Concept GPS (Geometrical Product Spécification)

Concept GPS (Geometrical Product Spécification)

Concept GPS (Geometrical Product Spécification) 

Depuis le début des années 1990, les normes évoluent plus vite, 30% des normes ont été revus entre le recueil des normes sur le dessin technique de 1992 et celui de 1994.
Ceci justifie d’autant plus la nécessité de préciser sur les documents (dans le cartouche, ou dans son voisinage) le numéro et aussi la date de parution de la norme de référence.
L’objectif général du concept GPS est donné dans l’introduction du rapport ISO/TR 14638. La spécification géométrique des produits, symbolisée GPS, consiste à définir, au travers d’un dessin de définition, la forme (géométrie), les dimensions et les caractéristiques de surface d’une pièce qui en assurent un fonctionnement optimal, ainsi que la dispersion autour de cet optimal pour laquelle la fonction est toujours satisfaite [Schneider-05]. Pour atteindre cet objectif, le GPS prend en compte les trois aspects de la pièce correspondant aux trois principaux points de vue des intervenants:
· La pièce imaginée et représentée par le concepteur (de produit)
· La pièce fabriquée (concepteur de process)
· La connaissance de la pièce obtenue par mesurage de la pièce effective (concepteur de contrôle)

Tolérancement des aspects forme, orientation et position (tolérances géométriques)

Tous les aspects d’un élément (forme, position, orientation) qui ne sont pas strictement dimensionnelles sont à tolérancer à l’aide de tolérances géométriques.
Ces tolérances définissent toujours une zone de tolérance ce qui permet dans ce cas de parler de tolérancement par zone de tolérance. Une zone de tolérance définit une portion de l’espace d’une pièce réelle délimitant le lieu de validité d’un élément réel, la zone de tolérance peut être totalement libre en position par rapport à la pièce réelle, dans ce cas l’élément auquel s’adresse la tolérance est contraint uniquement sur ses caractéristiques propres (intrinsèques).
La zone de tolérance peut être positionnée par rapport à des éléments réels de la pièce, dans ce cas la notion de référence intervient . L’élément auquel s’adresse la tolérance est contraint sur ses caractéristiques propres et sur ses caractéristiques d’orientation et (ou) positon par rapport à la référence.

Dispersion thermique

Lors d’un lancement de production, sur un tour HES 400 (à broche non réfrigérée) arrêté et à température ambiante, on remarque que le spectre de la température présent deux paliers . Au bout d’environ une heure (ce temps est fonction de la température ambiante si le local est non climatisé), la mise en route de l’hydraulique fait monter la broche à une température de 30oC, cela sans aucune action d’usinage. Des que les usinages commencent, la broche se stabilise, en environ 20mn, à sa température de fonctionnement qui est de 50oC.
Sur les tours de précision, la broche est réfrigérée. De même, l’armoire électrique et électronique est climatisée pour éviter les dérives des caractéristiques des composants. Dans les ateliers non climatisés, il est courant de trouver des programmes de commande numérique adaptée à la température de l’atelier.

Produit fini et séquence de travail

Le sciage d’une barre engendre les surfaces A et E à la phase 0, production du brut de tournage. Le tournage engendrera les surfaces C et D à la première phase, et les surfaces F, G et H à la deuxième phase,  après retournement de la pièce dans les mors du mandrin. Le tronçonnage comporte une dispersion. Donc la surface A peut être sciée un peu à gauche ou un peu à droite de l’endroit prévu, dans le repère de la scie. Cette dispersion est notée Δba (variation de mise en position de la surface « A » du brut sur la scie). Il en va de même pour la surface E, avec une dispersion Δbe. Admettons des dispersions réparties également de part et d’autre des positions nominales réglées des deux surfaces. C’est-à-dire que le tronçon peut être ½Δba+½Δbe plus long ou plus court. La valeur nominale est la longueur médiane bm. Dès que le brut est démonté de la scie, les dispersions ba et be perdent leur individualité

