• Familiariser les étudiants(es) aux différentes techniques pour la gestion des variations (tolérancement) dans le processus de développement (conception, fabrication et inspection) selon les approches limite et statistique.
• Fournir aux étudiants(es) des techniques propres à l'évaluation et à l'identification des besoins métrologiques à partir des concepts de la gestion des variations des quantités physiques[1].
• Fournir aux étudiants(es) les outils pour estimer la précision des mesures directes et indirectes en fonction des exigences.
• Initier les étudiants(es) à la conception des calibres d’inspection et des gabarits de vérification selon les principes de l’AGDC, ISO R1938 et ASME Y14.43-2005.
• Initier les étudiants(es) à la métrologie de coordonnées (AMT/CMM) en ce qui a trait à la technologie existante.

Objectifs pédagogiques :

• Connaître les principes de base du langage du tolérancement selon l’approche des limites et selon l’approche statistique.
• Connaître les principes de cotation fonctionnelle en utilisant les requis géométriques et l’analyse fonctionnelle tridimensionnelle dans la conception mécanique.
• Comprendre et interpréter le tolérablement dimensionnel et géométrique d'une composante mécanique afin de planifier son inspection de manière appropriée. Rédaction d’un rapport de mesure.
• Comprendre les principes de base de la conception des gabarits de vérification (dimension, profil, position, etc.).
• Apprendre à sélectionner, utiliser et gérer les appareils de mesure propres à une vérification donnée.
• Comprendre et identifier les sources d'erreurs et d’incertitude dans le phénomène du mesurage (ISO TAG 4, GUM).
• Connaître les techniques existantes permettant d'effectuer une étude statistique de reproductibilité et de répétabilité pour un processus de mesure donné.

[1] Le cours portera une attention spéciale sur la métrologie dimensionnelle et géométrique selon les principes des normes

ASME Y14.5-2009 et Y14.41-2003 (FT&A).

Exposés magistraux : Les exposés magistraux seront complétés par l’étude des problèmes tirés des textes de référence; La résolution d'exercices et des problèmes; des applications tirées d’études de cas industriels (applications et exemples pratiques tirés des industries d’aéronautique, de l’automobile, du transport et des produits récréatifs).

Travaux dirigés : Deux (2) devoirs de conception et des travaux dirigés permettront aux étudiantes et aux étudiants d’assimiler les notions vues au cours. Deux étudiants(es) maximum par équipe.

Travaux pratiques (laboratoires) : Les travaux pratiques sont constitués de trois (3) laboratoires portant sur les techniques d’inspection (appareils conventionnels et CMM) ainsi que sur la conception des gabarits. Deux (2) rapports à remettre. Deux étudiants(es) par équipe.

Programme :

1. Définition rôle et historique de la métrologie. Le tolérancement. La normalisation. Approche limite. Approche statistique.
2. Dimension et tolérances géométriques (ASME Y14.5-2009): les symboles et les règles fondamentales (enveloppe, cumul, modificateurs, référentiels, …) les tolérances de forme, les systèmes de référence, les tolérances d'orientation et de localisation et les tolérances d’alignement circulaire.
3. Principe du dimensionnement minimal et la gestion numérique de la documentation (FT&A), maquette enrichie et annotation 3D (Y14.41).
4. Gestion des variations sur des pièces flexibles.
5. Conception des gabarits d’inspection (tolérances géométriques de localisation et de profil) selon ASME Y14.42-2005.
6. Techniques de mesure tridimensionnelles : les machines à mesurer les coordonnées (CMM) : avantages et limitations, programmation (Polyworks®). Interfaces machine et format d'échange entre les systèmes de programmation des CMM.
7. Introduction aux méthodes d’assemblages et au transfert de cotes et de référentiels. Introduction à la conception d’outillage pour la fabrication, l’assemblage et la vérification des composantes mécaniques. Techniques de mesure des capacités des procédés industrielles (études à court à terme et études à long terme).
8. Techniques de mesure spécialisées : mesure des filets, engrenages et du fini de surface (ASME Y14.36).
9. La science de la mesure : types et caractéristiques des appareils de mesure. Source des erreurs. Évaluation des erreurs et des incertitudes de mesure. Analyses statistiques (biais, linéarité et R&R.
10. Propagation d’incertitude dans les modèles d’ingénierie (fonction de mesure, incertitudes standards, sans corrélation).
11. Les indices de capabitlié et de performance d’un procédé (indice de variation, de localisation, tolérancement statistique, etc.).

Polyworks

Clause particulière. Une note de 50 % ou plus dans les examens est nécessaire pour passer le cours.

-10% par jour

• S.-Antoine TAHAN, Notes de cours, MEC662 – Métrologie en conception et fabrication mécanique, ÉTS, 2009[1].

[1] D’autres documents seront accessibles à partir du site Moodle du cours

Références suggérées :

[1] Drake, P. Jr., « Dimensioning and Tolerancing Handbook », McGraw Hill, 2000.

[2] ASME Y14.5 (2009), Y14.5.1, Y14.8, Y14.36, Y14.41, Y14.42, Y14.43, ASME Press.

[3] Busch, T., Harlow, R., « Fundamentals of Dimensional Metrology », Delmar Publishers, 1998.

[4] Farago, F.T., « Handbook of Dimensional Measurement », Industrial Press, 1982.

[5] Foster, L.W., « Geo-Metrics IIIm », Addison-Wesley, 1994.

[6] Goody, G., « Geometric Dimensioning & Tolerancing », Prentice-Hall, 1995.

[7] ISO 17025, Exigences relatives aux laboratoires, 2000.

[8] Fisher, B. « IHS Drawing Requirements Manual (DRM) », 11^th edition, HIS, 2008.

[9] ISO 8015, ISO 1101, ISO 5458, ISO 5459, ISO 1660, ISO 2768, ISO 10578, ISO 10579, Tolérances géométriques. International Standard Organisation.

[10] ISO 21747, Statistical methods. « Process performance and capability statistics for measured quality characteristics ». International Standard Organisation, 42 p., 2006.

[11] D. R. Bothe, « Assessing capability for hole location », J Qual. Eng., 18, (2006), 325-331.

[12] N. D. Cox, S. S. Shapiro, « Statistical Model in Engineering », John Wiley & Sons, N.-Y., 1967.

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