BTS IPM : La place de la chaîne numérique. BTS IPM : La place de la chaîne numérique Problématique: Comment - récupérer, - lire, - exploiter les informations

BTS IPM : La place de la chaîne numérique

La place de la chaîne numérique


Problématique:

Comment

- récupérer,

- lire,

- exploiter

les informations provenant d’une maquette numérique?

L’ interprétation des données numériques peut varier d'un éditeur à l'autre, ce qui entraîne parfois erreurs ou pertes d'informations sur les modèles.


Sommaire:

- Définition de la chaîne numérique,

- Les différentes géométries de la pièce,

- La maquette numérique spécifiée (la donnée de départ),

- La FAO dans la chaîne numérique,

- La vérification des pièces,

- Les formes complétées de la chaîne numérique,

- L’intégrité et le respect du modèle numérique,

- Les évolutions de formats et de structure,

- La chaîne numérique dans les savoirs.


Chaîne numérique:

Ensemble des données "informatisées" qui représente la géométrie de la pièce.

Les fichiers contenant ces données forment une succession de maillons reliées entre eux et interdépendants.

Cette géométrie est transformée, évolue, et " s’enrichie" pendant les étapes de conception et d’industrialisation du produit.

Application logicielle de

CAO


FAO

Moyen numérisé de production

MOCN

Moyen numérique de mesure ;

MMT

Il devient alors important de se préoccuper de la portabilité du modèle initial et des pertes éventuelles qu’il peut subir par les formats de transfert ou d’exploitation et par les équipements.

C’est la clé de la continuité de la chaîne numérique et donc de sa validité.


Les différentes géométries: Application logicielle de

CAO


FAO


MOCN


MMT

Maquette numérique spécifiée: définition numérique du produit (modélisation géométrique + spécifications dimensionnelles, de forme, et d’état de surface)

Programme des machines à commande numérique (commande en vitesse et en position des différents actionneurs)

Le domaine de la spécification:

Le domaine de la pièce:

Le domaine de la vérification:

Une norme

La pièce réelle

Géométrie approchée de l’élément réel, obtenue à partir des points palpés


Les éléments géométriques d’une pièceouLes différentes géométries associées à une pièce

La norme ISO 14660 définie des éléments géométriques d’une pièce qui existent dans TROIS domaines:

“ une norme “ “des définitions

“

Maquette nominale: modélise la pièce par des éléments géométriques théoriquement exacts.

Il s’agit d’entités géométriquement parfaitesMaquette nominale spécifiée: définie les espaces, les marges qui doivent contenir la pièce réelle.

c’est la géométrie réelle de la pièce, ceux sont les éléments qui existent physiquement et qui séparent la pièce de son environnement.

c’est une géométrie approchée de l’élément réel, obtenue par extraction d’un nombre fini de points de l’élément réel.

- Le domaine de la vérification: la représentation d’une pièce est donnée au travers d’un échantillonnage par des instruments de mesure

- Le domaine de la spécification: c’est la(es) représentation(s) donnée(s) de la « future »pièce imaginée par le concepteur

- Le domaine de la pièce: le réel le monde physique- Le domaine de la pièce:

- Le domaine de la spécification:

- Le domaine de la vérification:



CAO


FAO


MOCN


MMT

Maquette numérique spécifiée: issue de la conception détaillée du produit*, c’est la donnée de départ pour la fabrication et le contrôle du produit

Exploitation de la maquette et création de géométries intermédiaires pour générer les trajectoires et contrôler les collisions




La pièce réelle

La géométrie mesurée, image du réel est "rapprochée " de la géométrie spécifiée

Exemple: carter moteur Exemple: support


Exemple: carter moteur

Exemple: support

*encore, dans certaines situations de sous traitance, le modèle numérique est à construire à partir d’un document papier


La donnée de départ: la maquette numérique spécifiée

Le modèle nominal: c’est la géométrie absolue de la pièce

Le modèle spécifié: définie les marges pour « contenir » la géométrie réelle de la pièce

des définitions

" 3D" spécifiéretour





des définitions

Aujourd’hui les modeleurs volumiques commencent à proposer des modèles “3D“ spécifiés



CAO


FAO


MOCN


MMT






La pièce réelle





Exemple: support


0,4




des définitions

retour



CAO


FAO


MOCN


MMT






La pièce réelle





Exemple: support


Dans la FAO, la problématique est de générer les parcours d’outil

à partir de la maquette récupérée de la CAO

Il faut définir:- les trajectoires de coupe,- les retours rapides,- les dégagements,- les entrée et sorties


Il faut extraire* les éléments géométriques qui définissent les trajectoires de coupe

Supprimer* les éléments géométriques inutiles,construire les entrées et sorties

Dans la FAO,

Ces surfaces sont des entités géométriques simples: plan, cylindres, cônes, poches ….

Pour obtenir ces surfaces, seule une matérialisation de la surface suffie: droite, point…..