Dispersion de mise en position du brut en repère machine

Soit deux bruts identiques tournés successivement . Le repère machine {M} est invariant. La trajectoire de l’outil, dans {M} est la même (aucune erreur machine). La mise en position de la surface brute A sur la butée de broche (non illustrée) varie d’une pièce à l’autre. La machine n’a pas été modifiée, et la mise en référence médiane est lma pour les deux pièces. Cependant, l’une fût positionnée à une extrémité de la dispersion ∆la, alors que l’autre événement s’est réalisé à l’extrémité opposée de la même fourchette. Par cette variation, la pièce n’est pas logée de la même façon dans les deux bruts. La distance dAC entre les surfaces A et C varie d’une pièce à l’autre. Après retournement , la mise en butée de la surface C a un effet analogue qui est noté ∆lc’.

Dispersion de mise en position de l’outil en repère machine

Soit deux bruts identiques et positionnés de la même façon dans le repère machine. La trajectoire programmée de l’outil est la même pour toutes les pièces. On observe maintenant l’effet d’une imprécision de la machine. Il y a une erreur de trajectoire d’outil de part et d’autre de l’objectif lmc programmé.
Le dressage de la surface C se fera à l’intérieur d’une fourchette de dispersion ∆lc. Dispersion qui ne modifie pas la façon dont la pièce sera globalement logée dans le brut. Elle affecte plutôt les distances longitudinales dAC, dBC et dCD obtenues entre les plans A et C, B et C, ainsi que C et D.

Table des matières

Introduction générale
CHAPITRE 1 :Etat de l’art sur le tolérancement
1.Introduction
2. Présentation des normes de tolérancement
2.1. Concept GPS (Geometrical Product Spécification)
2.2. Principe de tolérancement de base : l’indépendance
2.3. Tolérancement par zones de tolérance
2.3.1. Tolérancement des dimensions (cotes et tolérances)
2.3.1.1. Cote linéaire et sa tolérance
2.3.1.2. Cote angulaire et sa tolérance
2.3.1.3. Ajustements
2.3.2. Tolérancement des aspects forme, orientation et position
2.3.2.1. Référence et système de référence NF E 04-554 1988
2.3.2.2. Tolérances géométriques
2.4. Etat de surface NF EN ISO 1302 AVRIL 2002 (E05-016)
3. Tolérancement de fabrication
4. Conclusion
CHAPITRE 2 :Dispersions d’usinage
1. Introduction 
1.1. Théorie sur la précision d’usinage
1.2. Classification des erreurs
2. Dispersions de fabrication
2.1. Définition
2.2. Etude des différentes dispersions
2.3. Dispersion aléatoire (∆a)
2.4. Comparaison entre la dispersion de fabrication et l’intervalle de tolérance
2.5. Dispersion thermique
2.6. Dispersion systématique (∆s)
2.6.1. Définition
2.6.2. L’usure de l’outil de coupe en fonction de la longueur
2-7. Dispersion géométrique
2-8. Dispersion totale
3. Les effets des dispersions sur les cotes de réglage
3.1. Effet de la dispersion aléatoire
3.2. Effet de la dispersion systématique
3.3. Effet cumule
4. Les dispersions axiales en tournage
4.1. Produit fini et séquence de travail
4.2. Origines des dispersions
4.3. Dispersion de mise en position du brut en repère machine
4.4. Dispersion de mise en position de l’outil en repère machine
4.5. Usure de l’outil
4.6. Dispersion de réglage
5. Conclusion 
CHAPITRE 3 :Etude et analyse des dispersions d’usinage
1. Introduction
2. Défaut de l’usure de l’outil de coupe
3. Défauts de la trajectoire de l’outil de coupe
3.1. Premier Essai « déplacement de 20mm »
3.2. Deuxième Essai « déplacement de 100 mm »
4. Défauts de la mise en position
5. Étude Comparative 
5.1. Etude comparative entre le défaut de l’usure et la trajectoire de l’outil
5.2 Étude comparative entre les trois défauts
6. Conclusion
CONCLUSION GENERALE

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