la spécification géométrique des produits présentation dune méthode technique et dune approche...

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 GlémarecDominique Taraud

Séminaire BTS CPI d’Albi, le 16 décembre 2004

BesoinCdCF produit

Produit ProcessusMoyensMatériau Procédé

Pré conceptiondu produit

Qualificationdu produit

Configuration des moyensLancement de la production

Production

Gestion des ressourceshumaines et matérielles

Contrôle et suivi de la production

Conceptiondétaillée pièce

Pré conceptionde la pièce

Conceptiondétaillée produit

Par pièce, spécification dimension-nelle et géométrique critique

Conceptionspécifiée pièce

Validation d’unprincipe d’outillage

Par pièce, analyse de la relationproduit – matériau – procédé

Par pièce, élaboration du processus prévisionnel,validation du procédé, définition d’un brut capable

Choix des moyens

Étude, réalisation et qualificationdes outillages

Définition du processus et desparamètres de production

Validation du processus parsimulation

Optimisation du processus

Rédaction du dossier d’industrialisation

ÉlaborationCdCF outillage

Conceptionspécifiée pièce

La spécification géométrique des produitsObjectif : méthodologie de cotation et

de spécification

Approche Méthodologiqu

e

Approche pédagogique

S77 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.

S771 - Cotation et tolérancement normalisés

S772 - La démarche de détermination des spécifications d’une pièce

Exemple

Étude de cas : ponceuse orbitale triangulaireExemple

Produit manufacturé

simple

Approche fonctionnelle

Étude d’un sous ensemble

Prix de vente : 10 Euros

Produit industrialisé et optimisé

Produit simple, optimisé au niveau de la relation produit - matériau - procédé

Vue de détail de la transmission de mouvement et de la création du mouvement orbital (patin de ponçage monté sur 4 bras flexibles)