* Ces opérations sur la géométrie sont faites manuellement ou automatiquement en fonction de la FAO utilisée et des stratégies d’usinage retenues

Eviter* les collisions avec les outillages dont ont aura intégré* la maquette numérique

En fonction des dimensions de la géométrie nominale, ajuster ces trajectoires aux dimensions souhaitées de la pièce

retour



CAO


FAO


MOCN


MMT






La pièce réelle





Exemple: support


Dans la FAO, la problématique est de générer les parcours d’outil

* Ces opérations sur la géométrie sont faites manuellement ou automatiquement en fonction de la FAO utilisée

Pour appliquer la stratégie d’usinage qui convient le mieux, il faut détecter la géométrie de la surface et son paramétrage:

- surface plane

- surface réglée

- surface définie par des représentations polynomiales .

Il faut extraire* les éléments géométriques qui définissent les trajectoires de coupes: ici on ne connaît pas la "situation" des surfaces autrement que par la maquette numérique . Elles sont conçues « dans l’ensemble ». La forme résulte d’un calcul d’écoulement de fluide sur la voilure de l’aéronef

C’est le choix de la stratégie d’usinage qui fera « coller au mieux » les trajectoires de l’outil à la géométrieLe modèle numérique continu pourra se trouver discrétisé suivant deux directions:direction de balayage

et direction d’avance


retour

La géométrie transmise à la MOCN est fonction de la stratégie d’usinageDans la FAO, la problématique est de générer les parcours d’outil

Géométrie nominale

Trajectoire: géométrie transmise à la MOCN

La FAO scinde la trajectoire de l’outil en petits mouvements parcourus en interpolation linéaire.

Ce traitement de la géométrie est réalisé en fonction d’un paramètre de hauteur de corde saisi par le technicien méthode.

Hauteur de corde

Une faible hauteur de corde "alourdit le fichier".

Il faudra s’assurer que ces valeurs soient compatibles avec la géométrie attendue de la pièce.

Géométrie nominale

Hauteur de crête

La FAO détermine un pas de balayage en fonction d’un paramètre de hauteur de crête saisi par le technicien méthode.

Géométrie réelle de la pièce

Une faible hauteur de crête "alourdit le fichier".



CAO


FAO


MOCN


MMT






La pièce réelle





Exemple: support


Lors du contrôle il faut associer deux géométries pour les comparerLa problématique est: D’une part de récupérer un format de modèle:

- qui définisse au mieux la géométrie nominale (et la géométrie spécifiée)

- compatible avec les moyens de mesure utilisé

- utilisable pour préparer une gamme de mesure

D’autre part, d’extraire par mesurage une géométrie qui est l’image la plus approchée possible du réel

Format .sat issu de la maquette CAO( celle- ci est au format parasolid par exemple)

Géométrie obtenue après mesurage et traitement

retour

Écarts de mesure



CAO


FAO


MOCN


MMT






La pièce réelle





Exemple: support


Lors du contrôle il faut associer deux géométries pour les comparer

Géométrie obtenue après mesurage et traitement

Format .sat issu de la maquette CAO

retour

Géométrie image du réel

Géométries nominale et spécifiée

Écarts de mesure


Écarts des géométries

Stylet

Surface réelle

Surface théorique

Point de la surface théorique

Géométrie nominale spécifiée (domaine de la spécification)

Point de contact réel

Géométrie réelle (domaine de la pièce)

des définitions

retour

La géométrie mesurée est influencée par:- le choix des points palpés sur la surface réelle- la géométrie du stylet- le traitement numérique du nuage de points

Point de contact théorique

Erreur de palpage

Point de contact saisi par la MMT

Géométrie mesurée, image du réel (domaine de la vérification)

Coordonnées du centre du stylet corrigé de son rayon suivant la direction d’accostage. La direction d’accostage est confondue à la normale locale à la géométrie nominale


Formes complétées de la chaîne numérique


CAO


FAO


MOCN


MMT




La pièce réelle


Mécanique


CAO Outillage

Gestion Documents techniques

application

application

exempleApplication logicielle de

Simulationexemple


Validation d’un principe d’outillage à l’aide d’un logiciel de calcul par éléments finis.

Etude de la déformation de la pièce sous les effets des actions mécaniques de serrage en mandrin 3 mors Les sollicitations mécaniquesLa maquette numérique Le maillage

L’analyse de la déformée




CAO


FAO


MOCN


MMT




La pièce réelle


Mécanique


CAO Outillage


application

application


Simulationexemple


Conception d’un outillage simpleà l’aide d’un modeleur "3D “ et d’une bibliothèque d’ éléments standards

La maquette numérique

Bibliothèque d’éléments standards

Le paramétrage judicieux des contraintes permettra la portabilité de la chaîne: aptitude à prendre en compte les évolutions des géométries

