Lecture Spécifv14 Sept 2016

1

Lecture des spécifications ISO

LECTURE DES D ES SPECIFICA SPECIFIC ATIONS ISO DE D E COTA COTATION Bernard ANSELMETTI 1-

OBJECTIFS ET PRINCIPE ................................................................................ ................................................................................................................................... ................................................... 3 1-1

Géométrie avec défaut .............................................................................................. ...................................................................................................................................... ........................................ 3

1-2

Cotation fonctionnelle ................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................ 3

2-

TOLERANCEMENT DIMENSIONNEL.......................................................................... DIMENSIONNEL.................................................................................................................. ........................................ 5 2-1

Tolérancement dimensionnel dans un assemblage assem blage cylindre/cylindre c ylindre/cylindre ........................................................... ............................................................... .... 5

2-2

Tolérancement dimensionnel dans un assemblage tenon/rainure ................................................................... 7

2-3

Utilisation des cotes pour les épaisseurs de matière ......................................................................... ........................................................................................ ............... 8

2-4

Utilisation interdite des cotes ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 9

2-5

Synthèse ........................................................... .............................................................................................................................. ................................................................................................ ............................. 9

3-

TOLERANCEMENT PAR ZONE DE TOLERANCE ........................................................................................... ........................................................................................... 11 3-1

Principe Principe d’association ............................................................. ................................................................................................................................... ........................................................................ .. 11

3-2

Maitrise des défauts ...................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ .. 13

3-3

Spécification des cylindres ................................................................................................... .............................................................................................................................. ........................... 14

3-4

Spécification des surfaces m édianes des tenons et rainures ......................................................... ......................................................................... ................ 15

4-

COTATION FONCTIONNELLE ............................................................. .......................................................................................................................... ............................................................. 15 4-1

Démarche cotation fonctionnelle ............................................................................... ..................................................................................................................... ...................................... 15

4-2

Liaison primaire prim aire plan / plan ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. 15

4-3

Liaison secondaire cylindre / cylindre ............................................................................................................. ............................................................................................................. 16

4-4

Cotation obtenue ........................................................................................................................................... ............................................................................................................................................. .. 16

5-

LECTURES DES SPECIFICATIONS GEOMETRIQUES ................................................................................. ................................................................................... .. 17 5-1

Démarche de lecture ................................................................................................. ....................................................................................................................................... ...................................... 17

5-2

Nom du symbole ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 17

5-3

Elément tolérancé (ou élément spécifié) ................................................................... ......................................................................................................... ...................................... 18

5-4

Système de références ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 19

5-5

Elément nominal spécifié ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 22

5-6

Zone de tolérance ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 22

5-7

Critère de validation ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 23

6-

7-

EXMPLES ET COMPLEMENTS ........................................................................ ......................................................................................................................... ................................................. 24 6-1

Richesse des normes .......................................................................... ...................................................................................................................................... ............................................................ 24

6-2

Différents types de spécifications de position, d’orientation, de forme ........................................................... 24

6-3

Tolérancement d’un axe dans une zone plane plane ............................................................................................... 28

6-4

Zone commune ............................................................ ............................................................................................................................... ................................................................................... ................ 29

6-5

Tolérances générales ........................................................................................................... ...................................................................................................................................... ........................... 29 CORRECTION DES EXERCICES ................................................................................ ...................................................................................................................... ...................................... 30

2


LECTURE DES D ES SPECIFICA SPECIFIC ATIONS ISO DE D E COTA COTATION Bernard ANSELMETTI 1-

OBJECTIFS ET PRINCIPE ................................................................................ ................................................................................................................................... ................................................... 3 1-1

Géométrie avec défaut .............................................................................................. ...................................................................................................................................... ........................................ 3

1-2

Cotation fonctionnelle ................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................ 3

2-

TOLERANCEMENT DIMENSIONNEL.......................................................................... DIMENSIONNEL.................................................................................................................. ........................................ 5 2-1

Tolérancement dimensionnel dans un assemblage assem blage cylindre/cylindre c ylindre/cylindre ........................................................... ............................................................... .... 5

2-2

Tolérancement dimensionnel dans un assemblage tenon/rainure ................................................................... 7

2-3

Utilisation des cotes pour les épaisseurs de matière ......................................................................... ........................................................................................ ............... 8

2-4

Utilisation interdite des cotes ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ 9

2-5

Synthèse ........................................................... .............................................................................................................................. ................................................................................................ ............................. 9

3-

TOLERANCEMENT PAR ZONE DE TOLERANCE ........................................................................................... ........................................................................................... 11 3-1

Principe Principe d’association ............................................................. ................................................................................................................................... ........................................................................ .. 11

3-2

Maitrise des défauts ...................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ .. 13

3-3

Spécification des cylindres ................................................................................................... .............................................................................................................................. ........................... 14

3-4

Spécification des surfaces m édianes des tenons et rainures ......................................................... ......................................................................... ................ 15

