APEF & Contrat de Phase [PDF]

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Sciences de l’Ingénieur /Production

Avant Projet d’Etude de Fabrication & Contrat de Phase

- Elaboration d’un avant projet de fabrication et contrats de phases (Aspect Technologique) - Graphe de liaisons (Aspect représentation) I- Elaboration d’un avant projet d’étude de fabrication : - Matrice des contraintes d’antériorité (Aspect représentation) I.1- Introduction : - Contrats de phases et Gammes d’usinage (Aspect représentation)

Unité Production -Chaine d’information Fonction Traiter I.1.1- Situation du dossier de fabrication dans le cycle de vie d’un produit Analyse du besoin Cahier des

Etude de faisabilité

charges fonctionnel

Avant projet de conception Dessin d’ensemble

Dessin de définition

Avant projet de fabrication

Contrats de phases

Composants d’un dossier de fabrication

Réalisation du dossier projet

Réalisation du dossier industriel

Réalisation du dossier de qualification

Production du produit en série Commercialisation

Utilisation du produit

Elimination du produit

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Unité Production -Chaine d’information Fonction Traiter I.1.2- Mise en situation : Pour réaliser une pièce mécanique, il faut déterminer quelles seront les différentes étapes de fabrication pour conduire la pièce de son état initial à son état final. Pour se faire, un dossier de fabrication comporte un ensemble de documents dans lequel est consigné le processus industriel. Ce dossier de fabrication est composé de :

Cahier des charges Dessin de définition de la pièce

Contrat de phase

Dossier de fabricarion Avant projet d'étude de fabrication

Repérage de surface

Dessin de brut

I.1.3- Définitions : 

APEF

Données d’entrée

Décrire l’ordonnancement des différentes

(Dessin de définition ;

opérations à réaliser pour « Faire » la pièce.

Cahier des charges…)

données de sortie (document APEF gamme d’usinage)

APEF

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Unité Production -Chaine d’information Fonction Traiter

Le technicien méthodes

Qui

Un descriptif et un ordonnancement des différentes

quoi

opérations à réaliser pour « Faire » la pièce.

ou

Au bureau des méthodes et { l’atelier

quand

Avant de débuter toute réalisation de la pièce

APEF

Comment

Pourquoi

Sur un document de travail qui ne sera qu’une étape vers la production

Pour assurer un choix de processus qui soit cohérent avec les Capacités, la culture de l’entreprise et réalisable économiquement 444

 Phase : Ensemble des opérations élémentaires exécutées au même poste de travail.  Opération : est un ensemble d’actions de transformation mettant en œuvre un seul moyen qui a pour but de rapprocher le produit de son état final Tout changement d’outil correspond { un changement d’opération.  Opération d’ébauche Eb : elle permet d’enlever un maximum de matière tout en se rapprochant de la surface finale.  Opération de finition : Cette opération permet d’obtenir un bon état de surface et une précision géométrique et dimensionnelle

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Unité Production -Chaine d’information Fonction Traiter

I.2- Différentes informations contenues dans une gamme de fabrication Afin d’être le plus clair possible, une gamme de fabrication doit contenir un certain nombre d’informations :

1

Informations relatives à la nomenclature :  L’ensemble supérieur du produit obtenu dans la gamme.  La référence et la désignation du produit fabriqué.  La liste des approvisionnements nécessaires.

2

Informations relatives au déroulement opératoire :  Les phases avec leur numéro et leur désignation (en général de 10 en 100 afin de pouvoir réinsérer des phases après test).  L’ordre détaillé des opérations { effectuer en les numérotant a, b, c, … et en les désignant { l’aide de verbe (dresser, surfacer, tarauder…)

3

Informations relatives aux outillages :  La référence et la désignation de chaque outil utilisé.  Eventuellement la définition des montages spécifiques.

4

Informations relatives à chaque phase ou sous-phase : 

La nature de la liaison entre les surfaces de la pièce et du porte-pièce.

 Le schéma symbolisant la mise en position et faisan apparaître les surfaces usinées.

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Unité Production -Chaine d’information Fonction Traiter Ensemble :

1 Feuille d'Avant projet d’étude de fabrication

Elément :

1

Matière : EN-GJL200

1

1

Bureau des méthodes

Nombre : Brute :

N°de phase 00

Désignation des phase-sous phase et opérations

Machinesoutils. Outils

1 Croquis de phase

Control de brut

2

2

4

3

Fraisage Surfacer A en finition Mise en position : Appui plan sur A Appui linéaire sur C

