Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cet article est consacré aux méthodes et outils d’ingénierie, relatifs à la production des composants mécaniques, et replacés dans le contexte industriel actuel. Il présente une application autour de l’usinage de composants mécaniques en aciers frittés. En partant de cette application, il démontre comment les techniques de base peuvent être utilisées pour conduire à une intégration efficace permettant de contrôler la production, la qualité et les coûts.
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Jean-François RIGAL : Professeur d’Université - Directeur délégué à la conception intégrée du pôle AIP-PRIMECA (Rhône-Alpes Ouest)
INTRODUCTION
Le coût et la qualité des composants mécaniques évoluent sans cesse pour répondre aux exigences des utilisateurs de produits mécaniques. Ces progrès s’appuient sur l’évolution des outils et des méthodes en génie mécanique. Depuis les années 1970, les efforts ont porté sur les systèmes flexibles de production. Dans les années 1980, de nombreux logiciels d’aide aux métiers ont commencé à se répandre. Dans la période suivante, ce sont les télécommunications et les échanges de données, qui se sont largement développés. Des méthodes pour une organisation en parallèle des activités ou une ingénierie simultanée ont été mises au point. Simultanément, dans les domaines techniques et scientifiques en mécanique, de nouveaux procédés d’obtention de forme tels que l’usinage à grande vitesse, les bruts forgés, moulés ou pressés (« net to shape »), etc. se sont développés et ont participé aux progrès poursuivis. Aujourd’hui, il s’agit d’intégrer ces évolutions dans le monde des acteurs techniciens, ingénieurs et manageurs de la production. Le but de cet article est de présenter des méthodes et des outils pour avancer dans cette voie en s’appuyant sur une application d’usinage en finition de composants mécaniques semi-finis par frittage.
Tout d’abord, au paragraphe 1, nous préciserons les liens techniques et les types d’outils d’ingénierie exploités pour communiquer dans un espace qui considère globalement le management, le produit et la production.
Au paragraphe 2, les conditions de production des composants mécaniques frittés et usinés sont rappelées et la mauvaise usinabilité de ces matériaux issus de la métallurgie des poudres est expliquée.
Une méthodologie générale pour quantifier les divers aspects de l’usinabilité d’un matériau à travers l’approche industrielle du Couple Outil Matière (COM) est exposée au paragraphe 3. Elle est ensuite appliquée au paragraphe 4 pour divers outils de tournage de finition de composants en aciers frittés. Des problèmes spécifiques d’usinage avec chocs, de bavure et de qualité des surfaces obtenues sont considérés.
Enfin, au paragraphe 5, les problèmes d’optimisation des choix d’usinage et de production sont abordés et appliqués au cas du paragraphe précédent. Les méthodes et les outils mis en œuvre pour cette optimisation sont présentés.
La conclusion a pour objectif de rappeler les résultats de l’application et de montrer que la prise en compte des contraintes techniques et des données d’ingénierie retenues conduisent à des choix d’optimums locaux et globaux de production.
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Conception des produits et fabrication des composants
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6. Conclusion
Il est établi que l’intégration conception fabrication de produit est un moyen important pour réduire les coûts finaux du produit. Cette intégration a effectivement lieu dans le contexte du travail sur le management du cycle de vie du produit. Les éléments concrets de ce contexte sont très dynamiques avec les évolutions géographiques des sous-traitants, les progrès techniques des procédés, les variations des coûts des matériaux… La maîtrise de cette intégration passe par l’établissement de standards dans les échanges. Il existe des problèmes d’informatique et de télécommunication. Il existe aussi des problèmes de communications et de compréhension entre techniciens. C’est essentiellement sur ce dernier point que porte notre article.
Nous avons montré dans une application sur les matériaux frittés comment les techniques de base de divers domaines de l’ingénierie peuvent être utilisées pour conduire à une intégration efficace qui permet de contrôler la production, la qualité et les coûts. Cette application se focalise sur l’usinage de composants mécaniques en aciers frittés. Les composants bruts de frittage considérés comportent de nombreuses formes ou surfaces fonctionnelles. Ils sont dit parfois « net to shape ». Quelques formes ou surfaces finales sont à réaliser ensuite par usinage par outil coupant en finition.
Après avoir montré en introduction les liens techniques en ingénierie dans l’espace management, produit, production, nous avons rappelé les conditions de production des composants mécaniques considérés ici. Nous avons en particulier noté la mauvaise usinabilité de ces matériaux.
Ensuite une méthodologie générale pour quantifier les divers aspects de l’usinabilité d’un matériau à travers l’approche industrielle du Couple Outil Matière (COM) a été présentée. Cette méthodologie a été appliquée pour divers outils de tournage à divers aciers frittés.
Enfin, nous avons abordé les problèmes d’optimisation des choix d’usinage et de production. Les résultats évoqués pour l’application montrent comment la prise en compte d’un ensemble de contraintes techniques et de données d’ingénierie choisies de manière pertinente conduisent à des choix d’optimums locaux et globaux. L’ensemble des outils mis en œuvre dans l’application sont essentiellement...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CIOCOIU (M.), GRUNINGER (M.), NAU (D.) - Ontologies for integrating engineering applications. - Journal of Computing and Information Science in Engineering, Vol. 1, p. 45-60 (2001).
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(2) - MILLER (G.E.) - The Progress of Sintering. - Machinery Lloyd, European Edition, p. 18, 20 (1963).
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(3) - EUDIER (M.) - Contribution de l’étude du frittage à la physique des métaux. - Mémoires Scientifiques Rev. Metallurg. LXIV, no 10, p. 837, 845 (1967).
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(4) - ANDERSON (O.) - Machining of warm compacted P/M parts in green state. - Höganäs AB, Sweden and al., 13 p. (2001).
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(5) - BERG (S.) - Investigating the relationship between machinability additives and machining parameters. - Höganäs AB, Sweden, 6 p. (2001).
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(6) - BERG (S.) - Machinability of Sintered Steels. Guidelides for Turning,...
NORMES
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STEP Product Data Representation and Exchange (Systèmes d’automatisation industrielle et intégration). - ISO 10303 - 1994
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Spécification géométrique des produits (GPS) – Schéma directeur. - ISO/TR 14638 - 1995
-
Standard Specification for Materials for Ferrous Powder Metallurgy (P/M) structural parts. - ASTM B 783-04 - 2004
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Domaine de fonctionnement des outils coupants – Couple outil-matière. Partie 1 : présentation générale. - NF E 66-520-1 - 1997
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Matériaux métalliques frittés – Spécifications. - ISO 5755 - 2001
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