Modal Tolerancing : From metrology to specifications
Tolérancement Modal : De la Métrologie vers les Spécifications
Résumé
The product definition uses an established language between every actors of the product life cycle : designer, producer and metrologist. It can be a common language, such as the ISO standard, or specific one. It allows to define dimensions, tolerances and any kind of geometrical errors : form, position and orientation. The production of parts is never to be perfect, therefore it is necessary to reach a compromise between the designer requirements and the manufacturing processes. Morevoer, controlling the acceptable variations of the real geometry around the target remains a major issue of geometrical tolerancing. Many existing models aiming at defining those variations but appear to be insufficient to characterize the form error. The objective of the presented work is to define a new form parameterization from which a model of form tolerancing is built. Resulting from vibratory mechanics and namely called "modal parameterization", it models a geometrical element in a geometrical form space. First, the modal parameterization is used to visualize the geometrical errors of surfaces and to characterize those surfaces using tailor-made metrology, this latter approach is called Modal Metrology of Surfaces (MemoSurf®). Beyond visualization, the metrology is also a checking stage of the geometrical specifications. As a consequence, in the second approach, an assembly method allowing to assess the accuracy of an assembly exhibiting form errors. The applicability of the presented tolerancing model is related to a proper statement of the functional requirements. Finally, the last part of this document proposes to define a specification language throughout the modal parameterization framework. In order to assess the acceptable variations of the modal parameters, two industrial exemples are presented : the first is concerning a process control and the second, a requirement specification.
La définition d'un produit fait appel à l'utilisation d'un langage établi entre les acteurs intervenant dans le cycle de vie du produit : concepteur, fabricant et métrologue. Il peut s'agir d'un langage commun, c'est le cas de la norme ISO, ou spécifique. Il permet de définir la manière dont doivent être spécifiées une cote, la ou les tolérances, ainsi que les défauts géométriques de forme, position et orientation. La production des pièces ne pouvant être parfaite, il est nécessaire de trouver un compromis entre le besoin du concepteur et les procédés de fabrication. La maîtrise des variations admissibles de la géométrie réelle autour de la géométrie cible est un enjeu du tolérancement géométrique. Les modèles définissant ces variations sont nombreux mais restent incomplets pour caractériser le défaut de forme. L'objet des travaux présentés dans ce mémoire est de définir un nouveau paramétrage des formes à partir duquel nous construisons un modèle de tolérancement de forme. Nommé paramétrage modal, il modélise un élément géométrique dans un espace de formes géométriques, issues de la mécanique vibratoire. Dans un premier temps, le paramétrage modal est utilisé pour visualiser les défauts géométriques des surfaces et fait l'objet d'une méthode d'expertise des surfaces en métrologie, la Métrologie Modale des Surfaces (MemoSurf®). Au delà de la visualisation, la métrologie est également une étape de vérification des spécifications géométriques. C'est pourquoi dans un deuxième temps, nous développons une méthode permettant d'estimer la précision d'un assemblage avec défauts de forme. La définition des exigences fonctionnelles est indispensable à tout modèle de tolérancement. Nous proposons donc, dans la dernière partie de ce document, de définir un langage de spécification à travers le paramétrage modal. Deux démarches sur des problématiques industrielles sont présentées dans l'optique d'estimer les variations admissibles des paramètres modaux relatives à la maîtrise d'un procédé et à la spécification d'un besoin.
Loading...