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M . R A D O U A N I @ e n s a m - u m i . a c . m a محمد رضواين École Nationale

M . R A D O U A N I @ e n s a m - u m i . a c . m a محمد رضواين École Nationale Supérieure d’Arts & Métiers املدرسة الوطنية العليا للفنون واملهن  : Marjane 2, B.P. : 15290 – Meknès, Maroc  : مرجان2، صندوق الربيد : 15290 – مكناس، املغرب Tél : 05 35 46 71 60/62 – Fax : 05 35 46 71 64 الهاتف: 05 35 46 71 60/62 – الفاكس : 05 35 46 71 64 Site web : www.ensam-umi.ac.ma : املوقع الإلكرتوين de la Géométrie des Produits Métrologie M . R A D O U A N I @ e n s a m - u m i . a c . m a محمد رضواين S p é c i f i c a t i o n e t V é r i f i c a t i o n d e l a G é o m é t r i e d e s P r o d u i t s Page 2 Métrologie 1- Introduction Les performances des moyens de production ont énormément progressé ces dernières décennies. Néanmoins, les variations géométriques des produits fabriqués subsistent et subsisteront sans doute toujours. Les défauts géométriques constatés ont vu leur amplitude diminuer mais ils sont toujours là et jouent un grand rôle sur la qualité et le coût des produits. L’obtention à moindre coût de la qualité géométrique tout au long du cycle de vie du produit "conception, fabrication, inspection, maintenance…" impose la maîtrise des normes ISO de tolérancement. Le langage normalisé est un support de communication et critère contractuel d’acceptation ou de refus des pièces mécaniques. Il se situe au cœur des échanges techniques actuellement utilisés dans les projets, notamment dans les dessins de définition. Il est donc essentiel que les indications syntaxiques et grammaticales portées sur les dessins soient appliquées et comprises par tous de la même façon. Ne pas utiliser un langage commun, univoque entraîne un surcoût du produit fabriqué :  Temps gaspillé en compréhension, en explication et en discussion ;  Problème de la sur-spécification ou sous-spécification des produits ;  Interprétations différentes d’un même symbole d’un pays à un autre ;  Rétablir des dessins à la suite d’un audit ou d’un constat de non-conformité ;  Modifier des outillages ou des moyens de production du fait de spécifications inadaptées ;  Risque d’accepter des pièces au contrôle qui ne puissent pas jouer leur rôle fonctionnel ;  Risque de refuser des pièces aptes à l’emploi par le métrologue. 1.1- Concept de normalisation GPS Les normes ISO introduisent une spécification géométrique des produits GPS1 qui révolutionne les relations entre les donneurs d'ordres et les fournisseurs d'un produit. Elles permettent de communiquer dans un marché international. Les règles, symboles et syntaxes développés dans les normes GPS constituent un langage commun de communication pour les mécaniciens qui permet de régir les relations contractuelles entre les entreprises. Elles s’efforcent de donner des outils de plus en plus performants permettant de répondre à des problématiques de prescriptions de conception et de vérification. L'impact économique de ce langage intervient à trois niveaux dans le milieu industriel : 1 Geometrical Product Specification M . R A D O U A N I @ e n s a m - u m i . a c . m a محمد رضواين S p é c i f i c a t i o n e t V é r i f i c a t i o n d e l a G é o m é t r i e d e s P r o d u i t s Page 3 Métrologie  Description précise des besoins permettant l’élaboration des pièces de haute technologie.  Optimisation des moyens de fabrication pour produire en fonction des tolérances exigées.  Réalisation à un moindre coût du produit. 1.2- Phase de spécification d’un mécanisme Le concepteur imagine une solution qui sera traduite mentalement et graphiquement par une image prévisionnelle de la réalité. Cette représentation est sensée respecter des conditions de fonctionnement qui, dans un second temps, sont transformées en diverses spécifications "sur des surfaces ou entre des surfaces". Ces spécifications sont autant de limitations géométriques imposées aux surfaces fonctionnelles pour garantir le bon fonctionnement du système. Ces conditions permettent de limiter les variations de dimension, de forme, d’orientation et de position entre des surfaces fonctionnelles "influentes" au regard de la condition visée. Figure 1. Modèle de spécification et modèle de vérification dans le concept GPS Dans la phase de la spécification des produits, l’objectif reconnu du tolérancement