10

Appui ponctuel sur B

Mf

Fraiseuse à broche verticale Fraise 2 tailles Ø63mm

Perçage Mf

Percer D1 et D2 en finition

20

Perceuse

Mise en position : Appui plan sur A Appui linéaire sur C Appui ponctuel sur B

Foret Ø15mm

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Unité Production -Chaine d’information Fonction Traiter I.3- Les contraintes d’usinage : L’ordre chronologique des opérations d’usinage doit répondre { des impératifs que l’on désigne sous le nom de contraintes et qui sont d’ordre :  Technologique  Géométrique et dimensionnel  Economique I.3.1- Contraintes technologiques : Ce sont des contraintes imposées par les moyens de

1

fabrication Exemple : Pour éviter la déviation du foret, il est souhaitable de percer avant de faire la pente Soit :

2

1

2

I.3.2- Contraintes géométriques et dimensionnelles : Elles sont liées au respect des spécifications de forme et de position prescrites dans le dessin de définition.

B

Exemple : B

//

R 0.1

A

Usiner A avant B car A est une surface de référence pour la surface B. Soit :

A

B

A

I.3.3. Contraintes économiques : Elles sont liées aux impératifs de réduction du cout d’usinage.

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Unité Production -Chaine d’information Fonction Traiter I.4 – Méthodes d’élaboration DE L’APEF : Tenant compte des données d’entrée de l’APEF recensées précédemment, l’élaboration de l’Avant Projet d’études de Fabrication peut se faire suivant deux méthodes comme le montre le schéma ci-dessous :

ELABORATION DE L’APEF

Méthode analogique / regroupement en famille

Méthode analytique

 Méthode analogique / regroupement en famille Basée sur la similitude totale ou partielle, morphologique et/ou fonctionnelle entre un produit à étudier et un produit type dont le mode d’élaboration est connu, cette méthode garantie une réduction de temps et des coûts relatifs { l’étude.  Méthode analytique : Basée sur une étude du cahier des charges et du dessin de définition de produit en suivant un ensemble de règles.

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Unité Production -Chaine d’information Fonction Traiter I.4.1- Différentes étapes de l’analyse :

1 2 3 4 5

6

• Inventaire des données • Repérage des surfaces usinées et des surfaces brutes • Graphe de liaison • Regrouper les surfaces usinées • Définir l’ordre des phases d’usinage • Rédiger l’avant projet de fabrication

Par la suite en appliquant ses étapes sur un exemple d’une pièce prismatique : semelle 2 système : Etau de serrage

N° Pièce NUMERO DE PIECE QTE 1

Plateau fixe

1

2

Semelle

1

3

Plateau mobil

1

4

Vis de serrage

1

5

Doit

1

6

Bielle de p

1

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 Etape 1 : Inventaire des données : Inventaire des données techniques relatives à la pièce :

Etant donnée le ‘Dessin de définition’ Anexe 1 , on peut analyser : 

forme de la pièce (formes géométriques des surfaces…),



spécifications délicates,



état de surface



matière de la pièce

Inventaire des données relatives aux machines et outillages :



constitution du parc machines  Parc - machines disponible :  Tour parallèle ;  Tour à commande numérique ;  Fraiseuse de production à broche verticale,  Perceuse sensitive ;  Rectifieuse cylindrique ;  Poste de métrologie.



outillages standards disponibles  Outil coudé à charioter  Outil couteau  Outil à dresser d'angle  Fraise à surfacer 1 taille  Fraise à surfacer 1 taille et fraise 2 taille  Fraise 2 tailles  Foret à centrer  Foret hélicoïdal



…

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Unité Production -Chaine d’information Fonction Traiter Inventaire des données économiques :



nombre de pièces à fabriquer :



délai de fabrication,



cadence demandée :

Exemple : Les pièces sont fabriquées par séries de 600 par mois et ceci pendant 5 ans Etape 2 : repérage des surfaces usinées et des surfaces brutes Voir le dessin de définition :  Les surfaces brutes sont : B1, B2, B3, B4  Les surfaces usinées sont : F1, F2, F3, D1, D2

Matière : S235 découpé Etat de surface générale : Ra=3.2 µm

Modèle volumique de la pièce

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Etape 3 : graphe des liaisons : Sur le graphe chaque surface est représentée par un cercle contenant son repère Les spécifications de situation sont indiquées sur les segments. Surfaces brutes

Surfaces usinées

B1 23±0.1

D1 B2

F2

5±0.1 9.5±0.1

4±0.1

37±0.2

B3

F1

F1 D2 20±0.1

B4

Etape 4 : regrouper les surfaces usinées. Conditionnées par des moyens de mise en œuvre (machine, outillages, outils) les groupements des surfaces doivent répondre à deux exigences :  Réalisation des spécifications les plus délicates : Lorsque les tolérances de position ou d’orientation sont trop faibles, il faut les réaliser dans la même phase.  Limitation de nombres des phases : Il faut usiner pour un poste d’usinage retenu, le maximum de surfaces accessibles. (Sans démontages),

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But : Permet l’usinage de plusieurs surfaces simultanées ou successives avant de démonter la pièce et éviter ainsi la reprise de la pièce. Les surfaces associées seront donc : Exigence N2 : Groupe 1 : F2, F3, Di Groupe2 :F1 Etape 5 : Définir l’ordre des phases d’usinage Les contraintes d’antériorité entre surfaces conduisent toujours { la détermination de la chronologie des étapes de processus :  de production (suite ordonnée des phases)  opérationnel (suite ordonnée des opérations au sein d’une même phase). F1

F2

//

0.1

F1

Contrainte géométrique

Usiner F1 avant F2 car F1 est une surface de référence pour la surface F2.

