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François Geiskopf

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Niveau: Supérieures
INSA de Strasbourg 24, boulevard de la Victoire 67084 STRASBOURG Cedex Tél. : (33) Fax : (33) DB OPTIC S.A.R.L. 40, Grand Rue 54560 FILLIERES Tél. : (33) Fax : (33) Tuteurs : François GEISKOPF François KIEFER Marc VEDRINES Malek BOUSSALEM, Gérant TOP MILL DEVELOPPEMENT D'UNE MACHINE DE MISE EN FORME DES VERRES DE LUNETTES (Partie Mécanique) RAPPORT DE PROJET DE FIN D'ETUDE Olivier SCHOEN GM5 IP Alexandre VERHERBRUGGEN GM5 IP ANNEE 2005 / 2006 MISE EN FORME DES VERRES Par Fraisage / Perçage VERRES Percés ou biseautés POLYMERES Thermoplastiques et Thermodurcissables

tableau des contraintes d'antériorité

détermination des technologies

verres percés

cahier des charges technique

ressources du projet

modélisation de systèmes opérationnels de production

brevet de l'orientation du verre

dimensionnement du guidage par monorails

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2 Mo

INSA de Strasbourg 24, boulevard de la Victoire 67084 STRASBOURG Cedex Tél. : (33) 03 88 14 47 00 Fax : (33) 03 88 14 47 99

FrançoisGEISKOPF FrançoisKIEFER MarcVEDRINES

DB OPTIC S.A.R.L. 40, Grand Rue 54560 FILLIERES Tél. : (33) 03 82 24 73 02 Fax : (33) 03 82 24 75 06 Tuteurs : MalekBOUSSALEM, Gérant

TOP MILL DEVELOPPEMENT D’UNE MACHINE DE MISE EN FORME DES VERRES DE LUNETTES (Partie Mécanique)

VERRES Percés ou biseautés

RAPPOR OlivierSCHOEN

MISE EN FORME DES VERRES Par Fraisage / Perçage

POLYMERES Thermoplastiques et Thermodurcissables

T DE PROJET DE FIN D’ETUDE

GM5 IP

AlexandreVERHERBRUGGEN

ANNEE 2005 / 2006

GM5 IP

SOMMAIRE ET INDEX

Sommaire

INTRODUCTION GENERALE.......................................................................................................................- 8 -

1 - PRESENTATION GENERALE..........................................................................................................- 9 - 1.1 - DB OPTIC.................................................................................................................................... - 9 - 1.1.1 - L’activité.................................................................................................................................- 9 - 1.1.2 - Historique............................................................................................................................... - 9 - 1.1.3 - La société et ses dirigeants..............................................................................................- 9 - 1.1.4 - Les produits........................................................................................................................- 10 - 1.1.5 - La stratégie.......................................................................................................................... 11 - -1.1.6 - Le marché de la lunette en France................................................................................- 11 - 1.1.7 - Le Process de fabrication d’une paire de lunette........................................ - 11 - .............. 1.2 - PROJETTOP MILL..................................................................................................................... - 12 - 2 - TRAVAIL ANALYTIQUE..................................................................................................................- 13 - 2.1 - ANALYSE DE LEXISTANT............................................................................................................ - 13 - 2.1.1 - Gamme des produits.........................................................................................................- 13 -2.1.2 - Comparatif des différentes machines..........................................................................- 13 - 2.2 - CAHIER DES CHARGES INITIAL.................................................................................................... - 14 - 2.2.1 - Besoin à satisfaire.............................................................................................................- 14 - 2.2.1.1 - Modélisation de Systèmes Opérationnels de Production (MSOP) 14 -........................ -.............. 2.2.1.2 - Besoins spécifiques...................................................................................................................- 15 - 2.2.2 - Contexte.................................................................................................................... - 16 - ........... 2.2.3 - Ressources du projet 17 -.................................................................................................. -...... 2.2.3.1 - Ressources humaines...............................................................................................................- 17 - 2.2.3.2 - Ressources matérielles.............................................................................................................- 17 - 2.2.4 - Objectifs à atteindre 18 -............................................................................................... - ...........

