BTS IPM : FONCTION : Technicien méthodes « qualification et optimisation de processus »...

BTS IPM : FONCTION : Technicien méthodes « qualification et optimisation de processus »

-Développement de cas industriels de qualification et d’optimisation de processus :

- Positionnement de la fonction « qualification et optimisation de processus ».

- Problématiques liées aux procédés et aux processus.

Exemple d’une industrialisation de produit en petite série renouvelable. (support de culasse de jet-ski)

Exemple d’une industrialisation de produit en moyenne ou grande série. (boîtier d’allumage Peugeot)

SOMMAIRE


Qualification du processus


Étude N°1 : Cas de l’industrialisation de produit en petite série Étude N°1 : Cas de l’industrialisation de produit en petite série renouvelable renouvelable

LE PRODUIT: Support de culasse de Support de culasse de moteur de jet-ski.moteur de jet-ski.


Étude N°1 : Cas de l’industrialisation de produit en petite série Étude N°1 : Cas de l’industrialisation de produit en petite série renouvelable renouvelable

LE CLIENT: Concessionnaire moto-nautisme.

LES QUANTITES: 10 pièces/mois.

L’ENTREPRISE:PME, domaine de la sous-traitance mécanique.

Parc machines de production:

-2 centres d’usinage verticaux MAZAK 3 axes / 24 outils.

-1 centre d’usinage UGV HERMLE 5 axes / 83 outils.

-1 centre d’usinage UGV DMU 5 axes.

-1 centre d’usinage horizontal 4 axes / 2 palettes/ 60 outils.

-2 tours CN 3 axes.

-1 tour MORI SEKI 4 axes.

-1 tour bi-broche 5 axes avec embarreur.


Positionnement de l’activité de « qualification et optimisation de Positionnement de l’activité de « qualification et optimisation de processus » au sein de la démarche d’industrialisation.processus » au sein de la démarche d’industrialisation.

Cette activité fait suite à l’étape de définition du processus. Les données sont donc:

Le cahier des charges de production : client, coûts prévisionnels, quantités, délais…

La maquette numérique spécifiée.



Un processus détaillé est proposé:



Les données numériques utilisées lors de l’élaboration du processus sont disponibles (géométries intermédiaires, sessions FAO…)

Ph 10 : DMU 50 Ph 20 : DMU 50


La tâche du technicien méthodes « qualification et optimisation de processus » consiste à valider les choix techniques effectués lors de la définition du processus détaillé.

Quelles sont les problématiques soulevées par le processus proposé ?


Problématique N°1 :

Réalisation des rainures de largeur 1,8mm et de profondeur 1,3mm.

Ces rainures sont réalisées dans chacune des phases du processus proposé, et le temps de cycle nécessaire à leur réalisation représente une part importante du temps de cycle global.

L’outil choisi est une fraise ARS TITEX coupe alu Ø1,8mm.

Le carburier préconise une vitesse de coupe Vc=120m/min, soit N=21200 tr/min.

Or pour la machine choisie, Nmax=18000 tr/min.

Le problème ici est donc de déterminer les conditions de coupe optimales pour cette opération.

Les difficultés techniques seront donc liées aux vibrations (équilibrage, flexion d’outil…) ainsi qu’au respect d’une bonne formation du copeau (relation entre N et fz…)



Opération d’ébauche des alésage Ø85mm.

Dans le but de diminuer le temps de cycle de cette opération, le processus détaillé propose de réaliser ces ébauches à l’aide d’un outil à trépaner.

Le gain de temps par rapport à une ébauche en interpolation hélicoïdale à l’aide d’une fraise 2 tailles semble important au regard des données théoriques de coupe pour cet outil.

L’entreprise n’ayant pas l’expérience de l’utilisation de ce type d’outil, le problème ici est de réaliser des essais de coupe de façon à valider les données du processus ou éventuellement de remettre en cause sa pertinence.



Opération de rectification plane sur pièce en alliage d’aluminium.

Le processus détaillé propose de réaliser en phase 30 et 40 des opérations de rectification afin de garantir les spécifications de planéité et d’états de surface demandés.

Il s’agit donc ici de réaliser des essais de rectification qui permettront de valider le choix du processus ou éventuellement de le remettre en cause.

L’historique des capabilités valide ce choix pour le Ra de 0,4µm mais une incertitude subsiste quant à l’aptitude du procédé à garantir un Ra de 0,1µm.



Qualification en mode production de chacune des phases définies dans le processus détaillé.

L’objectif est donc ici de valider l’ensemble des paramètres du processus tout en vérifiant l’aptitude à l’emploi de chacun des éléments de production.

Pour chacune des phases, il reste à valider et éventuellement à optimiser l’ensemble des choix qui n’ont pas été abordés lors des 3 problématiques précédentes (conditions de coupe, stratégies d’usinage, mise et maintien en position, positions d’outils…).

