Contribution to 3D functional tolerancing of complex mechanisms : specification synthesis and tolerance analysis

L’étude est dédiée à la conception d’un système expert d’aide au tolérancement assurant la gestion multi-utilisateurs, multi-produits et temporelle des tolérances et des dimensions nominales de pièces pour des mécanismes complexes. Ce travail rentre dans le projet ”usine numérique” de grandes entreprises et constitue un maillon manquant de cette chaîne numérique. Les travaux de thèse contribuent à la méthode CLIC (Cotation en Localisation avec Influence des Contacts) sur des liaisons complexes en proposant la spécification adéquate et le calcul de chaîne de cotes tridimensionnelle au pire des cas, dans un contexte de pièces non déformables. L’étude a abouti à onze nouvelles propositions de spécification, qui ne sont pas disponibles actuellement dans les normes utilisées par les industriels. La généralisation des conditions de respect d’un état virtuel aux liaisons complexes est un point fort. Un nouveau critère d’association géométrique a été proposé pour des surfaces constituant une liaison hybride ayant un double comportement, à la fois surfacique et avec jeu. Un algorithme de recherche des points de contact a été élaboré afin d’obtenir la résultante tridimensionnelle en fonction des tolérances et des paramètres nominaux des pièces, en vue d’effectuer la synthèse des tolérances. D’autres algorithmes utilisent une formulation analytique pour d´déterminer la situation au pire des cas. Ces algorithmes sont le fruit de la résolution du problème par la méthode des droites d’analyses.This study is dedicated to the design of a computer aided tolerancing system guarantying the multi user, multi products and temporal control of nominal dimensions and tolerances for complex mechanisms. This work is part of the industrial “numerical plant” project and represents a missing link of this numerical chain. Present works contribute to the CLIC method (french acronym for ! Cotation en Localisation avec Influence des Contacts”) applied to complex junctions by proposing the appropriate specification and the three dimensional tolerance chain calculation at worst case, in the framework of non-deformable parts. The study leads to eleven new specification proposals, which are not currently available in standards used by industries. The extension of material conditions to complex surfaces is a key point. A new association criterion has been proposed to specify hybrid prismatic surfaces, with a surface contact zone and a zone with clearance. A contact points search algorithm has been elaborated to obtain the three dimensional tolerance chain resultant, as a function of parts’ tolerances and nominal dimensions, in order to perform the tolerance synthesis. Others algorithms use an analytic formulation to determine the worst case configuration. Those algorithms are the problem solve by analysis line method outcomes