Contribution à la qualification d'un processus de fabrication par une approche dimensionnelle : application au pignon conique forgé dit "net shape"
Résumé
During the recent years, the relationship between customers and suppliers turned to a partnership relation. That's why, the supplier had to change his skills in order to control all the manufacturing process of his products, i. e. from the conception to the realization. In this context, blacksmiths developed a new range of workpieces called “Net Shape”, i. e. their functional surfaces are achieved by forging, thus eliminating the following reworking machining operations. New needs appeared in the forging industry, like the precision monitoring. This control aims at certifying that the workpiece has the required geometrical measurements, but also to better understand every manufacturing process steps. In order to evaluate step by step the manufacturing process and the obtained workpiece functionality it is necessary to accurately choose the measurand without to question the workpiece tolerance and the manufacturing process. In this work, the choice of the measurand to check a forged “Net Shape” bevel pinion for automobile differential is dwelt framework of two goals. Firstly, the measured surface must be representative of a meshing. This implies the study of the pinion's normalized parameters and the way to evaluate them. Secondly, it has to allow a better understanding of the manufacturing process in order to improve it. The new methodology developed in this paper requires the use of a coordinate measuring machine. This method is more suitable to measure the functional surfaces. The results analysis is carried out thanks to a mathematical vector approach. Thus, it allows the dissociation of the influence- once it has been identified-of each physical or technological phenomenon which is representative of the workpiece functionality or the manufacturing process. The study of the pinion after each manufacturing process step enables to better understand the physical phenomena involved in order to develop the mathematical model describing their effects. Initially, just a qualitative study of some manufacturing process steps has been analyzed.
Les relations donneurs d'ordres – fournisseurs évoluent de plus en plus vers des relations de partenariat. Le fournisseur voit ainsi son métier évoluer vers la maîtrise de la conception et de la réalisation de ses produits. Dans ce contexte, les forgerons ont développés les pièces « Net Shape », c'est-à-dire des pièces dont les surfaces fonctionnelles principales sont obtenues directement par formage, sans reprise d'usinage. De nouveaux besoins sont alors apparus dans le domaine de la forge, comme le contrôle dimensionnel et géométrique de précision. Ce contrôle a, non seulement, pour objectif de vérifier la conformité de la pièce en relation avec une fonctionnalité attendue, mais aussi de mieux comprendre chaque étape du processus de fabrication. Sans remettre en cause ni le tolérancement, ni le processus de fabrication, le choix du mesurande, pour évaluer à la fois chaque étape du processus de fabrication et la qualité fonctionnelle de la pièce obtenue, est déterminant. Dans ces travaux, le choix du mesurande pour contrôler un pignon conique forgé « Net Shape » pour différentiel automobile est discuté avec ce double objectif. Il doit être représentatif de l'engrènement, d'où une étude sur les paramètres normalisés de qualification d'un pignon et la façon de les estimer. Il doit également permettre de mieux appréhender le processus de fabrication afin de l'améliorer. Le nouveau mesurande utilisé, mieux représentatif des surfaces fonctionnelles, impose un contrôle avec une machine à mesurer à coordonnées. Le résultat de mesure est dépouillé avec une méthode mathématique vectorielle qui permet de dissocier l'influence de chaque phénomène physique ou technologique représentatif de la fonctionnalité ou du processus de fabrication dès lors qu'ils sont identifiés. L'étude du pignon dans plusieurs états au cours du processus de fabrication aide à mieux comprendre chaque phénomène physique afin d'aboutir à la description mathématique de leurs effets, difficulté de la méthode utilisée. Dans un premier temps, seule une étude qualitative de quelques états de la pièce au cours de son processus de fabrication a été réalisée.
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