4-

COTATION FONCTIONNELLE ............................................................. .......................................................................................................................... ............................................................. 15 4-1

Démarche cotation fonctionnelle ............................................................................... ..................................................................................................................... ...................................... 15

4-2

Liaison primaire prim aire plan / plan ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. 15

4-3

Liaison secondaire cylindre / cylindre ............................................................................................................. ............................................................................................................. 16

4-4

Cotation obtenue ........................................................................................................................................... ............................................................................................................................................. .. 16

5-

LECTURES DES SPECIFICATIONS GEOMETRIQUES ................................................................................. ................................................................................... .. 17 5-1

Démarche de lecture ................................................................................................. ....................................................................................................................................... ...................................... 17

5-2

Nom du symbole ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 17

5-3

Elément tolérancé (ou élément spécifié) ................................................................... ......................................................................................................... ...................................... 18

5-4

Système de références ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 19

5-5

Elément nominal spécifié ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 22

5-6

Zone de tolérance ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 22

5-7

Critère de validation ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ 23

6-

7-

EXMPLES ET COMPLEMENTS ........................................................................ ......................................................................................................................... ................................................. 24 6-1

Richesse des normes .......................................................................... ...................................................................................................................................... ............................................................ 24

6-2

Différents types de spécifications de position, d’orientation, de forme ........................................................... 24

6-3

Tolérancement d’un axe dans une zone plane plane ............................................................................................... 28

6-4

Zone commune ............................................................ ............................................................................................................................... ................................................................................... ................ 29

6-5

Tolérances générales ........................................................................................................... ...................................................................................................................................... ........................... 29 CORRECTION DES EXERCICES ................................................................................ ...................................................................................................................... ...................................... 30

2


1 - OBJECTIFS ET PRINCIPE 1-1

Géométrie avec défaut

1-1-1 Défaut de fabrication des pièces En fabrication, il est impossible de réaliser des pièces sans défaut :

Les machines et les outils ont des défauts et se dilatent Les outils s'usent Les réglages sont réalisés avec une incertitude de mesure. Les pièces et les outils se déforment pendant l'usinage L’exemple suivant correspond à un surfaçage donnant une bonne planéité, suivi du fraisage d’une encoche. Cette opération casse les fibres de matière sur un côté de la pièce. La dissymétrie déforme la pièce et peut donner un défaut de planéité de l’ordre de 0,05.

1-1-2 Influence des défauts sur le fonctionnement Le concepteur doit s’assurer que les défauts géométriques ne vont pas perturber le bon fonctionnement du mécanisme. Pour cela, il doit se poser des questions du type suivant :

Quelle est l'influence d’un ’un défaut défaut de coaxialité de 0,3 mm sur le comportement de la courroie ? Quelle est l'influence du serrage sur la qualité des alé alésages sages s'il y a un défaut de planéité de 0,3 mm ? S’il y a effectivement une défaillance, une perte de performance ou si le montage risque d’être impossible, le concepteur doit imposer des spécifications de cotation.

1-2

Cotation fonctionnelle

1-2-1 Historique Le besoin de définir des tolérances est apparu de manière empirique pour la fabrication des boulets de canon eme (XVII ).

Si le boulet est trop grand, il ne rentre pas. S’il est trop petit, il y a une perte de pression et une baisse de performance du canon. Il faut également que le boulet puisse fonctionner avec tous les canons de même calibre. Le principe de cotation s’est s’es t amélioré lors de la guerre de sécession (1861), pour permettre la réparation de fusils, ce qui imposait l’interchangeabilité des pièces.

3


1-2-2 Norme ISO de cotation La cotation ISO est un langage graphique international qui permet admissibles sur les surfaces fonctionnelles.

au concepteur de décrire les tolérances

Une dizaine de normes concernent la mécanique de précision (1000 pages environ). Les principales sont les normes ISO 1101, 5459 et 2692. Ces normes ISO ont été mises en place dans les années 1970. Le déploiement industriel date des années 90 en particulier chez Boeing, puis par exemple en 1998 chez Renault. Le dessin de définition spécifié avec les normes ISO est un contrat entre le client et le fournisseur. De très nombreuses entreprises de mécanique de précision ont adopté la cotation ISO (automobile, aviation, mécanique de précision, horlogerie…). La cotation est aujourd’hui réalisée directement en 3D. (Ex : Atelier Functional Tolerancing Annotations de CATIA)

Les entreprises qui n’emploient pas ce principe de cotation s’exposent à des disfonctionnements ou des litiges lors de la réception des pièces dans le cadre d’un passage de marché avec un fournisseur. Généralement, ces bureaux d’études travaillent avec des ateliers internes à l’entreprise ou en partenariat avec les fabricants de proximité. Faute de cotation, il n’est ainsi pas rare que ce soit le fabricant qui fasse l’analyse fonctionnelle du produit pour choisir un processus de fabrication capable de réaliser la pièce avec la précision requise. 1-2-3 Exemple Ce cours sera illustré sur un support de palpeur constitué de 3 pièces. Ce palpeur est utilisé sur machine-outil pour identifier la position des faces d’appui des montages d’usinage. La LED s’allume lorsque la touche du palpeur entre en contact avec le montage.