Exemple


simple



Étude globale

Fonctionnement de la ponceuse orbitaleExemple


simple



Étude globale

• Structure du patin et création du mouvement orbital

• Structure de l’axe à excentrique

FAST de description fonctionnelle

FP : Poncer dans les

coins

Créer un mouvement

orbital

Positionner une plaque d’abrasif

Positionner et déplacer l’abrasif

Support rigide triangulaire

Support adhérant

Aspirer les poussières

Créer un mouvement de rotation

Transformer et réduire la vitesse

Créer un mouvement de translation circulaire

Support rigide triangulaire « fixe » par rapport à la

poignée

Support triangulaire percé

Conduit d’aspiration vers extérieur

Collage velcro

Encastrement « flexible » en flexion,

rigide en flambage

Moteur électrique

Couple conique

Axe à excentrique

Support triangulaire caissonné et percé

Raccordement externe à l’aspiration

Support triangulaire :Rigide

CaissonnéPercé

Recouvert de velcroRaccordement tube extraction

poussières

4 jambes de forceencastrées aux extrémités : N ↑ Mf ↓

Moteur universel 36000 t/min, refroidissement air,

interrupteur

Arbres perpendiculaires, coïncidence des sommets, i = 1/2

Arbre à excentrique : e = 0,5 mm

Créer un mouvement plan orbital du support

triangulaire

Encastrement « flexible » et rotation

Liaison Pivot Glissant excentrique - triangle

Utilisation mauelleCorps poignée ergonomique

Corps injecté plastique, léger, préhensible, raccordements

électrique et aspiration

Outil portatif électrique

Exemple


simple



Étude globale

Relations entre fonctions et solutions techniques

Support rigide triangulaire

Collage velcro

Encastrement « flexible » en flexion,

rigide en flambage

Moteur électrique

Couple conique

Axe à excentrique

Support triangulaire caissonné et percé

Raccordement externe à l’aspiration

Support triangulaire :Rigide

CaissonnéPercé

Recouvert de velcroRaccordement tube extraction

poussières

4 jambes de forceencastrées aux extrémités : N ↑ Mf ↓

Moteur universel 36000 t/min, refroidissement air,

interrupteur

Arbres perpendiculaires, coïncidence des sommets, i = 1/2

Arbre à excentrique : e = 0,8 mm

Encastrement « flexible » et rotation

Liaison Pivot Glissant excentrique - triangle

Corps poignée ergonomique

Corps injecté plastique, léger, préhensible, raccordements

électrique et aspiration

Exemple


simple



Étude globale

001 007 301 304 204 203

102005201

206

101

007 104

303302

202

Relations entre solutions techniques et architecture

Sous ensemble 3 rotor moteur

Sous ensemble 2

arbre excentré équilibré

Sous ensemble 0

carter

Sous ensemble 4

stator moteur

Sous ensemble 1

support ponçage

Couple conique : axes

perpendiculairesCentres coïncidants

Jeu entrefer

rotor/stator

Non contact ventilateur/carter

Encastrement « flexible »

Mise en position

Création mvt planorbital

Encastrement du stator/carter

MIP MAPmasselotte

Liaison pivot

Liaison pivot

Schéma architectural : représenter les solutions techniques envisagées ou utilisées

Graphe des liaisons global et des contraintes : identifier les sous ensembles fonctionnels, les liaisons et les contraintes fonctionnelles globales associées

Exemple


simple



Étude globale

Formalisation de la structure : graphe des liaisons niveau 1


Sous ensemble 2 arbre

excentré équilibré

Sous ensemble 0

carter

Sous ensemble 4

stator moteur

Sous ensemble 1

support ponçage



Jeu entrefer

rotor/stator



Mise en position

Mouvement orbitalpar axe excentriqueEt non interférence


LE

MIP MAPmasselotte

Rlt303

Rlt 007

Liaison Pivot

LP

Bague 204

Rlt 006

Liaison Pivot

LPA

xe D

1

Axe

D2

203304

Graphe d’un niveau 1 :

Formalisation des liaisons complexes, identifications de certaines pièces participant à des solutions techniques complexes

Exemple


simple



Étude globale

Formalisation de la structure : graphe des liaisons de niveau 2Exemple


simple




Sous ensemble 2 arbre

excentré équilibré

Sous ensemble 0

carter

Sous ensemble 4

stator moteur

Sous ensemble 1

support ponçage



Jeu entrefer

rotor/stator



Mise en position

Mouvement orbitalpar axe excentriqueEt non interférence


LE

MIP MAPmasselotte

Rlt303

Rlt 007

Liaison Pivot

LP

Bague 204

Rlt 006

Liaison Pivot

LP

Axe

D1

Axe

D2

203304

Carter

001

002

LE400

300

Jeu entrefer

101

102

LE

LE

103

LE

LE104

007

LE

LE

201

005

LE

202LE

LE005 LP

203 LG

AP

LE

LPG

304

Axes perpendiculairesCentres coincidants

301

LE

302

LPGLE

LPG

LE

LE

LPG

LE

Non contact

LEPosition : perpendiculaire

Orientation masselotte

GS

1

GS2204

006

303

007

AP

LG

LE

225

LE

305

LELLA

APo

Axe Excentré

Noncontact

Formalisation des liaisons entre toutes les pièces, regroupement par sous ensembles fonctionnels

Formalisations des contraintes fonctionnelles

Étude globale

Graphe élaboré à partir de l’analyse de l’avant projet de définition détaillée

Traitement des relations contraintes – surfaces fonctionnelles

Ca

rter

001

002

LE400

300

Jeu entrefer

101

102

LE

LE

103

LE

LE104

007

LE

LE

201

005

LE

202LE

LE005 LP

203 LG

AP

LE

LPG

304

Axes perpendiculairesCentres coincidants

301

LE

302

LPGLE

LPG

LE

LE

LPG

LE

Non contact

LEPosition : perpendiculaire


GS

1

GS2204

006

303

007

AP

LG

LE

225

LE

305

LELLA

APo

Axe Excentré

Noncontact

Exemple


simple



Étude globale

Chaque contrainte fonctionnelle induit une boucle fermée de contraintes (dimensions ou spécification) passant par des surfaces associées à des pièces…

Traitement général de chaque boucleExemple


simple



Étude globale

Carter

001

002

LE400

300

Jeu entrefer

101

102

LE

LE

103

LE

LE104

007

LE

LE

201

005

LE

202LE

LE005 LP

203 LG

LE

LPG

304

Centres coincidants

301

LE

302

LPGLE

LPG

LE

LE

LPG

LE

Non contact

Position : perpendiculaire


GS

1

GS2204

006

303

007

AP

LG

LE

225

LE

305

LELLA

APo

APo

Axe Excentré

Non contact

LE

Méthode « analytique » lourde, délicate à mettre en œuvre « à la main ». A limiter à des situations particulières

Le traitement systématique de chaque condition est lourd et implique la recherche de « filtres » permettant de le limiter aux contraintes « critiques ».

