Optimisation de l’allocation des tolérances pour les gabarits d’usinage

Souilah, Mondher (2020). Optimisation de l’allocation des tolérances pour les gabarits d’usinage. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire présente le travail réalisé sous une thématique rattachée à un projet de recherche dans un milieu industriel, CRIAQ MANU-1707_TRL4+ intitulé ‘Création de stratégies démonstratrices de conception et de fabrication hybrides pour l’outillage aérospatial’. L’objectif du projet est la réduction des coûts de conception et de fabrication des gabarits d’usinage des composants aéronautiques. Dans ce projet, plusieurs thématiques sont abordées par les différentes équipes de recherche participantes. Ainsi, les procédures de conception, les matériaux employés et la manière de fabriquer l’outillage aérospatial sont étudiés. Plus spécifiquement, dans le cadre de la thématique rattachée à la conception, l’optimisation de l’allocation des tolérances des gabarits d’usinage est un enjeux économique important. Par conséquent, le développement d’un outil permettant de synthétiser et d’optimiser l’allocation des tolérances pour les gabarits présentera un avantage décisif lors de la conception de ces derniers. C’est précisément le sujet du présent mémoire.

Un modèle qui permettra aux concepteurs d’estimer, en amont du processus manufacturier, les erreurs géométriques des éléments à usiner en tenant compte des effets des variations dimensionnelles et géométriques des éléments de localisation du gabarit d’usinage est présenté. Dans ce modèle, on incorpore, en plus des erreurs propres au gabarit, deux autres sources d’erreurs : les défauts géométriques de l’élément géométrique (Feature) du composant qui est en contact avec le gabarit et les erreurs géométriques de l’outil qui sera employée lors de l’usinage. Le travail est basé sur la théorie du torseur des petits déplacements et sur le concept de calcul des variations géométriques selon les normes ASME Y14.5-2018 et ASME Y14.5.1M-1994. Le modèle est validé sur plusieurs études de cas fournies par le partenaire industriel du projet. La solution finale est livrée sous forme d’une application GUI (Graphical User Interface) facilitant l’utilisation de la solution proposée.

Titre traduit

Optimization of tolerance allocation for machining fixtures

Résumé traduit

This Master’s thesis presents a wrap-up of an industrial research project under a theme related to the project CRIAQ MANU-1707_TRL4+ entitled:’ Creation of demonstrating strategies of hybrid conception and manufacturing for aerospace tooling’. The main objective of the project is to reduce the costs of tool designing and manufacturing for aeronautical components. Several themes are addressed by the different participating industrial partners. Thus, the design procedures, the materials used and the manner of manufacturing the tooling are studied. More specifically, within the framework of the machining fixture design, optimizing the allocation of tolerances for machining fixtures has an important economic impact. Therefore, a decision support tool for the machining fixture designer will have a significant advantage during the design phase. This is precisely the subject of this research project. A model that allows the fixture designer to estimate the geometric errors of the features to be machined, upstream of machining process, is presented. The machining accuracy of datum-related toleranced features under the effect of locating errors (which are influenced by the tolerances assigned to locators and by the irregularities of the workpiece feature which mates with the fixture) and the rotational and translational errors of the tooltip is evaluated.

The work is based on the theory of the Small Displacement Torsor (SDT) and on the concept of the calculation of the geometric variations according to the standards ASME Y14.5 and Y14.5.1M. The model is validated on several case studies provided by the industrial partner of the project. The final solution is delivered in the form of a GUI (Graphical User Interface) application facilitating the use of the proposed solution.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie mécanique". Comprend des références bibliographiques (pages 79-83).
Mots-clés libres:	gabarit d’usinage, tolérancement géométrique et dimensionnel, usinage, analyse et synthèse des tolérances
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Tahan, Souheil-Antoine
Codirecteur:	Codirecteur Abacha, Nabil
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	23 sept. 2020 19:21
Dernière modification:	02 nov. 2021 15:46
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2539

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