Métrologie Doc Prof

Lycée Technique- SETTAT

SCIENCES DE L’INGENIEUR – Unité Production -

Classe : 1STM

METROLOGIE (mesurage et contrôle)

Prof stagiaire : EL MOUKHTARI

Doc prof : 1/14

Mise en situation : Durant la fabrication des pièces mécaniques (Fig1 : exemple pièce réalisée sur un tour parallèle).il est nécessaire de vérifier la conformité géométrique au dessin de définition de produit fini. Il s’agit donc d’effectuer des mesurages ou contrôles soit : - avant l’usinage : contrôle des pièces brutes - en cours d’usinage - à la fin de fabrication : contrôle le produit fini Comment ?

Fig :1

Par l’ensemble des moyens technique utilisés pour le contrôle des pièces mécanique qu’on appelle la METROLOGIE

I-

Définition :

La métrologie peut se défini comme étant la science de la mesure associée à l’évolution de son incertitude ou l’ensemble de techniques qui permettent d’évaluer des performances.

II 

Généralité : La mesure est l’ensemble des opérations ayant pour but de déterminer la valeur d’une grandeur physique. Le contrôle permet de s’assurer du respect de la spécification chiffrée contenues dans le cahier des charges. La valeur réelle de la grandeur de l’élément est comprise entre deux valeurs limites (maxi, mini)



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


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Le contrôle peut se faire par mesure ou par attribut at

Contrôle par mesurage : ou contrôle quantitatif La grandeur à contrôler est mesurée et on vérifie qu'elle est comprise entre les valeurs mini et maxi autorisées Contrôle par attribut : ou contrôle qualitatif Le contrôle est dit par attributs lorsque lorsque l’on vérifiée que la caractéristique contrôlée se situe ou non dans les limites désirées Exemple :

Si l’on s’intéresse au diamètre d’un alésage. Le contrôle par mesurage permet de rechercher la valeur du diamètre alors que le contrôle par attribut va seulement nous permettre de dire si la pièce contrôlée est bonne o u mauvaise. Définitions d’une dimension : C’est la distance entre deux éléments géométriques (plan/plan, plan/génératrice..etc.) Tolérance d’une dimension : La dimension réalisée doit être comprise entre deux dimensions limites (cote maxi et cote mini).la différence entre ces deux dernières es constitue la tolérance Cotes Cote nominale Cote maximale Cote minimale Cote effective Intervalle de tolérance Ecart supérieur Ecart inferieur

Identification CN : c’est la dimension théorique CMax : c’est la cote le plus grande possible Cmini : c’est la cote le plus petite possible Ce : c’est la cote réalisée (ou cote réelle) IT= cote maxi - cote mini Es= cote maxi – cote nominale EI = cote mini – cote nominale



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Types de mesures : -

Par mesure direct : calibre à coulisse, micromètre Par comparaison : comparateur, cale étalon Par calibrage : jauges de tolérances maxi et mini, calibres à mâchoires

III-

Instruments de mesure à lecture directe :

1- Calibre à coulisse (ou pied a coulisse) :  Description du pied à coulisse

 Fonctionnement : Il se compose d'une règle fixe graduée en millimètre,, munie d'un bec formant une butée fixe (le pied). Sur cette règle glisse une coulisse graduée, muni d'un bec mobile et portant le repère de lecture et un vernier. La précision est de 0,1 à 0,02mm. Qu’est ce qui donne la précision au calibre à coulisse ?  Précision de mesures : Si la règle est toujours graduée en mm, il n’en est pas de même pour le VERNIER. Celui-ci, ci, gravé sur le coulisseau, a une graduation particulière dont le nombre de divisions va déterminer la précision de lecture du calibre à coulisse. Le Vernier au 1/10 possède 10 graduations égales, égales, et mesure 9 mm. 1 graduation = 9/10 =0,9 mm. Le Vernier au 1/20 possède 20 graduations égales, et mesure 19 mm. 1 graduation = 19/20 =0,95 mm Le Vernier au 1/50 possède 50 graduations égales, et mesure 49 mm. 1 graduation = 49/50 = 0,98 mm.



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Compléter pléter le dessin suivant pour le vernier au 1/50 ème :

0.98 mm

0.04 mm

0.06 mm

Quelle est la relation entre le nombre de graduations et la précision de l’instrument ? : Précision = 1/ nombre de graduations du vernier

Déduire la précision des pieds à coulisse à vernier suivants : Précision du 1/50 = 0.02 mm . Précision du 1/10 = 0.1 mm Précision du 1/20 = 0.05 mm

 Mode opératoire : Mesure On doit insérer l’objet à mesurer dans les mâchoires du pied à coulisse et fermer ces mâchoires sur l’objet. On fige la mesure par la molette de blocage.

