Leçon N°1 Séquence I Objectifs de qualité Généralités sur la qualité 1. Objectifs de qualité La qualité des produits et des services d'une entreprise est un atout majeur pour le maintien et le développement des ventes. L'entreprise est un système comportant différentes fonctions, lesquelles concourent toutes à la qualité du produit : direction, ressources humaines, commerciale, financière, production et autres suivant le type d'entreprise. Le client et les fournisseurs sont intégrés au système. − QUALITÉ La norme ISO 8402 définit la qualité comme l'ensemble des caractéristiques d'une entité qui lui confèrent l'aptitude à satisfaire les besoins exprimés et implicites ». L'entité peut être ; − Une activité, − Un produit, − Un organisme. D'une autre manière, on peut exprimer la qualité comme étant la satisfaction des besoins exprimés et implicites du client dans les meilleurs délais et au meilleur coût. La recherche de la qualité totale conduit à tendre vers les limites suivantes : zéro défaut, zéro délai, zéro stock, zéro panne, zéro papier, zéro accident (sécurité). − NON QUALITÉ De même que la qualité est « la conformité au besoin », la non-qualité est la « non-conformité au besoin ». C'est l'écart global constaté entre la qualité visée et la qualité effectivement obtenue. La nonqualité conduit à des rebuts, des retouches, des retards etc. Elle a un coût. Un produit non conforme engendrer insatisfaction du client, ce qui est préjudiciable à la réputation du produit et de son fabricant − Définition : Objectif – Qualité selon l’ISO 9001 L’objectif ou objectif qualité est un résultat à atteindre. Un objectif peut aussi s’appeler : fin, but ou cible selon ce qu’il représente : − La fin d’un processus, projet (objectif de réalisation des activités) − Le but d’un processus est sa destination (le but du processus opérationnels est de réaliser le produit ou service) la cible d’un indicateur (mesure) Les objectifs qualités sont une exigence de l’ISO 9001 v 2015. Le paragraphe 6.2 “Objectifs qualité et planification des actions pour les atteindre” Dans le cadre des systèmes de management de la qualité, les objectifs dit “qualité” sont encadrés par la norme selon laquelle l’organisme est certifié. Ils sont établis par l’organisme ou ses processus. La cohérence et la prise en compte pour établir la politique qualité, en vue d’obtenir des résultats spécifiques est obligatoire (Cf §6.2 ISO 9001:2015). 1 2. Interchangeabilité Que l'on peut changer l'un pour l'autre. Semblable, de même fonction ou de même destination. Pièces interchangeables. Dans les fabrications. Même les plus perfectionné, les produits présentent toujours des défauts et des erreurs inévitables. En particulier, il est Pratiquement impossible réaliser des pièces mécaniques à des dimensions exactes. Dans les fabrications en série, les pièces exécutées par des ouvriers différents, d’après le même et suivant les mêmes procédés, ne sont donc pas identiques. Cependant, elles doivent être montée sans retouche dans un ensemble mécanique, puis remplir correctement leur fonction. En un mot elles doivent être interchangeable . Pour atteindre ce but, des principes d'exécution et de vérification sont établis. 3. Tolérance : Puisqu'il est impossible de réaliser une pièce à une dimension rigoureuse fixée d'avance, c'est qu'il existe des écarts que nous sommes contraints de tolérer. L'ouvrier usine donc la pièce à une dimension très voisine. Cette dimension réelle doit, cependant, pour rendre la pièce acceptable, être toujours comprise entre deux limites imposées : une limite maximum et une limite minimum. La différence constitue la tolérance admissible. On ne peut laisser à l'ouvrier le soin de déterminer ces limites. Il faut au contraire, les préciser et établir des règles auxquelles il convient de le soumettre. 4. Précision : Faire de la précision c'est réaliser des pièces à des dimensions comprises entre des limites imposées très resserrées : les tolérances admissibles sont alors très petites. Les écarts de dimensions et de formes sont donc aussi réduits que possible. La « grande précision » utile dans certains cas particuliers, exige des procédés de fabrication et de vérification très délicats, longs et coûteux. Elle demande, de plus d'habiles ouvriers spécialisés. Cependant l'inévitable concurrence industrielle oblige les usiniers à livrer, rapidement et économiquement des pièces de qualité. Dans l'étude méthodique des fabrications, il est donc nécessaire de choisir un degré de précision utile bien en rapport avec le but pratique à atteindre. 