Influence des normes GPS sur l’élaboration des documents de fabrication

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

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

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

4. Concept GPS - Enseignement • Apport des normes GPS : • en conception

5. 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

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

7. 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 0,1 A Synoptique de la démarche de cotation définition du composant en cotation ISO fonctionnelle A.F.T. 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

12. 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

13. Conception Métrologie Fabrication 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. et s’engager dans la filière IAO grâce à la cohérence du modèle 3D

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

15. 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

16. 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

17. 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

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

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

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

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

22. 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

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

24. D1,2 D 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 R10 C1,2,3 C 4 E1 E 120° 120° E1 C2 70 1,8 C D E 120° C3 20 20 11 D1 D2

25. M B A F F 3 - Contrat de phase (début) Tolérancement des caractéristiques crées sur le produit 4xØ8,5±0,1 F-F 10 Ø30±0,05 E Ø0,2 C D E Ø0,3 A Ø0,5 A B C1,2,3 C 0,5 C 104 0,05 100-101-102-103 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

26. Ø60 C1 E1 E 120° 120° C2 120° C3 F F 20 20 D1,2 D D1 D2 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. C1,2,3 C E1 F-F

27. 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)

28. 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 3±0,25 20±0,25 20±0,25 Fiche technique : définition des appuis et des bridages

29. 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 tc tt Porte-plaquette vc ap f Plaquette/nuance a - Surfaçage ébauche R390-080Q27-17L R390-17 04M-PM 300 0,2 3 0,08 0,01

30. - 0,15 0,15 C1 en 3 points 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 9,85 ≤ C1 ≤ 10,15

31. 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

32. Suivi de production LSC X Seuils de réglage LIC 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

33. Histogramme Suivi de production LSC X Dv LIC IT Cp = Dv - LI LS - X X LI X LS Cpk = Min( , ) 0,5 x Dg 0,5 x Dg 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.

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

35. 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 ’usinagedoit faire l ’objet de documents distincts des contrats de phase que l ’on appelle fiches techniques du moyen.

36. 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)