- ARCHITECTURE GENERALE........................................................................................................- 19 -

3.1 - ARCHITECTURE DU PRODUIT....................................................................................................... - 19 - 3.1.1 - Méthodologie......................................................................................................................- 19 - 3.1.2 - Comparatif -........................................................................................................................... 19 -3.1.3 - Architecture choisie..........................................................................................................- 20 - 3.1.4 - Précisions supplémentaires...........................................................................................- 20 - 3.2 - CLASSEMENTS CROISES DES SEQUENCES DUSINAGE.............................................................. - 21 -3.3 - PLANIFICATION DU TRAVAIL........................................................................................................ - 23 - 3.3.1 - Réalisation d’un réseau P.E.R.T....................................................................................- 23 - 3.3.1.1 - Tableau des contraintes dantériorité......................................................................................- 23 - 3.3.1.2 - Réseau P.E.R.T..........................................................................................................................- 23 - 3.3.1.3 - Tableau des marges..................................................................................................................- 26 - 3.3.1.4 - Optimisation par itérations........................................................................................................- 26 - 3.3.2 - Planning prévisionnel de Gantt......................................................................................- 26 - 3.3.2.1 - Objectif......................................................................................................................................... 26 - -3.3.2.2 - Démarche de résolution............................................................................................................- 27 - 3.3.2.3 - Bilan................................ 72 -............................................................................................................. -3.4 - TABLEAU DE BORD...................................................................................................................... - 28 - 3.5 - STRUCTURATION DE LA PARTIE TECHNIQUE........... - 28 -....................................................................

4 ETUDE DE FAISABILITE - PROCESS DUSINAGE- ...................................................................- 29 - 4.1 - POLISSAGE.................................................................................................................................. - 29 - 4.1.1 - Comparatif des différentes techniques........................................................................ 29 - -4.1.1.1 - Objectifs du polissage................................................................................................................ 29 - -4.1.1.2 - Enjeux principaux.......................................................................................................................- 29 - 4.1.1.3 - Choix du procédé.......................................................................................................................- 29 -

Olivier Schoen

1 --

Alexandre Verherbruggen

SOMMAIRE ET INDEX

4.1.2 - Etude du procédé de galetage........................................................................................- 31 - 4.1.2.1 - Objectif.........................................................................................................................................- 31 - 4.1.2.2 - Données initiales........................................................................................................................- 31 - 4.1.2.3 - Prise dinformations...................................................................................................................- 32 - 4.1.2.4 - Essais 32 -........................................................ -................................................................................... 4.1.3 - Résultats et conclusion....................................................................................................- 35 - 4.2 - FRAISAGE ENUGV..................................................................................................................... - 35 - 4.2.1 - Etude théorique..................................................................................................................- 35 - 4.2.1.1 - Méthode.......................................................................................................................................- 35 - 4.2.1.2 - Objectifs.......................................................................................................................................- 36 - 4.2.1.3 - Caractéristique étudiée 36 -.......................................................................................... ....-................ 4.2.1.4 - Facteurs contrôlés......................................................................................................................- 36 - 4.2.1.5 - Facteurs non contrôlés..............................................................................................................- 39 - 4.2.1.6 - Justification des hypothèses 39 -................................................................................. ....-................ 4.2.2 - Essais....................................................................................................................................- 39 - 4.2.2.1 - Objectif 39 -.......................................................... ...............-................................................................ 4.2.2.2 - Matière.........................................................................................................................................- 39 - 4.2.2.3 - Equipements...............................................................................................................................- 39 -4.2.2.4 - Conditions dessais....................................................................................................................- 39 - 4.2.2.5 - Les outils disponibles.................................................................................................................- 40 - 4.2.2.6 - Brut...............................................................................................................................................- 41 - 4.2.2.7 - Phase 1........................................................................................................................................- 41 - 4.2.2.8 - Phase 2........................................................................................................................................- 44 - 4.2.3 - Résultats et conclusion....................................................................................................- 44 -

- ASPECTS TECHNICO-ECONOMIQUES...................................................................................... 47 - -