4


La cotation partielle du support est définie sur le dessin ci-dessous. Le modèle CAO représente la pièce nominale. Les spécifications déterminent les défauts admissibles pour chaque surface.

2 - TOLERANCEMENT DIMENSIONNEL 2 -1

Tolérancement dimensionnel dans un assemblage cylindre/cylindre

2-1-1 Spécification des diamètres La figure ci-dessous représente un arbre qui doit rentrer dans un alésage. L’assemblage impose de spécifier les diamètres de chaque pièce.

-

Le symbole Ø indique que la surface est un cylindre. D est le diamètre nominal (= diamètre du modèle CAO). L’écart supérieur est tD et l’écart inférieur est 0 par rapport au diamètre nominal D (la tolérance est tD – 0 = tD).

-

Le modificateur

impose l’exigence de l’enveloppe.

5


L’intervalle de tolérance est : Diamètre maxi : D + écart supérieur = D + td Diamètre mini : D + écart inférieur = D + 0 = D

2-1-2

Vérification des dimensions locales

Condition à respecter pour une cote : Toutes les dimensions locales mesurées di sont dans l’intervalle de tolérance : Diamètre mini ≤ di mesurées ≤ Diamètre maxi (Une dimension locale est la distance mesurée entre 2 points face à face). Les dimensions locales sont mesurables par exemple à l’aide d’un micromètre.

Remarque : le résultat de la mesure doit être donné en indiquant la plus petite valeur mesurée et la plus grande valeur mesurée sur la pièce. 2-1-3

Vérification de l’exigence de l’enveloppe

L’exigence de l’enveloppe -

impose les conditions suivantes :

Arbre : la surface réelle doit pouvoir être contenue dans un cylindre de diamètre égal au diamètre maxi Alésage : la surface réelle doit pouvoir contenir un cylindre de diamètre égal au diamètre mini

Le contrôle de l’enveloppe peut se faire à l’aide d’un calibre.

L’exigence de l’enveloppe garantit la montabilité des deux pièces avec un jeu mini Définition : Jeu = distance entre les surfaces lorsqu'elles sont écartées jeu mini = D-d (différence des enveloppes) 2-1-4 Jeu maxi Le jeu est maxi lorsque les pièces sont parfaites :

6


Jeu maxi = (D+tD) – (d-td) = jeu mini +(tD+td) = jeu mini + somme des tolérances 2-1-5 Ecritures équivalentes Les deux écritures suivantes sont équivalentes en termes de tolérancement.

Diamètre maxi : 16 Exigence de l'enveloppe 16 Diamètre mini : 15,98 Tolérance 0,02 La différence porte sur la valeur du diamètre nominal qui correspond au diamètre du cylindre en CAO. Sur machine à commande numérique, l'outil se déplace selon le modèle nominal. Il est donc préférable de choisir la cotation en nominal centré pour que l’outil passe au milieu de l’intervalle de tolérance . (Ce mode de cotation est très souvent imposé par les industriels). 2-1-6 Application Sur le support, les dimensions locales Ø15,99±0,01 sont vérifiées avec le micromètre. L’exigence de l’enveloppe est testée avec un calibre Ø16.

Pour l’alésage, les dimensions locales sont mesurables avec un alésomètre. L’exigence de l’enveloppe est testée avec un calibre Ø26.

2 -2

Tolérancement dimensionnel dans un assemblage tenon/rainure

2-2-1 Cotation d’un assemblage tenon/rainure La spécification porte sur la largeur du tenon et de la rainure avec une exigence de l’enveloppe.

7


2-2-2 Vérification des spécifications Les pièces sont conformes si toutes les dimensions locales di sont dans l’intervalle de tolérance.

Les exigences de l’enveloppe sont respectées si : - Tenon : les 2 surfaces réelles doivent pouvoir être placées entre deux plans distants de la cote maxi - Rainure : les 2 surfaces réelles doivent pouvoir contenir deux plans distants de la cote mini.

2-2-3 Question La montabilité est-elle assurée sans l’exigence d’enveloppe ?

2 -3

Utilisation des cotes pour les épaisseurs de matière

Les cotes sont utilisées pour assurer des conditions d'épaisseur de matière ou de résistance des matériaux entre des points « face à face ».

8


2-4

Utilisation interdite des cotes

Les cotes ne peuvent pas être utilisées entre des points ou des surfaces qui ne sont pas face à face (cotes entre plans décalés, profondeur d’une rainure, rayon, …)

Cette interdiction vient des ambiguïtés de mesure. Dans la figure suivante, les deux plans ne sont pas face à face : -

La distance d1 est définie en prolongeant le plan inférieur. La valeur étant inférieure à 50, on peut conclure que la pièce est trop petite. Inversement, la distance d2 est obtenue en prolongeant le plan supérieur. La valeur étant supérieure à 50, on peut conclure que la pièce est trop haute.

