Elaboration d un avant projet d étude de fabrication Qui? le technicien méthodes Quoi? un descriptif et un ordonnancement des différentes opération à réaliser pour «faire» la pièce. Où? au bureau des méthode et à l atelier. Quand? avant de débuter toute réalisation de la pièce. Comment? sur un document de travail qui ne sera qu une étape vers la production. Pourquoi? pour assurer un choix de processus qui soit cohérent avec les capacités, la culture de l entreprise et réalisable économiquement. Données d entrée : dessin de définition de la pièce finie ; avant projet d élaboration de la pièce brute ; quantités et cadences de production ; moyens (machines, outillages) disponibles ; qualification du personnel affecté à la réalisation ; toute autre donnée qui pourrait avoir une influence sur la réalisation. Recherche dans les données de l entreprise des pièces similaires réalisés ou écriture d un nouveau projet. Données de sortie : document APEF informé, ou fiche d élaboration de la gamme opérationnelle Dessin de définition bureau des méthodes : Le dessin de définition bureau des méthodes est un dessin bureau d étude complété par un repérage des surfaces usinées et brutes utilisées dans l APEF. Norme : Le repérage des surfaces est normalisé : les plans sont repérés F suivi d un nombre (F1, F2 ) ; les cylindres sont repérés D (D1,D2 ) ; les cônes C (C1, C2 ) ; les surfaces brutes B (B1, B2 ) ; les surfaces particulières (taraudage, filetages ) ainsi que les associations de surfaces (trou lamé ) sont repérées A (A1, A2 ). Méthodes Avant projet d étude de fabrication Page 1
Inventaire non hiérarchique des critères d élaboration : Critères technologiques : possibilités techniques des machines : o nature des surfaces que l on peut usiner sur chaque machine, o types d association possible des surfaces compte tenu du nombre des outils disponibles sur la machine, de leur nature, de leur trajectoire, du contrôle de leur déplacement (butées), o dispersions prévisibles autour de leur position théorique (fidélité, capabilité) o capacité des machines, o qualité des surfaces usinables (état ) o paramètres de coupe (vitesses, puissance ). possibilités techniques des outils : o type d usinage possible (ébauche finition) o nature et dureté des matériaux usinés, o conditions de coupe permises (vitesses, profondeurs de passe ), o nature des trajectoires, o qualité d état de surface réalisable, o nature et valeur de l usure prévisible. possibilités technique des outillages : o nature des proses de pièce et d outils, o nature des maintiens en position, o facilité et sûreté d emploi, o dispersions prévisibles dans la remise en position des pièces et des outils. Critères économiques : o coût horaire estimé des postes de travail, o délai de fabrication, o quantité de pièces à fabriquer (type de série), o cadence de fabrication, o qualification de l opérateur. Critères physiques relatifs à la pièce : o masse de la pièce, o caractéristiques du matériau (dureté, état ), o «déformabilité» de la pièce (morphologie), o aspect esthétique de la pièce finie. Critères géométriques relatif à la pièce : o volume enveloppe de la pièce (encombrement), o étendue des surfaces, o précision des surfaces (dimensions, positions ), o état des surfaces. Remarque : Lors d une première approche d élaboration d un avant projet il est difficile de tenir compte de tous les critères recensés car leur nombre est important, ils sont très diversifiés et leur influence est variable. Méthodes Avant projet d étude de fabrication Page 2
Recherche des critères principaux : Les critères technologiques sont fondamentaux et diminuent considérablement le nombre de solutions envisageables pour l élaboration d un avant projet. Ils conditionnent généralement les possibilités d associations de surfaces. Le principal critère technologique sera la possibilité des machines car il influence directement l ordonnancement et le nombre d opérations de l APEF. Ce critère conditionne aussi un choix d outils et d outillages utilisables sur la machine. La nature et le regroupement des opérations dans chaque phase est conditionné par la position relative des surfaces. L étendue des surfaces est un facteur influant sur la qualité de la reprise des pièces pour une phase suivante et dons l ordre de réalisation des surfaces (on commence par réaliser les grandes surfaces qui assurent la meilleure reprise). Les positions relatives des surfaces à réaliser sont dépendantes de la qualité de la machine si elles sont réalisées dans une même phase, il apparaît donc la nécessité de réaliser une association maximale de surfaces dans un même phase. Malheureusement il est souvent impossible de réaliser une pièce en une seule phase. Les reprises de la pièce seront dépendantes de la qualité et de l étendue (comme on l a déjà vu) de la surface d appui de la pièce sur le machine. Très tôt, dans l APEF, il faut envisager le critère de reprise optimum qui assurera un bon positionnement isostatique. Conclusions : Les trois critère ci dessus ne sont pas indépendants les uns des autres ; ils ne peuvent pas influencer séparément le choix de l APEF. Il faut trouver un compromis entre les 3 critères : Exploiter au maximum les possibilités des machines et des outillages (Règle 2) Associer un maximum d opérations dans une même phase (Règle 1) Le posage de la pièce sur la machine doit être de la meilleure qualité possible. (Règle 3) Le posage doit permettre l accessibilité maximale aux surfaces à usiner. (Règle 4) Lexique : Dessin de définition : dessin réalisé par le bureau d études comprenant la cotation fonctionnelle de la pièce. Dispersions : plage des écarts de position d une surface par rapport à une autre. Opérations élémentaires : opérations «simples» qui sont décrites dans le document entités d usinage. Phase : ensemble d opérations réalisées sur un même moyen de production. Méthodes Avant projet d étude de fabrication Page 3