5.1 - CONCEPTCAODETOP MILL................................................................................................... - 47 - 5.2 - MISE ET MAINTIEN EN POSITION/PIM)PAM( -................................ .............. 47 -................................ 5.2.1 - Approche systémique.......................................................................................................- 47 - 5.2.2 - Approche cartésienne......................................................................................................- 49 - 5.2.2.1 - Analyse des contraintes............................................................................................................- 49 - 5.2.2.2 - Choix dune solution...................................................................................................................- 50 -5.2.2.3 - Développement de la solution électromagnétique.................................................................- 51 - 5.2.3 - Brevet de l’orientation du verre.....................................................................................- 52 - 5.2.3.1 - Observations............................................................................................................................... 52 - -5.2.3.2 - Dispositif......................................................................................................................................- 52 - 5.3 - LES DIFFERENTS AXES................................................................................................................ - 52 - 5.3.1 - Axe X.....................................................................................................................................- 52 - 5.3.1.1 - Détermination des technologies à utiliser...............................................................................- 52 - 5.3.1.2 - Dimensionnement du guidage par monorails.........................................................................- 53 -5.3.1.3 - Dimensionnement de la courroie et des poulies.................................................................... 55 - -5.3.1.4 - Moteur et réduction.................................................................................................................... 59 - -5.3.2 - Axe Z..................................................................................................................................... 60 - -5.3.2.1 - Technologie utilisée...................................................................................................................- 60 - 5.3.2.2 - Détermination des efforts et des vitesses en jeu...................................................................- 60 - 5.3.2.3 - Matériel à utiliser 62 -............................................ ............- ................................................................ 5.3.3 - Axe B.....................................................................................................................................- 62 - 5.3.3.1 - Technologie choisie............................................................................................- 62 -....................... 5.3.3.2 - Dimensionnement des éléments constitutifs..........................................................................- 63 - 5.3.4 - Axe C.....................................................................................................................................- 64 - 5.3.4.1 - Guidage en rotation...................................................................................................................- 64 -5.3.4.2 - Transmission et motoréducteur................................................................................................ 66 - -5.4 - BATI............................................................................................................................................. - 67 - 5.5 - BROCHES..................................................................................................................................... - 67 - 5.5.1 - Technologie choisie..........................................................................................................- 67 - 5.5.2 - Changeur d’outil.................................................................................................................- 68 - 5.6 - BANC DESSAIS DE LAXEX........................................................................................................ - 68 - 5.6.1 - But et démarche expérimentale...................................................... - 68 -............................... 5.6.2 - Architecture.........................................................................................................................- 68 - 5.6.3 - Matériel.................................................................................................................................- 69 - 5.6.4 - Résultats et observations............................................................................................. - 69 - ... 5.7 - SYNTHESE ECONOMIQUE............................................................................................................. - 69 -

Olivier Schoen

- 2 -

Alexandre Verherbruggen

5.7.1 5.7.2 5.7.3

SOMMAIRE ET INDEX

- Stratégie d’achat du matériel..........................................................................................- 69 - .... - Enveloppes budgétaires.............................................................................................. - 70 -- Nomenclature et devis......................................................................................................- 71 -

- CAHIER DES CHARGES TECHNIQUE 73 -........................................................................... - ..............

6.1 - INTRODUCTION............................................................................................................................. - 73 - 6.2 - NORMES APPLICABLES............................................................................................................... - 73 - 6.3 - CRACAETIRTSQIEUS.................................................................................................................... - 73 - 6.3.1 - Partie Opérative (PO)........................................................................................................- 73 - 6.3.1.1 - Structure globale 73 -............................................................................................................... .-........ 6.3.1.2 - Principales dimensions................................................ - 74 - .............................................................. 6.3.1.3 - Pieds ajustables.........................................................................................................................- 75 - 6.3.1.4 - Mise et Maintien en position (MIP/MAP).................................................................................- 75 - 6.3.1.5 - Axes de TOP MILL.....................................................................................................................- 75 - 6.3.1.6 - Broches.................................................................................................................................. - 78 - ...... 6.3.1.7 - Outils -............................................................................................................................................ 78 -6.3.1.8 - Conditions de coupe.................................................................................................................. 79 - -6.3.2 - Partie Commande (PC) -..................................................................................................... 79 -6.4 - TESTS A EFFECTUER................................................................................................................... 79 - -6.5 - FIABILITE ETMTEINAENCNA................................................................................................... - 80 - ..... 6.6 - DTNTAOINOUCEM........................................................................................................................ - 80 - 6.7 - LIVRAISON ET PAIEMENT............................................................................................................. - 80 -

