI-F 221 -gps-cotation-interface s/version du 11/27/2020/JG info : si clic gauche : suite du déroulement de la diapo en cours 1

spécifier une pièce le concepteur élabore un modèle nominal de la pièce caractérisé par c’est quoi ? - les formes des éléments géométriques idéaux - les positions, les orientations des éléments géométriques idéaux les uns par rapport aux autres - les dimensions des éléments géométriques idéaux point, mais les pièces fabriquées sont constituées d’éléments géométriques réels ou droite, non idéaux, il faut donc préciser les limites admises sur plan, cylindre de révolution, sphère… - les formes des éléments géométriques réels - les positions, les orientations des éléments géométriques réels les uns par rapport aux autres - les dimensions des éléments géométriques réels c’est le tolérancement 2

les trois étapes du processus d’élaboration d’un produit industriel …quels sont les liens entre ces trois étapes? définition des conditions fonctionnelles du produit et des spécifications géométriques des pièces (bureau d’études) modèle CONCEVOIR SPECIFIER la conformité du produit avec le cahier des charges réel la spécification géométrique des produits la spécification de fabrication des pièces CONTROLER PRODUIRE définir les caractéristiques géométriques fonctionnelles des formes et des surfaces QUALIFIER FABRIQUER des pièces d’un produit industriel dans le cadre de normes ISO … super je veux devenir définition de la méthode et choix technicien d’études en mécanique définition du processus et choix des moyens de mesure (métrologie) réglages (bureau des méthodes) pour concevoir et spécifier! les pièces et le produit 3

en utilisant comme support d’étude la pièce "interface « du robot, il s’agit d’appliquer les principes de la démarche de spécification géométrique qualitative avec la chronologie de ses étapes conditions de bon fonctionnement : positionner sans mouvement relatif l’arbre du poignet par rapport au corps de pince avec deux contraintes géométriques et sans altérer leurs formes pince de robot méthodologie de conception vue en "conception de formes" concevoir l’interface (modèle composé de surfaces idéales) 4

à partir des conditions fonctionnelles, . . déduire les contraintes géométriques sur l’interface (1/2) …application à 3 conditions fonctionnelles avec une approche utilisant le "bon sens mécanique" pour installer des relations entre les SF de l’interface et entre les SF en contact des pièces du mécanisme contact maintenu condition fonctionnelle assem. fileté contact maintenu contrainte géométrique plan-plan Y contact maintenu plan avec adhérence contact maintenu (pas de mouvement relatif) plan-plan // contact maintenu assem. fileté X contact flottant contrainte géométrique condition fonctionnelle passage de la vis contrainte géométrique contact flottant contact maintenu cylindre-cylindre plan-plan assem. jeu (H-h) condition fonctionnelle 2 types de contact entre les SF : …je suis capable d’identifier quelques contact souhaité conditions fonctionnelles entre les 3 contraintes - contact maintenu (pas de mouvement relatif, FT: positionner) pièces de ce mécanisme et l’interface, géométriques entre - contact glissant (mouvement relatif tangentiel au contact, FT: guider) mais comment faire pour recher les SF de l’interface contact non souhaité contraintes géométriques qui en - contact flottant résultent sur les SF de l’interface? ? ? 1°- mettre en position axiale et radiale l’interface par rapport au corps (mouvement quelconque avec non interpénétration des pièces, FT: laisser passer) 2°- maintenir en position l’interface par rapport au corps par des vis 3°- monter une vis dans l’interface et dans le corps tout en garantissant une bonne portée entre la tête de la vis et la surface d’appui de l’interface } 5

à partir des conditions fonctionnelles, . déduire les contraintes géométriques sur l’interface (2/2) …un outil d’aide pour les plus expérimentés, le circuit ou graphe des contacts entre les pièces : conditions fonctionnelles entre les SF des pièces du mécanisme et l’interface 4 vis clavette corps 7’ interface 7" dans une pièce : contraintes géométriques entre les SF de l’interface entre SF et SF 11 poignet 1 vis entre SF et SF // entre SF et SF circuit pour les mises en position axiale et radiale de l’interface par rapport au corps circuit pour le maintien en position de l’interface par rapport au corps par des vis circuit pour le montage d’une vis dans l’interface et dans le corps tout en garantissant 6 une bonne portée entre la tête de vis et la surface d’appui de l’interface

à partir des conditions fonctionnelles, . déduire les contraintes dimensionnelles sur la pièce "interface" (1/2) …un outil d’aide, la chaine de cotes fonctionnelles (niveau I) chaîne de cotes relative à la réserve de filetage sur la vis garantissant le map de l’interface sur le corps …un parallélisme comme contrainte géométrique associé à une cote, je pressens une localisation!!! tp i ? 7

