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La spécification des tolérances au plus tôt dans le cycle de conception et l'évaluation de la robustesse de la solution
La spécification des pièces d'un ensemble mécanique est une activité de la conception qui se pratique traditionnellement en fin de projet après la phase de conception détaillée. Cette activité s'appuie sur l'expertise des concepteurs et s'exprime dans un langage graphique normalisé sur les formes du modèle nominal de la pièce. Après avoir choisi et indiqué les valeurs des tolérances, un modèle de cumul des valeurs permet de vérifier le respect ou non des exigences fonctionnelles. Cette phase de cotation appelée « spécification » peut être plus ou moins automatisée comme le propose B. Anselmetti avec QUICK GPS. Cependant, avec l'apparition de théories de conception et la formalisation de nouvelles méthodes telle que la conception systématique de Pal et Beitz qui propose un processus en 3 phases, conceptuelle, structurale et détaillée, on peut envisager de considérer autrement l'influence des variations géométriques et de mesurer la sensibilité des solutions constructives aux variations. Ce travail s'inscrit dans le cadre du GRC « assemblage flexible » avec EADS et a fait l'objet de la thèse de Renaud Costadoat soutenue en juillet 2010.
Objectif des travaux
La recherche entreprise a pour objectif de mettre au point une méthode de spécification tout le long de la conception visant à déterminer à chacune des étapes, la géométrie minimale ainsi que les spécifications permettant de mesurer la robustesse des solutions constructives. La modélisation des écarts de géométrie est celle des corps rigides représentés par le torseur des petits déplacements.
Principaux résultats obtenus
Le premier résultat de ce travail est une méthode de spécification s'appuyant sur plusieurs vues de la géométrie, le squelette (éléments de situation) et la peau (surfaces fonctionnelles). La première vue basée uniquement sur des éléments géométriques de type point, droite, plan et hélice déduits des liaisons cinématiques permet d'identifier les degrés d'hyperstatisme dans un premier temps et de mesurer la sensibilité de l'architecture du mécanisme aux variations géométriques dans un second temps, donc de quantifier dans un premier temps sa robustesse. Le mécanisme est représenté de manière abstraite par des graphes et les calculs sont supportés par des équations traduisant les cycles. En fonction des résultats, le concepteur est guidé pour revoir la structure du mécanisme. Chaque liaison peut ensuite être spécifiée pour répondre aux exigences fonctionnelles. La deuxième vue est basée sur les surfaces fonctionnelles construites autour du squelette en fonction des solutions constructives retenues. La méthode permet ensuite de proposer des spécifications géométriques des surfaces sur la base de la recherche des pièces, des surfaces et des écarts influents. L'expression de la spécification s'appuie sur le langage GeoSpelling.
Commentaires
La méthode proposée GeoSpecif montre la faisabilité de traiter aux plus tôt les variations géométriques en s'appuyant sur une représentation minimale de la géométrie nominale à chaque étape dans la maquette numérique. Cette approche remet en cause la manière de concevoir la maquette numérique d'un produit et montre tout l'intérêt de construire une maquette géométrique continue et liée correspondant aux différentes étapes de l'ingénierie. Cette approche baptisée GASAP (Geometry As Soon As Possible) a fait l'objet par EADS d'un développement d'un produit de gestion des données tout au long du développement appelé GAIA.