Lecture

La règle est graduée en mm mm. Le zéro du vernier donne la valeur en mm. Le vernier comporte 50 graduations. Chaque graduation représente 0,98mm 0,98mm. Le zéro du vernier étant entre les traits 31 et 32 on a en premier lecture ……………….…. ……………….….31,00 mm Nous recherchons sur le vernier un trait se trouvant en coïncidence avec un trait quelconque de la regle.ici c’est celui suivant la division chiffrée 6 ce qui ddonne en seconde lecture 6 /10………….… ………….… 0,60mm et 2 /50……………………………....... ……………………………....... 0,04mm Soit au total ……………………...….= ……………………...….=31,64mm



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 Types de pied à coulisse

à vernier

à cadran a aiguille

A affichage Numérique

 Exemples de possibilités de mesure

Mesure extérieur pièce cylindrique

Mesure intérieur

Mesure extérieur pièce prismatique

 Exemples de lectures : 0

1

0

0

1

2

2

1

Lire : 26,28 mm

3

4

3

4

5

6

2

7

5

8

1

2

7

Lire : 2,56 mm

0

4

3

0

9

6

3

5

4

5

6

6

7

7

8

9

0



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2- Jauges de profondeur :  Description : Cet appareil est une variante du calibre à coulisse il permet la mesure des profondeurs et la méthode de lecture utilisée est strictement identique au calibre à coulisse.

jauge de profondeur à vernier universel

jauge de profondeur numérique

 Exemples de possibilités de mesure

mesure en cours d’usinage

Situation de la cote à mesurer

3- Appareil à vis micrométrique a- Micromètre :  Description : Un micromètre est constitué d’un corps en (U) possédant une touche fixe et une touche mobile actionnée par un tambour, sa précision : 0,01 mm à 0.001 mm.

Rainure non débouchante

Rainure débouchante

placer la cote à mesurer sur le dessin



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 fonctionnement: Le micromètre ou palmer est un instrument de précision qu’on doit utiliser avec soin. Il est muni d’un tambour qui tourne autour d’une règle graduée. Le micromètre est choisit en fonction de la pièce à mesurer (0 à 25mm, 25 à 50mm, …). La précision est de 0,01 à 0,001mm. Il doit être étalonné à l’aide d’une cale de référence Echelle des mm 31mm

Echelle des ½ mm +0,5mm

Echelle des 1/100 mm +0,13mm

31,63mmm

Qu’est ce qui donne cette précision au micromètre ?  Précision de mesures : vis au pas 0.5 mm Le tambour est gradué en 50 parties égales. Le pas du système vis et écrou est de 0.5 mm, c’est-à-dire qu’un tour complet du tambour déplace la touche mobile de 0.5 mm. Quelle est la valeur d’une graduation du tambour ? 0.5*1/50 =1/100 de mm. La précision de lecture est donc de 1/100 de mm

 Mode opératoire : Mesure

Pièce 0

0 - 25

Lecture

1

2

15 10 5 0

Toujours serrer avec la molette

On doit insérer l’objet à mesurer dans les mâchoires du micromètre. L’approche se fait à l’aide du tambour gradué, le serrage de la pièce se fait à l’aide de la molette limiteur d’effort. La règle fixe est graduée au demi-millimètre. Un tour du tambour correspond à 0,5 mm et 50 graduations du tambour. Les graduations valent 0,01 mm. La règle fixe indique……………. 21,00 mm le tambour indique……….…..……0,26 mm Donc, la mesure est :………... = 21,26 mm

La règle fixe indique………….. 22,50 mm le tambour indique…….……….. 0,06 mm La mesure est alors :………. = 22,56 mm



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 Exemples de lecture :

lecture sur l’échelle supérieur…13,00 mm lecture sur l’échelle inférieur……0,50 mm lecture sur le tambour.. :….……...0,41 mm

lecture sur la règle ….... :13,00mm Lecture sur le tambour…. 0,87mm

lecture directe :………….…23,980mm Lecture sur le tambour :……0,007mm

Soit le total de…………..………13,91 mm

Soit le total de…………..13,87mm

Soit le total de de……….…...23,987mm

b- Micromètre d’intérieur 3 touches (alésomètre) description : TOUCHES

 Fonctionnement C’est un instrument, destiné à la mesure du diamètre des alésages, les trois touches permettent un auto-centrage centrage sur 3 génératrices à 120°. Précisions : 1/100 de mm ou 1/1000mm. 1/1000mm

 Amplitude de mesurage : de 6 à 275 mm, découpée en plages (ex : 20 – 25). c- Jauge micrométrique de profondeur (description)



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 Fonctionnement : C’est un instrument qui possède une semelle trempée et rodée permettant la mesure précise de profondeur.il est équipé de piges de longueurs différents  Amplitude de mesurage : 0 - 75mm, 0 - 100mm, 0 - 200mm ou 0 - 300mm. Utilisation : L’utilisation de la jauge micrométrique de profondeur est la même que celle de la jauge de profondeur classique.