2 5. Spécifications de dessin de définition Dans notre cours, nous sommes intéressées par le contrôle des pièces mécaniques, les objectifs de qualité d’une pièce mécanique peut se résumer dans - Respecter les spécifications de dessin de définition - Résister les sollicitations mécaniques et physicochimique − Les spécifications de dessin de définition Les spécifications de dessin de définition sont des renseignements inscrits sur le dessin de définition qui permet de spécifier les dimensions, la géométrie et l’état de surface de la pièce a fabriquer, ainsi de d’indiquer les tolérances admissibles sur chaque spécification. Dans un dessin de définition on trouve généralement trois de spécification : − - - - - - - - - - - - - -- - - - - - − - - - - - - - - - - - - -- - - - - − - - - - - - - - - - - - -- - - - - Exemple : S. d’état de surface S. Dimensionnelles S. Géométriques 3 Leçon N°2 Séquence I Spécifications Dimensionnelles Objectifs de qualité Introduction Le Bureau de Méthode étend encore son action dans les domaines les plus variés. Il donne des définitions techniques, établit des nomenclatures, détermine des symboles, impose des sens de manœuvre d'organes de commande, fixe certaines dimensions caractéristiques de pièces. etc. Il étudie également la Normalisation des Tolérances, des Ajustements et des Procédés de vérification. Cette normalisation fixe les caractéristiques dimensionnelles des pièces mécaniques interchangeables et celles des instruments vérificateurs nécessaires à leur contrôle. Elle est à la base des fabrications, « en série » méthodiques. Définitions Les pièces lisses sont classées en deux catégories : les arbres et les alésages. Alésage ("hole") : terme utilisé conventionnellement pour désigner tout élément intérieur d'une pièce, même non cylindrique. Arbre ("shaft") : terme utilisé conventionnellement pour désigner tout élément extérieur d'une pièce, même non cylindrique. Dimension et cote ("size" et "dimension") : nombre qui exprime, dans une unité choisie, la valeur numérique d'une longueur. La dimension est appelée cote lorsqu'elle est inscrite sur un dessin. Dimension ou cote nominale ("nominal size" ou "basic size") : c'est la dimension qui sert de référence pour définir la valeur des dimensions limites (ou extrêmes admissibles) après application des écarts inférieur et supérieur. Remarque : L’association d’un arbre et d’un alésage constitue un assemblage. Dans un assemblage : − L’arbre, espace contenu, est à l’intérieur. − L’alésage, espace contenant, est à l’extérieur. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 Types des spécifications dimensionnelles La production en série des pièces, par différents procédés de fabrication, oblige le constructeur à tolérer une erreur ou une incertitude sur la dimension exacte. L’inscription de cette tolérance peut se fait en deux méthodes : Chiffrée ou Normalisée 1. Tolérance chiffrée − Exemple : Si on demande à un ouvrier de réaliser une pièce de longueur 20 mm alors il serait impossible de le faire. La valeur exacte 20,000 est impossible de l’avoir ; puisque dans l’industrie de fabrication mécanique de précision la tolérance à l’erreur est généralement des centièmes, voire des millièmes dans des applications très spécifiques. Pour cela il y a toujours une différence, même quelques centièmes de millimètre, entre la pièce réalisée et le croquis théorique. Pour cela un dessin de définition est très important avant la fabrication et qui contient les valeurs limites acceptables pour les conditions fonctionnelles de la pièce à réaliser ou pièce réelle. Ces valeurs limites acceptables constituent les bornes mini et maxi de l’intervalle de tolérance. Donc une cote est l’ensemble des dimensions acceptables pour une pièce à fabriquer. Elle est représentée comme suit : Dénomination Symbole Cote Nominale CN Ecart Supérieur ES Ecart Inférieur EI Cote Maximale CMax Cote Minimale CMin Intervalle de Tolérance IT Cote Moyenne CMoy Formule 5 Application Numérique Valeur en mm 2. Tolérance normalisée − La qualité de la cote et l’intervalle de tolérance La spécification des tolérances a une incidence sur les coûts de fabrication aussi. Par exemple coter une pièce avec 20±0,1 n’a pas la même signification que si on la cote avec 20±0,01. Dans le premier cas on a un intervalle de tolérance de largeur 0,2 mm soit donc 2/10 qui est facilement réalisable par usinage classique sur machine-outil alors que pour le deuxième cas il faut une opération supplémentaire de rectification qui permettras d’avoir la précision de 2/100. Donc une pièce plus précise est considérée comme de meilleure qualité. (à condition de ne pas tomber dans sur-coût et dans ce cas il faut considérer la qualité au meilleur prix ou efficience qui est selon Définition normalisée « rapport entre le résultat obtenu et les ressources utilisées »). Donc plus intervalle de tolérance est serré plus la pièce est considérée de qualité meilleure. Mais la qualité de la pièce ou de la cote varie en fonction de la cote nominale et en fonction de la valeur de l’intervalle de tolérance. On considère une cote de 20±0,1 et une cote 200±0,1 c’est vrai que les deux cotes ont les mêmes écarts mais du point de vue pratique la cote 200±0,1 est plus précise vue la largeur de l’intervalle de tolérance par rapport à la cote nominale. Donc on peut supposer que la cote 200±0,1 est de meilleure qualité que 20±0,1 . − Qualité de l’intervalle de tolérance ISO Pour chaque dimension nominale, toute une gamme de tolérances est normalisée. La valeur de ces tolérances est symbolisée par un chiffre appelé la QUALITÉ. Il existe 18 qualités disponibles : 01-0-1-2-3 ... 