Vidéos d'introduction aux DCS - Découvrez l'analyse de tolérance 3DCS

1. Qu'est-ce qu'un modèle d'analyse de la variation ?

Un modèle d’analyse de la variation dimensionnelle est une simulation d’un assemblage qui permet de prédire la quantité de variation résultant des tolérances des pièces et de la séquence du processus. En outre, une simulation d’analyse de variation permet de déterminer les principaux facteurs de cette variation. 3DCS est un outil d’analyse dimensionnelle permettant d’effectuer des simulations d’analyse de variation. Il fonctionne en reproduisant le processus de fabrication avec des pièces déviées dans un environnement virtuel. Les écarts proviennent de tolérances variant aléatoirement dans des plages et des distributions spécifiées. 3DCS simule la construction de milliers d’assemblages afin de générer un résultat statistique pour chaque mesure. Le logiciel analyse la contribution de chaque tolérance à la variation. Les résultats de la simulation permettent d’identifier les forces et les faiblesses d’une conception. Ces informations sont essentielles pour les révisions qui permettent d’améliorer les résultats avec une plus grande cohérence.

2. Résultats - Résultats de l'analyse dimensionnelle

L’objectif d’un modèle d’analyse des tolérances est de comprendre comment les tolérances des pièces et des assemblages affectent la construction et l’ajustement d’un produit final. Trois principaux types de résultats peuvent être obtenus directement à partir d’un modèle d’analyse de tolérance dans 3DCS : une simulation Monte Carlo, une analyse de sensibilité “High-Low-Median” et une analyse des effets géométriques GeoFactor. Ces trois analyses fournissent des informations différentes pour l’évaluation de la qualité des produits. La simulation de Monte Carlo (une norme industrielle) prédit le pourcentage de constructions qui ne répondront pas aux caractéristiques de qualité critiques. L’analyse High-Low-Median (HLM) et l’analyse GeoFactor identifient toutes deux les tolérances qui contribuent le plus à ces défaillances. L’analyse HLM analyse la contribution sur la base de la plage totale d’une tolérance. GeoFactor analyse la contribution basée sur la géométrie de la pièce. La combinaison de ces trois résultats fournit les informations nécessaires à l’optimisation des tolérances, de la conception et du processus. Ces optimisations peuvent conduire à une réduction du temps d’assemblage, des reprises, du gaspillage de matériaux et de la reprise coûteuse de l’outillage.

2a. Simulation - Simulation de Monte Carlo pour les analyses de variation

Une simulation de Monte Carlo permet de déterminer si les résultats d’une mesure sont “bons” ou “mauvais”. Elle fonctionne en simulant des milliers de constructions à l’aide de pièces virtuelles et en recueillant des données pour chaque construction. La simulation fait varier aléatoirement les tolérances dans des plages spécifiées pour toutes les pièces, assemble les pièces comme défini dans la séquence de construction, puis prend des mesures pour les résultats souhaités. Cette séquence est répétée un certain nombre de fois pour obtenir une distribution statistique. Les résultats de la simulation sont présentés sous la forme d’un histogramme et de données statistiques pour chaque mesure définie. L’histogramme représente la fréquence à laquelle une valeur de mesure doit se situer dans un certain intervalle. La largeur de l’histogramme représente la plage de variation de cette mesure sur l’ensemble des constructions simulées. Les limites de spécification définies par l’utilisateur indiquent la plage de fabrication acceptable. Les résultats de la simulation permettent de déterminer la moyenne, l’écart-type, la distribution et d’autres statistiques pour chaque mesure.

2b. Sensibilité - Utiliser l'analyse dimensionnelle pour améliorer votre conception

Une analyse de sensibilité “High-Low-Median”, ou HLM, fournit des informations permettant d’améliorer le modèle. La sensibilité HLM détermine quelles tolérances ont la plus grande contribution par mesure. Elle fonctionne en faisant varier une tolérance individuelle vers une position haute, basse et médiane, tout en maintenant le reste des tolérances d’un modèle à leurs valeurs nominales. Ce processus est répété pour toutes les caractéristiques tolérées. Lorsqu’une tolérance spécifique est modifiée et qu’il en résulte une valeur plus importante pour une mesure donnée, la mesure est considérée comme plus sensible à cette tolérance particulière. Chaque pourcentage de contribution est calculé sur la base des valeurs de mesure correspondantes à High, Low, Median et Nominal. La sensibilité HLM répertorie les facteurs de variation par ordre décroissant. La modification d’une tolérance en haut de la liste aura un impact plus important sur la mesure que la modification d’une tolérance en bas de la liste. Il faut savoir que si une tolérance peut avoir une faible contribution à une mesure, sa contribution à d’autres mesures peut être importante.

