SOMMAIRE - Positionnement de la fonction « qualification et optimisation de processus ». Développement de cas industriels de qualification et d’optimisation de processus : Exemple d’une industrialisation de produit en petite série renouvelable. (support de culasse de jet-ski) Exemple d’une industrialisation de produit en moyenne ou grande série. (boîtier d’allumage Peugeot) - Problématiques liées aux procédés et aux processus.

Qualification du processus

LE PRODUIT: Support de culasse de moteur de jet-ski. Étude N°1 : Cas de l’industrialisation de produit en petite série renouvelable LE PRODUIT: Support de culasse de moteur de jet-ski.

LE CLIENT: Concessionnaire moto-nautisme. Étude N°1 : Cas de l’industrialisation de produit en petite série renouvelable LE CLIENT: Concessionnaire moto-nautisme. LES QUANTITES: 10 pièces/mois. L’ENTREPRISE: PME, domaine de la sous-traitance mécanique. Parc machines de production: 2 centres d’usinage verticaux MAZAK 3 axes / 24 outils. 1 centre d’usinage UGV HERMLE 5 axes / 83 outils. 1 centre d’usinage UGV DMU 5 axes. 1 centre d’usinage horizontal 4 axes / 2 palettes/ 60 outils. 2 tours CN 3 axes. 1 tour MORI SEKI 4 axes. 1 tour bi-broche 5 axes avec embarreur.

Cette activité fait suite à l’étape de définition du processus. Positionnement de l’activité de « qualification et optimisation de processus » au sein de la démarche d’industrialisation. Cette activité fait suite à l’étape de définition du processus. Les données sont donc: Le cahier des charges de production : client, coûts prévisionnels, quantités, délais… La maquette numérique spécifiée.

Positionnement de l’activité de « qualification et optimisation de processus » au sein de la démarche d’industrialisation. Un processus détaillé est proposé:

Positionnement de l’activité de « qualification et optimisation de processus » au sein de la démarche d’industrialisation. Un processus détaillé est proposé:

Positionnement de l’activité de « qualification et optimisation de processus » au sein de la démarche d’industrialisation. Les données numériques utilisées lors de l’élaboration du processus sont disponibles (géométries intermédiaires, sessions FAO…) Ph 10 : DMU 50 Ph 20 : DMU 50

La tâche du technicien méthodes « qualification et optimisation de processus » consiste à valider les choix techniques effectués lors de la définition du processus détaillé. Quelles sont les problématiques soulevées par le processus proposé ?

Réalisation des rainures de largeur 1,8mm et de profondeur 1,3mm. Problématique N°1 : Réalisation des rainures de largeur 1,8mm et de profondeur 1,3mm. Ces rainures sont réalisées dans chacune des phases du processus proposé, et le temps de cycle nécessaire à leur réalisation représente une part importante du temps de cycle global. L’outil choisi est une fraise ARS TITEX coupe alu Ø1,8mm. Le carburier préconise une vitesse de coupe Vc=120m/min, soit N=21200 tr/min. Or pour la machine choisie, Nmax=18000 tr/min. Les difficultés techniques seront donc liées aux vibrations (équilibrage, flexion d’outil…) ainsi qu’au respect d’une bonne formation du copeau (relation entre N et fz…) Le problème ici est donc de déterminer les conditions de coupe optimales pour cette opération.

Opération d’ébauche des alésage Ø85mm. Problématique N°2 : Opération d’ébauche des alésage Ø85mm. Dans le but de diminuer le temps de cycle de cette opération, le processus détaillé propose de réaliser ces ébauches à l’aide d’un outil à trépaner. Le gain de temps par rapport à une ébauche en interpolation hélicoïdale à l’aide d’une fraise 2 tailles semble important au regard des données théoriques de coupe pour cet outil. L’entreprise n’ayant pas l’expérience de l’utilisation de ce type d’outil, le problème ici est de réaliser des essais de coupe de façon à valider les données du processus ou éventuellement de remettre en cause sa pertinence.

Opération de rectification plane sur pièce en alliage d’aluminium. Problématique N°3 : Opération de rectification plane sur pièce en alliage d’aluminium. Le processus détaillé propose de réaliser en phase 30 et 40 des opérations de rectification afin de garantir les spécifications de planéité et d’états de surface demandés. L’historique des capabilités valide ce choix pour le Ra de 0,4µm mais une incertitude subsiste quant à l’aptitude du procédé à garantir un Ra de 0,1µm. Il s’agit donc ici de réaliser des essais de rectification qui permettront de valider le choix du processus ou éventuellement de le remettre en cause.