Mise en place des éléments standards

Conception dans l’assemblage de corps

Z

Installation de la pièce sur la machine

Nez de broche




CAO


FAO


MOCN


MMT




La pièce réelle


Mécanique


CAO Outillage


application

application


Simulationexemple


Mise à jour automatique la documentation




CAO


FAO


MOCN


MMT




La pièce réelle


Mécanique


CAO Outillage


application

application


Simulationexemple


Simulation à partir du code machine du processus d’usinage:détection de collisions

dégagements rapide en pleine matière

déplacements incorrects

sur plus ou manque de matière

………..

retour


Les changements de formats Application logicielle de

CAO


FAOC


MOCN


MMT




Exemple: support moteur

Exemple : clarinette


Analyse d’une entité géométrique: cylindre Format du modeleur: parasolidFormat de récupération:sat

La maquette numérique: .SLDPRT

Maquette numérique: .SAT

L’application logicielle reconnaît des demi-cylindres:

-il devient donc indispensable de s’intéresser à leurs caractéristiques respectives,

-il est nécessaire d’utiliser les outils d’analyse et de réparation des modèles (autohealing)

Après réparation le modèle ne possède qu’un seul cylindre (entier)

retour


Les changements de formats Application logicielle de

CAO


FAO


MOCN


MMT




Exemple: support moteur

Exemple : clarinette


Analyse d’une surface complexe Format du modeleur: .modFormats de récupération: .sldprt & .mc9

Données de départ:

Surface dont on ne connaît pas le paramètrage. Elle est conçue « dans l’ensemble ». Sa forme résulte d’un calcul d’écoulement de fluide sur la voilure de l’aéronef

Le modèle nominal: format du modeleur Catia V.

Pièce aéronautique de structure de voilure.

Comment récupère-t-on les données de la surfaces dans l’application de FAO?

Le modèle spécifié: format .tif

(extrait)


Section z=17750

Section z=17750

Analyse d’une surface complexe Pièce aéronautique de structure de voilure.

Format .igs

analyse

Format .mc9

retourIl faudra s’assurer que ces écarts sont compatibles avec la géométrie attendue de la pièce


Les évolutions des formats d’échange

Code G,M..ISO 6983

Post-Processeur

Ordres élémentaires de déplacements.

Trajectoires simples.

Les programmes ne sont pas interchangeables d’une machine à l’autre.

Ne supporte pas les géométries complexes.

Génère des programmes très lourds.

STEP-NCISO 14649

Quelle entité ?

Comment l’usiner ?

Avec quoi ?

Langage orienté objet:

Implanter davantage de fonctions intelligentes sur les CN.

Supprimer les post-pro. coûteux et source d’ennui.

Enjeux: - réduire de 35% le temps FAO

- réduire de 75% le nombre de "schéma envoyé“ de la CAO vers la FAO

- réduire de 50% le temps machine pour les petites séries

APT


L’organisation logicielle

L’organisation logicielle est bâti autour d’un noyau. Ce noyau constitue une base de données unique. Le développement des applications se fait autour de ce noyau.

Chaque application utilisent la même base de données.

La nécessité d’un format d’échange unique s’impose.

Base de données unique


FAO


CAO


Mécanique


CAO Outillage


Simulation


Mesure

Gestion des

Documents

Application logicielle

“Métier"


MOCN


“Métier"


Fichiers de données

L’organisation logicielle Dans une organisation dite linéaire, chaque fichier contient le résultat de l’activité précédente avec un enrichissement de la base de données:

gamme, parcours d’outil pour la FAO …



“Xxx"


Fichier de données


FAO


CAO


MOCN



Fichier de données

Post-pro.


La chaîne numérique dans les savoirs

S5.1.4 Spécification géométrique du produit:

-relation avec la maquette et les spécifications d’industrialisation

S5.3.3 Exploitation des modèles 3D

Mise en plan et habillage de la mise en plan pour la cotation

Edition de nomenclature

Format des maquettes numériques des pièces d’un ensemble

Adaptation d’un modèle pour une exploitation FAO, pour la métrologie assistée par ordinateur, pour une simulation ou pour un prototypage

S8.1 Chaîne numérique et conception des processus

Architecture et continuité de la chaîne numérique: modèles, formats d’échange associés, traçabilité

Bases de données

Exploitation des outils logiciels pour:

- le choix et la détermination des grandeurs techniques

- la détermination des trajectoires outils et la génération des programmes de pilotage des moyens de production à l’aide des logiciels de CFAO

- l’élaboration et l’édition des documents de fabrication

- la simulation des moyens de production en vue de valider des solutions retenues.


La place de la chaîne numérique



Maquette nominale: modélise la pièce par des éléments géométriques théoriquement exacts.

Il s’agit d’entités géométriquement parfaites

Maquette nominale spécifiée: définie les espaces, les marges qui doivent contenir la pièce réelle.

Le domaine de la pièce: c’est la géométrie réelle de la pièce, ceux sont les éléments qui existent physiquement et qui séparent la pièce de son environnement

Le domaine de la vérification: c’est une géométrie approchée de l’élément réel, obtenue par extraction d’un nombre fini de point de l’élément réel.

" des définitions "