Pour éviter l’ambiguïté due au choix du plan à prolonger, la norme interdit l’usage d’une simple cote si les plans ne sont pas face à face, mais propose de définir une référence sur l’un des deux plans et de localiser l’autre surface par rapport à cette référence.

2-5

Synthèse

2-5-1 Fiche de lecture des dimensions locales La fiche de lecture des spécifications ISO récapitule les principales définitions :

9


2-5-2 Relations de synthèse Dans une liaison cylindre/cylindre, la cotation est du type suivant :

Si l’arbre est plus petit que l’alésage, il y a du jeu. Si l’arbre est plus gros que l’alésage, il y a du serrage.

10


2-5-3 Exercice d’application On désire faire une liaison avec un roulement. Le fournisseur garantit le roulement avec les tolérances suivantes :

Ce roulement doit être monté dans le carter ci-dessous pour guider l’arbre. Le concepteur a choisi les spécifications suivantes :

1.

Déterminer le jeu entre la bague extérieure du roulement et l’alésage :

-

Jeu mini Jeu maxi

2.

Déterminer le serrage entre la bague intérieure du roulement et l’arbre :

-

serrage mini serrage maxi

3.

Convertir la cote de diamètre de l'arbre pour avoir un diamètre nominal centré

3 - TOLERANCEMENT PAR ZONE DE TOLERANCE 3-1

Principe d’association

3-1-1 Représentation de la cotation La cotation est décrite sur le dessin de définition de la pièce avec une ou plusieurs vues.

Toutes les dimensions et les angles nominaux sont indiqués sous forme encadrée. Aujourd’hui, la cotation est directement représentée sur le mod èle CAO 3D.

11


Les dimensions nominales et les angles sont définis par le modèle nominal. Les valeurs peuvent être mesurées directement sur le modèle CAO. Il n’est pas nécessaire de mettre les cotes encadrées et les angles dans le 3D. Par contre, ces cotes encadrées seront éditées sur les documents papier pour les différents utilisateurs, notamment à l’atelier . Certains logiciels de métrologie peuvent lire ces spécifications et générer automatiquement la gamme de mesure des pièces pour établir la conformité de chaque spécification en se basant sur les dimensions du modèle nominal. 3-1-2 Vocabulaire de cotation Il faut impérativement distinguer les surfaces « parfaites » du modèle nominal et les surfaces « avec défaut » de la pièce réelle.

Le dessin de définition indique les différentes spécifications. Chaque spécification porte sur un élément nominal spécifié auquel correspond l’élément réel spécifié. L’élément peut être une surface ou un axe ou une surface médiane. La spécification mentionne le système de références avec une référence primaire et une référence secondaire, éventuellement une tertiaire. Les cadres de référence désignent ces surfaces sur le modèle nominal. Sur la pièce, les surfaces réelles correspondantes sont appelées les éléments de référence. La spécification étudiée sur la figure suivante est une localisation d’un plan. La zone de tolérance est limitée par 2 plans distants de 0,2. Cette zone est centrée sur l’élément nominal spécifié.

3-1-3 Principe du tolérancement Le principe consiste à positionner le modèle nominal sur les éléments de références en respectant l’ordre des références :

-

La référence spécifiée primaire est associée à l'élément de référence primaire. La référence spécifiée secondaire est associée à l'élément de référence secondaire. 12 Lecture des spécifications ISO

La pièce sera conforme si la surface réelle spécifiée est dans la zone de tolérance.

3-1-4 Influence de l’ordre des références Dans cette figure, à gauche, la référence primaire est le plan horizontal. La référence spécifiée primaire est donc associée à l’élément de référence horizontal. Cette cotation correspond à un assemblage qui plaque les deux plans horizontaux, par exemple à l’aide d’une vis « verticale ».

A droite, la référence primaire est le plan vertical. La référence spécifiée primaire est donc associée à l’élément de référence vertical. Cette cotation correspond à un assemblage qui plaque les deux plans verticaux, par exemple à l’aide d’une vis « horizontale ». Dans une spécification, l’ordre des références est déterminé par le concepteur en fonction de l’étendue des surfaces en contact et des efforts appliqués dans la jonction L’ordre des références doit être respecté et ne peut pas être permuté.

3-2

Maitrise des défauts

3-2-1 Défauts possibles dans la zone de tolérance La surface réelle peut occuper toute la zone de tolérance. La surface peut être décalée, inclinée et avoir être voilée ou ondulée, tant qu’elle reste dans la zone de tolérance.

13


3-2-2 Spécifications de position, d’orientation et de forme Ces trois types de spécification permettent de maîtriser de manière différente les défauts des surfaces réelles.

La zone de tolérance est toujours limitée par deux plans parallèles distants de la tolérance. Par contre, la position de cette zone de tolérance par rapport à l’élément nominal dépend du symbole : Avec une spécification d’orientation, la conformité est indépendante du décalage de la surface par rapport à l’élément nominal. Avec une spécification de forme, la conformité est indépendante du décalage et de l’orientation de la surface par rapport à l’élément nominal.

