Tolérance géometrique

LYCEE LOUIS VINCENT METZ

Version 1 du 11/11/11

TOLERANCEMENT GPS (geometrical Product specification) SOMMAIRE 1. LE DESSIN DE DEFINITION

2

2. NOTIONS DE TOLERANCEMENT

2

3. EXEMPLES DE DESSIN DE DEFINITION

3,4

4. NOTIONS DE SPECIFICATION GEOMETRIQUE DES PRODUITS 5 (GPS) 5. LE PRINCIPE DE L’INDEPENDANCE L’I NDEPENDANCE

6

6. LES ELEMENTS TOLERANCES EN DIMENSIONNEL

7

7. LES TOLERANCES DIMENSIONNELLES

8

8. L'EXIGENCE D'ENVELOPPE

9

9. SYSTEME ISO DE COTES ET D'AJUSTEMENT

11

10. LES TOLERANCES GEOMETRIQUES

12

11. PRINCIPE DU TOLERANCEMENT GEOMETRIQUE

12

12. LES ELEMENTS TOLERANCES DES TOLERANCES GEOMETRIQUES

13

13. LES ELEMENTS DE REFERENCE

14

14. TOLERANCES GEOMETRIQUES DE FORME

16

15. TOLERANCES GEOMETRIQUES D'ORIENTATION

18

15.1 ET 15.2. PARALLELISME

18

15.3 ET 15.4. PERPENDICULARITE

19

16. TOLERANCES GEOMETRIQUES DE POSITION

20

16.1. COAXIALITE

20

16.2. LOCALISATION

20

16.3 ET 16.4. SYMETRIE

21

16.5, 16.6, 16.7, 16.8. LOCALISATION

22

17. BATTEMENT BATTEMENT SIMPLE SIMPLE

26

18. BATTEMENT BATTEMENT TOTAL TOTAL

27

19. ZONE COMMUNE

28

20. ETATS DE SURFACE

29

21. LE MODELE NOMINAL

30

Document :tolerancement GPS v1.doc

g.percebois modif jm gaumel

Page 1/30

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1. LE DESSIN DE DEFINITION DE PRODUIT FINI C’est un document de référence conforme aux normes et qui représente, en une ou plusieurs vues, l’état de finition d’un produit élémentaire (pièce). Il est élaboré par les différents intervenants du cycle conception-fabrication-contrôle qui doivent maîtriser le même langage : le langage des normes de cotation.

Son but : • définir les éléments de la pièce (surfaces) et leurs dispositions relatives • définir la distribution de la matière par rapport à ces surfaces • définir toutes les spécifications et indications qui caractérisent la pièce et en particulier : - les caractéristiques dimensionnelles et/ou géométriques - le tolérancement* des éléments Le dessin de définition d’un produit doit toujours être associé aux processus de fabrication fabrication et contrôle. * : Le terme "tolérancement" a tendance à remplacer le terme "cotation".

2. NOTIONS DE TOLERANCEMENT Le tolérancement normalisé définit des grandeurs mesurables mesurables sur des pièces réelles et leurs limites à l’aide : • de cotes • de tolérances dimensionnelles en référence à des normes ** • de tolérances géométriques • d’indications d’états de surface C’est un langage graphique qui comprend : • des symboles et des règles d’écriture appliqués aux dessins techniques et aux documents annexes • des règles de lecture de ce langage qui reposent sur :  un principe : le principe de l’indépendance  des tolérances dimensionnelles  éventuellement une exigence : l’exigence d’enveloppe  des tolérances géométriques. Chaque tolérance possède : • une limite supérieure et/ou • une limite inférieure. Ces limites admissibles sont déterminées dans le but : • de maîtriser la fabrication et/ou • de satisfaire au mieux les fonctions pour lesquelles le mécanisme a été conçu et pour un coût minimal. L’écart entre ces deux limites constitue : • un intervalle de tolérance (IT) pour le tolérancement dimensionnel • une zone de tolérance pour le tolérancement géométrique. La comparaison entre les résultats des mesurages effectués sur les pièces et les valeurs limites de ces tolérances permet de déterminer la conformité ou la non-conformité des pièces constituant le mécanisme. **: la matrice GPS est un tableau regroupant et montrant la structure de toutes les normes de tolérancement ISO