F1

Di

0.02

F1

Contrainte géométrique

Usiner F1 avant Di car F1 est une surface de référence pour Di. F2

Di Contrainte économique

F2

F3

Afin de réduire l’usure de l’outil (foret) il est conseillé d’attaquer une surface usinée Dans ce cas on réalisera d’abord la surface F2 avant Di et F3

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Etablissement de la matrice et du tableau des niveaux F1 F1 F2 F3 Di

Matrice F2

Total F3

Di 0 1 1 2

1 1

1 1

Tableau des nivaux N1 N2 N3 F1 0 F2 1 0 F3 1 0 Di F1

F3

F2

Di

Phase 10 :Fraisage Sous-phase A Surface réalisées :F1

Phase 10 :Fraisage Sous-pahse B Surface réalisées :F2 ,F3 ,Di

Etape 6 : Rédiger l’avant projet de fabrication Exercice d’application : TRAVAIL A EFFECTUER A partir du tableau donnant les repères des opérations d’usinage ainsi que les propositions de regroupement et l’ordonnancement des opérations:  Compléter la feuille de l’avant projet d’étude de fabrication relative { la pièce semelle en précisant les phases à réaliser  La désignation des opérations de chaque phase  Faire le choix des moyens de production pour chaque phase en utilisant le parc machine disponible dans l’atelier  Compléter la zone supérieure de la gamme d’usinage relative { la pièce de notre étude Ceci se fera en utilisant le cahier des charge donné dans les pages précédentes

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Ensemble : Etau de serrage Elément : Semelle 2 Feuille d'Avant projet d’étude de fabrication

1

Bureau des

Matière : S235

méthodes

Nombre : 600 par mois Brute : découpé

N°de phase

Désignation des phase-sous phase et opérations

00

Control de brut

2

Machinesoutils. Outils

Croquis de phase

Fraisage Sous-phase A Mf

Surfacer F1 en

Mise en position : 10

Appui plan sur F2 Appui

Fraiseuse à broche verticale Cf1

finition

Fraise 2 tailles Ø63mm

linéaire sur B2 Appui ponctuel sur B1

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Ensemble : Etau de serrage Elément : Semelle 2 Feuille d'Avant projet d’étude de fabrication

Matière : S235 Nombre : 600 par mois

Bureau des méthodes

Brute : découpé N°de phase

Désignation des phase-sous phase et opérations

Machinesoutils. Outils

Fraisage Sous-phase B

Fraiseuse à broche Verticale

finition

Percer Dix8 10

En finition

Réaliser F3 en finition Mise en position : Appui plan sur F1

2 Croquis de phase

T1

T2

T3 Cf2

Surfacer F2 en

Fraise 2 tailles Ø63mm T1

2

Foret Ø4mm T3

Fraise 2 tailles à queue cylindrique T2

Appui linéaire sur B2 Appui ponctuel sur B1

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Classe1 STM II. LE CONTRAT DE PHASE II.1- Définition

Le contrat de phase est le document de référence de l’opérateur. Il décrit l’ensemble des opérations, éventuellement groupées en sous-phases, réalisées sur un même poste de travail. Réalisé { partir de l’avant projet de fabrication, il permet { l’opérateur de :  déterminer la cotation de fabrication,  de mettre en place les montages d’usinage,  de réaliser les réglages de la machine,  de préparer le poste de contrôle. II.2. CONTENU DU CONTRAT DE PHASE Informations générales et d’identification :  Ensemble : repère et/ou nom de l'ensemble, nom du produit auquel appartient l'élément  Pièce : repère et/ou le nom de l'élément  Matière  Nombre : nombre de pièces à fabriquer Information relatives au poste de travail  Phase N° : n° de la phase considérée,  Désignation : Désignation de la phase,  Machine-outil : type de machine outil: nom, réf, n° de code. Informations relatives aux opérations d'usinage à réaliser Moyens et outillage de contrôle Croquis de la phase  Dessin de la pièce à usiner,  Symbolisation technologique de la mise en position,  Cotation de fabrication,  Repérage des surfaces,  Surface(s) usinée(s) repassée(s) en trait fort, Page 17

