Influence des normes GPS sur l’élaboration des documents de fabrication F. CHARPENTIER* A. CHEP* B. FERNANDEZ** * IUFM DE CRETEIL ** RENAULT SA 1

Plan de la présentation Concept GPS - Enseignement Enjeux du tolérancement et de IAO dans l ’industrie (Renault) . Apport : Concept GPS - Fabrication 2

Concept GPS - Enseignement Apport des normes GPS : en conception 3

Concept GPS - Enseignement Apport des normes GPS : en conception 3

Concept GPS - Enseignement Apport des normes GPS : en conception en fabrication Deux utilisations des spécifications en GPS Le calcul des IT de fabrication L ’audit de la pièce fini ou dans ses états intermédiaires 3

Concept GPS - Enseignement Apport des normes GPS : en conception Espace de travail en fabrication A V t A O0 OPG Le concept GPS s ’adresse au produit 3

Concept GPS - Enseignement Apport des normes GPS : en conception en fabrication Le concept GPS s ’adresse strictement au produit. - rôle fonctionnel => système - divers stades de transformation 3

Enjeux du tolérancement et de l’IAO 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 4 7

Étapes principales dans la Mécanique Renault 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 4 8

Plan de Formation direction de la Mécanique Renault 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 4 9

Synoptique de la démarche de cotation définition du composant en cotation ISO fonctionnelle A.F.T. 0,1 A le G.M.P. chaînes de cotes produit OP 110 prestations chaînes de cotes process = adéquation à la demande OP 210 les contrats de phase en cotation ISO rationnelle OP 310 le film de gamme

Projet tolérancement 3D Définir en 3D toutes les tolérances portées sur nos pièces ƒ 98 : choix de FD&T, début des travaux pour un produit 100% ISO avec DASSAULT SYSTEMES 8

Projet tolérancement 3D Définir en 3D toutes les tolérances portées sur nos pièces Pour supporter le processus complet de définition et de gestion du dimensionnement et du tolérancement. Conception Métrologie Fabrication et s’engager dans la filière IAO grâce à la cohérence du modèle 3D 8

Projet tolérancement 3D Métrologie Ce que nous proposerons ± moyen terme : S/Phase 4 9 8 4 3 S/Phase 3 7 5 2 1 15 S/Phase 1 S/Phase 2 12 11 Métrologie Fabrication j e f F C G E B D q p 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 h g k A Conception A 1 C D 10 0,05 0,6 C-D 0,02 8

Profil 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 4 14

Profil 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 4 15

Synthèse 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 4 16

Caractérisation fonctionnelle d’un produit Exemple fil rouge. Courroie Dessin d’ensemble Poulie Corps Ensemble : arbre, roulement, Joint dynamique, Turbine. Vis Joint plat Carter-cylindre

Caractérisation fonctionnelle d’un produit Conditions fonctionnelles Qualité sous tête de vis /corps J3 J1 J2 J5 Laisse passer le corps des vis / corps Laisse passer la tête des vis / corps Laisse passer l ’ensemble / corps

Caractérisation fonctionnelle d’un produit Tableau d ’analyse fonctionnelle (partiel) : Corps de pompe Ø t9 A B Ø t6 A se positionne sur le joint axialt PL1 agit sur quoi complément Surf 1 2 3 GF Qu Combien Comment Quoi Quoi (symbole ISO) Liaisons-surfaces Soll Critères d’acceptation Spécifs surfaces sur les 4 vis radialt Corps positionne les 4 vis les 4 vis (Ø ext.) ... CY1 à CY4 x laisse passer J1mini J1 ≥ 0 PL2 l ’ensemble CY5 sur l ’ensemble SQ1 t1 J2mini J2 ≥ 0 Ch de cotes les 4 vis (Ss t) J3mini J3 ≥ 0 t4 t5 t6 exerce PL3 environnement Radialt, axialt J4mini J4 ≥ 0 t8 t9 t10 ØD10±td10 Ø, V4 num Ø V6 V8 E résiste aux 4 vis (Ss t) sous l ’effort de serrage 90 MPa P maxi RDM un effort A t4 A t5 A B ØD6 ±td6 L 4x t8 A t10 A B F maxi en lui même une pression Pmaxi PM t11 t11 A B ØD3 ±td3 t2, t3, ØD3 ±td3 M Ø V2 B Ø t2 A Ø t3 A t7 A t7 Ø V 3 Ch de cotes ØD3 ±td3 t2, Ø V2 B 4x M Ø t3 A Ø t2 A Ø V3 t3, ØD3 ±td3 sur les 4 vis radialt se positionne CY1 à CY4 laisse passer les 4 vis