3. EXEMPLES DE DESSINS DE DEFINITION DE PRODUITS FINIS

























4. NOTIONS DE SPECIFICATION GEOMETRIQUE DES PRODUITS (GPS) « La spécification géométrique constitue l’étape de conception destinée à établir l’étendue des écarts tolérés d’un ensemble de caractéristiques d’une pièce donnée, satisfaisant aux exigences de performance fonctionnelle de la pièce. Elle définit également un niveau de qualité en adéquation avec le processus de fabrication, les limites tolérées pour la fabrication, ainsi que les critères satisfaisant à la décision de contrôle de la pièce. » (extrait de la norme ISO/TR 17450-1 2000) Ainsi la représentation d’une pièce sur un dessin de définition et son tolérancement normalisé ∅14H8

25

E

Ra 3,2

∅0,2

C

A

B

(20)

C

0,1

) 0 3 (

0,3

B

A

R a 3 ,2

50

2 , 3 a R

C

) 0 3 (

0,2

A

B

Brut : étiré 30 x 20

Tolérancements ISO 8015 1985 NF E 04-552 1983

expriment à la fois : la géométrie idéale de la pièce

les tolérances pour la géométrie réelle de la pièce

c’est la géométrie parfaite de la pièce appelée aussi

ce sont les écarts géométriques autorisés appelés aussi

géométrie nominale.

tolérancements Zone de tolérance

∅14

25 20 0 3

5 1

Zone de tolérance

Zone de tolérance

50

Il s’agit : Il s’agit : -

de la forme (géométrie de la pièce)

-

des dimensions angulaires et linéaires

-

de zones de tolérance définies autour de la géométrie nominale et construites sur la géométrie réelle

-

d’écarts admissibles pour une caractéristique géométrique (taille, état de surface)













5. LE PRINCIPE DE L’INDEPENDANCE selon la norme GPS de base ISO 8015 1985 « Chaque exigence dimensionnelle ou géométrique spécifiée sur un dessin doit être respectée en elle-même (indépendamment (indépendamme nt des autres exigences) exigences) sauf sauf si une relation particulière (ex : exigence d'enveloppe, tolérance au maximum ou au minimum de de matière) est spécifiée. spécifiée. »

Exemple

Signification des symboles

Tolérances géométriques (selon la norme GPS générale NFE 04-552 ou ISO 1101) 0,05 0,03 0,01

A A

5 2 , 0 2

de position : localisation

• Tolérance

d’orientation : parallélisme

• Tolérance

de forme : planéité

Dimension théorique exacte accompagnant la localisation 5 , 0 ± 0 2

A

• Tolérance

Tolérance dimensionnelle : cote linéaire + tolérancement (selon la norme GPS de base ISO 8015)

Désignation de la surface de référence pour les tolérances géométriques de position et d’orientation (selon la norme GPS générale NF E 04 554 ou ISO 5459)

Commentaires : La tolérance dimensionnelle limite uniquement les dimensions locales réelles mais pas les écarts de forme, d’orientation ou de position. Les différentes tolérances doivent être considérées indépendamment l'une de l'autre.















6. LES ÉLEMENTS TOLERANCES EN DIMENSIONNEL DI MENSIONNEL selon la norme GPS NF EN ISO 14660-1-2 1996 Définition : un élément tolérancé est un élément non idéal . C’est en général l’élément réel lui-même, une partie de celuici ou un élément élaboré à partir de celui-ci. Convention : dans ce document, les éléments tolérancés et les surfaces réelles correspondantes sont en rouge.

ÉLEMENTS TOLERANCES DES TOLERANCES DIMENSIONNELLES Exemples de cotation

Éléments réels

Éléments tolérancés

Surface cylindrique

Ensemble des dimensions locales

Élément tolérancé

Commentaires

L’élément tolérancé est l’ensemble des dimensions locales.

a

±

Ce sont les distances entre deux points opposés (bipoints) appartenant à la surface réelle.

X

∅

Cylindre associé

Couple de 2 surfaces planes X±a

Ensemble des dimensions locales Élément tolérancé Plans associés

L’élément tolérancé est l’ensemble des dimensions locales.