Recherche des opérations élémentaires : Ces pièces peuvent êtres décomposées en surfaces élémentaires qui sont des plans, des cylindres que l on peut qualifier de surfaces simples. Mais on peut aussi associer une certain nombre de surfaces simples qui seront alors pour nous des entités. Par exemple l association d un cylindre et d un cône peut être un perçage non débouchant, ou l association de 3 plans perpendiculaires une rainure Les références sont liées à l expérience que l on a du domaine de l usinage. Pour résumer, une entité n est pas seulement une surface simple mais une surface que l on va réaliser pendant une opération d usinage. Codification morphodimensionnelle : Une codification de la pièce va nous permettre de classifier la pièce à réaliser dans une famille. La recherche des pièces déjà réalisées dans cette famille va nous fournir un processus réalisé dans l entreprise donc fiable. Il suffit d adapter ce processus à notre nouvelle production et d enrichir la banque de données entreprise. Recherche du premier référentiel de mise en position : Les pièces réalisées en série doivent êtres positionnées par rapport au référentiel machine pour permettre une stabilisation de la fabrication. Ce positionnement doit permettre de limiter les dispersions de remise en position de la pièce par rapport à la machine ; il doit être isostatique. Il est nécessaire de choisir les surfaces d appui de la pièce qui devront garantir le meilleur positionnement ; ces surfaces devront êtres les plus étendues possibles et d une qualité ou d une position relative appréciée (la spécification géométrique de la surface et/ou sa position par rapport à une autre surface existe). On sait que les machines possèdent un référentiel (système d axes de machines), il sera utilisé pour la mise en position de la pièce sur la machine. Exemple : TOUR : axe de la broche = Z axe chariot transversal = X axe de variation de la hauteur de pointe = Y FRAISEUSE : axe de la broche = Z axe table longitudinal = X axe table transversal = Y Ceci nous conduit aux degrés de liberté à éliminer : Remarque : tout mouvement dans l espace peut se décomposer en 3 mouvements de translation et 3 mouvements de rotation dans un repère orthogonal, donc 6 degrés de liberté. Pour positionner isostatiquement un solide il sera nécessaire d éliminer les 6 degrés de liberté avec 6 normales de repérage. Traiter les exemples dans le document 5. Méthodes Avant projet d étude de fabrication Page 4
Constat : Les normales sont placées // aux axes du repère, Le nombre de normales maximum dans une direction est 3, Toutes les normales // à un axe du repère sont sur la même surface, Pour positionner la pièce pour réaliser le premier usinage on ne dispose que de surfaces brutes ce qui nous impose d utiliser une partie de la cotation pour garantir le meilleur positionnement. Les cotes que nous allons utiliser sont des cotes entre une surface brute et une surface qui sera usinée : cotes de liaison au brut. Pour choisir ce premier référentiel de mise en position on utilisera le tableau d aide au choix du premier référentiel. Les symboles de mise en position qui devront apparaître sur l APEF sont normalisés (NF E 04 013) première partie de la norme : Ce symbole sera placé normal à la surface de repérage et du coté libre de matière, il portera à sa droite si possible un repère (de 1 à 10). Si 2 vues sont nécessaires pour situer complètement les normales de repérage, les 2 vues comporteront l ensemble des repères. Ecriture de l Avant Projet d Etude de Fabrication : Le document APEF se divise en plusieurs parties : L entête du document : o il est nécessaire d identifier complètement l avant projet car ce document est un élément d enrichissement de la banque de données de l entreprise. Le croquis de phase : o il doit représenter la pièce en position d usinage sur la machine (telle que la voit l opérateur sur la MO), si 2 vues peuvent êtres nécessaires. o Si cette pièce change de position (plateau tournant, )il faut la représenter dans toutes les positions qu elle occupera. o Les surfaces usinées dans la phase seront représentées en traits épais ou en rouge et porteront le repère attribué dans le dessin de définition. o Il faut maintenant mettre en place le positionnement isostatique ( de couleur verte) 1 partie de la norme dans toutes les vues et repérer les surfaces d appui. Le numéro de phase et la désignation de la phase et des opérations envisagées : o la désignation de la phase permet de définir le type d usinage (tournage, fraisage ). o Les opérations seront écrites dans l ordre de leur exécution (asurfacer F1 en ébauche ) Méthodes Avant projet d étude de fabrication Page 5
La machine outil utilisée pour la phase et l outillage de coupe préconisé en face de chaque opération. L APEF devra être obligatoirement accompagné des documents : Etude technologique des surfaces usinées ; Choix du premier référentiel de mise en position. Ce document APEF est un document de travail qui va permettre de mettre en place la validation de l avant projet il doit être parfaitement clair et complet mais n est pas un document qui entrera dans le dossier de fabrication de la pièce. Il sera ensuite traité pour enrichir la banque de données de l entreprise. Il paraît parfaitement clair que lorsque l on va s appuyer sur une gamme fondamentale une grande partie du travail de rédaction est déjà réalisée. Méthodes Avant projet d étude de fabrication Page 6