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TOLÉRANCEMENT GÉOMÉTRIQUE INTERPRÉTATION document téléchargeable sur le site ww

TOLÉRANCEMENT GÉOMÉTRIQUE INTERPRÉTATION document téléchargeable sur le site www.ac-nancy-metz.fr FABIEN SCHNEIDER IUFM DE LORRAINE UNIVERSITÉ DE METZ ÎLE DU SAULCY 57 045 METZ CEDEX fabien.schneider@ac-nancy-metz.fr AVRIL 2005 Les reproductions de publications protégées contenues dans ce document sont effectuées par l’IUFM de Lorraine avec l’autorisation du Centre Français d’Exploitation du droit de copie 20, rue des Grands Augustins – 75006 PARIS Tolérancement Interprétation Fabien SCHNEIDER avril 2005 2 TABLE DES MATIÈRES Avant-propos ____________________________________________________________________4 I. La normalisation _____________________________________________________________6 II. Le Tolérancement Graphique ___________________________________________________7 A. Interprétation du Tolérancement Graphique _________________________________________ 7 B. Concept GPS (Geometrical product specification) _____________________________________ 9 C. Modèle géométrique de tolérancement et généralités __________________________________ 13 1. Domaine géométrique d’Emploi __________________________________________________________ 13 2. Définitions et modèle___________________________________________________________________ 14 D. Principe de tolérancement de base : l'indépendance ___________________________________ 21 E. Tolérancement par zones de tolérance ______________________________________________ 23 1. Tolérancement des dimensions (cotes et tolérances) ___________________________________________ 23 2. Tolérancement des déviations des aspects forme, orientation et position ___________________________ 28 F. Tolérancement par frontière (Enveloppe, état virtuel et état de forme parfaite au maximum de matière)____________________________________________________________________________ 54 1. Exigence de l’enveloppe ________________________________________________________________ 54 2. Exigence du maximum de matière ISO 2692 1988, NF E 04-555 1992 ____________________________ 54 3. Exigence du minimum de matière ISO 2692 1988 ___________________________________________ 61 G. Méthodes de lecture d’une tolérance________________________________________________ 64 1. Lecture d’une cote linéaire et de sa tolérance ________________________________________________ 64 2. Lecture d’une tolérance géométrique_______________________________________________________ 67 III. Le Tolérancement Formel ou Tolérancement des caractéristiques géométriques (Spécification par dimensions) _____________________________________________________76 A. Objectif________________________________________________________________________ 76 B. Définition et philosophie du Tolérancement__________________________________________ 76 C. Structuration de la spécification géométrique ________________________________________ 78 1. Spécification et vérification géométrique ___________________________________________________ 78 2. Processus de spécification et de vérification _________________________________________________ 79 3. Incertitudes___________________________________________________________________________ 80 D. Opérations de la spécification géométrique __________________________________________ 81 1. Modèle de la surface non idéale___________________________________________________________ 81 2. Élément idéal et non idéal _______________________________________________________________ 82 3. Caractéristiques géométriques ____________________________________________________________ 82 4. Opérations pour éléments géométriques ____________________________________________________ 83 E. Vérification et écarts_____________________________________________________________ 84 F. Place des opérations _____________________________________________________________ 85 G. Expression mathématique de la spécification_________________________________________ 86 IV. Normes particulières _________________________________________________________87 A. Tolérances générales NF EN 22768-1 –2 1993________________________________________ 87 1. Tolérances pour dimensions linéaires et angulaires non affectées de tolérances individuelles ___________ 87 2. Tolérances géométriques pour éléments non affectés de tolérances individuelles_____________________ 88 B. Tolérancement des États de surface NF EN ISO 1302 Avril 2002 (E05-016) _______________ 91 Tolérancement Interprétation Fabien SCHNEIDER avril 2005 3 V. Conclusion _________________________________________________________________92 Annexe 1 Normes étudiées et utilisées, Bibliographie ___________________________________93 Annexe 2 Classes d’invariance SATT’s et reclassement _________________________________95 Annexe 3 Degrés de liberté éliminés entre deux classes d’invariance SATT’s________________96 Annexe 4 Modèle géométrique de définition __________________________________________97 Annexe 5 Valeurs d’écarts et degrés de tolérance ______________________________________98 Annexe 6 Cas typiques de références ou systèmes de références__________________________100 Annexe 7 Lecture de tolérances géométriques ________________________________________101 Tolérancement Interprétation Fabien SCHNEIDER avril 2005 4 AVANT-PROPOS L’objectif premier de ce document est d’apporter les éléments nécessaires à une interprétation géométrique certaine 1 des différentes tolérances géométriques normalisées apparaissant sur un dessin technique. Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire de s’appuyer sur les normes ISO couvrant les domaines du dessin technique, du tolérancement et de la métrologie. Ces normes sont en cours de révision, de réécriture ou plus simplement de rédaction suite à l’introduction du concept GPS (spécification géométrique du produit) en 1995. Afin de s’approprier cette évolution et de faciliter la compréhension des documents normalisés à venir, il nous a semblé judicieux d’avoir une lecture synthétique des normes actuelles. Ainsi, nous nous sommes attachés à faire ressortir le modèle géométrique implicite du tolérancement géométrique. Contrairement à la norme qui présente incomplètement une douzaine d’exemples pour décrire les références ou système de références, nous avons préféré apporter une méthode synthétique de constitution des références. Cette méthode en trois points permet non seulement d’expliquer la douzaine de cas particuliers de la norme, elle permet aussi de décrire de façon consensuelle (après avoir fait des choix) tous les systèmes de référence qui peuvent se présenter sur un dessin, et aussi, elle est compatible avec les notions introduites par les dernières normes (2000-2002). Dans le même esprit, nous avons utilisé une approche qui s’appuie sur la fonctionnalité d’un mécanisme pour expliquer les différentes exigences du maximum et du minimum de matière. Ceci nous a permis de prolonger la méthode jusqu'à la description complète de la zone de tolérance et de l'état virtuel. Ce document a été rédigé en prenant en compte les sensibilités des trois principaux intervenants 2 concernés par la spécification géométrique du produit : le concepteur de produit, le concepteur de process (fabricant) et le concepteur de contrôle (métrologue). Il est certain que ce document est susceptible évoluer dans un très proche avenir, certaines questions soulevées par l’étude des normes devraient obtenir une réponse dans les années, voire les mois prochains. 1 Même s’il n’y a pas toujours de réponse normalisée, les questions seront posées. 2 Lorsqu’il est fait mention d’un intervenant, il ne s’agit pas spécifiquement de la personne, mais de la fonction qui peut être assurée par une personne ou par une équipe de personnes. Tolérancement Interprétation Fabien SCHNEIDER avril 2005 5 Les publications normalisées de 2001 font apparaître qu’il existe maintenant deux types de tolérancement. Un tolérancement graphique et un tolérancement formel 3. • Le tolérancement graphique se trouve inscrit sur les dessins techniques. Il décrit des zones de tolérance bi-limite ou uni-limite 4 pour des éléments géométriques à l’aide de symboles graphiques. Assez souvent, ces symboles sont utilisés comme des idéogrammes, certains parlent de capsules, dont le sens est appréhendé grâce aux normes et à la culture du lecteur. Ce tolérancement présente l’intérêt d’être compact et efficace pour donner rapidement une signification, par contre, il peut manquer de précision et conduire à plusieurs interprétations. Le tolérancement graphique décrit habituellement un tolérancement par zone de tolérance ; dans le cas où la tolérance est uni-limite, on pourrait parler de tolérancement par frontières. • Le tolérancement formel, introduit en 2001, consiste en une écriture déclarative symbolique des spécifications. Il décrit une géométrie associée à une pièce réelle ou imaginée et spécifie des limites admissibles pour des paramètres géométriques. Ayant été établi à partir de concepts, il est robuste, précis et univoque. Les spécifications qu’il décrit sont strictement géométriques et découplées de l’usage qui peut en être fait. Il n’y a donc plus d’interprétation. Les concepts qui sont à son origine incluent ceux du tolérancement graphique. Les tolérancements graphiques peuvent donc être décrits sous une forme symbolique et constituent ainsi une classe particulière de tolérancements. Le tolérancement formel est appelé dans la littérature ‘tolérancement par dimensions’ parce que les paramètres tolérés correspondent à des caractéristiques dimensionnelles linéaires ou angulaires. Pour ne pas le confondre avec le tolérancement des dimensions (diamètre d’un cylindre), et si cela est encore possible, il serait préférable de l’appeler ‘tolérancement des caractéristiques géométriques’. Ce document s’intéresse dans un premier temps à l’interprétation ou la lecture des tolérancements graphiques, par zone de tolérance et par frontière. Ceux-ci nécessitent l’appropriation d’une méthode qui constitue l’objet d’une première partie de ce document. Dans un deuxième temps les concepts et les outils du tolérancement formel vont être introduits. Cette partie est plus succincte car, même si les concepts semblent prometteurs, l’on manque encore de recul et d’exemples d’application pour en démontrer l’intérêt. 3 Ces termes ne font pas partie du vocabulaire défini par la norme. 4 L’exigence du maximum de matière décrit un état virtuel qui ne doit pas être dépassé (frontière). L’état virtuel conduit donc à une zone de tolérance uni-limite. Tolérancement Interprétation Fabien SCHNEIDER avril 2005 6 I. LA NORMALISATION La normalisation dans les domaines techniques est prise en charge par des organismes privés reconnus qui ont une structure internationale. En ce qui concerne la spécification géométrique des produits, la normalisation provient de l’ISO : l’ISO est une fédération mondiale d’organismes nationaux de normalisation. L’élaboration des Normes internationales est en général confiée aux comités techniques de l’ISO… Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l’approbation de 75% au moins des membres votants. Quelques sigles : ISO : norme internationale de l’ISO ISO/TR : rapport technique ISO/DIS : avant-projet de norme ISO soumis à enquête probatoire. ISO/TS : spécification technique ISO, représente un accord entre les membres d’un comité technique et est acceptée pour publication si elle est approuvée par plus de 2/3 des membres votants du comité. ISO/PAS : spécification publiquement disponible ISO, représente un accord entre les experts dans un groupe de travail ISO et est acceptée pour publication si elle est approuvée par plus de 50% des membres votants du comité. Les ISO/PAS et ISO/TS font l’objet d’un nouvel examen tous les trois ans afin de décider éventuellement de leur transformation en Normes internationales. EN : norme européenne du CEN, l’adoption d’une norme par le CEN implique que les organismes nationaux annulent les normes nationales en contradiction. PR : avant-projet de norme européenne soumis à enquête probatoire auprès de destinataires choisis. Diffusé pour examen et observation, il est susceptible de modification sans préavis uploads/Geographie/ tolerancement-04-05.pdf