Les 3 types de spécification peuvent être cumulés sur la même surface avec des tolérances décroissantes. La surface réelle doit appartenir simultanément aux 3 zones de tolérance.

Cette association permet de maitriser les défauts avec : -

3-3

Une large tolérance de position Une faible inclinaison Une bonne planéité

Spécification des cylindres

La convention d’écriture suivante permet de distinguer si l’élément spécifié est la peau du cylindre ou son axe :

14


La zone de tolérance est généralement un cylindre de diamètre t qui doit contenir l’axe réel du cylindre.

3 -4

Spécification des surfaces médianes des tenons et rainures

La convention d’écriture suivante permet de distinguer si la spécification porte sur une face de la rainure ou sur la surface médiane.

La zone de tolérance est limitée par deux plans et doit contenir la surface médiane.

4 - COTATION FONCTIONNELLE 4-1

Démarche cotation fonctionnelle

La démarche cotation fonctionnelle consiste à déterminer les défaillances pouvant se produire en cas de défauts géométriques des surfaces puis à imposer des spécifications sur ces surfaces pour éviter l’apparition de ces défaillances. Le choix des tolérances est un compromis entre le coût de fabrication de la pièce et le risque d’apparition de la défaillance.

4-2

Liaison primaire plan / plan

Cette démarche est illustrée sur la liaison entretoise / support.

Les défauts de forme des plans nuisent à la précision de l'assemblage et peuvent induire la déformation des pièces lors du serrage des vis. Il faut limiter le gap entre les pièces en imposant des spécifications de planéité. Le gap est la distance maxi entre les surfaces lorsqu'elles sont en contact 15


4-3

Liaison secondaire cylindre / cylindre

Si D < d ou si les cylindres ne sont pas perpendiculaires aux plans de contact, le montage sera impossible. Si D très grand par rapport à d, le palpeur ne sera pas centré sur l'axe du support.

Pour assurer le centrage du palpeur, il faut que D ne soit pas trop grand par rapport à d. Ceci impose un faible défaut de perpendicularité des cylindres par rapport aux plans.

4-4

Cotation obtenue

La démarche impose donc les spécifications suivantes sur les deux pièces. (les tolérances sont notées t1s, t2s pour le support (s) et t1e, t2e pour l’entretoise ( e). Avec les tolérances choisies, les exigences fonctionnelles donnent : -

Un gap maxi de 0,04 Un jeu mini nul Un jeu maxi de 0,06.

16


-

Remarque : le jeu maxi est directement lié à la qualité du centrage du palpeur. Les relations ci-après montrent que le jeu maxi est la somme des 2 tolérances sur les diamètres et des 2 tolérances de perpendicularité. Augmenter ces tolérances dégrade automatiquement le centrage du palpeur.

5 - LECTURES DES SPECIFICATIONS GEOMETRIQUES 5-1

Démarche de lecture

Les spécifications sont du type suivant :

Les spécifications géométriques peuvent se lire en renseignant chacune des 6 rubriques suivantes :

(Ce processus est résumé dans la fiche de lecture des spécifications).

5-2

Nom du symbole

DONNER LE NOM DU SYMBOLE DE LA SPECIFICATION. L’ensemble des symboles définis dans les normes est résumé dans ce tableau, avec un classement en spé cification de forme, d’orientation, de position et de battement.

17


5-3

Elément tolérancé (ou élément spécifié)

DEFINIR L’ELEMENT SPECIFIE (surface réelle, axe réel, surface médiane réelle) et designer par un petit texte l’élément spécifiée. (ex : plan supérieur, face d’appui du couvercle…)

Synthèse de la fiche de lecture :

18


5-4

Système de références

5-4-1 Désignation des éléments de référence Rappel : Il n’y a pas de référence pour une spécification de forme.

POUR CHAQUE REFERENCE PRIMAIRE, SECONDAIRE, TERTIAIRE, DEFINIR LA NATURE DE LA REFERENCE (surface nominale, axe ou plan médian), DONNER LE CRITERE D’ASSOCIATION ET DESIGNER LA SURFACE DE REFERENCE PAR UN PETIT TEXTE. (ex : plan supérieur, face d’appui du couvercle…) Les références sont définies par le système de références de la spécification et sont identifiées sur la pièce par les cadres de références. Le cadre de référence est placé directement sur la surface, en face du diamètre pour un cylindre, en face de la cote de largeur pour désigner un plan médian. Si le cadre de référence est placé sous un cadre de tolérance, l’élément de référence est la l’élément spécifié .

Les références sont définies sur le modèle nominal. Dans un système de références, les références sont en positions relatives exactes entre elles. Les références sont donc perpendiculaires ou inclinées d’un angle nominal entre elles ou située à une distance nominale si elles sont parallèles.

