Tolérancement des Systèmes Assemblés, une approche par le Tolérancement Inertiel et Modal

Les travaux de recherche realises au cours de cette these ont ete finances par le projet Europeen Interreg IIIa : «Tolerancement des Systemes Assembles», conduit par l'Universite de Savoie, l'Ecole Polytechnique Federale de Lausanne et plusieurs industriels francais et suisse. Ce memoire propose de traiter du tolerancement des systemes assembles qui est une problematique majeure dans la mise en production d'un produit resultant de l'assemblage de composant. Le premier chapitre de ce rapport propose une modelisation unidimensionnelle ainsi qu'une representation des methodes majeures de tolerancement existantes dont deux approches traditionnelles de tolerancement par intervalle : au «pire des cas» et en «statistique», et une approche innovante : le tolerancement inertiel. Le tolerancement inertiel est une approche novatrice qui considere la conformite d'un lot en fonction de son ecart quadratique par rapport a la valeur cible, similairement a la fonction de perte definit par Taguchi. Nouvellement introduit, le graphe decentrage – variance permet de faire l'analyse des tolerances des composants afin de verifier le respect de la Condition Fonctionnelle sur la resultante de l'assemblage. Ce graphe decentrage – variance permet ainsi de definir l'ensemble des assemblages atteignable et d'evaluer la possibilite de ne pas respecter la Condition Fonctionnelle. Couple a des simulations de Monte-Carlo, ce risque de non respect peut alors etre estime. Le second chapitre est un developpement du tolerancement inertiel dans un but de garantir le respect de la Condition Fonctionnelle. Cette derniere peut se presenter sous deux definitions : garantir un indice de capabilite Cpk sur un intervalle de tolerance ou garantir un Taux de Non Conformite sur un intervalle de tolerance. La resolution de cette problematique donne une methode simple qui permet de garantir la CF par l'utilisation d'un indice de capabilite sur les composants. Des simulations de Monte-Carlo permettent de mettre en evidence le respect de la CF, et d'estimer un possible elargissement des tolerances tout en evaluant le risque de ne pas respecter la CF. Le troisieme chapitre propose une solution a la caracterisation des defauts de forme, la methode modale. Cette approche permet de construire une base de defauts de forme elementaires pour n'importe quelle geometrie en s'inspirant de l'analyse vibratoire des objets. L'approche subit des evolutions par rapport a sa definition initiale, et est appliquee sur un cas industriel, un tiroir de distributeur. Cette methode modale permet aussi de caracteriser les defauts d'accostages (jeux et affleurement), dont un cas d'application est l'analyse de l'ecart de forme du profil d'accostage d'un capot plastique. La fin de ce chapitre 3 traite de l'assemblage de composants avec defauts de forme. Le quatrieme chapitre aborde l'aspect statistique de la caracterisation des ecarts de forme. On presente ainsi la caracterisation moyenne d'un lot de forme ainsi que l'equivalence de l'ecart-type. Enfin le critere Inertie de quantification des ecarts est couple a la methode de qualification des formes. De cette fusion des deux approches, on propose une methode de tolerancement 3D statistique sans defaut de forme ainsi qu'une representation de ces ecarts. Appliquees sur un cas theorique, cette modelisation semble prometteuse. Ce memoire se termine par une conclusion et des perspectives de recherche.