Conception et fabrication integrees de produits forges « net shape » : application aux differentiels forges

par Laurent Berviller

Thèse de doctorat en Mécanique et génie mécanique

Sous la direction de Patrick Martin.

Soutenue en 2005

à Paris, ENSAM .

mots clés

• Conception intégrée
• Pignon conique
• Forgeage
• Transmission (mécanique)

Résumé

Les travaux présentés ici concernent le domaine de la conception intégrée de produits mécaniques en grande série. La démarche de conception - fabrication concerne la reconception de produits dont le but est d’en améliorer les performances. Le contexte général de cette étude se situe d’une part en pleine évolution des relations entre donneurs d’ordres et sous traitants dont une conséquence est notamment le transfert de la partie conception vers les sous traitants et d’autre part dans une évolution industrielle du métier de la forge vers des produits forgés de hautes qualités dimensionnelles type « net shape ». Notre analyse de la conception des pièces en mise en forme montre que les potentialités offertes par les procédés de mise en forme ne sont pas suffisamment exploitées aujourd’hui. Cela nous a conduit à mettre en place une approche de conception intégrée recouvrant les activités de conception, de fabrication et de contrôle de la fonctionnalité des produits. L’approche décrite peut être résumée en trois phases principales : analyse des activités existantes, identification et acquisition des connaissances et des compétences complémentaires nécessaires à l’amélioration des produits, structuration et capitalisation des connaissances. L’application de l’approche aux pignons forgés de différentiel nous a permis de proposer une géométrie d’engrenage originale et propre aux engrenages forgés. Nous avons également mis en évidence la nécessité de développer un dimensionnement mécanique particulier. La démarche de conception a été appliquée sur deux cas industriels de conception complète de différentiels.

Titre traduit

Integrated design and manufacturing of "net shape" forged products : application on forged differentials

Résumé

The work showed in this paper concern the integrated design of high series mechanicals products. The aim of this project is to increase products performances. To reach this goal, it is important to understand the context of this study. First of all, relations between the customer and the supplier are moving. The main consequence of this change is the transfer of the design step from the customer to the supplier. Moreover, we can observe an evolution of the forge process with the development of high dimensional quality forged components (“Net Shape”) for automotive industry. Our design analyse of forged parts shows the potentialities of those new process are not completely exploited today. This observation led us to create an integrated design approach including manufacture and product functionality control. This one is intuitive because, we think it is essential to adapt our work to the application. Thus, the method can be summarized in three main steps: the analyse of existing activities, the identification and knowledge acquisition to improve products and to finish, the structuring and the capitalization of those knowledge. We have applied the approach to differential forged gears. Thanks to this method, we have created an original gear geometry taking in consideration forge process constraints and potentialities. Moreover, we have highlighted the necessity to develop a specific mechanical dimensioning. The method we have created was tested on two industrial project of new differential design. .