Cette qualification en mode production conduit à la réalisation des échantillons initiaux, dont le contrôle permettra la validation globale du processus détaillé proposé.


Étape N°1: Planifier, préparer.

Le technicien méthodes « qualification et optimisation de processus » doit :

-Définir les essais à conduire (conditions, moyens nécessaires, indicateurs de performance…)

Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Agir

La démarche de qualification et optimisation de processus.

Elle doit conduire à la résolution des 4 problématiques précédentes.

-Élaborer le planning de projet (tâches, jalons,ressources) en prenant en compte les contraintes, charges, délais et dates de revue de projet


Étape N°2: Mettre en œuvre.

Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Agir

Le technicien méthodes « qualification et optimisation de processus » doit :

-Réaliser les essais de coupe sur la machine de production pour la rainure de 1,8mm. Les usinages sont réalisés dans une pièce d’essai.

-Mettre en œuvre les essais de trépanage. Une machine autre que la machine de production peut être utilisée.

-Réaliser les essais de rectification plane sur des pièces d’essai du même matériau.


Étape N°3: Contrôler

Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Agir

Le technicien méthode « qualification et optimisation de processus » doit :

Paramètres Rugosité

Essais Avancelongitudinale

Avancetransversale

Rugositésuivant la

longueur depièce

Rugositésuivant lalargeur dela pièce.

1 7 5 0.17 μm 0.37 μm2 10 3 0.15 μm 0.28 μm3 10 2 0.16 μm 0.24 μm

vitesse m/mn

Avance mm/dent

Longueur Rayon

Outil à trépaner Ø 75 P alquettes WCMX 06 T308R-53 H13A

100 0,07 174,195 0

JaugesParamètres de

coupe

Trépaner Ø 75

Opération d'usinage Outil

-Déterminer la zone de fonctionnement de l’outil pour l’opération de rainurage et évaluer sa durée de vie en fonction des paramètres d’essai.

-Déterminer les conditions de coupe optimales et le temps de cycle pour l’opération de trépanage.

-Mesurer les états de surface et les défauts de forme obtenus lors des essais de rectification.


Étape N°4: Réagir, améliorer. Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Améliorer


vitesse m/mn

Avance mm/dent

Longueur Rayon

Fraise Ø 1,8 100 0,03 117,7 0

JaugesParamètres de

coupe

Contourner rainure

Opération d'usinage Outil-Choisir les conditions de coupe pour l’opération de rainurage (critère d’optimisation économique).

-Analyser le gain de temps obtenu par l’utilisation de l’outil à trépaner et conclure sur la pertinence du processus proposé.

-Conclure sur l’aptitude du procédé de rectification et éventuellement proposer des solutions (poli-rodage en sous-traitance).



Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Agir


-Mettre à jour les données du processus détaillé en fonction des résultats des essais précédents.

-Réceptionner et préparer les outils et outillages.

-Préparer et s’assurer de l’aptitude des moyens de contrôle pour les échantillons initiaux.

-S’assurer de la disponibilité des moyens.


Étape N°6: Mettre en oeuvre.

Étape N°7: Contrôler

Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Agir

Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Agir


-Mettre en œuvre les phases d’usinage des échantillons initiaux en assurant la sécurité des biens et personnes.


-Contrôler les outils et outillages.

-Contrôler les paramètres de fonctionnement pendant l’étape de mise en œuvre. (vibrations, comportements, temps de cycle…)

-Effectuer le contrôle géométrique et dimensionnel des pièces produites et estimer les dispersions.


Étape N°8: Réagir, améliorer.

Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Améliorer


-Décider de la validation des paramètres de fonctionnement.

-Qualifier le processus au regard des résultats de contrôle et décider de sa validation.


Déroulement de l’activité :

Planifier,

Préparer

Exécuter, Mettre en oeuvre

Évaluer, Contrôler

Réagir,

Améliorer

Participer à la planification de l’ensemble du projet.Définir des essais

réels et/ou par simulation.

Mettre en oeuvre des essais réels et/ou par simulation.

Mettre en oeuvre tout ou partie du processus.

Qualifier le processus

Proposer des améliorations

Valider les essais

Optimiser le processus du point de vue des essais réalisés.


Étude N°2 : Cas de l’industrialisation de produit en Étude N°2 : Cas de l’industrialisation de produit en moyenne/grande série.moyenne/grande série.

LE PRODUIT: Corps d’allumeur Peugeot.


Étude N°2 : Cas de l’industrialisation de produit en Étude N°2 : Cas de l’industrialisation de produit en moyenne/grande série.moyenne/grande série.

LE CONTEXTE PROFESSIONNEL:

Un équipementier automobile désire stopper sa production en interne, de corps d’allumeurs, destinés désormais à la 2ème monte.

