Thèse soutenue

Tolérancement des systèmes assemblés, une approche par le tolérancement inertiel et modal
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Auteur / Autrice : Pierre-Antoine Adragna
Direction : Maurice PilletSerge Samper
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie mécanique
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Chambéry

Résumé

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Les travaux de recherche réalisés au cours de cette thèse ont été financés par le projet Européen Interreg IIIa : «Tolérancement des Systèmes Assemblés», conduit par l'Université de Savoie, l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne et plusieurs industriels français et suisse. Ce mémoire propose de traiter du tolérancement des systèmes assemblés qui est une problématique majeure dans la mise en production d'un produit résultant de l'assemblage de composant. Le premier chapitre de ce rapport propose une modélisation unidimensionnelle ainsi qu'une représentation des méthodes majeures de tolérancement existantes dont deux approches traditionnelles de tolérancement par intervalle : au «pire des cas» et en «statistique», et une approche innovante : le tolérancement inertiel. Le tolérancement inertiel est une approche novatrice qui considère la conformité d'un lot en fonction de son écart quadratique par rapport à la valeur cible, similairement à la fonction de perte définit par Taguchi. Nouvellement introduit, le graphe décentrage – variance permet de faire l'analyse des tolérances des composants afin de vérifier le respect de la Condition Fonctionnelle sur la résultante de l'assemblage. Ce graphe décentrage – variance permet ainsi de définir l'ensemble des assemblages atteignable et d'évaluer la possibilité de ne pas respecter la Condition Fonctionnelle. Couplé à des simulations de Monte-Carlo, ce risque de non respect peut alors être estimé. Le second chapitre est un développement du tolérancement inertiel dans un but de garantir le respect de la Condition Fonctionnelle. Cette dernière peut se présenter sous deux définitions : garantir un indice de capabilité Cpk sur un intervalle de tolérance ou garantir un Taux de Non Conformité sur un intervalle de tolérance. La résolution de cette problématique donne une méthode simple qui permet de garantir la CF par l'utilisation d'un indice de capabilité sur les composants. Des simulations de Monte-Carlo permettent de mettre en évidence le respect de la CF, et d'estimer un possible élargissement des tolérances tout en évaluant le risque de ne pas respecter la CF. Le troisième chapitre propose une solution à la caractérisation des défauts de forme, la méthode modale. Cette approche permet de construire une base de défauts de forme élémentaires pour n'importe quelle géométrie en s'inspirant de l'analyse vibratoire des objets. L'approche subit des évolutions par rapport à sa définition initiale, et est appliquée sur un cas industriel, un tiroir de distributeur. Cette méthode modale permet aussi de caractériser les défauts d'accostages (jeux et affleurement), dont un cas d'application est l'analyse de l'écart de forme du profil d'accostage d'un capot plastique. La fin de ce chapitre 3 traite de l'assemblage de composants avec défauts de forme. Le quatrième chapitre aborde l'aspect statistique de la caractérisation des écarts de forme. On présente ainsi la caractérisation moyenne d'un lot de forme ainsi que l'équivalence de l'écart-type. Enfin le critère Inertie de quantification des écarts est couplé à la méthode de qualification des formes. De cette fusion des deux approches, on propose une méthode de tolérancement 3D statistique sans défaut de forme ainsi qu'une représentation de ces écarts. Appliquées sur un cas théorique, cette modélisation semble prometteuse. Ce mémoire se termine par une conclusion et des perspectives de recherche.