Caractérisation fonctionnelle d’un produit Dessin de définition 100% des surfaces sont caractérisées Ø30±0,05 E 4xØ8,5±0,1 Ø0,5 A B Ø0,3 A M 104 B 0,05 + + A 100-101-102-103 Ø70 70 + + R10 Ø 14 2 A B 100-101-102-103 1 A 70 6

Documents 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

1 - l’Avant Projet de Fabrication Choix des matériaux et des procédés. - choix des surfaces usinées ou issues du moulage - détermination des posages une phase d ’élaboration du brut Une SOLUTION en DEUX PHASES DE FABRICATION ELABORATION DU BRUT : FONDERIE Moulage en coquille PHASE 10 : FRAISAGE a) Surfaçage de la face “A” b) Perçage des 4 trous Ø8,5 c) Perçage du trous Ø30 une phase d ’usinage sur une machine avec un seul posage

2 - Dessin de définition du brut Le dessin de définition de la pièce brute caractérise complètement le produit livré à l ’état brut Ø 14 70 1 C 3 Ø60 C1 4 R10 E1 E C1,2,3 C 120° 120° E1 C2 70 1,8 C D E 120° C3 D D1,2 20 20 11 D1 D2

3 - Contrat de phase (début) Tolérancement des caractéristiques crées sur le produit 4xØ8,5±0,1 F-F F 10 Ø30±0,05 E Ø0,2 C D E Ø0,5 A B Ø0,3 A M C1,2,3 C 0,5 C 104 B 0,05 A 100-101-102-103 E1 E Ø70 G G Le contrat de phase spécifie en normes GPS les relations entre les surfaces actives de la phase D D1,2 F

3 - Contrat de phase (fin) Définition des éléments de référence sur le produit aux normes GPS Références identiques sur le plan de définition de la pièce brute et sur le contrat de la première Phase. F C2 C3 C1 120° Ø60 C1,2,3 C E E1 E1 D1 20 D2 D D1,2 F-F F

Synthèse et définitions 3 - Contrat de phase Synthèse et définitions 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 ensemble de « moyens » 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) 8

4 - Fiche technique Les éléments technologiques d ’appui et de maintien caractérisent le porte-pièce et non le produit en 3 points 3 touches à 120°± 1° Ø60±0,25 35±0,25 20±0,25 20±0,25 3±0,25 Fiche technique : définition des appuis et des bridages

5 - Fiches techniques La fiche outil définit les caractéristiques de l ’outil et ces conditions de coupe Fiche technique : définition des outils associée à un moyen L Caractéristiques à neuf et pour le réglage ou l ’affûtage ØD Définition de la trajectoire de l ’outil par rapport au posage dans l ’espace de travail associé au moyen. Désignation des opérations Porte-plaquette Plaquette/nuance vc f ap tc tt a - Surfaçage ébauche R390-080Q27-17L R390-17 04M-PM 300 0,2 3 0,08 0,01

Sur le contrat de phase : 6 - Fiche de contrôle Sur le contrat de phase : 0,5 C La fiche de contrôle permet de suivre les dérives des « moyens » en production 10 en 3 points C1 - 0,15 0,15 9,85 ≤ C1 ≤ 10,15

6 - Fiche de contrôle Fiche de contrôle Type de contrôle : bord de ligne - 0,15 0,15 Fréquence : 1/150 pièces 9,85 ≤ C1 ≤ 10,15 C1 La caractéristique contrôlée n ’est pas une caractéristique de surface au sens des normes GPS. en 3 points

7 - Carte de contrôle/ réglage La carte de contrôle visualise l ’évolution de l ’indicateur de dérive. 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 LSC LIC X Suivi de production Seuils de réglage

8- Capabilités réelles /conformité L ’analyse statistique permet de déduire les coéfficients de capabilités du processus et de validider la faisabilité de la caractéristiques GPS. LS LI Histogramme X Suivi de production LSC LIC X Dv Cp = IT Dv Cpk = Min( , ) LS - 0,5 x Dg X - LI

9 - Gamme de mesure process La gamme de mesure process permet de vérifier la conformité du produit vis à vis du contrat de phase 10 0,25 référence spécifiée C élément de référence C élément tolérancé zone de tolérance Analyse de la spécification 0,5 C C C1,2,3 10 Tolérancement normalisé

synthèse 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.

mais ils ne définissent pas les moyens. Conclusion 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 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. Les contrats de phase peuvent servir à vérifier la conformité du produit dans des états intermédiaires par métrologie (audit) 8