Ce sont les distances entre deux points opposés (bipoint) appartenant chacun à une surface réelle.













7. LES TOLERANCES DIMENSIONNELLES selon la norme GPS de base ISO 8015 1985 8.1 Cote linéaire tolérancée : diamètre d’un cylindre Représentation graphique

Modélisation

1 , 0 ± 0 4

1 d

∅

Tolérancement ISO 8015 1985

Intervalle de tolérance :

Surface cylindrique réelle tolérancée

2 d

4 d

3 d

5 d

Dimensions locales réelles mesurées

IT = cote Maxi – cote mini

Condition de conformité : chaque dimension locale réelle ou taille mesurée entre deux points (bipoint) diamétralement opposés et appartenant à la surface réelle tolérancée doit être comprise dans les limites de la tolérance. (voir détail de l’élaboration de la taille dans la norme ISO 14660-2 1996).

39,9 ≤ di ≤ 40,1

Commentaires Il s’agit ici de la cotation d’un élément géométrique unique de forme nominalement cylindrique caractérisée par un paramètre intrinsèque (c-à-d appartenant en propre au cylindre) appelé diamètre. La cote linéaire tolérancée ne limite pas le défaut de forme (cylindricité) de l’élément (pas d’exigence d’enveloppe).

8.2 Cote linéaire tolérancée : distance entre deux surfaces planes et parallèles Représentation graphique

Modélisation

1 , 0 ± 4 2

Surfaces planes réelles tolérancées

2 d 1 d

3 d

4 d 5 d

6 d













Remarques : - La cote linéaire tolérancée ne peut s’appliquer qu’à un élément cylindrique ou à deux éléments plans parallèles et en physiquement. vis-à-vis. Il faut que le bipoint existe physiquement. 40±0,2 Exemples : 15±0,1 40±0,2 15±0,3 2 , 0

± 0 3

Zone valide Cote valide sur une zone

Cotes non valides 2 , 0 ± 0 2

0 1 h 2 1

∅

Zone de validité de la cote 30±0,1

Cotes non valides

∅

15±0,3

15±0,2

10±0,2

30±0,1

Cotes non valides

Cotes valides

(On peut néanmoins accepter cette cotation pour des trous taraudés.)

- Ces cotes non valides seront remplacées par des tolérances géométriques de localisation - Une cote linéaire tolérancée ne définit pas de zone de tolérance

8. L’EXIGENCE D’ENVELOPPE selon la norme GPS de base ISO 8015-1985 Un arbre coté ∅30 -0,1/-0,2 ne pourra pas toujours s'assembler s'assembler dans un alésage coté ∅30 +0,2/0 forme est excessif, par exemple, s’il est cintré ).

(si son défaut de

Interférence de matière

1 , 0 3

∅

5 8 , 9 2

∅













8.2 Cote linéaire tolérancée avec exigence d’enveloppe : diamètre d’un arbre Représentation graphique

Modélisation

Enveloppe de forme parfaite à la dimension au « maximum de matière »

Exigence d’enveloppe E 1 , 0

0 4

± 0 4

∅ ∅

1 , 0 4

∅

3 d

2 d

1 d

∅

Diamètres locaux réels Surface cylindrique réelle tolérancée

Tolérancement ISO 8015 1985

Conditions de conformité La surface cylindrique réelle tolérancée tolérancée doit respecter les deux exigences suivantes suivantes : • l’arbre l’arbre

entier doit rester dans la limite de l’ enveloppe cylindrique de forme parfaite et de ∅ 40,1. Il s’agit de la dimension au « maximum de matière » qui correspond, pour un arbre, à sa cote maxi. • chaque chaque

≤ ∅ ∅ 40,1 diamètre local doit vérifier la condition de conformité : ∅ 39,9 ≤ di ≤

8.3 Cote linéaire tolérancée avec exigence d’enveloppe : diamètre d’un alésage Représentation graphique

Modélisation

Enveloppe de forme parfaite à la dimension au « maximum de matière »