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 Dessin de l’outil de coupe,  Mc et Mf (mouvement de coupe et mouvement d’avance)

Informations relatives à la coupe de la matière

Eléments de coupe Vc

n

m/min

tr/min

a

Vf

f

mm

m/min

mm

Pas d'usinage : Avance par coupe en millimètre (mm) Vitesse d'avance : de la pièce en mètre par minute, (m/min) Profondeur de passe : en millimètre, (mm) Fréquence de rotation : en tours par minute, (tr/min) Vitesse de coupe : en mètre par minute (m/min) Vitesse de coupe : Vc La vitesse est exprimée en m/min. Sa valeur est déterminée expérimentalement par des laboratoires spécialisés dans les essais de coupe. Le choix de la vitesse de coupe dépend de nombreux paramètres liés au système de fabrication Fraisage Tournage Perçage  La puissance et la qualité de la machine;  La nature et la matière de la pièce;  La matière, géométrie et la durée de vie de l'outil  Types d'opération : 

Ébauche ou finition



Usinage extérieur ou intérieur



Lubrification

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Fréquence de rotation : N Exprimée en tr/min, Cette fréquence est déterminée à partir de Vc et du diamètre d considéré sur la pièce ou de l'outil 𝑵=

𝟏𝟎𝟎𝟎. 𝑽𝑪 𝝅. 𝒅

Avec : N : fréquence de rotation en (tr/min)

Vc : la vitesse de coupe en (m/min)

d : diamètre en mm de la pièce (cas de tournage) ou de l’outil (cas de fraisage) Vitesse d'avance : Vf La vitesse est déterminée à partir d'une valeur d'avance de base dont l'expression varie selon le procédé d'usinage :  Tournage : (f) avance exprimée en millimètre par tour (mm/tr);  Fraisage : (fz) avance exprimée en millimètre par tour et par dent (mm/tr/dt). Cas de tournage :

𝑽𝒇 = 𝒇. 𝑵

Cas de fraisage :

𝑽𝒇 = 𝒇𝒛 . 𝑵. 𝒁

Avec Z : le nombre de dents Principaux critères de choix  Matière de l'outil (acier rapide ou carbure métallique);  Type d'opération (ébauche, finition);  Spécification de rugosité imposée sur les surfaces générées. Pénétration : a (profondeur de passe) Lors de l'usinage, le volume de matière enlevé dépend de l'engagement de l'outil dans la pièce. Cet engagement est appelé pénétration (a). Elle s'exprime en mm. Exercice : Sur le document ci-dessous compléter les informations d’identification de la pièce semelle 2 et calculer les conditions de coupe relatives à la phase n°10.

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Ensemble : Etau de serrage

1

CONTRAT DE PHASE Pièce : Semelle 2 Phase n° 10 Sous-phase A

1

Matière : S235

BUREAU DES MÉTHODES

Nombre : 600piéces par mois pendant 5 ans

Désignation : fraisage Machine-outil : fraiseuse à broche verticale

Référentiel de mise en position :

Appui plan sur F2 Appui linéaire sur B2

Cf1

Appui ponctuel sur B1

Désignation des opérations

Vc (m/min)

n (tr/min)

f

a

(mm/dent) (mm)

Vf (mm/min)

Surfacer F1 en finition

OUTILLAGES Fabrication

Fraise 2 tailles Ø63mm

Cf1=6.5±0.1 Ebauche

30

151

0.12

1

144

Finition

45

227

0.06

0.5

108

Nombre de dents 8

Vérification

Pied à coulisse

Ra=3.2µm

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Annexe 1 : Dessin de définition de la pièce (semelle 2) :

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Annexe 2 : Outils de coupe Outils liés aux procédés d’usinage :  Tournage :

1 : Outil à saigner 2 : Outil à charioter droit 3 : Outil à retoucher 4 : Outil pelle 5 : Outil à retoucher 6 : Outil à fileter 7 : Outil coudé à charioter

8 : Outil couteau 9 : Outil à dresser d'angle 10 : Outil à dresser les faces 11 : Outil à charioter 12 : Outil à dresser 13 : Outil à fileter intérieurement 14 ; Outil à aléser et à dresser

 Fraisage :

1 : Surfaçage de face par une fraise à surface 1 taille 2 : Surfaçage de profil par une fraise à surfacer 1 taille et fraise 2 taille 3 : Surfaçages combinés à prédominance en roulant (fraisage de profil) 4 : Rainurage par une fraise 3 tailles 5 : Rainurage par une fraise 2 tailles 6 : Surfaçages combinés à prédominance en bout (fraisage de face)

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 Perçage :

Foret à centrer

Foret hélicoïdal

 Alésage :

Alésoir

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