consiste à fixer des limites admissibles de variation de la géométrie réelle pour prévoir, lors du montage, le respect des exigences fonctionnelles du mécanisme, tout en assurant l’interchangeabilité des pièces. Idée, besoin Spécifications fonctionnelles Zones de tolérances, "cibles" issues des conditions fonctionnelles à atteindre 4. Formalisation d’une relation entre : ▪ Un élément "image" de la réalité ; ▪ Une "zone de variation" admissible dans laquelle doit se situer l’image 1. Création d’éléments géométriques parfaits liés à la réalité imaginée ou physique 2. Construction d’éléments géométriques parfaits caractérisant la condition 3. Expression géométrique de la condition Modèle de spécification associé Définir et quantifier les variations géométriques probables des produits, en vue de garantir les fonctionnalités recherchées "Réalité" modélisée Solution imaginée, représentée par une image, contrainte par des conditions fonctionnelles Produit réel Mesurage de la réalité Quantification de l’écart entre l’élément spécifié "mesuré" et une référence Modèle de vérification associé Analyser et quantifier les écarts entre la réalité "fabriquée" et la représentation de la qualité géométrique visée "Réalité" physique Pièce réelle devant respecter des conditions géométrique Modèle de spécification Modèle de vérification Représentation spécifiée Qualification du produit M . R A D O U A N I @ e n s a m - u m i . a c . m a محمد رضواين S p é c i f i c a t i o n e t V é r i f i c a t i o n d e l a G é o m é t r i e d e s P r o d u i t s Page 4 Métrologie 1.3- Phase de vérification des spécifications La vérification de la géométrie des produits quant à elle, doit permettre de s’assurer par la mise en œuvre de moyens métrologiques que les pièces physiques réalisées sont bien conformes aux spécifications. Le métrologue lit, comprend et contrôle les spécifications définies par le concepteur. Pour cela, il suit une démarche de vérification fondée sur une acquisition de la réalité "la pièce fabriquée" à partir de laquelle il associe aux surfaces mesurées des éléments géométriques parfaits, construits de façon à retrouver le "contrat géométrique" correspondant à la spécification exigée. Le concept GPS permet de rapprocher les deux phases, depuis les définitions des tolérances, des éléments géométriques associés aux surfaces "imaginées" ou "réelles" jusqu’à la maîtrise de la qualité des mesurages (Figure 1). 1.4- Modèle géométrique nominal D’une manière générale, le tolérancement consiste à fixer les limites admissibles de variation de la géométrie réelle des pièces. Il porte sur des parties de la surface réelle de la pièce et s’appuie sur des éléments géométriques de différentes natures. Il exprime les relations entre ces différents éléments. La géométrie réelle d’une pièce est définie par la surface réelle qui sépare la matière de la pièce de son environnement. Pour des raisons fonctionnelles évidentes, il n’est pas possible de considérer la surface réelle comme un tout mais comme étant constituée de différentes parties jouant des rôles différents au sein du mécanisme. À chacune de ces parties de la surface réelle de la pièce correspond alors un élément géométrique idéal défini en forme, en orientation et en position idéales. L’ensemble des éléments géométriques idéaux représente le modèle géométrique parfait de la pièce appelé modèle géométrique nominal. À l’heure actuelle la définition de la géométrie nominale des pièces mécaniques isolées s’exprime par le dessin technique qui le support des informations géométriques. Les symboles graphiques normalisés, utilisés pour l’expression des limites admissibles de variation de la géométrie réelle constituent le langage du mécanicien. En effet, ces symboles doivent permettre aux divers acteurs de l’entreprise jouant un rôle sur la géométrie des pièces d’un mécanisme, de s’exprimer et de se comprendre. Des possibilités et de l’univocité de ce langage va dépendre la qualité et le cout des produits réalisés. Ce langage doit donc répondre à un certain nombre de besoins : M . R A D O U A N I @ e n s a m - u m i . a c . m a محمد رضواين S p é c i f i c a t i o n e t V é r i f i c a t i o n d e l a G é o m é t r i e d e s P r o d u i t s Page 5 uploads/Geographie/ polycopie-metrologie-specification-amp-verification-de-la-geometrie-des-produits.pdf