L’opération d’association consiste à superposer le modèle nominal sur les surfaces réelles de la pièce en respectant l’ordre primaire, secondaire, tertiaire imposé par le système de références. Sur machine à mesurer, les points sont identifiés sur la pièce dans le repère de la machine à mesurer. Les algorithmes d’association permettent d’orienter le modèle nominal dans ce repère mesure, en respectant des critères qui dépendent du type de surfaces. 5-4-2 Association d’un plan La référence représente le plan supposé de contact entre les pièces.

Le plan nominal est associé à l’élément de références avec le critère « minimax ». Définition : La surface minimax est la surface nominale tangente extérieure matière qui minimise la distance maxi.

19


La référence spécifiée peut être simulée en plaçant la pièce sur un marbre. Si la pièce est bombée, elle peut basculer sur le plan tangent. La distance maxi entre l’élément de référence et la référence spécifiée peut être minimisée en plaçant des cales de même épaisseur de chaque côté de la pièce.

5-4-3 Association d’un plan médian La référence représente le plan médian commun entre un tenon et une rainure lorsque les pièces sont assemblées.

La référence porte sur le plan médian si le cadre de référence est en face de la cote de largeur entre les deux plans. Définition : la référence spécifiée est le plan médian des deux plans minimax aux deux faces latérales de la pièce.

5-4-4 Association d’un cylindre La référence représente l’axe commun entre les pièces lorsqu’elles sont assemblées.

Pour un cylindre, le cadre de référence est en face de la cote de diamètre. - Arbre : La référence spécifiée est l’axe du plus petit cylindre parfait contenant le cylindre réel - Alésage : La référence spécifiée est l’axe du plus gros cylindre parfait contenu dans l'alésage réel

20


5-4-5

Exemples



Système de références cylindre | plan



Système de références plan | cylindre



Système de références plan | plan | plan

-

A : référence primaire, plan tangent du côté libre de la matière qui minimise la distance maxi (plan minimax B: référence secondaire, plan perpendiculaire à A, tangent du côté libre de la matière et qui minimise la distance maxi C : référence tertiaire, plan perpendiculaire à A et à B, tangent du côté libre de la matière

5-4-6 Système de références incomplet Le système de références est incomplet s’il ne permet pas de po sitionner complètement la zone de tolérance de la spécification.

21


Les mobilités résiduelles non bloquées par le système de références permettent de déplacer le modèle nominal pour placer, si possible, l’élément réel tolérancé dans la zone de tolérance (la zone de tolérance est positionnée par rapport à l’élément nominal spécifié).

Le modèle nominal peut être orienté autour de A pour placer, si possible, l’élément spécifié dans la zone de tolérance. 5-4-7

-

5-5

Synthèse de la fiche de lecture :

Référence secondaire : Même définition que la référence simple en ajoutant "perpendiculaire (ou orientée de °) à la primaire" et le cas échéant, "distant de x mm de la primaire". Référence tertiaire : Même définition que la référence simple en ajoutant "perpendiculaire (ou orientée à °) à la primaire et à la secondaire" et, le cas échéant, "distant de x mm de la primaire ou de la secondaire ".

Elément nominal spécifié

DECRIRE L’ELEMENT NOMINAL EN DONNANT S A NATURE (PLAN, DROITE, SPHERE..) ET SA POSITION PAR RAPPORT AUX REFERENCES. L’élément nominal est défini par le modèle nominal ou par le dessin de définition. Le modèle nominal est associé au système de références défini sur la pièce. Ex : Elément nominal : plan situé à 7 mm de D.

5-6

Zone de tolérance

DECRIRE LA FORME ET LA LARGEUR DE LA ZONE DE TOLERANCE. Pour les spécifications de lignes (rectitude, circularité, profil de ligne), préciser l’orientation des plans d’intersection. La zone de tolérance est de la largeur égale à la tolérance. La forme de la zone de tolérance dépend de la nature de la surface et du type de spécification.

22


La position de la zone de tolérance dépend du type de spécification :

5-7

Critère de validation

LA SPECIFICATION EST VERIFIEE SI L’ELEMENT TOLERANCE EST CONTENU DANS LA ZONE DE TOLERANCE. Exemples :

23


6 - EXMPLES ET COMPLEMENTS 6-1

Richesse des normes

Les normes ISO de cotation offrent beaucoup d'autres possibilités, en particulier avec une vingtaine de modificateurs parmi lesquels : -

6-2

Spécification et référence au maximum ou au minimum de matière Spécification et référence en zone projetée [DV] : distance variable entre les références [G] : critère de gauss

Différents types de spécifications de position, d’orientation, de forme

6-2-1 Spécifications de position La localisation impose de placer des cotes encadrées entre l’élément nominal spécifié par rapport aux références du système de références pour définir les surfaces nominales.

Localisation d’un plan -

Elément spécifié : plan supérieur (tous les points de la surface) Référence : plan minimax à la surface A Surface nominale : plan situé à 30 mm de A Zone de tolérance : zone comprise entre 2 plans distants de 0,5. La zone est centrée sur la surface nominale. La spécification est vérifiée si l’élément spécifié est conte nu dans la zone de tolérance.