2c. GeoFactor - Comment vos pièces sont-elles reliées les unes aux autres ?

Similaire à l’analyse de sensibilité High-Low-Median, GeoFactor examine l’effet de chaque tolérance sur une mesure donnée. Contrairement à la sensibilité HLM, qui analyse la portée d’une tolérance, l’analyse GeoFactor examine la contribution de la tolérance sur la base de l’effet géométrique. Pour représenter cet effet, le résultat est donné sous la forme d’un facteur G. Le facteur G est l’effet géométrique de la tolérance. Le facteur G est le multiplicateur géométrique de chaque tolérance dans une mesure. Si une tolérance a un facteur G < 1, elle atténuera la contribution de la tolérance à la variation de la mesure. Si le facteur G est > 1, il amplifie la contribution de la tolérance à la variation de la mesure. Imaginez un levier dont un côté est contrôlé et l’autre mesuré. Si le point d’appui est centré, le facteur G sera de 1 car le côté mesuré variera dans la même plage que le côté contrôlé. Lorsque le point d’appui se rapproche du côté contrôlé, le côté mesuré varie davantage que le côté contrôlé. Le facteur G augmentera donc. Lorsque le point d’appui s’éloigne du côté contrôlé, le côté mesuré varie moins que le côté contrôlé. Le facteur G diminuera donc. Le GeoFactor peut vous aider à décider si un changement de localisateur ou de géométrie serait avantageux pour améliorer la conception. Idéalement, un modèle aura les facteurs G les plus faibles possibles pour atténuer les variations.

3. Navigation dans le rapport

3DCS Variation Analyst a la capacité de générer un rapport contenant les sorties et les entrées de votre modèle. Ce rapport peut être créé au format html ou excel, ce qui permet une collaboration rapide et efficace avec les collègues, les clients et la direction. Avec des zones faciles à éditer et un formatage automatisé, vous pouvez partager vos résultats sans passer des jours à couper et coller des captures d’écran et à créer des tableaux.

4. Intrants du modèle - Qu'est-ce qui entre dans une analyse dimensionnelle ?

Un modèle d’analyse de variation 3DCS nécessite quatre éléments d’entrée de base : Géométrie de la pièce, Séquence d’assemblage, Tolérances et Mesures. La géométrie de la pièce définit les différentes caractéristiques qui seront analysées dans le modèle. Si la géométrie CAO n’existe pas encore, des points peuvent être utilisés pour représenter les caractéristiques de la pièce. La séquence d’assemblage définit l’emplacement des pièces les unes par rapport aux autres et leur ordre dans l’assemblage. Dans le 3DCS, un “déplacement” définit la manière dont une pièce se situe par rapport à une autre. Des déplacements doivent être ajoutés au modèle pour représenter chacune de ces étapes du processus de construction. Aucune pièce ne peut être fabriquée exactement comme elle a été conçue dans la CAO nominale. La variation de la géométrie d’une pièce peut affecter la qualité et la fonction de l’assemblage. Les tolérances définissent l’écart par rapport à la géométrie nominale dans des limites spécifiées. Au fil des déplacements, les tolérances des pièces individuelles s’accumulent et entraînent des variations dans l’ensemble de l’assemblage. Les mesures permettent alors de suivre cette variation de l’assemblage. Les mesures quantifient la plage de variation du résultat souhaité – par exemple, l’écart, l’affleurement ou le jeu entre les pièces. Même si certaines des informations d’entrée ne sont pas disponibles, le modèle peut toujours être créé. Des entrées préliminaires sont supposées et leurs valeurs peuvent être mises à jour ultérieurement. Cela peut être avantageux si le modèle est créé au début du processus de conception, car la liberté d’apporter des modifications pour améliorer la conception est alors plus grande.

