Ce travail de recherche traite un problème qui joue un rôle très important pour le succès desprogrammes de fabrication : le tolérancement tridimensionnel, essentiel pour définir la géométried'une pièce mécanique assurant sa meilleure fonctionnalité dans un assemblage avec uneprécision optimale.Une méthode des chaînes de cotes angulaires tridimensionnelles a été développée. Cette méthodepermet d'une part l'optimisation du calcul des dispersions angulaires tridimensionnelles etd'autre part de valider la gamme de fabrication par la vérification du respect des tolérancesimposées par le bureau d'études en tenant compte des précisions des procédés utilisés.Cette étude est basée sur l'analyse de deux fonctions paramétrées qui sont étudiées pourdéterminer le défaut fabriqué : le défaut angulaire et la longueur projetée. Le défaut angulairereprésente le cumul des défauts angulaires générés par le processus de fabrication de la pièce. Lesdéfauts angulaires sont déterminés en fonction de la précision des machines outils. La longueurprojetée de la surface tolérancée est une caractéristique qui dépend uniquement de la forme de lasurface.Ensuite, à partir de ces deux fonctions paramétrées, le défaut fabriqué est déterminé puiscomparé avec la condition fonctionnelle afin de vérifier si la gamme choisie permet en fin duprocessus de fabrication de donner une pièce conforme.

Ces travaux s'inscrivent dans la problématique de conception des systèmes de production, ils visent plus particulièrement à répondre à la question : « Comment optimiser la conception du processus d'usinage et du système de production reconfigurable en tenant compte des interactions entre le processus et les ressources, et des contraintes technologiques imposées par les pièces à fabriquer ? » via une proposition de co-exploration des espaces de solutions processus d'usinage et configurations cinématiques du système de production. Un cadre de conception a été formalisé permettant le lien entre le niveau stratégique et le niveau opérationnel. Afin d'explorer l'ensemble des solutions au niveau opérationnel, une approche algorithmique de génération des gammes d'usinage et des configurations cinématiques a été formalisée, développée, implémentée et validée sur 3 pièces du domaine automobile. Cette approche peut être assimilable à un problème de satisfaction de contraintes dynamiques, elle exploite l'ensemble des possibilités offertes par les RMS : plusieurs structures usinant en simultanée, .... La génération est supportée par une structuration en graphe des solutions générées (Des gammes d'usinage peuvent être créées comme des variantes de gammes déjà existantes et en phase de génération). Pour la sélection des solutions générées, des indicateurs des performances ont été définis, structurés, et leurs approches d'évaluation identifiées. Une attention plus particulière a été déployée pour le critère Qualité. Une adaptation des approches existantes a été faite, afin de traiter la simulation des défauts à partir des graphes générés. Une adaptation des graphes et l'utilisation de la simulation par =l permettent la validation des gammes générées.

Présentation de concepts issus de la cotation volumique qui répondent aux besoins d'un système CFAO integré allant de la conception à la fabrication. Validation de ces concepts et des méthodes par implantation d'un logiciel de conception automatique de gammes d'usinage appelé Gagmat

Notre travail de thèse se place dans le cadre du projet RNTL USIQUICK (www.usiquick.com) dont l'objet est de répondre aux besoins des industries aéronautiques dans le domaine de la fabrication de pièce de structure de complexité moyenne à forte. Il s'agit d'assurer l'automatisation de l'élaboration des posages, de la gamme et des programmes d'usinage de ce type de pièce. Notre contribution se trouve dans l'étude du Transformateur qui est le module de transformation de la géométrie pièce en une géométrie adaptée à la fabrication. Ce Transformateur doit fournir les informations nécessaires aux 2 modules en aval d'USIQUICK : le module Préparation et le module Calcul de Trajectoire. <br />L'enchaînement des étapes permettant le calcul de ces fonctions est déterminé. Il comporte :<br />- une première étape d'enrichissement du modèle géométrique CAO,<br />- une deuxième étape permettant d'extraire les entités d'usinage élémentaires. Aux faces sont ainsi liées les informations technologiques suivantes : mode d'usinage, directions et outils possibles,<br />- une troisième étape d'analyse du graphe d'adjacence de la pièce qui détermine les faces pouvant être usinées simultanément.<br />Ces étapes sont implémentées en CAA® dans un démonstrateur dont la validité est présentée sur quelques exemples. Son degré de robustesse est évalué.<br />Les apports de ce travail sont relatifs à la notion d'entité élémentaire, d'entité de haut niveau orientée type d'usinage, de caractérisation des extrémités d'élancements et à la définition de fonctions opérateur.<br />Le mémoire se termine par une synthèse des fonctions qui devraient être implémentées dans le logiciel CATIA afin que le Transformateur devienne un produit industriel.