Problématique N°4 : Qualification en mode production de chacune des phases définies dans le processus détaillé. Pour chacune des phases, il reste à valider et éventuellement à optimiser l’ensemble des choix qui n’ont pas été abordés lors des 3 problématiques précédentes (conditions de coupe, stratégies d’usinage, mise et maintien en position, positions d’outils…). Cette qualification en mode production conduit à la réalisation des échantillons initiaux, dont le contrôle permettra la validation globale du processus détaillé proposé. L’objectif est donc ici de valider l’ensemble des paramètres du processus tout en vérifiant l’aptitude à l’emploi de chacun des éléments de production.

La démarche de qualification et optimisation de processus. Elle doit conduire à la résolution des 4 problématiques précédentes. Étape N°1: Planifier, préparer. Le technicien méthodes « qualification et optimisation de processus » doit : -Définir les essais à conduire (conditions, moyens nécessaires, indicateurs de performance…) Élaborer le planning de projet (tâches, jalons,ressources) en prenant en compte les contraintes, charges, délais et dates de revue de projet

Étape N°2: Mettre en œuvre. Le technicien méthodes « qualification et optimisation de processus » doit : -Réaliser les essais de coupe sur la machine de production pour la rainure de 1,8mm. Les usinages sont réalisés dans une pièce d’essai. Mettre en œuvre les essais de trépanage. Une machine autre que la machine de production peut être utilisée. Réaliser les essais de rectification plane sur des pièces d’essai du même matériau.

Étape N°3: Contrôler Le technicien méthode « qualification et optimisation de processus » doit : Déterminer la zone de fonctionnement de l’outil pour l’opération de rainurage et évaluer sa durée de vie en fonction des paramètres d’essai. Déterminer les conditions de coupe optimales et le temps de cycle pour l’opération de trépanage. Mesurer les états de surface et les défauts de forme obtenus lors des essais de rectification.

Étape N°4: Réagir, améliorer. Le technicien méthode « qualification et optimisation de processus » doit : Choisir les conditions de coupe pour l’opération de rainurage (critère d’optimisation économique). Analyser le gain de temps obtenu par l’utilisation de l’outil à trépaner et conclure sur la pertinence du processus proposé. Conclure sur l’aptitude du procédé de rectification et éventuellement proposer des solutions (poli-rodage en sous-traitance).

Étape N°5: Planifier, préparer. Le technicien méthode « qualification et optimisation de processus » doit : Mettre à jour les données du processus détaillé en fonction des résultats des essais précédents. Réceptionner et préparer les outils et outillages. Préparer et s’assurer de l’aptitude des moyens de contrôle pour les échantillons initiaux. S’assurer de la disponibilité des moyens.

Étape N°6: Mettre en oeuvre. Le technicien méthode « qualification et optimisation de processus » doit : Mettre en œuvre les phases d’usinage des échantillons initiaux en assurant la sécurité des biens et personnes. Étape N°7: Contrôler Le technicien méthode « qualification et optimisation de processus » doit : Contrôler les outils et outillages. Contrôler les paramètres de fonctionnement pendant l’étape de mise en œuvre. (vibrations, comportements, temps de cycle…) Effectuer le contrôle géométrique et dimensionnel des pièces produites et estimer les dispersions.

Étape N°8: Réagir, améliorer. Le technicien méthode « qualification et optimisation de processus » doit : Décider de la validation des paramètres de fonctionnement. Qualifier le processus au regard des résultats de contrôle et décider de sa validation.

Exécuter, Mettre en oeuvre Évaluer, Contrôler Déroulement de l’activité : Réagir, Améliorer Planifier, Préparer Proposer des améliorations Participer à la planification de l’ensemble du projet. Définir des essais réels et/ou par simulation. Optimiser le processus du point de vue des essais réalisés. Mettre en oeuvre des essais réels et/ou par simulation. Valider les essais Qualifier le processus Mettre en oeuvre tout ou partie du processus. Exécuter, Mettre en oeuvre Évaluer, Contrôler

LE PRODUIT: Corps d’allumeur Peugeot. Étude N°2 : Cas de l’industrialisation de produit en moyenne/grande série. LE PRODUIT: Corps d’allumeur Peugeot.