 Conclusion : Le choix de l’instrument de mesure dépend de la précision et la forme de la surface. d- Autres variantes d’instruments micrométriques :

La mesure directe est entachée de trop d’erreurs et incertaine, de plus, la lecture n’est que locale. Il faut donc trouver une méthode de mesure précise .D’ou l’utilisation des instruments de mesure indirecte



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IV-


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Instruments de mesure indirecte :

1- Comparateur : Le comparateur est un appareil de mesure de longueur.il n’indique pas une mesure absolue mais une mesure relative par rapport à un point de référence.

 Description et lecture : Le comparateur à cadran a la forme d’une Gross montre .la grande aiguille, commandée par le palpeur fait un tour pour une différence de cote de 1 mm. Le grande cadran est divisé en 100 partie égales, il est donc possible d’apprécier le 1/100 de mm. Le petit cadran indique le nombre de tours de la grande aiguille. L’ensemble de la grande graduation peut tourner autour de l’axe de la montre, afin que la division (zero) puisse être mise à volonté devant l’aiguille centrale .il existe également des comparateurs à cadran permettant d’apprécier le 1/1000 de mm.  Mode opératoire La mesure par comparaison ne permet pas de chiffrer directement une dimension, elle permet de la comparer à une grandeur de référence (une pile de cales étalon par exemple). Opération 1 : Phase d’étalonnage du comparateur (mise à zéro) sur une pile de cales étalon de hauteur h. Opération 2 : Après mise en place du comparateur sur la pièce, lecture de la différence e entre h et d. (a placer sur le schéma).



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 Autres variantes de comparateurs :

Comparateur Comparateur à cadran Comparateur d’interieur

numérique

V- Moyens de contrôle : 1- Situation problème : Le contrôle par mesure est trop lent et n’est pas sûr (problème de déréglage et de lecture) de plus, il exige des manipulations parfois difficiles. On préfère donc, par une simple comparaison avec un étalon adapté, s’assurer sans la mesurer que la cote réelle est bien comprise entre les limites maxi et mini prévues par le dessin de définition. D’où l’utilisation du contrôle par comparaison (ou lee contrôle par attribut) .Son avantage réside dans la simplicité et la rapidité de la mesure. 2- Etalons de contrôle : Ce sont des instruments matérialisant les valeurs limites (maxi et mini). L’une de ces valeurs limites doit « entre », l’autre valeur limitee ne doit « n’entre pas ».  Mode opératoire des étalons - Tampon lisse double(T.L.D)

Un coté du tampon correspond à la dimension limite supérieure de l’alésage, côté « n’entre pas »,, et un coté qui correspond à la limite inférieure de l’alésage, côté « entre ». On peut donc conclure que la dimension de l’alésage est entre ces 2 valeurs.



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- jauge plate double + 0 ,02 2

90 J7

MAX

MIN

-0 ,0 13

Le coté indiqué « MIN » (89,987) de la jauge plate double doit rentrer dans la rainure ou l’alésage contrôlé, le coté indiqué « MAX » (90,022) ne doit pas rentrer dans la rainure ou l’alésage contrôlé.

- bague lisse 60,000

60,000

Entre

N’entre pas

L’arbre contrôlé doit rentrer dans la bague de plus grand diamètre (bague « entre » :60) et ne doit pas rentrer dans la bague de plus petit diamètre (bague « n’entre pas » :59,975).

0,025

0

- calibres à mâchoires Pour des pièces males

Calibre à mâchoires double

Calibre à mâchoires à l’enfilade

- Le tampon fileté

Les tampons permettent le contrôle des filetages intérieurs (taraudage)

- Bagues filetées M 24 x 3,00

Les bagues filetées permettent contrôle des filetages extérieurs.

M 2 4 x 3 ,0 0



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Exercices d’application :  Exercice 1 : Indiquer pour chaque cas de lecture la valeur mesurée (Pied à coulisse à vernier au 1/10)

0.2 mm

37.8 mm

66.5 mm

94.4 mm

141.2 mm

204 mm

Indiquer pour chaque cas de lecture la valeur mesurée (Pied à coulisse à vernier au 1/20)

11.8 mm

274.75 mm

 Exercice 2 : Indiquer pour chaque cas de lecture la valeur mesurée (micromètre)

15.5

12.62



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10.25

8.55

12.98

11.85

 Exercice 3 : Pour ces différents instruments, indiquez s’il s’agit d’instrument de mesure ou d’instrument de contrôle.

Mesure

Mesure

Contrôle

Contrôle

Contrôle

Mesure

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