Couronne de sécateur électrique

1. Couronne de sécateur électrique • Document produit par : • Jean Claude Tachoire • Guy Estadieu • Jacques Magot • Bernard Gilabert • Du lycée Rascol de Albi • Présenté lors du séminaire pour les CPGE TSI • Le 22-23 mars 2006 à Paris . • Merci de leur contribution.

2. Couronne de sécateur électrique Un exemple de démarche de choix d’un couple matériau-procédé dans le cadre d’une étude de reconception du produit… … suivi d’une étude comparative des coûts entre l’ancienne et la nouvelle solution

3. Evolution des ventes 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 1990 1986 1993 2000 1988 1989 1991 1992 1994 1995 1996 1987 1997 1999 1998 0 Années Couronne de sécateur électrique Analyse du marché et de la concurrence A cause du risque apparent de stagnation des ventes, l’entreprise décide de faire évoluer son produit Objectifs de reconception pour la compétitivité Abaisser la masse du produit Diminuer les coûts

4. Maquette numérique Habillage Crémaillère Ensemble moto réducteur ESCAP Pignon arbré Corps Axe de lame Connecteur + support Pignon Tube de poignée Lame et crochet PRADINES Gâchette Roulement INA Coussinet Couronne Rondelle + écrou Carter • Légende des couleurs : • Pièces ou composants personnalisés et non modifiables • Composants catalogue • Pièces déjà optimisées • Pièces modifiables

5. Modif. des formes de la couronne Répartition des masses  optimisation de la relation produit - matériau

6. Répartition des coûts

7. Définition de la pièce initiale Analyse de la solution existante L’étude de la répartition des coût et des masses pour chaque pièce du mécanisme conduit à s’intéresser à celles qui sont pénalisantes au regard des objectifs de reconception. La couronne dentée que nous allons examiner en fait partie. Matériau initial:35SiMnPb10 Procédés et processus initialement retenus: décolletage + taillage + traitement thermique (voir diapositive suivante)

8. Processus de fabricationde la pièce initiale( usinée dans la barre) PHASE 10: Débit (longueur 1500mm) PHASE 20: Tournage (tour DMG CTX 320 linear – 3 axes) Opération 205: Tronçonner dresser Opération 204: Fileter PHASE 30: Taillage Machine à tailler Pfauter CNC Opération 201: Charioter dresser Opération 205: Ébaucher la gorge dresser finition Opération 202: Percer PHASE 40: Ébavurage PHASE 50: Traitement de durcissement superficiel Opération 206: Percer 6 trous Opération 203: Aléser dresser

9. Couronne de sécateur électrique • Les fonctions techniques à satisfaire: • Transmettre le mouvement de rotation • Transmettre les efforts nécessaires à la coupe • Les contraintes: • Masse minimale • Production de 4000 pièces annuelles • Coût minimal

10. Nouveau choix du couple matériau-procédé assisté par la base CES 4 de « Granta Design » Critères de sélection retenus Respect des contraintes mécaniques : → contrainte admissible en traction : Re = 400 MPa mini → dureté Vickers 600 HV mini au niveau des dentures Respect des contraintes physiques : →masse < 40g Prise en compte de la qualité géométrique attendue et de la morphologie générale de la pièce → tolérances dimensionnelles sur le brut <0,7 mm → épaisseur de matière de 0,8mm à 10mm Prise en compte des contraintes économiques : →série de 4000 pièces par an sur 5 ans minimum à coût minimal.

11. Ensemble de tous les procédés, représentés dans un repère dont les axes sont les critères retenus. 10 procédés retenus sur 113 SELECTION D’UN PROCEDE Sélection 1 :critères : Masse / Lot économique Spécifications : Masse mini (<40g ); 4000 pièces /an

12. Axe X : Epaisseurs de 0,8 à 10 mm 83procédés sur113 Axe Y : Tolérance maxi 0,7 mm sur le brut 7 procédés retenus SELECTION D’UN PROCEDE Sélection 2 :critères : Tolérances / Epaisseur de la pièce à réaliser : Analyse des deux séries de résultats : L’intersection des 2 ensembles précédents donnent :

13. Forgeage à chaud ( seul procédé compatible avec la forme de la pièce ) DONNEES SUR LE PROCEDE EXAMINE

14. Processus de fabrication de la pièce estampée

15. Discrimination 1 : Sélection par boite : Re (à partir de 400Mpa) Ensemble des matériaux Dureté 600 HV mini 1393 matériaux retenus sur 2940 HV 5427 600 Re 400 3960 SELECTION D’UN MATERIAU Sélection 1:critères : limite élastique / dureté

16. 656matériaux retenus sur 2940. 91 aciers sélectionnés Sélection de la région « coût et masse mini » Famille des 45Si7 à 55Si7 coût masse SELECTION D’UN MATERIAU Sélection 2 :critère : matériau compatible avec le procédé Le matériau devant présenter une dureté plus importante sur la denture, l’étude sera limitée aux aciers traités thermiquement. Analyse des deux séries de résultats : Sélection 3 :critères : coût et masse mini Matériaux solutions :  12 familles d’acier sur 2940 matériaux métalliques

17. Aciers du SAUT DU TARN Disponible localement, l’acier 45 Si 7 sera retenu CHOIX DISPONIBLE

18. Bilan économique des 2 couples matériau-procédé possibles Solution1: Couronne initiale taillée dans la masse en 35SiMnPb10 • Remarque : la géométrie de la pièce n’est pas figée et peut évoluer à moindre coût si les performances du produit sont modifiées. Solution 2: Couronne estampée en 45Si7 Remarque :la géométrie de la pièce est TOTALEMENT FIGEE, si les performances du produit évoluent, un nouvel outillage s’impose. Le risque est limité, d’autant plus que les ventes progressent. La solution 2 est proposée