Download - Couronne de sécateur électrique
Couronne de sécateur électrique
Document produit par :
• Jean Claude Tachoire
• Guy Estadieu
• Jacques Magot
• Bernard Gilabert
Du lycée Rascol de Albi
Présenté lors du séminaire pour les CPGE TSI
Le 22-23 mars 2006 à Paris .
Merci de leur contribution.
Couronne de sécateur électrique
Un exemple de démarche de choix d’un couple matériau-procédé dans le cadre d’une étude de
reconception du produit…
… suivi d’une étude comparative des coûts entre l’ancienne et la nouvelle solution
Couronne de sécateur électrique
Analyse du marché et de la concurrence
Evolution des ventes
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
19
86
19
87
19
88
19
89
19
90
19
91
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
20
00
Années
Objectifs de reconception pour la compétitivité
Abaisser la masse du produit
Diminuer les coûts
A cause du risque apparent de stagnation des ventes, l’entreprise décide de faire évoluer
son produit
Légende des couleurs :
Pièces ou composants personnalisés et non modifiablesComposants cataloguePièces déjà optimiséesPièces modifiables
Lame et crochet PRADINES
Habillage
Connecteur + support
Tube de poignée
Ensemble moto réducteur ESCAP
Pignon
Carter
Couronne
Roulement INA
Gâchette
Corps
Pignon arbré
Crémaillère
Rondelle + écrou
Coussinet
Axe delame
Maquette numérique
Répartition des masses optimisation de la relation produit - matériau
Modif. des formes de la couronne
Répartition des coûts
Analyse de la solution existante
L’étude de la répartition des coût et des masses pour chaque pièce du mécanisme conduit à s’intéresser à celles qui sont pénalisantes au regard des objectifs de reconception.
La couronne dentée que nous allons examiner en fait partie.
6 x 3,20 à 60°
27
A A
To lé ra n c e s g é n é ra le s ISO 2 7 6 8 m - K
M 10 x 1.5 - 7H
20 mini
45
32 maxi
7 mini
4mini
P14
143,12°
1
A - A
Z = 45 d e n tsm = 1a n g le d e p re ssio n 2 0 °F la n c s d e n t u re R a 0 .8A c ie r 4 5 Si 7 Tr + R e
C O U R O N N E 1 / 1
R u g o sit é g é n é ra le
ISO 8 0 1 5
Ra0.8
Ra3.2
0.05 P A
0.04 A B
A
B
0 M A B
L y c é e R a s c o l A l b i
E c h
Définition de la pièce initiale
Matériau initial: 35SiMnPb10
Procédés et processus initialement retenus:décolletage + taillage + traitement thermique(voir diapositive suivante)
Processus de fabrication de la pièce initiale ( usinée dans la barre)
PHASE 50: Traitement de durcissement superficiel
PHASE 10: Débit
(longueur 1500mm)
PHASE 20: Tournage
(tour DMG CTX 320 linear – 3 axes)
Opération 201: Charioter dresser
Opération 202: Percer
Opération 203: Aléser dresser
Opération 204: Fileter
Opération 205: Ébaucher la gorge dresser finition
Opération 206: Percer 6 trous
Opération 205: Tronçonner dresser
PHASE 30: Taillage
Machine à tailler Pfauter CNC
PHASE 40: Ébavurage
Couronne de sécateur électrique
Les fonctions techniques à satisfaire:
Transmettre le mouvement de rotation
Transmettre les efforts nécessaires à la coupe
Les contraintes:
Masse minimale
Production de 4000 pièces annuelles
Coût minimal
Nouveau choix du couple matériau-procédé assisté par la base CES 4 de « Granta Design »
Critères de sélection retenus
Respect des contraintes mécaniques :
→ contrainte admissible en traction : Re = 400 MPa mini
→ dureté Vickers 600 HV mini au niveau des dentures
Respect des contraintes physiques :
→ masse < 40g
Prise en compte de la qualité géométrique attendue et de la morphologie générale de la pièce
→ tolérances dimensionnelles sur le brut <0,7 mm
→ épaisseur de matière de 0,8mm à 10mm
Prise en compte des contraintes économiques :
→ série de 4000 pièces par an sur 5 ans minimum à coût minimal.
