Modèle et logiciel KBE pour l'intégration du chainage des opérations de fabrication en conception de produit

Model and KBE system for manufacturing process chaining in integrated design

• Auteur / Autrice : Jawhar El Gueder
• Direction : Lionel Roucoules, Emmanuelle Rouhaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes mécaniques et matériaux
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Grenaillage de précontrainte

Contraintes résiduelles

Conception technique simultanée

CFAO, Systèmes de

Procédés de fabrication

Résumé

Les travaux présentés traitent de l’intégration du chainage de l’ensemble des opérations de fabrication lors de la conception de pièces mécaniques (Design For Manufacturing). Nous avons alors développé un logiciel capable de gérer l’historique de fabrication de la pièce et de faire émerger le modèle CAO, les données de qualités, de rugosité et les états mécaniques (contraintes résiduelles) de la pièce à partir du choix des opérations de fabrication. Il gère en effet le chaînage des différentes opérations pour prendre en compte la gamme complète de fabrication. La modélisation des informations est basée dans un premier temps sur l’identification des relations qui peuvent exister entre les caractéristiques du produit et les paramètres des procédés. Dans un second temps ces informations sont intégrées dans le processus de conception des pièces grâce à la définition d’un modèle d’interface produit-procédés basé sur la notion de flux de matière mis en forme par les procédés de fabrication. La solution développée est composée de plusieurs modules assurant une flexibilité et une évolution de l’architecture en fonction de son contexte d’utilisation (entreprise, procédés…) : un module de connaissances produit-procédés (Knowledge Based Engineering), un module de modélisation d’interface produit-procédés et un module de calcul numérique par éléments finis permettant le calcul des états mécaniques. L’application à une pièce laminée usinée puis grenaillée sert de démonstrateur pour illustrer les développements

CAD-centred design process and information related to the manufacturing is only selected and assessed subsequently. This work presents an original approach in mechanical design to integrate the manufacturing constraints in the CAD model while it is being built. A specific user-interface is proposed to integrate manufacturing constraints (for example tolerances) and manufacturing consequences (for example roughness or hardening) into the model. The tool includes three modules: a knowledge base engineering data base for manufacturing processes, a geometric modeller and a link to a finite element code. It is the possible to consider several manufacturing processes and chain the different operation and hence to build the model of the part knowing the manufacturing history. One of the important consequences of manufacturing processes is the generation of residual stresses into the part. An appropriate tool has been developed and used as a design tool to manage the global evolution of residual stresses in the mechanical part. To support the model, a database is used for the integration of residual stresses from stored experimental results, analytical or numerical calculations. An example of a metal sheet deformed by shot peening is treated, the deformed geometry is rebuilt and compared to the experimental results