Mon travail de thèse a pour objectif d'étendre le modèle entité d'usinage aux pièces aéronautique présentant des difficultés d'usinage bien spécifique. Ce modèle entité d'usinage permet d'encapsuler l'ensemble des informations permettant d'identifier et de gérer les principales difficultés d'usinage rencontrées sur ce type de pièce. A partir de ces informations, nous identifions les difficultés liées à l'accès des outils de coupe aux surfaces à usinée, à la flexion des pièces sous les efforts de coupe, aux risques de vibration,... que nous analysons pour proposer un processus d'usinage adaptés et un ensemble de contraintes. Ces contraintes permettent d'orienter la conception de la gamme d'usinage de manière à proposer un processus d'usinage compatibles avec les difficultés d'usinage identifiées. Enfin, nous proposons quelques pistes permettant d'intégrer ces contraintes d'usinage en conception de produit de manière à proposer un produit optimum du point de vue de l'usinage. Les travaux s'inscrivent dans le cadre du projet RNTL USIQUICK ayant comme partenaire un industriel de l'aéronautique (Dassault Aviation), un développeur de logiciel CFAO (Dassault Système) et cinq laboratoires universitaires français : CRAN de Nancy, ENSAM de Metz, LURPA de Cachan, IRCCYN de Nantes et 3S ainsi que le CETIM.

Etude de l'automatisation de la conception de gammes d'usinage. Il s'agit d'un problème de planification sous contraintes en intelligence artificielle qui a été résolu en employant, d'une part, une stratégie de planification par combinaison opportuniste de plans en conjonction avec un algorithme de traitement d'échecs " par compromis" et, d'autre part, une modélisation "par entités" du problème. Ces méthodes et modèles ont donné lieu à la réalisation du systeme propel, un générateur de plan d'actions général, et à son application à la conception automatique de gammes d'usinage

L'étude présentée dans ce mémoire se focalise sur l'usinage de moules en matériaux composites, en considérant les problèmes d'état de surface et de gamme d'usinage. Les pièces de structure aéronautiques peuvent être obtenues par les procédés de fabrication de la famille LCM (Liquid Composite Molding). Ce procédé impose une température de fonctionnement élevée qui conduit à une dilatation du moule néfaste à la qualité de la pièce injectée. Pour remédier à ce problème, il est nécessaire de réaliser l'outillage dans un matériau à faible dilatation ou se comportant comme le matériau injecté. Pour cela, un matériau composite (Hextool™) est proposé en remplacement des moules métalliques conventionnels. L'étape d'usinage de forme est indispensable car elle donne les dimensions finales de l'outillage et conditionne le temps de polissage manuel nécessaire pour atteindre la rugosité arithmétique visée. Ce travail propose deux voies d'amélioration à travers l'étude micro-géométrique de l'opération de finition par outil coupant puis par outil abrasif. La première voie met en évidence l'existence d'une valeur minimale de rugosité accessible lors d'un usinage avec un outil coupant. L'analyse de ce phénomène permet de proposer une valeur de prise de passe radiale optimisant le ratio rugosité du moule / temps d'usinage. La deuxième conduit à la définition d'un outil abrasif utilisable sur un centre d'usinage. La faisabilité d'une telle opération et les capacités de cette technologie innovante sont discutées. Enfin, le choix des outils, des stratégies d'usinage et de la machine outil sont discutés et aboutissent à la proposition d'une gamme de référence pour l'usinage d'ébauche et de finition de moules en matériaux composites.