CONCLUSION GENERALE......................................................................................................................... 81 - -

BIBLIOGRAPHIE...........................................................................................................................................- 82 -

Nota Bene: Ce dossier est accompagné dun rapport dannexes contenant les informations mentionnées au fur et à mesure des chapitres.

Olivier Schoen

- 3 -

Alexandre Verherbruggen

SOMMAIRE ET INDEX

Tables TABLEAU1 - LES DIFFERENTES ETAPES DE LA FABRICATION DES LUNETTES................................................. - 12 - TABLEAU2 - SYNTHESE DES DIFFERENTES MACHINES EXISTANTES............................................................... - 14 - TABLEAU3 - GROUPES FONCTIONNELS IDENTIFIES PAR LA DEMARCHE D'ANALYSE FONCTIONNELLE........... 16 - -TABLEAU4 - COMPARATIF DES DIFFERENTES ARCHITECTURES...................................................................... - 20 - TABLEAU5 - CONTRAINTES D'ANTERIORITES ET AFFECTATIONS DES TACHES............................................... - 24 - TABLEAU6 - VALEURS DES MARGES................................................................................................................ - 26 - TABLEAU7 - GRILLE MULTICRITERES DEVALUATION DES PROCEDES DE POLISSAGE.................................... - 29 - TABLEAU8 - POLISSAGE MECANIQUE SANS ENLEVEMENT DE MATIERE:LEGALETAGE................................. - 30 - TABLEAU9 - PRINCIPALES CARACTERISTIQUES D'UNPCDE BASE................................................................. 31 - -TABLEAU10 - MATERIEL EQUIPANT LE BANC DESSAI DU PROCEDE DE GALETAGE........................................ - 33 - TABLEAU11 - LES DIFFERENTS FACTEURS CONTROLES................................................................................. - 37 - TABLEAU12 - LES EQUIPEMENTS ET LEUR UTILISATION.................................................................................. - 40 - TABLEAU13 - CARACTERISTIQUES DES OUTILS ET OPERATIONS REALISABLES............................................. - 41 - TABLEAU14 - CRITERES CHOISIS POUR OBTENIR DES PLANS DEXPERIENCE SIMPLIFIES.............................. - 43 - TABLEAU15 - PLAN DEXPERIENCE1RELATIF A LOUTILB............................................................................. - 43 - TABLEAU16 - PLAN D'EXPERIENCE ET OBSERVATIONS POUR L'OUTILN........................................................ - 45 - TABLEAU17 - A DE LA MICROPULVERISATIONVANTAGES ET INCONVENIENTS............................................... - 45 -TABLEAU18 - SYNTHESE DES OUTILSHETN................................................................................................. - 46 - TABLEAU19 - NIVEAUX2ET3DE L'APPROCHE SYSTEMIQUE CONCERNANT LAMIP/MAP............................ - 48 - TABLEAU20 - LISTING DES CONTRAINTES ET DES SOLUTIONS EVENTUELLES................................................ - 49 - TABLEAU21 - GRILLE MULTICRITERES CONCERNANT LAMIP/MAP............................................................... - 50 - TABLEAU22 - COMPARAISON ABLOCAGE ELECTROMAGNETIQUE ET SERRAGE PAR ADHERENCE................. - 51 - ................................................................ TABLEAU23 - NOMENCLATUREMIP/MAP -....... ............................... 51 -TABLEAU24 - DISTANCES RELATIVES AU DETOURAGE.................................................................................... - 56 - TABLEAU25 - CALCULS DES RAPPORTS DE REDUCTION................................................................................. - 57 - TABLEAU26 - VERIFICATION DE LA PRECISION................................................................................................ - 58 - TABLEAU27 - FREQUENCE DE ROTATION DU MOTEUR.................................................................................... - 59 - TABLEAU28 - COUPLES SUR LES POULIES...................................................................................................... - 60 - TABLEAU29 - NOMENCLATURE DE L'AXEC................................................................................................ - 64 - ..... TABLEAU30 - NOMENCLATURE DU BANC D'ESSAIS......................................................................................... - 69 - TABLEAU31 - BUDGET POUR LA MACHINE FINALE........................................................................................... - 71 - TABLEAU32 - ENVELOPPES BUDGETAIRES DESTINEES AU PROJET................................................................ - 71 -