LE CONTEXTE PROFESSIONNEL: Étude N°2 : Cas de l’industrialisation de produit en moyenne/grande série. LE CONTEXTE PROFESSIONNEL: Un équipementier automobile désire stopper sa production en interne, de corps d’allumeurs, destinés désormais à la 2ème monte. Dans ce contexte, il fait appel à un sous-traitant, qui doit industrialiser la pièce en utilisant ses propres moyens de production à raison de 1000 pièces par jour.

Fonction « Qualification et optimisation de Processus » Le processus de production a été élaboré par les techniciens méthodes « conception de processus ».

Les problématiques à résoudre : Qualification de la prise de pièce en phase 10. (pièce déformable). Qualification en mode production d’une phase de tournage 4 axes. Détermination des capabilités en vue de la qualification du processus de production et contrôle

La démarche de qualification et optimisation de processus. Étape N°1: Planifier, préparer. Élaborer le planning de projet (tâches, jalons,ressources) en prenant en compte les contraintes, charges, délais et dates de revue de projet Définir des essais réels et/ou par simulation : Tests de variabilités (nouveau moyen de production) Échantillons initiaux pour qualifier les paramètres de mise en œuvre (conditions de coupe, prise de pièce, ….)

Étape N°2: Mettre en oeuvre Réaliser les essais : Les essais sont effectués ici sur le moyen de production et avec des bruts « capables ». Ils servent donc à la fois d’échantillons initiaux et de supports pour les tests de variabilité.

Étape N°4 : Réagir, Améliorer Étape N°3 : Contrôler Analyser les résultats d’essais (mesure et interprétation) Étape N°4 : Réagir, Améliorer Autoriser le lancement de la présérie

Étape N°5 : Planifier, préparer. Préparer le lancement de la présérie : Journal de bord Moyen de contrôle de la présérie Disponibilité des moyens

Étape N°6 : Mettre en oeuvre Mettre en œuvre la présérie :

Étape N°7 : Contrôler Mesure des pièces de la présérie Calcul des capabilités de moyens de mesure Calculs de capabilités Processus

Étape N°8 : réagir, améliorer Conclure quant à la validation technico-économique du processus détaillé. Proposer des solutions d’amélioration (AMDEC, 5M, …)

AUTRES EXEMPLES :

Fraise à 45°. Problématiques à développer: Qualification en mode production d’une phase de fraisage 5 axes positionnés. Comparaison de processus (TCN+CU5axes ou Centre de tournage-fraisage bi-broches) Étude technico-économique des solutions de contrôle final ou en cours de fabrication.

Carter Sélecteur embrayage DUCATI

Problématiques à développer: Comparaison de processus (CN conventionnelles et UGV) Recherche de solutions à des problèmes de vibration lors de l’usinage de pièces d’épaisseur faible. Étude des procédés possibles de superfinition (brossage, polissage…).

Support avant boite de vitesse

Support avant boite de vitesse Problématiques à développer : Étude des déformations du brut lors du serrage. Détermination d’un coupe outil-matière. Essai de tournage dur. Étude de capabilité du processus. Étude des phases de contrôle et d’autocontrôle. AMDEC et élaboration des documents de consigne au poste, de suivi de production…

Exemples de problématiques : Liées au procédé : Validation et optimisation des conditions de coupe pour un matériau nouveau, un moyen nouveau ou une nouvelle nuance d’outil. Validation de procédés spécifiques (UGV, brochage, forages longs, usinage avec outils parapluie…) Résolution de problèmes de déformation, de vibration (sur la pièce, l’outil, le porte-pièce) par le dimensionnement ou la recherche de stratégies d’usinage adaptées. …..

Exemples de problématiques : Liées au processus : Intégration d’une nouvelle production sur une cellule de production à charge fixe. Optimisation de temps de cycle. Comparaison de plusieurs processus. (moyens standards et moyens multi-axes par exemple) Validation de solutions de contrôle sur poste (cas de la grande série) …..

Compétences requises dans le cadre de la fonction « qualification et optimisation de processus » : C02. S’impliquer dans un groupe projet. C12. Définir et mettre en œuvre des essais réels et/ou par simulation permettant de qualifier un processus. C13. Valider le processus sur le plan technique et économique. C14. Qualifier des moyens en mode production au regard d’un cahier des charges. C15. Proposer des solutions d'amélioration technico-économique du processus.