Le diaporama joint, traitant d’une éolienne, présente cette méthode générale

007

201 202LE

LE005 LP

203 LG

Axes perpendiculairesCentres coincidants Orientation

masselotte

GS2204

006

225

LELLA

Axe Excentré

NoncontactLE

Circlips

Roue conique

Masselotte

Axe excentré

Bague élastomère Bague

autolubrifianteRoulement

d’excentrique

Roulement

007

201

202

LE

LR

005

LP

203

LG

LLA


GS2

204

006

LLAAxeexcentré

Apo

Non contact

Étude d’un sous ensemble : approche limitée mais structurée

Jeu

Jeu

min

i Excentration 0.5

Axes perpendiculaires 90.0°

Sommets coincidants

Linéaire

annulaire LLA

Liaison rotule LR

Liaison glissière

LG

Liaison linéaire

annulaire avec jeu LLA

Butée axiale APo

Exemple


simple


Étude d’un sous

ensemble

Étude globale

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

007

201

202

LE

LR

005

LP

203

LG

LLA


GS2

204

006

LLA

Axeexcentré

Apo

Non contact

Compenser les effets dynamiques

Lier arbre et roue conique

Mettre en mouvement

l’abrasif

Guider l’arbre en rotation

Composants parents

Composants enfants

Composant étudié

Exemple


simple


Étude d’un sous

ensemble

Étude globale

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

Graphe des contacts du sous ensemble arbre excentriqueGraphe 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

Identification des surfaces de l’axe à excentrique 201


Graphe de contact





Filtre


Méthodologie

Principe d’analyse des antériorités


Graphe de contact





Filtre


Méthodologie

Fonction technique

Surfaces ou groupement de surfaces fonctionnelles

Caractéristiques

Contraintes géométriques d’antériorité

Primaires

Secondaires

Tertiaires

Intrinsèques

De contact

B : Portée cylindrique, ajustement

serré

A : Portée cylindrique, ajustement

glissant

PL : Plan théorique d’arrêt (montage presse)

S4 : jeu de sortie d’arbre J1

Guidage long : rotule, linéaire annulaire

Position d’arrêt du rlt / arbre

Condition de portée mini de la bague

GC1 : Groupement de surfaces cylindriques

Pas d’antériorité :pas de liaison de GC1

avec des surfaces « mères »

Orientation et mise en position / GC1

Mise en position du plan / centrage long GC1

Perpendiculaire / GC1

Parallèle et distant / PL

Perpendiculaire / GC1

Caractéristiques des cylindres A et B

Diamètres, ajustements

État de surface, rugosité

Pas de contraintes particulières

Pas de contraintes particulières

Feuille d’analyse des antériorités : relations entre fonctions, surfaces et

spécifications


Graphe de contact





Filtre


Méthodologie

Analyse des antériorités vers les composants parents de l’axe 201

Liaison aux parents

(MIP du composant étudié)


Graphe de contact





Filtre


Méthodologie

Analyse des antériorités vers les composants enfants de l’axe 201

Liaison aux enfants

(MIP/MAP du composant enfant - 0203)

Graphe de contact





Filtre


Méthodologie

Ordre de spécification : recherche d’une hiérarchisation de

spécificationGraphe de

contact





Filtre



Report des informations de lien de parenté

Méthodologie

Ordre de spécification : matrice d’antériorités et ordre de cotationGraphe de

contact





Filtre



Recherche itérative des degrés de parenté entre les surfaces traitées de l’axe 201

Méthodologie

Spécification de l’axe 201 : surfaces GC1Graphe de

contact





Filtre



Méthodologie

Pas d’antériorités

Spécification : surfaces CC9, GC2, SC6 et SC2Graphe de

contact





Filtre



Méthodologie

Graphe de contact





Filtre



MéthodologieSpécifications générales de l’axe

Besoin d’un « filtrage »Graphe de

contact





Filtre



Méthodologie

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.