Olivier Schoen

- 4 -

Alexandre Verherbruggen

SOMMAIRE ET INDEX

Figures FIGURE1 - STAND DE LA SOCIETEDB OPTICAUSILMO 2004 9 -.................................... - .................................. FIGURE2 - STOPFLEXFIXE SUR LA CHARNIERE DE LA MONTURE................................................................ 10 - -FIGURE3 - L'OUTILTOP CLEAN,LOCALISATION DES DIFFERENTS ORGANES 10......................................... - - ..... FIGURE4 - LES3ETAPES DE LA FINITION ET VUE EN COUPE DETOP CLEAN.............................................. - 11 - FIGURE5 - DIAGRAMMEFONCTIONNALITE=F(COUT) DES DIFFRENTES MACHINES..................................... - 13 -...................... FIGURE6 - MSOPDUTOP MILL 15 -.............................................................................................. -FIGURE7 - GRAPHE DESINTERACTEURS......................................................................................................... - 16 -........ FIGURE8 - ROLES ET FREQUENCES D'INTERVENTIONS DES DIFFERENTS ACTEURS -............................ ... 17 -FIGURE9 - RESSOURCES MATERIELLES DISPONIBLES POUR LE PROJET........................................................ - 18 -FIGURE10 - LOGIGRAMME DE DEFINITION DE L'ARCHITECTURE GLOBALE...................................................... - 19 - FIGURE11 - CONCEPT DE L'ARCHITECTURE GLOBALE.................................................................................... 20 - -........................................... FIGURE12 - EN BOUT/ENPORTE-A-FAUX........................................................... - 21 -FIGURE13 - CLASSEMENT CROISE CONCERNANT LE DETOURAGE(BROCHE VERTICALE).............................. - 21 - FIGURE14 - CLASSEMENT CROISE DU PERÇAGE(BROCHE VERTICALE)......................................................... - 22 - FIGURE15 - CLASSEMENT DU CHANFREINAGE,BISEAUTAGE ET RAINURAGE(BROCHE HORIZONTALE)........ - 22 - FIGURE16 - GEOMETRIE D'UN OUTIL D'USINAGE PAR ENLEVEMENT DE COPEAU................................ - 22 - ........... FIGURE17 - DEMARCHE ADOPTEE................................................................................................................... - 23 - FIGURE18 RESEAUP.E.R.T......................................................................................................................... - 25 - -FIGURE19 - PLANNING PREVISIONNEL DEGANTT........................................................................................... 27 - -FIGURE20 - TABLEAU DE BORD DU PROJET.................................................................................................... - 28 - FIGURE21 - CARTE DE VISITE DEM.PETIT-SPECIALISTE DU GALETAGE....................................................... - 32 - FIGURE22 - PARAMETRAGE DES ESSAIS RELATIFS A LA CONTRAINTE DU GALET SUR LA PIECE.................... - 33 - FIGURE23 - LIAISONS ENTRE LES DIFFERENTS ELEMENTS DU BANC DESSAI................................................. - 34 -FIGURE24 - STRUCTURE ET PHOTO DU BANC D'ESSAI DE GALETAGE............................................................. - 34 - FIGURE25 - DEMARCHE ADOPTEE POUR LA REALISATION DES PIECES MECANIQUES.................................... 34 - -FIGURE26 RESULTATS DES ESSAIS DE GALETAGE....................................................................................... - 35 - -FIGURE27 - METHODE DES5MAPPLIQUEE A LETUDE DE LA DUREE DE VIE DE LOUTIL................................ - 38 - FIGURE28 - MACHINE5AXESUGV - LET HEINRICH(HAGUENAU)............................................................... - 40 - FIGURE29 - OUTILSMAGAFORET STANDARD UTILISES LORS DES PHASES DE TESTS............................... - 42 - FIGURE30 - ECHANTILLON ET REPRESENTATION DE LA SEQUENCE DUSINAGE............................................. - 44 - FIGURE31 - CAODETOP MILL..................................................................................................................... - 47 - FIGURE32 - MODELE DE REFERENCE.............................................................................................................. - 48 - FIGURE33 - LES3CONCEPTS......................................................................................................................... - 50 - FIGURE34 - SCHEMA DE PRINCIPE DEPOSE AVEC LE BREVET........................................................................ - 52 - FIGURE35 - MONORAILS A BILLESREGR)(SCHNEEBE.............................................................................. - 53 -FIGURE36 - CHAINE DES ELEMENTS REALISANTS LA TRANSLATION SURX.................................................... - 53 - FIGURE37 - SCHEMA REPRESENTATIF DE LA TABLE SUR SES RAILS.............................................................. - 54 - FIGURE38 - SCHEMA DU MONTAGE................................................................................................................. - 59 - FIGURE39 - ENSEMBLE MOTOREDUCTEUR COMMANDE POUR LE BANC D'ESSAIS....... ................... - 60 - ................ FIGURE40 - CONFIGURATION DE L'AXEZ........................................................................................................ - 61 - FIGURE41 - DEVELOPPEE DE LA RAMPE SUR LE VERRE................................................................................. - 61 - FIGURE42 - CONCEPTION SCHEMATISEE DE L'AXEB...................................................................................... - 63 - FIGURE43 - ECLATE DE LA LIAISON PIVOT DE L'AXEB................................................................................. - 63 - ... FIGURE44 - MONTAGE DE L'AXEC.................................................................................................................. - 64 - FIGURE45 - MODELE STATIQUE DE L'AXEC.................................................................................................... 65 - -FIGURE46 - MODELE NUMERIQUE 65.................................................................................. - - ................................. FIGURE47 - SCHEMA DE LA TRANSMISSION DU MOUVEMENT SUR L'AXEC 66 -.......................... - .......................... FIGURE48 - PROFILE ALUMINIUM STANDARD.................................................................................................. - 67 - ....... FIGURE49 - EXEMPLES DE MICROBROCHES............................................................................................ - 67 -FIGURE50 - CHANGEUR ROTATIF D'OUTIL....................................................................................................... - 68 - FIGURE51 - CAODU BANC D'ESSAI SURPRO-ENGINEER......................................................................... - 68 - FIGURE52 - PAYSLOWCOSTETFRANCE...................................................................................................... - 70 - FIGURE53 - EXEMPLE DE CONSTRUCTION DETOP MILL (VUE SANS CARTER)............................................. - 74 -

Olivier Schoen

- 5 -

Alexandre Verherbruggen

SOMMAIRE ET INDEX FIGURE54 - DIMENSIONS GLOBALES............................................................................................................... - 74 - FIGURE55 - PIED AJUSTABLE........................................................................................................................... 75 - -FIGURE56 - AXEXREALISE PAR GUIDAGES MONORAILS................................................................................ 76 - -FIGURE57 - AXEZREALISE PAR GUIDAGES MONORAILS................................................................................ - 76 - FIGURE58 - CONCEPT DE PIVOT POUR LAXEB.............................................................................................. 77 - -FIGURE59 - AXECREALISE PAR ROULEMENTS A BILLES A CONTACT OBLIQUE............................................. - 77 - FIGURE60 - ARCHITECTURE POSSIBLE POUR LES DEUX BROCHES................................................................ - 78 - FIGURE61 - FRAISEØ4MM- MICROFRAISEØ0.94MM................................................................................... - 78 -

Olivier Schoen

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Alexandre Verherbruggen

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