Exigence d’enveloppe

E 1 , 0

± 6 1

∅

1 d

2 d

3 d

4 d

9 , 5 1

∅













9. LE SYSTEME ISO DE TOLERANCES ET D’AJUSTEMENTS Selon la norme GPS générale NF EN 20286-1 1993 ou ISO 286-1 9.1 Exemple de cotation

Examinons en détail la spécification du dessin de définition : ∅14 H 8 (page 5)

∅

14

H

8

diamètre d’une surface cylindrique

Symbole de la qualité

Dimension nominale commune

Symbole de la position de la zone de tolérance

Position de la zone de tolérance : la position de l'intervalle de tolérance par rapport à la ligne zéro est symbolisée par une (ou quelquefois 2) lettre de l’alphabet, majuscule pour les alésages et minuscule pour les arbres. Qualité : la qualité (appelé également position de la tolérance ou précision) est symbolisé par un nombre : 01 - 0 - 1 - 2 - 3 ………………………… …………………………………… ………… 13 - 14 - 15 - 16 lus récis

moins récis

Pour une même qualité, l'intervalle de tolérance varie en fonction de la dimension nominale : plus la dimension est grande, plus l’intervalle de tolérance est grand.

9.2 Représentation graphique d’un ajustement

Intervalle de Tolérance = Dimension maximale – Dimension minimale Ou en abrégé :

Dimension maximale

IT = D maxi – D mini

Tolérance dimensionnelle Dimension minimale Dimension nominale

Pour l’alésage :

Ecart inférieur Ecart supérieur

Ecart supérieur ES = D max – D nom Ecart inférieur EI = D min – D nom

Pour l’arbre :

Jeu Maxi

Alésage

Jeu mini

Ecart supérieur es = d max – D nom Ecart inférieur ei = d min – D nom

Arbre

Ligne zéro















10. LES TOLERANCES GEOMETRIQUES Selon la norme GPS générale NFE 04-552 1983 OU ISO 1101 1983 Elles définissent toutes un même type de tolérance par « zone de tolérance » Tolérances

Cas généraux

Forme

Forme d’une ligne quelconque

(sont intrinsèques)

Forme d’une surface quelconque

Orientation

Inclinaison

Position

Localisation

Battements (Le battement est le défaut conjugué de forme , d’orientation et de position mesuré au cours de la rotation d’un élément autour d’un axe de référence)

Cas particuliers Rectitude Circularité Planéité Cylindricité Parallélisme Perpendicularité Concentricité Coaxialité symétrie Radial Axial Oblique Radial Axial Oblique (Norme NF)

Battements circulaires (norme ISO) simples (norme NF) Battements totaux

11. LE PRINCIPE DU TOLERANCEMENT GEOMETRIQUE : EXEMPLE Support de la zone de tolérance

Cadre de tolérance 0,2

A

dimension théorique exacte

2 , 0

Zone de tolérance

Surface tolérancée Dimension théorique exacte













12. LES ELEMENTS TOLERANCES DES TOLERANCES GEOMETRIQUES Définition : un élément tolérancé est un élément non idéal . C’est en général l’élément réel lui-même, une partie de celuici ou un élément élaboré à partir de celui-ci. Il doit être situé à l’intérieur d’une zone de tolérance pour tolérance pour satisfaire la condition de conformité.

Convention : dans ce document, les éléments tolérancés et les surfaces réelles correspondantes sont en rouge.

ÉLEMENTS TOLERANCES DES TOLERANCES GEOMETRIQUES Exemples de cotation

Éléments réels

Éléments tolérancés

Surface plane

Surface plane elle-même

Commentaires

Élément tolérancé A

0,2

0,2

L’élément tolérancé est la surface réelle elle-même

Surface cylindrique

Surface cylindrique elle-même Élément tolérancé

L’élément tolérancé est la surface réelle elle-même.

Surface cylindrique

La ligne médiane extraite

L’élément tolérancé est la ligne médiane extraite













13. LES ÉLEMENTS DE REFERENCE

selon la norme GPS NF E 04-554 1988 ou ISO 5459 1981 et le projet projet de norme ISO/DIS 5459-2 2001 13.1 Définition Une surface de référence est un élément réel appartenant appartenant à la pièce et utilisée pour construire une référence spécifiée. La « référence spécifiée » est : • soit un élément idéal associé à la surface de référence (cas de la surface plane) • soit un élément idéal plus simple qui en est dérivé (cas de l'axe d’un cylindre ou du plan médian d'un couple de 2 surfaces planes). La référence spécifiée sert de référence de position et(ou) d’orientation à l’élément support de la zone de tolérance. Convention : dans ce document, les références spécifiées et leurs surfaces réelles correspondantes sont en bleu.