Sélection 1 : critères : Masse / Lot économiqueSpécifications : Masse mini (<40g ); 4000 pièces /an
Ensemble de tous les procédés, représentés dans un repère dont les axes sont les critères retenus.
10 procédés retenus sur 113
SELECTION D’UN PROCEDE
Sélection 2 :critères : Tolérances / Epaisseur de la pièce à réaliser :
Axe X :Epaisseurs de 0,8 à 10 mm
Axe Y :Tolérance maxi 0,7 mm sur le brut
83 procédés sur 113
Analyse des deux séries de résultats : L’intersection des 2 ensembles précédents donnent :
7 procédés retenus
SELECTION D’UN PROCEDE
DONNEES SUR LE PROCEDE EXAMINE
Forgeage à chaud ( seul procédé compatible avec la forme de la pièce )
Pièce forgée
PROCESSUS de FABRICATIONPHASE 10: Estampage
PHASE 20: Tournage
(tour DMG CTX 320 linear – 3 axes)
PHASE 30: Taillage
Machine à tailler Pfauter CNC
PHASE 40: Ébavurage
PHASE 50: Traitement de durcissement superficiel
Opération 201: Charioter dresser
Opération 202: Percer
Opération 203: Dresser chanfreiner
Opération 204: Fileter
Opération 205: Percer
Pièce forgée
PROCESSUS de FABRICATIONPHASE 10: Estampage
PHASE 20: Tournage
(tour DMG CTX 320 linear – 3 axes)
PHASE 30: Taillage
Machine à tailler Pfauter CNC
PHASE 40: Ébavurage
PHASE 50: Traitement de durcissement superficiel
Opération 201: Charioter dresser
Opération 202: Percer
Opération 203: Dresser chanfreiner
Opération 204: Fileter
Opération 205: Percer
Processus de fabrication
de la pièce estampée
SELECTION D’UN MATERIAU
Sélection 1 : critères : limite élastique / dureté
Ensemble des matériaux
5427
600
400 3960
Re
HV
Discrimination 1 :Sélection par boite :
Re (à partir de 400 Mpa)
Dureté 600 HV mini
1393 matériaux retenus sur 2940
Sélection 2 :critère : matériau compatible avec le procédéLe matériau devant présenter une dureté plus importante sur la denture, l’étude sera limitée aux aciers traités thermiquement.
656 matériaux retenus sur 2940.
Analyse des deux séries de résultats :
Sélection 3 : critères : coût et masse mini
91 aciers sélectionnés
masse
coût
Sélection de la région « coût et masse mini »
12 familles d’acier sur 2940 matériaux métalliques
Matériaux solutions :
Famille des 45Si7 à 55Si7
SELECTION D’UN MATERIAU
Aciers du SAUT DU TARN
Disponible localement, l’acier 45 Si 7 sera retenu
CHOIX DISPONIBLE
Bilan économique des 2 couples matériau-procédé possibles
Solution1: Couronne initiale taillée dans la masse en 35SiMnPb10
Matière 1.05
Usinage tour CN 20.15
Taillage 17.7
Traitement thermique 0.3
Total = 39.2 E
Remarque : la géométrie de la pièce n’est pas figée et peut évoluer à moindre coût si les performances du produit sont modifiées.
Amortissement outillages 0.30
Matière 0.40
Sciage du lopin
0.40Estampage
Poinçonnage – ébavurage - grenaillage
Usinage tour CN 5.5
Taillage 17.7
Traitement thermique 0.3
Total = 24.6 Euros ( gain de 37 % )
Remarque : la géométrie de la pièce est TOTALEMENT FIGEE, si les performances du produit évoluent, un nouvel outillage s’impose.
Solution 2: Couronne estampée en 45Si7
Le risque est limité, d’autant plus que les ventes progressent.
La solution 2 est proposée