4a. Géométrie des pièces - Comment construire votre modèle d'analyse des tolérances

La première exigence d’un modèle d’analyse de variation 3DCS est la géométrie nominale de la pièce. Il peut s’agir de pièces et d’assemblages provenant de la plupart des programmes de CAO, notamment CATIA, SolidWorks et NX. L’assemblage de niveau supérieur est importé dans le logiciel 3DCS et est prêt pour l’analyse. Si la géométrie nominale n’existe pas encore ou est incomplète, des points peuvent être utilisés pour représenter des caractéristiques à la place de la géométrie CAO. Cette méthode est courante pour représenter l’outillage dans un assemblage. Les points peuvent également être utilisés pour tester les modifications de conception avant de mettre à jour les données CAO. C’est un avantage pour optimiser la conception avant que la géométrie ne soit finalisée. Les anciennes pièces peuvent être remplacées par de nouvelles au fur et à mesure de la mise à jour de la conception, sans perdre les informations déjà créées dans le modèle.

4b. Séquence d'assemblage - Assemblez votre modèle d'analyse dimensionnelle

La séquence d’assemblage détermine l’emplacement des pièces les unes par rapport aux autres et l’ordre dans lequel elles sont placées. Dans le système 3DCS, un “déplacement” définit l’emplacement d’une pièce dans l’espace. Des déplacements sont ajoutés au modèle pour représenter chaque étape du processus de construction. Un déplacement reflète la manière dont la variation des caractéristiques de localisation est transmise au produit. Dans la CAO nominale, les pièces sont dans leur position correcte, mais sans relation définie entre elles ni information sur l’ordre dans lequel elles ont été assemblées. Les déplacements établissent cette relation et cet ordre. La plupart des déplacements représentent l’attachement d’une pièce à une autre. Les caractéristiques qui fixent les pièces sont également connues sous le nom de localisateurs. Idéalement, les caractéristiques du référentiel GD&T seront les localisateurs du déplacement. De cette manière, les localisateurs seront théoriquement parfaits et entraîneront la variation dans des zones non critiques de la pièce. Les caractéristiques CAO et les points dans l’espace peuvent être utilisés comme localisateurs. Grâce à ces points, la géométrie CAO n’est pas nécessaire pour le modèle, mais elle est utile à des fins de visualisation.

4c. Tolérances - Ajoutez les tolérances 3DCS à votre analyse dimensionnelle

Bien que la géométrie CAO soit conçue pour être parfaite, un certain degré de variation est inhérent à tout processus de fabrication. Dans le système 3DCS, les tolérances ajoutent cette variation à la géométrie CAO nominale. Au fur et à mesure que les pièces individuelles sont assemblées, les tolérances s’accumulent et peuvent entraîner des variations encore plus importantes dans l’ensemble de l’assemblage. Les tolérances jouent donc un rôle essentiel dans la fabrication de tout produit. Les tolérances utilisées dans le modèle 3DCS peuvent provenir de pièces réellement mesurées, de tolérances de détail autorisées sur les tirages ou de scénarios de simulation. Les dimensions des pièces fabriquées ne correspondent pas toujours aux valeurs maximales ou minimales spécifiées dans les plans détaillés. Le 3DCS permet à l’utilisateur de définir l’étendue, le décalage, la distribution et d’autres paramètres de la tolérance afin de simuler le processus de fabrication le plus fidèlement possible. La valeur exacte de la dimension est générée aléatoirement pendant la simulation par un générateur de nombres aléatoires Monte Carlo en fonction de ces paramètres. Il existe deux catégories principales de tolérances : Les tolérances DCS et les tolérances DCS GD&T. Les tolérances DCS sont utilisées pour appliquer des variations directement sur des points ou des caractéristiques. Les tolérances DCS GD&T ajoutent des variations en fonction des références GD&T dans le modèle.

4d. Mesures - Utiliser des mesures pour quantifier vos résultats

Les mesures quantifient la variation du résultat souhaité dans le modèle. Elles aident à comprendre les effets de l’empilement des tolérances 3D. Les mesures sont utilisées pour déterminer comment les dimensions critiques d’un assemblage sont affectées par les tolérances des fixations et des pièces. Des points sur une surface ou la caractéristique elle-même peuvent être utilisés pour définir une mesure. Des plages acceptables pour une mesure peuvent être définies afin d’identifier rapidement les dimensions qui se situent en dehors des limites spécifiées. Lors d’une simulation Monte Carlo, la sortie d’une mesure est un résumé de statistiques comprenant la moyenne, l’écart type et de nombreux autres paramètres personnalisables.

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