Concrétisation des liaisons mécaniques : les dtlm

Composition d’un dtlm

A l’issue du chapitre précédent, nous connaissons le niveau d’activité du logiciel icam dans notre découpage opérationnel de la phase de synthèse. Il s’agit de la tâche T4 (sec. 1.6.2.4) durant laquelle le concepteur choisit et pré-dimensionne les solutions technologiques afin de concrétiser les liaisons qui ont été définies durant les tâches précédentes. Pour cela, il doit avoir à sa disposition les entités fonctionnelles qu’il pourra associer à chacune de ces liaisons. Les «dispositifs technologiques assurant une liaison mécanique » (ou dtlm) sont une extension de ce que J. Guillot a nommé «solutions technologiques» et dont il donne la définition suivante [Gui87] : « la réalisation technologique d’une liaison est constituée de l’ensemble des parties fonctionnelles (surfaces de contact, volumes de matière) appartenant aux différentes pièces et nécessaires pour assurer la transmission des efforts entre deux pièces principales ». Le concept de dtlm va plus loin dans la définition du composant. En intégrant le terme de « liaison mécanique » dans son nom, le dtlm précise exactement le type de fonction qu’il remplit. Les dtlm constituent des objets à part entière auxquels nous appliquons une méthodologie de traitement orientée objet (classe, méthode. . . ). Cela se traduit par une structure de données ainsi qu’une structure logicielle fondamentalement différentes de ce que présentait sicam. Les liaisons les plus courantes se répartissent suivant trois types : – Les liaisons mécaniques de base. Elles sont définies par la théorie des mécanismes et constituent la chaîne cinématique du mécanisme. – Les liaisons complètes (démontables ou non). Celles-ci ne participent pas à la cinématique du mécanisme puisqu’elles n’introduisent pas de degré de liberté. Elles sont destinées à marquer des discontinuités dans les matériaux et les formes des pièces, pour de multiples raisons : montage, changement de matériaux, adaptation d’éléments standards. . . – Les liaisons d’étanchéité. Considérées comme surabondantes, du point de vue de l’étude strictement mécanique du système, ces liaisons ne transmettent pas de puissance et servent à délimiter des espaces pour lesquels les règles environnementales diffèrent (lubrification, atmosphère, isolation phonique. . . ). Ces liaisons ne sont pas (encore) représentées dans la nouvelle version de sicam. Le dtlm est la matière d’œuvre principale de la tâche T4. Il participe à la matérialisation des concepts introduits précédemment en représentant les entités physiques impliquées dans le mécanisme. A ce titre, on doit le considérer comme le lien entre le domaine fonctionnel (où se situent les objectifs de la conception) et le domaine physique (où se situent les solutions) [LO98]. Ces deux mondes sont fondamentalement dissociés, mais le propre de la conception est de créer des liens entre eux. C’est une tâche qui peut être assimilée à l’«embodiment design » de [PB96]. La représentation du dtlm nous apporte de précieuses informations sur sa réalisation et sa fonction. On ne peut pas considérer le dtlm comme un composant mécanique traditionnel puisqu’il est constitué de plusieurs pièces et volumes de matière dont la plupart ne seront finalisés que lors de la tâche suivante du processus de synthèse. Nous devons plutôt le voir comme un sous-ensemble du mécanisme qui, à lui seul, assure une fonction de liaison mécanique. 

Exemple de composition d’un dtlm

Traitons le cas d’une liaison rotule comme exemple. L’élément généralement considéré comme l’élément central du dtlm est l’élément roulant (ou glissant) qui autorise les trois rotations. 

 Le dtlm : feature de haut niveau

Les logiciels de cao proposent de nouveaux éléments de construction, les features, élaborés à partir de surfaces ou volumes géométriques, que le concepteur utilise dans la construction de son mécanisme. Bien souvent, ces features, dont il n’existe pas de définition universelle, ne sont utilisés que dans la création des pièces du mécanisme. L’origine historique de ces features est le monde de la fabrication industrielle. Ce sont alors des features d’usinage 1. Les travaux concernant les features sont une des clés de la recherche en cao des années à venir. Deux grands 1. Ou “machining features”. Liaison complète par clavette. (b) Liaison complète par cannelures. (c) Liaison rotule par roulement à billes radial. (d) Liaison linéaire annulaire par roulement à billes radial. Fig. 2.3 – Exemples de dtlm réalisant différents types de liaisons. 2.1. COMPOSITION D’UN DTLM. 41 axes se développent actuellement [GR01], complémentaires, qui sont la modélisation à base de features et la reconnaissance de features 2. Les features pourraient être amenés à sortir de ce strict cadre de la fao et devenir un élément incontournable de la conception. Les features sont généralement constitués de couches d’informations qui se superposent à une représentation solide 3D (BRep, CSG,. . . ). Cet ajout de sens à l’objet permet de le manipuler dans un contexte de conception. Il est fondamental pour le concepteur que le feature symbolise, sans aucune ambiguïté, le rôle pour lequel il a été choisi. Il peut cependant entraîner des problèmes d’intégrité lorsque, par combinaison de features, les géométries et les intentions fonctionnelles interfèrent entre elles [CH00]. Les auteurs reprennent et développent le concept d’intentions du concepteur orienté features 3 en trois points : intentions fonctionnelles théoriques, relationnelles et morphologiques. Les intentions fonctionnelles théoriques matérialisent les comportements mécaniques, les flux d’énergies, et plus généralement tous les concepts physiques susceptibles d’être mis en œuvre dans le système. Elles se traduisent par des formes de pièces en relations étroites avec le comportement attendu. Les intentions fonctionnelles relationnelles traduisent les relations géométriques et spatiales entre les différents features. Il peut s’agir de positionnements relatifs, d’orientations qui sont, ou non, dépendants des applications. Enfin les intentions morphologiques différencient les membres au sein d’une même famille de features. Toutes ces informations témoignent de la multitude de données que peut contenir un feature. Il en vient même des problèmes d’interprétation voire de reconnaissance de features par les corps de métiers dans le cadre d’ingénierie concourante [JG00]. Le fabricant ne reconnaît pas les mêmes features que le concepteur parce que l’utilisation qu’il en fera est différente. L’un des objectif visé dans [Tse99] est justement, par une approche modulaire, de pouvoir simplifier les mécanismes de reconnaissance de features simples (de fabrication) dans les features complexes (de conception). Ces travaux partent du constat que le travail du concepteur est facilité s’il utilise des features de haut niveau sans se soucier de leur contenu. Le lien entre les concepteurs et les fabricants n’est pas encore parfait, mais les features peuvent constituer un élément de réponse à ce problème dual.