Dans ce contexte, il fait appel à un sous-traitant, qui doit industrialiser la pièce en utilisant ses propres moyens de production à raison de 1000 pièces par jour.


Fonction « Qualification et optimisation de Processus »

Le processus de production a été élaboré par les techniciens méthodes « conception de processus ».


Les problématiques à résoudre :

Qualification de la prise de pièce en phase 10. (pièce déformable).

Qualification en mode production d’une phase de tournage 4 axes.

Détermination des capabilités en vue de la qualification du processus de production et contrôle


Élaborer le planning de projet (tâches, jalons,ressources) en prenant en compte les contraintes, charges, délais et dates de revue de projet

Définir des essais réels et/ou par simulation :

– Tests de variabilités (nouveau moyen de production)– Échantillons initiaux pour qualifier les paramètres de mise

en œuvre (conditions de coupe, prise de pièce, ….)


Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Agir

La démarche de qualification et optimisation de processus.


– Réaliser les essais :

Les essais sont effectués ici sur le moyen de production et avec des bruts « capables ». Ils servent donc à la fois d’échantillons initiaux et de supports pour les tests de variabilité.

Étape N°2: Mettre en oeuvre

Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Agir


– Analyser les résultats d’essais (mesure et interprétation)

Étape N°3 : Contrôler Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Agir

0

1

2

3

4

5

6

7.39

7.39

7.39 7.4

7.4

7.4

7.4

7.4

7.4

7.4

7.41

7.41

7.41

7.41

7.41

7.41

7.41

7.42

7.42

7.42

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2effectifs loi normale

Étape N°4 : Réagir, Améliorer

– Autoriser le lancement de la présérie

Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Améliorer


– Préparer le lancement de la présérie :

– Journal de bord– Moyen de contrôle de la présérie– Disponibilité des moyens

Étape N°5 : Planifier, préparer.

Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Agir


– Mettre en œuvre la présérie :

Étape N°6 : Mettre en oeuvre

Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Agir


– Mesure des pièces de la présérie – Calcul des capabilités de moyens de mesure– Calculs de capabilités Processus

Étape N°7 : Contrôler

590

610

630

650

670

690

710

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49

Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Agir


– Conclure quant à la validation technico-économique du processus détaillé.

– Proposer des solutions d’amélioration (AMDEC, 5M, …)

Étape N°8 : réagir, améliorer

Planifier

Mettre en oeuvre

Contrôler

Améliorer


AUTRES EXEMPLES :


Problématiques à développer:

-Qualification en mode production d’une phase de fraisage 5 axes positionnés.

Fraise à 45°.Fraise à 45°.

-Comparaison de processus (TCN+CU5axes ou Centre de tournage-fraisage bi-broches)

-Étude technico-économique des solutions de contrôle final ou en cours de fabrication.


Carter Sélecteur embrayage Carter Sélecteur embrayage DUCATIDUCATI


Problématiques à développer:

-Comparaison de processus (CN conventionnelles et UGV)

-Recherche de solutions à des problèmes de vibration lors de l’usinage de pièces d’épaisseur faible.

-Étude des procédés possibles de superfinition (brossage, polissage…).


Support avant boite de vitesseSupport avant boite de vitesse


Problématiques à développer :

-Étude des déformations du brut lors du serrage.

-Détermination d’un coupe outil-matière.

-Essai de tournage dur.

-Étude de capabilité du processus.

-Étude des phases de contrôle et d’autocontrôle.

-AMDEC et élaboration des documents de consigne au poste, de suivi de production…

Support avant boite de vitesseSupport avant boite de vitesse


Exemples de problématiques :

Liées au procédé :

• Validation et optimisation des conditions de coupe pour un matériau nouveau, un moyen nouveau ou une nouvelle nuance d’outil.

• Validation de procédés spécifiques (UGV, brochage, forages longs, usinage avec outils parapluie…)

• Résolution de problèmes de déformation, de vibration (sur la pièce, l’outil, le porte-pièce) par le dimensionnement ou la recherche de stratégies d’usinage adaptées.

•…..


Exemples de problématiques :

Liées au processus :

• Intégration d’une nouvelle production sur une cellule de production à charge fixe.

• Optimisation de temps de cycle.

• Comparaison de plusieurs processus.

(moyens standards et moyens multi-axes par exemple)

• Validation de solutions de contrôle sur poste (cas de la grande série)

• …..


Compétences requises dans le cadre de la fonction « qualification et optimisation de processus » :

•C02. S’impliquer dans un groupe projet.•C12. Définir et mettre en œuvre des essais réels et/ou par simulation permettant de qualifier un processus.•C13. Valider le processus sur le plan technique et économique.•C14. Qualifier des moyens en mode production au regard d’un cahier des charges.•C15. Proposer des solutions d'amélioration technico-économique du processus.

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