Localisation de l’axe d’un cylindre Elément spécifié : axe réel de l’alésage (lieu des centres des sections) Référence primaire : plan minimax à la surface A Référence secondaire : plan perpendiculaire à A minimax à la surface B Surface nominale : axe situé à 13 mm de A et 15 mm de B Zone de tolérance : zone cylindrique de diamètre 0,5. La zone est centrée sur la surface nominale. La spécification est vérifiée si l’élément spécifié est contenu dans la zone de tolérance.

Symétrie d’une tenon La symétrie est équivalente à une localisation, avec une cote encadrée « 0 » qui devient implicite. -

Elément spécifié : surface médiane du tenon supérieur (lieu des milieux des bipoints) Référence primaire A : plan bissecteur des deux plans minimax aux surfaces latérales Surface nominale = référence A Zone de tolérance : zone comprise entre 2 plans distants de 0,5. La zone est centrée sur la surface nominale. 24


-

La spécification est vérifiée si l’élément spécifié est contenu dans la zone de tolérance.

Coaxialité La coaxialité positionne une surface de révolution par rapport à un système de références de révolution et coaxial. -

Elément spécifié : axe réel du cylindre (lieu des centres des sections) Référence primaire A : axe du plus petit cylindre contenant l’élément de références A Surface nominale = axe de A Zone de tolérance : zone cylindrique de diamètre 0,4. La zone est centrée sur la surface nominale. La spécification est vérifiée si l’élément spécifié est contenu dans la zone de tolérance.

Localisation sur un groupe de trous. L’indication nx indique les trous forment un groupe de n trous avec n zones de tolérances. (Lorsque les n trous sont répartis sur un cercles, implicitement, l’angle entre les trous est 360°/n). -

Elément spécifié : 3 axes réels des 3 alésages (lieu des centres des sections) Référence primaire : plan minimax à la surface D Référence secondaire : plus petit cylindre perpendiculaire à D contenant le centreur E Surface nominale : 3 axes situé à 20 mm de E tous les 360° Zone de tolérance : 3 zones cylindriques de diamètre 0,3. Chaque zone est centrée sur l’axe nominal. La spécification est vérifiée si les éléments spécifiés sont contenus dans la zone de tolérance (Le modèle nominal peut être orienté autour de E pour que les 3 axes spécifiés appartiennent simultanément aux 3 zones de tolérance).

6-2-2 Spécifications d’orientation Parallélisme par rapport à la surface secondaire

25


-

Elément spécifié : plan vertical (tous les points de la surface) Référence primaire : plan minimax à la surface A Référence secondaire : plan perpendiculaire à A minimax à la surface B Surface nominale : plan situé à 15 mm de B Zone de tolérance : zone comprise entre 2 plans distants de 0,2. La zone est parallèle à la surface nominale. La spécification est vérifiée si l’élément spécifié est contenu dans la zone de tolérance.

Inclinaison d’un plan -

Elément spécifié : plan incliné (tous les points de la surface) Référence primaire : plan minimax à la surface A Référence secondaire : plan perpendiculaire à A minimax à la surface B Surface nominale : plan incliné de 30° passant par une droite à 35 mm de B et à 40 mm de A Zone de tolérance : zone comprise entre 2 plans distants de 0,1. La zone est parallèle à la surface nominale. La spécification est vérifiée si l’élément spécifié est contenu dans la zone de tolérance.

Parallélisme d’un plan -

Elément spécifié : plan supérieur (tous les points de la surface) Référence : plan minimax à la surface A Surface nominale : plan situé à 30 mm de A Zone de tolérance : zone comprise entre 2 plans distants de 0,2. La zone est parallèle à la surface nominale. La spécification est vérifiée si l’élément spécifié est contenu dans la zone de tolérance.

Perpendicularité d’un plan -

Elément spécifié : plan vertical (tous les points de la surface) Référence : plan minimax à la surface A Surface nominale : plan perpendiculaire à A Zone de tolérance : zone comprise entre 2 plans distants de 0,2. La zone est parallèle à la surface nominale. La spécification est vérifiée si l’élément spécifié est contenu dans la zone de tolérance. (Les mobilités résiduelles du plan de référence permettent de déplacer le modèle nominal pour placer si possible la surface spécifiée dans la zone de tolérance - le modèle peut glisser sur le plan A).

26


Perpendicularité d’un cylindre -

Elément spécifié : axe réel de l’alésage (lieu des centres des sections) Référence : plan minimax à la surface A Surface nominale : droite perpendiculaire à A Zone de tolérance : zone cylindrique de diamètre 0,2. La zone est parallèle à la surface nominale. La spécification est vérifiée si l’élément spécifié est contenu dans la zone de tolérance. (Les mobilités résiduelles du plan de référence permettent de déplacer le modèle nominal pour placer si possible la surface spécifiée dans la zone de tolérance - le modèle peut glisser sur le plan A).