13.2 Construction des références spécifiées

ELEMENTS DE REFERENCE Exemples de cotation

Éléments réels Surface plane

Références spécifiées Le plan associé à la surface réelle Référence spécifiée

A

Commentaires

La référence spécifiée est le plan associé à la surface réelle. C’est un plan géométriquement parfait, tangent du côté libre de matière et, si nécessaire, occupant une position moyenne.

surface de référence

Surface cylindrique A

L’axe du cylindre associé à la surface réelle Référence spécifiée

La référence spécifiée est l’axe du cylindre associé à la surface réelle.













13.3 Langage graphique le plus courant désignant la référence spécifiée Type d’élément

Représentation graphique

A Pour désigner une référence spécifiée associée à une surface plane réelle :

Commentaires

A Le triangle indicateur de la référence spécifiée est : - sur la référence spécifiée ou bien - séparé de la ligne de cote.

ou

A Pour désigner l’axe d’un cylindre associé à une surface cylindrique réelle :

Le triangle indicateur de la référence spécifiée est dans le prolongement de la ligne de cote.

A Pour désigner un plan médian aux deux plans associés à un couple de 2 surfaces planes réelles :

A Le triangle indicateur de la référence spécifiée est dans le prolongement de la ligne de cote.

13.4 Différents types de références spécifiées Langage graphique

Définitions













14. ÉTUDE DE TOLERANCES GEOMETRIQUES DE FORME Selon les normes GPS générales NFE 04-552 - 1983 ou ISO 1101 - 1983. 14.1 Tolérance géométrique de planéité d’une surface plane.


Modélisation

Plan théorique P1

0,08

Plan théorique P2 Zone de tolérance 8 0 , 0

Surface réelle tolérancée

= t


Zone de tolérance : espace compris entre deux plans P1 et P2 idéaux, parallèles, distants de t = 0,08. Cette zone est libre en rotation et en translation par rapport à la pièce.

Condition de conformité : la surface réelle tolérancée doit être située dans la zone de tolérance. 14.2 Tolérance géométrique de cylindricité d’une surface cylindrique.


Modélisation















14.3 Tolérance géométrique de forme d’une surface complexe, prismatique ou/et de révolution (selon la norme expérimentale XP E 04-562 2000) Représentation graphique Modélisation

dimensions dime nsions théori ues exact exactes es

5

Support de la zone de tolérance : forme théorique

3 R

0 3 R

SE1

FRM 0,2

SE2

5

3 R 0 3 R

t = 0,2

Sphère













15. ÉTUDE DE TOLERANCES GEOMETRIQUES D’ORIENTATION Selon les normes GPS générales NFE 04-552 1983 ou ISO 1101 1983. 15.1 Tolérance géométrique de parallélisme d’une surface plane par rapport à une surface plane. Représentation graphique 0,1

Modélisation

A

Surface réelle tolérancée

Plan théorique P1 Zone de tolérance

1 , 0

Plans parallèles

Plan théorique P2

= t

A Tolérancements ISO 8015 1985 NF E 04-552 1983

Surface de référence

Référence spécifiée A

Référence spécifiée A : élément idéal associé à la surface de référence (tangent du côté libre de matière).













15.3 Tolérance géométrique de perpendicularité d’une surface plane par rapport à une autre plane. Représentation graphique

0,1

Modélisation t = 0,1

A

Plan théorique P1

Plan théorique P2

Zone de tolérance Surface réelle tolérancée

A Surface de référence

Référence spécifiée A


Référence spécifiée A : élément idéal A associé à la surface de référence (tangent du côté libre de matière). Zone de tolérance : espace compris entre deux plans P1 et P2 idéaux, parallèles, distants de t = 0,1 et