…une perpendicularité comme à partir des conditions fonctionnelles, contrainte géométrique . déduire les contraintes dimensionnelles sur l’interface (2/2) associée à 2 cotes d’entraxes, …un outil d’aide, la chaine de cotes fonctionnelles (niveau II) je pressens encore une chaine de cotes relative au montage sans contact radial de la vis dans l’interface tp i j localisation!!! ? jeu mini pour le passage des vis (4 configurations de fonctionnement peuvent être imaginées) ? ensemble {vis + corps} monolithique contact contact cotes fonctionnelles possibles même démarche pour la chaine de cotes suivant une direction orthogonale à la précédente relative au montage sans contact radial de la vis dans l’interface cotes fonctionnelles possibles transformation en 2 cotes fonctionnelles d’entraxes (conditions d’usinage facilitées) 8

synthèse : des conditions fonctionnelles aux contraintes géométriques … hiérarchiser les SF et les contraintes géométriques associées …pour les surfaces prépondérantes, SF de contact je vous conseille de visionner le et de passage diaporama spécifique F 122 -surfaces-prepon. ppt de l’interface SF 1 apparait comme la SF plus influente : Analyse surface prépondérante Structurelle Fonctionnelle traduire ces contraintes géométriques en spécifications Technique des solutions géométriques du langage ISO, c’est la conception technologiques détaillée et spécifiée de la pièce "interface" : SF 1 SF 2 SF 5 SF 6 SF 1 SF 2 SF 7 SF 8 SF 7 respect des deux déjà vu conditions déjà vu géométriques déjà vu pour le bon fonctionnement 9

imaginer le modèle non parfait de la pièce, le "skin model " … un exemple pour bien en comprendre l’intérêt découper une surface non parfaite distance entre chaque point extrait et le plan médian de situation de la zone de tolérance : tf / 2 y associer un élément extraire des éléments géométrique parfait tf/2 géométriques non parfaits pour définir les éléments géométriques d’une zone de tolérance incluant la variation (ici plan défini à l’aide d’un (ici points palpés) d’une surface nominale, il faut imaginer un modèle non parfait présentant des défauts tf/2 critère mathématique) (amplifiés) probables ou possibles liés au procédés d’obtention choisis, au matériau, etc nécessité de connaitre les moyens de mesure MMT et de spécifier en collaboration avec le contrôleur exprimer la spécification géométrique (ici planéité) 10

construire un système de références spécifiées de la pièce "interface" comprendre les étapes de la démarche de spécification géométrique identifier la référence spécifiée secondaire identifier la référence spécifiée primaire définir les éléments de référence de la pièce "interface" spécifier les autres surfaces fonctionnelles de la pièce pour la pièce "interface" en décodant les symboles des tolérances géométriques orienter l’élément de référence secondaire B par rapport à l’élément de réf. primaire A désigner les éléments de référence réels spécifier l’élément tolérancé réel ET : alésage du poignet spécifier l’élément de référence primaire réel : surface plane spécifier l’élément de référence secondaire réel : surface cylindrique courte associer à l’élément de référence secondaire la référence spécifiée secondaire idéale tolérancer en forme les éléments de référence si nécessaire associer à l’élément de référence primaire la référence spécifiée primaire idéale tolérancer en forme l’élément tolérancé si nécessaire privilégier la localisation sur sa mise en plan surface cylindrique de révolution A élément de situation (ES) : axe idéal tp A B ? tp B ? implicite coïncidence droite, plan. Ils sont associés aux éléments de référence ER élément de situation (ES) : axe idéal de référence spécifiée (RS) idéale secondaire référence spécifiée secondaire idéale (axe …pour la localisation, je vous conseille la zone cylindrique de tolérance to (ou court) associée à l’élément de référence axe (court) associée à l’élement de encore de visionner le diaporama rappel: tp), perpendiculaire à la référence rappel: référence cylindre court B (ER) cylindre court B B spécifique F 221 -specification-geo-localisation. ppt spécifiée primaire élément de référence (ER): élément tolérancé (ET): élément coïncidence élément géométrique réel, "non idéal", sur idéal", (surface ou ligne) extrait lequel s’applique la tolérance, du « skin model » élément extrait du « skin model » . 50 h 8 to tp 10 H 8 pas de coïncidence associée en usinage au plan et de la zone cylindrique de tolérance sur l’élément participant à une mise en position élément tolérancé, axe tp, perpendiculaire à la référence tf tolérancé (ET) : plan réel dérivé de l’alésage spécifiée primaire et coïncident avec élément référence (ER) secondaire: surface réputé cylindrique l’axe de la référence secondaire Bréelle réputée cylindrique courtesystème de références spécifiées : sur l’élément tolérancé (ET) : éléments de référence réels : alésage cylindre 10 plan + droite orthogonale idéaux coïncidence plan + cylindre de révolution rappel: (impératif si court orthogonal référence spécifiée (RS): élément de tf A référence)géométrique idéal du type point, to A 90° ou élément de référence (ER) primaire : tp A surface réelle réputée plane référence spécifiée primaire idéale système de références …mais pour construire un système (plan tangent extérieur matière) surface plane prépondérante participant la localisation impose une cote encadrée, ici nulle. C’est la distance théorique spécifiées de la pièce interface de références spécifiées, il faut des associée à l’élément de référence A à une mise en position, de grande entre l’axe idéal de la référence spécifiée associée à l’élément de référence réel associées aux éléments de remarque : compte tenu de la dimension du cylindre court de la ER (équivalent éléments géométriques parfaits!!! étendue et à contact maintenu 11 B (cf. 50) et l’élément de situation (cf. 10), l’axe idéal de la zone de tolérance référence A et B à un cercle), la RS secondaire pourrait être un point (centre de ce cercle) ou