• 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.

Principes et niveaux d’un « filtrage »Graphe de

contact





Filtre



Méthodologie

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)

Filtrer le schéma de spécificationGraphe de

contact





Filtre



Méthodologie

Détermination des intervalles de toléranceGraphe de

contact





Filtre


Plusieurs approches à utiliser en parallèle:

• Retour à des traitements bidimensionnels, « à la main » ou par assistance informatique

• Simulation de comportements géométriques 3D à l’aide d’outils informatiques.

Approches

Aspect 2D

Simulation


Méthodologie

Détermination des intervalles de toléranceAspect bidimensionnelGraphe de

contact





Filtre


Identification de la boucle dans le graphe de contact

Chaîne vectorielle associée

Approches

Aspect 2D

Simulation


Méthodologie

Détermination des intervalles de toléranceAspect géométrique 3DGraphe de

contact





Filtre


Chaîne de spécifications associées à une condition

Approches

Aspect 3D

Simulation


Méthodologie

Identification de la boucle dans le graphe de contact

Orientation imposée : parallèlisme

Parallèlisme

Parallèlisme

Parallèlisme

Carter

C1

P1

Patin

P1

P2

Pieds

P1

P2

Orientation imposée :

parallèlisme

Parallèlisme

Parallèlisme

Parallèlisme

Parallèlisme

Parallèlisme

L’utilisation d’outils informatiques de simulation permet de quantifier l’influence d’une spécification 3D dans une boucle

Détermination des intervalles de toléranceSimulation-1Graphe de

contact





Filtre


Approches

Aspect 2D

Simulation

Objectif fonctionnel : limiter les efforts parasites sur le roulement ST007 (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?


Méthodologie

Détermination des intervalles de toléranceSimulation 2

Coller sur la maquette un schéma de liaison (issu du graphe de contact général) et les défauts associés.


Approches

Aspect 2D

Simulation

Graphe de contact





Filtre


Méthodologie



Approches

Aspect 2D

Simulation

Mise en évidence des influences de chacune des liaisons sur l’objectif visé, puis de leurs contributions chiffrées.

Graphe de contact





Filtre


Méthodologie


Analyse des résultats et retouches itératives -> conclusion sur les valeurs de tolérance à adopter.


Approches

Aspect 2D

Simulation

Graphe de contact





Filtre


Méthodologie

Une approche pédagogique de la spécification géométrique des produits

Spécification géométrique des

produits

Tolérancement Ecriture

AnalyseLecture

Cycle d’apprentissage

Apprentissage de la spécification géométrique des produits

Apprentissage

La lecture

L’analyse

L’écriture

Le tolérancement

La pièce Le dessin de détail

Gamme de contrôle

Document de décodage

Moyens de contrôle


Apprentissage

La lecture

L’analyse

L’écriture

Le tolérancement



Dessin d’ensembleEventuellement

Produit

FAST

Graphe de contact

Document analyse de composant

Schémas


Apprentissage

La lecture

L’analyse

L’écriture

Le tolérancement


FAST Graphe de contactDocument analyse

de composantSchémas Dessin de détail

ébauché

Dessin de détail spécifiéOrdre de spécification


Apprentissage

La lecture

L’analyse

L’écriture

Le tolérancement



Apprentissage

La lecture

L’analyse

L’écriture

Le tolérancement

Remerciements à :Sylvie Portas

Saskia Van der VeenMichel Balas

du lycée Godefroy de Bouillon à Clermont Ferrand

Spécification géométrique des

produits

Tolérancement Ecriture

AnalyseLecture

Cycle d’apprentissage

Dessin d’ensemble

FAST

Schémas

Dessin de détail spécifié et tolérancé

Graphe de contact

Document analyse de composant

Dessin de détail spécifiéBases de données sur les procédés

et leurs capabilités

Outils de simulation

la spécification géométrique des produits présentation dune méthode technique et dune approche...

Documents