16. ÉTUDE DE TOLERANCES GEOMETRIQUES DE POSITION Selon les normes GPS générales NFE 04-552 1983 ou ISO 1101 1983. 16.1 Tolérance géométrique de coaxialité d’une surface cylindrique par rapport à une surface cylindrique Représentation graphique A

∅0,1

Modélisation Cylindre associé A

A

Référence spécifiée (axe de A) 1 D

Surface réelle tolérancée Elément tolérancé (ligne médiane extraite) Zone de tolérance

2 D

L

1 , 0

∅ ∅


Surface de référence

= t

Référence spécifiée : axe du cylindre idéal A associé à la surface de référence. Zone de tolérance : cylindre idéal de diamètre t = ∅ 0,1 coaxial à la référence spécifiée A. Condition de conformité :

la ligne médiane extraite de la surface réelle tolérancée doit être située dans la zone de













16.3 Tolérance géométrique de symétrie d’un couple de surfaces planes par rapport à un autre couple de surfaces planes. Représentation graphique

Modélisation Référence spécifiée A : plan médian aux deux plans associés

12H9

0,3

A

Zone de tolérance

P1

t =03

P2

surface médiane extraite du couple de plans 50±0,1

A plan associé


Couple de 2 plans tolérancés

plan associé

Couple de 2 surfaces de référence

Référence spécifiée A : plan médian aux deux plans associés à chaque surface du couple de surfaces de référence. Zone de tolérance : espace compris entre deux plans P1 et P2 idéaux, parallèles, distants de 0,3 et disposés symétriquement par rapport à la référence spécifiée A.















16.5 Tolérance géométrique de localisation d’une surface plane par rapport à deux surfaces planes. Représentation graphique

Modélisation Zone de tolérance Surface réelle tolérancée

t = 0,2

0,2

B

30°

A B

P2 Référence secondaire spécifiée B Surface de référence secondaire

Support de la zone de tolérance













16.6 Tolérance géométrique de localisation d’une surface cylindrique par rapport à deux surfaces planes. Représentation graphique

Modélisation

Surface de référence secondaire 40

∅0,3

B

A B

dimensions théoriques exactes Zone de tolérance

Référence secondaire spécifiée B













16.7 Tolérance géométrique de localisation d’une surface cylindrique par rapport à trois surfaces planes. Représentation graphique

Modélisation t = ∅0,3

Élément tolérancé (ligne médiane extraite) Perpendicularités implicites

Zone de tolérance

90°

Surface de référence primaire

Référence tertiaire













16.8 Tolérance géométrique de position d’une surface complexe, prismatique ou/et de révolution par rapport à deux surfaces planes (selon la norme expérimentale XP E 04-562 2000) Représentation graphique Modélisation

Support de la zone de tolérance : forme théorique

dimensions théoriques exactes

LOC 0,2 A B 55

B

3 R

55 Référence secondaire spécifiée B Surface de référence secondaire

SE1 SE2 3 R

t = 0,2













17. ÉTUDE DES TOLERANCES DE BATTEMENT SIMPLE Selon les normes générales NFE 04-552 1983 ou ISO 1101 1983. 17.1 Tolérance géométrique de battement simple axial d’une surface plane par rapport à une surface cylindrique. Représentation graphique 0,1 A

A

Modélisation Référence spécifiée A axe du cylindre associé Surface de référence d

Surface réelle tolérancée Ligne intersection entre la surface tolérancée et le cylindre de mesurage















18. ÉTUDE DES TOLERANCES DE BATTEMENT TOTAL Selon les normes générales NFE 04-552 1983 ou ISO 1101 1983. 18.1 Tolérance géométrique de battement total axial d’une surface plane par rapport à une surface cylindrique.













19. ZONE COMMUNE OU COMMON ZONE : CZ Le dessin de définition du lardon d'étau page 3 présente ce tolérancement :  Les 3 écritures sont équivalentes :

0,2 CZ

C













20. NOTIONS D’ÉTATS DE SURFACE selon la norme GPS générale NF EN ISO 1302-2002

20.1 Quelques paramètres d’état de surface Ligne moyenne













21. LE MODELE NOMINAL 21.1 Définition Il permet l'analyse détaillée de tolérancements géométriques et l'écriture du programme de mesurage pour machine à

Tolérance géometrique

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