éventuellement, exigence de design du poursuivre la spécification des autres surfaces fonctionnelles de la pièce concepteur afin que les trous et la rainure élément de référence (ER) soient positionnés angulairement spécifier l’élément tolérancé réel : rainure de clavette spécifier l’élément tolérancé réel : fente du pincement spécifier les éléments tolérancés réels : 4 trous de passage des vis M 5 spécifier les éléments tolérancés réel : 4 surfaces planes d’appui des têtes de vis M 5 spécifier l’élément tolérancé réel : taraudage M 5 du pincement spécifier l’élément tolérancé réel : plan d’appui de la tête de vis M 5 du pincement référence spécifiée tertiaire intermédiaire constitué de 2 référence spécifiée primaire surfaces réputées planes référence spécifiée tertiaire référence spécifiée (RS) idéale (plan médian rainure éléments tolérancés, axes élément tolérancé, surface idéale (plan) associée à 4 trous 5, 5 H 13 A et parallèles idéale intermédiaire associée idéale (plan médian rainure) clavette) associée à l’élément réels des 4 trous de passage réputée plane de l’appui de l’élément de référence A associée à l’élément de de référence C élément tolérancé, plan médian ? tp A B C réputés cylindriques la tête de vis à l’élément de référence C : tf élément référence (ER) plan médian rainure référence C 5 réel dérivé des faces réputées pas de coïncidence intermédiaire : surface réelle élément référence (ER) ? tp A planes et parallèles de la rainure 10 réputée cylindrique longue tertiaire constitué de 2 clavette 10 éléments tolérancés, 4 ? B surfaces réputées planes Ouf !! surfaces réputées planes et parallèles …entre les éléments des appuis des têtes de vis réels et idéaux, ce D système de n’est pas gagné!!! coïncidence 5, 5 H 13 C E références tf Un conseil, il vaut coïncidence spécifiées dimension de référence (DR) : mieux être hyper associées coïncidence distance imposée entre la référence rigoureux pour aux éléments spécifiée et l’élément de situation de spécifier ! de référence la zone de tolérance tp A, B, C ? tp D M 5 10 ? tp D tp C ou 2 min pas de coïncidence 8 to A 15 coïncidence 15 3 D 9 50 h 8 tp A B tp 10 H 8 15 tp E élément tolérancé, référence spécifiée idéale référence spécifiée (RS) la localisation impose une cote encadrée, référence spécifiée idéale ? ? tp A B ? E référence spécifiée il faudrait y rajouter les cotes de liaison axe réel commun au intermédiaire (plan diamétral idéale intermédiaire D : élément de situation (ES) : surface mais ici la distance théorique entre le plan intermédiaire (plan médian intermédiaire idéale (plan au brut, les états de surfaces … taraudage M 5 réputé élément tolérancé, plan médian de l’alésage 10) associée à plan diamétral alésage 10 idéale plane dérivée de l’élément médian de la rainure et le plan diamétral fente) associée à l’élément médian fente) associée à système de références hélicoïdal et au trou réel dérivé des faces réputées l’élément de référence D tolérancé permettant de positionner de référence E de l’alésage 10 est nulle l’élément de référence E spécifiées associées aux de passage 5. 5 planes et parallèles de la fente symétriquement la zone de tolérance tp c’est la conception détaillée et spécifiée de la pièce "interface" 12 l’éléments de référence A, B, E réputé cylindrique

synthèse : les outils pour la conception détaillée et spécifiée d’une pièce analyse fonctionnelle technique fonctions techniques (à réaliser par le mécanisme) conditions fonctionnelles circuits de contacts (entre les SF des pièces en contact du mécanisme) contraintes géométriques (sur ou entre les SF de la pièce à spécifier) chaines de cotes contraintes dimensionnelles (entre les SF de la pièce à spécifier) spécification géométrique sur les SF prépondérantes construire le système de références spécifiées sur les autres SF privilégier la localisation 13

complément à l’expression des spécifications géométriques cas où il est nécessaire d’exprimer trois spécifications exemple : IT tf = 0, 1 IT to = 0, 2 IT tp = 0, 5 cas rare où deux spécifications exprimées sont surabondantes IT tp contient IT to et IT tf IT to contient IT tf est donc restrictif par rapport aux autres IT exemple : IT tf = 0, 5 IT to = 0, 2 IT tp = 0, 1 conclusion : il faut exprimer une spécification que si son IT est restrictif par rapport à l’IT de la 14 spécification précédente