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

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

au cœur du concept de cycle de vie du produit 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 du tolérancement Gestion du Cycle de Vie du Produit Product Life-cycle Management (PLM) Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

modèle du produit au produit réalisé Le tolérancement du modèle du produit au produit réalisé modèle réel Contrôle produit Besoin client Produit réalisé Bureau d’etudes Assemblage Contrôle pièce Définition des pièces Pièces réalisées Méthodes Fabrication Contrôle opérations Définition des opérations de fabrication Opérations élémentaires de fabrications Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

Les différents dessins techniques Dessin de fabrication pièce, phases Transfert des tolérances Dessin de définition des pièces BUREAU D’ETUDES METHODES PRODUCTION PIECE Pièce MONTAGE Produit Contrôle de réception Auto - Contrôle CLIENT Dessin d’ensemble du produit Expression du besoin 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 Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

Bien partir : formaliser les besoins du client analyse Besoin client éléments du cahier des charges Conditions fonctionnelles géométriques « transfert » - besoin directement exprimé sous forme géométrique - détermination à partir d’un modèle (théorique ou expérimental) 68 Exemple de conditions fonctionnelles géométriques A 0,4 A 0,06 A Problème : Ce type de spécification n’est pas prévu par la norme GPS 0,03 ? rotation Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

Expression des conditions fonctionnelles géométriques : cas de mécanismes Faux rond battement 1 2 voile Charge de mesurage Spécification non prévue par l ’ISO Effets pris en compte : - forme des surfaces - position, orientation / surfaces de liaisons - forme des surfaces de liaisons Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004 Exemple d’une condition donnée en terme de rigidité (système précontraint) F F0 x F x 1/2 ts tx 1/2s0 Serrage cible s0 et tolérance sur le serrage : ts0 donnée d’un domaine de comportement acceptable s Condition en terme géométrique s0 + 1/2 ts0 > s > s0 - 1/2 ts0 Le modèle doit être validé (expérimentation) Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

Transfert d’une condition géométrique mécanisme vers des spécifications pièces 0.01 A 32 0,02 C 0,2 C A B 0,02 A Zone commune C Ø0.01 68 R5±0.03 A Ø56±0.05 0,4 A ر0.05 16 0,06 A 0,03 * 20 0,1 C Zone commune Ø0.01 R5±0.03m Ø56±0.05 * pour toute position angulaire du moyeu par rapport à la bague extérieure 32 0,02 C C 16 R5±0.03m Précontrainte axiale : s0 ± ts Ø56±0.05 Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

Transfert d’une condition géométrique mécanisme vers des spécifications pièces Tolérancement « optimal » système pièces Toutes les spécifications des pièces sont respectées Les conditions fonctionnelles sont respectées Interchangeabilité pire des cas Il existe au moins un assemblage possible qui ne satisfait pas une condition fonctionnelle Au moins une spécification n ’est pas respectée Approche statistique Conformité de chaque lot de pièce conformité du lot d’assemblages Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004 Les outils de calcul de transfert X2 X1 J Le modèle des chaînes de cotes (2) (1) ITJ = S ITXi (3) (4) au pire des cas : X3 X4 ou statistique (capabilités égales, moyenne statistique = cote moyenne) (ITJ)2 = S (ITXi)2 J+e dq - non prise en compte des différentes liaisons - écarts angulaires négligeables - ne conduit pas à des spécifications ISO - limité à des cas unidirectionnels e dq Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004 Les outils de calcul de transfert c1 a1 r1 R1 ØD1 r0 r3 R3 a3 b3 Le modèle paramétrique variationnel r2 R2 a2 ØD2 Condition fonctionnelle : s = f(pij) ( paramètre N° i pour la pièce j ) s1 s2 ds = S S f ITs = S dpij ITqj pij i j j dqj = S f pij dpij i (chaîne minimale) - difficulté de prendre en compte certains jeux - nombre important de paramètres - conditions fonctionnelles paramétrées - plusieurs paramètres pour la même pièce Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

Les outils de calcul de transfert Modèle prenant en compte jeux et écarts de taille et de position et orientation relatives entre les surfaces y ry ØD 4 surfaces fonctionnelles ty rx 6 paramètres pris en compte ( 3 pour le nominal) tx x p 32 48 Ø12H8 Spécifications données Ø0.04 M A B M 40 28 Relations entre les écarts admissibles des paramètres par rapport à une géométrie cible. 5 24h7 E B Zone commune 0.01 A Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

Les outils de calcul de transfert Modèle prenant en compte jeux et écarts linéaires et angulaires y h y ry ry ty ØD ty rx z J = pmax - p t = t0 + D - Dmin t0=0.04 tool localisation tx tx x rx p (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 (tx- ry h/2 - J/2)2 + (ty + rx h/2)2 < (t/2)2 si tx - ry h/2 > J/2 et (tx - ry h/2 +J/2)2 + (ty + rx h/2)2 < (t/2)2 si tx - ry h/2 > J/2 tx r=t/2 (tx+ rx h/2)2 < (t/2)2 autres cas tx Domaine des écarts admissibles J/2 Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

Transfert d’une spécification pièce vers des paramètres de fabrication x±? Contrôle dimension minimale Contrôle par calibre Information binaire insuffisante pour contrôler le procédé : besoin de quantifier les écarts : - capabilité du procédé ( machine, gamme), - réglage Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

Transfert d’une spécification pièce vers une spécification de fabrication Mesure des écarts géométrie obtenue / géométrie cible ty ex stx r=t/2 sty ey tx J/2 - écart systématique (réglage, précision machine …) - dispersion aléatoire (contrôle capabilité) Comment définir des indices de capabilté dans le cas multidimensionnel? Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004 Transfert d’une spécification pièce vers une spécification de fabrication Ø0.3 A B 4 x M12 12 P P Ø70h7 4 x M12 Ø t1 A B Ø t2 A Transfert ty A Øt1 Øt2 rx t/h t t/2 t1/h t2/h t1/2 Øt P B rx ty z y h Øt Zone tol fonctionnelle Øt1 -t/2 Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004

Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004 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 Journée Spécification géométrique des produits Annecy, 5 mai 2004