15-16 qui correspondent chacune à des intervalles de tolérances fondamentaux. Le tableau suivant donne les 18 qualités disponibles en fonction des dimensions nominales, Tolérances fondamentales (en µm) en fonction des intervalles de la cote nominale CN (en mm) Qualité 9 10 11 13 14 15 16 3 4 6 10 14 25 40 60 100 140 250 400 600 3< CN≤ 6 0,4 0,6 1 1,5 2,5 4 5 8 12 18 30 48 75 120 180 300 480 750 6 < CN≤ 10 0,4 0,6 1 1,5 2,5 4 6 9 15 22 36 58 90 150 220 360 580 900 10 < CN≤ 18 0,5 0,8 1,2 2 3 5 8 11 18 27 43 70 110 180 270 430 700 1 100 18 < CN≤ 30 0,6 1 1,5 2,5 4 6 9 13 21 33 52 84 130 210 330 520 840 1 300 30 < CN≤ 50 0,6 1 1,5 2,5 4 7 11 16 25 39 62 100 160 250 390 620 1 000 1 600 50 < CN≤ 80 0,8 1,2 2 8 13 19 30 46 74 120 190 300 460 740 1 200 1 900 6 10 15 22 35 54 87 140 220 350 540 870 1 400 2 200 CN≤3 01 0 1 2 0,3 0,5 0,8 1,2 2 3 80 < CN≤ 120 1 1,5 2,5 4 120 < CN≤ 180 1,2 2 3,5 5 180 < CN≤ 250 250 < CN≤ 315 3 2 3 4,5 7 2,5 4 5 4 5 6 7 8 12 8 12 18 25 40 63 100 160 250 400 630 1 000 1 600 2 500 10 14 20 29 46 72 115 185 290 460 720 1 150 1 850 2 900 6 8 12 16 23 32 52 81 130 210 320 520 810 1 300 2 100 3 200 13 18 25 36 57 89 140 230 360 570 890 1 400 2 300 3 600 315 < CN≤ 400 3 5 7 9 400 < CN≤ 500 4 6 8 10 15 20 27 40 63 97 155 250 400 630 970 1 550 2 500 4 000 6 − Position de l’intervalle de tolérance La position des intervalles de tolérance par rapport à la ligne zéro est symbolisée par une ou deux lettres : - de A à Z pour les alésages (MAJUSCULE) - de a à z pour les arbres (minuscule) Pour simplifier la terminologie, on n’utilisera explicitement que des termes relatifs à des formes cylindriques arbre et ALÉSAGE. Ce qui sera dit sur ces pièces s'appliquera intégralement à toutes les autres formes d'ajustements ; par exemple les ajustements entre deux faces parallèles : largeur de rainure, épaisseur de clavette, … Position des intervalles de tolérance pour un arbre La lettre h d'un arbre correspond au cas où la dimension maximale mesurée sur l'arbre correspond à la cote nominale. L'intervalle de tolérance est tangent du dessous de la ligne zéro. L'écart supérieur est donc nul. La première lettre de l'alphabet « a » correspondent à l'état minimal de matière pour l'arbre, c'est-à-dire que la dimension de l'arbre est minimale. c’est la position la plus petite de l’arbre. Position des intervalles de tolérance pour un alésage La lettre H d'un alésage correspond au cas où la dimension minimale mesurée sur l'alésage correspond à la cote nominale. L'intervalle de tolérance est tangent au-dessus la ligne zéro. L'écart inférieur est donc nul. 7 Tolérances ISO usuelles des Arbres 8 Tolérances ISO usuelles des Alésages − Exemple (∅𝟔𝑯𝟗) Description : ∅ 𝟔 𝑯 Conversion en Tolérance Chiffrée : 𝑬𝑺 = 𝑬𝑰 = Donc : ∅𝟔𝑯𝟗 => 9 𝟗 Ajustement 1. Désignation normalisée Les ajustements sont des catégories de dimensions normalisées utilisées pour les assemblages de deux pièces prismatiques ou cylindriques. On trouve : − - - - - - - - - - - - - -- - - - - − - - - - - - - - - - - - -- - - - - − - - - - - - - - - - - - -- - - - - - 10 2. Systèmes d'ajustement − Système à alésage normal H A choisir de préférence. Plus facile à mettre en œuvre. Dans ce système l'Alésage est toujours pris comme base et tolérancé H. Seule la dimension de l'arbre varie. − Système à arbre normal h L'arbre est toujours pris comme base et tolérancé h. Seule la dimension de l'alésage varie. Remarque Pour un ajustement, on associe le plus souvent un alésage de qualité donnée avec un arbre de la qualité voisine immédiatement inférieure (sensiblement mêmes difficultés d'obtention et mêmes coûts). Exemples : H7/f6, H6/g5, D10/h9... Utiliser en priorité le système de l'alésage H ou éventuellement celui de l'arbre h. 3. Qualité obtenue par les techniques d’usinage Le tableau ci-dessous donne des indications sur les qualités que l'on peut attendre (en moyenne) des principaux procédés d'usinage. 11 4. Calcule de type d’ajustement − - - - - - - - - - - - - -- - - - - − - - - - - - - - - - - - -- - - - - - Avec jeu Avec serrage Jeu max Jeu mini − Exercices 12 Incertain