6-2-3 Spécifications de forme Les spécifications de forme ont pour objectif de garantir la qualité du contact entre les pièces. La zone de tolérance est libre par rapport à la surface nominale.

Planéité d’un plan -

Elément spécifié : plan supérieur (tous les points de la surface) Zone de tolérance : zone comprise entre 2 plans distants de 0,1. La spécification est vérifiée si l’élément spécifié est contenu dans la zone de tolérance.

Cylindricité d’un cylindre -

Elément spécifié : Surface réelle du cylindre Zone de tolérance : zone comprise entre 2 cylindre coaxiaux dont la différence de rayon est 0,1 La spécification est vérifiée si l’élément spécifié est contenu dans la zone de tolérance.

Circularité (des sections perpendiculaires à l’axe) Elément spécifié : ligne intersection de la surface réelle du cylindre avec les plans d’intersection perpendiculaires à l’axe du cylindre.

27


-

Zone de tolérance : zone comprise entre 2 cercles dont la différence de rayon est 0,02 appartenant au plan d’intersection. La spécification est vérifiée si l’élément spécifié est contenu dans la zone de tolérance, pour tous les plans d’intersection.

Rectitude de l’axe d’un cylindre Elément spécifié : axe réel du cylindre (lieu des centres des sections) Zone de tolérance : cylindre de diamètre 0,02. La spécification est vérifiée si l’élément spécifié est contenu dans la zone de tolérance, pour tous les plans d’intersection.

6-3

Tolérancement d’un axe dans une zone plane

Sans symbole Ø, la zone de tolérance est limitée par 2 plans. La zone est centrée sur l'axe nominal. Elle est orientée perpendiculairement à la flèche issue du cadre de tolérance. L'orientation doit être décrite à partir des surfaces de référence ou éventuellement à partir d'autres surfaces.

-

Nom du symbole : localisation Elément spécifié : axe réel de l’alésage (lieu des centres des sections) Références primaire: A : plan minimax au plan inférieur 28


-

6-4

Référence secondaire B : plan perpendiculaire à A, minimax au plan gauche Elément nominal : axe situé à 13 mm de A et 15 mm de B Zone de tolérance : zone limitée par 2 plans distants de 0,5, centrée sur l’axe nominal. La zone est parallèle à B Critère de validation : la spécification est respectée si l’élément spécifié est dans la zone de tolérance.

Zone commune

Le modificateur CZ (Common Zone) permet de considérer que plusieurs surfaces constituent une seule surface fonctionnelle. La zone de tolérance est donc commune aux deux surfaces. Les deux surfaces réelles doivent appartenir simultanément à la zone de tolérance.

Sans CZ, la spécification est appliquée 2 fois de manière indépendante à chaque plan exactement comme si la spécification était écrite 2 fois (figure inférieure). Chaque spécification doit être vérifiée indépendamment l’une de l’autre. Dans le cas de cette pièce, le système de référence A | B laisse libre la rotation autour de B, pour placer, si possible chaque surface dans sa zone de tolérance.

6-5

Tolérances générales

L’objectif du tolérancement général est d’imposer des limites à l’ensemble des surfaces de la pièce, en particul ier pour toutes les surfaces non fonctionnelles de la pièce. Le tolérancement général est décrit par une spécification de position d’une surface quelconque appliquée à l’ensemble des surfaces de la pièce par rapport au système de références désignant les surfaces de mise en position de la pièce dans son environnement. En pratique cette spécification impose que tous les points de la pièce soient dans une zone de tolérance centrée sur le modèle nominal.

29


Sur un dessin de définition, il suffit de décrire toutes les dimensions et tous les angles sous forme encadrées par rapport au système de références. En CAO, les cotes encadrées et les angles peuvent ne pas être indiquées, ce qui est indispensable pour des pièces de fonderie ouvragées comme des carters moteur par exemple.

Il est donc très facile de faire une cotation ISO des pièces simples. Il faut définir un système de références et mettre un tolérancement général. Il suffit alors d’ajouter quelques spécifications pour les surfaces imposant une tolérance plus précise.

7 - CORRECTION DES EXERCICES 

Assemblage tenon rainure

Sans l’exigence de l’enveloppe, la montabilité n’est pas garantie uniquement avec les dimensions locales. La figure ci après montre un tenon conforme de largeur 14 et une rainure conforme de largeur 14. Compte tenu des défauts de forme, l’assemblage est impossible.

Sans exigence de l’enveloppe, la montabilité n’est pas assurée. Montage du roulement 1. Déterminer le jeu entre la bague extérieure du roulement et l’alésage : Jeu maxi = Dmaxi – dmini = 56,03 – (56-0,011) = 0,041 Jeu mini = Dmini – dmaxi = 56 – 56 = 0 

2. Déterminer le serrage entre la bague intérieure du roulement et l’arbre : 30


Lecture Spécifv14 Sept 2016

Recommend Documents