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Document : Cours1GM\Décoddesdef_prof.doc guy.percebois@ac-nancy-metz.fr Page 1/22 PRÉAMBULE Enseigner la métrologie dimensionnelle et géométrique en référence aux normes en vigueur et aux référentiels du niveau du baccalauréat STI est un exercice délicat et périlleux. En effet si les concepts métrologiques et les méthodologies définis par les normes ont beaucoup évolué ces dernières années, en revanche le contenu des programmes, les méthodes de mesurage et les procédés techniques mis en œuvre dans les lycées ont évolué de façon très disparate depuis la grande réforme des bacs GM que nous avons mis en place il y a maintenant quinze ans. On relève les mêmes écarts dans le monde industriel où cohabitent encore tous les modes de tolérancement, du 19ème siècle à nos jours. La difficulté dans le domaine est bien moins de connaître la dernière norme que de faire évoluer et synchroniser les différentes représentations personnelles. Il est évident que ce type de problématique est de nature fortement polémique. Pour éviter ces travers, nous préférons aborder le problème de façon technique : - en référence à quelles normes les dessins proposés sont-ils cotés ? - comment lire (ou interpréter) les tolérancements ? - quel langage adopter ? - comment choisir une caractéristique géométrique observable en relation avec une fonction ? - ou de façon plus concise : que devons-nous enseigner à nos élèves ? En l’absence de directives précises, nous publions ici un document réalisé dans le cadre des objectifs que se sont fixés les membres de l’équipe de recherche-action-formation GPS piloté par Fabien SCHNEIDER Maître de conférences Génie Mécanique et spécialiste de la discipline à l’IUFM de Lorraine. Il s’agit d’un condensé concernant les « tolérancements dimensionnels et géométriques normalisés ». Nous avons rassemblé les connaissances dans le domaine que devrait posséder un élève de TGM afin de décoder un dessin de définition dans le but de réaliser la pièce puis d’en contrôler la conformité. Nous nous sommes attachés à nous appuyer sur les normes publiées, en vigueur actuellement et accessibles (c'est-à-dire présentes dans le catalogue AFNOR). Cependant, pour préparer l’avenir, il a été tenu compte des concepts proposés dans les différentes versions des projets de normes Internationales correspondantes. Dans la mesure du possible, nous nous sommes affranchis de toute interprétation personnelle. Enfin, nous nous sommes refusés à dénaturer des notions sous prétexte de simplification. La première partie est basée, sur la norme GPS de base ISO 8015 de 1985. Elle traite : - du principe de l’indépendance - des cotes linéaires tolérancées - de l’exigence d’enveloppe Il s’agit à la fois de la norme et de l’interprétation de la norme le plus communément admis par les spécialistes du domaine. La deuxième partie est basée sur les normes GPS générales NF E 04-552 (1983) et NF E 04-554 (1988). Elle traite : - des tolérances géométriques de forme - des tolérances géométriques d’orientation - des tolérances géométriques de position - des tolérances géométriques de battement Document : Cours1GM\Décoddesdef_prof.doc guy.percebois@ac-nancy-metz.fr Page 2/22 Par rapport aux exemples de la norme d’origine, chaque exemple présenté a été clarifié et précisé en tenant compte des apports de normes de base plus récentes. Pour cette raison et en préambule aux exemples nous avons défini : - le concept GPS conformément au paragraphe « introduction » de la norme ISO/TR 1438 de 1995. - les éléments associés et les éléments dérivés pour les éléments de référence et les éléments tolérancés conformément à la norme GPS NF EN ISO 14660-1-1996. En effet, nous avons trouvé utile de montrer les avantages de la spécification géométrique des éléments par rapport à une cotation linéaire inappropriée, sans référence à un langage normalisé et seulement justifiée par des habitudes qui ne sont plus en correspondance avec les attentes de l’industrie d’aujourd’hui. Par exemple il est simple d’expliquer aux élèves que, si le mesurage d’une « dimension locale réelle » entre deux points, à l’aide d’un calibre à coulisse, d’un micromètre ou même d’une machine à mesurer, est une mission impossible, par contre, on peut mesurer, avec une incertitude probablement maîtrisée, la distance entre deux surfaces planes, parallèles et localisées géométriquement l’une par rapport à l’autre à l’aide d’un instruments de mesurage traditionnel (à lecture directe ou par comparaison) ou tridimensionnel. Nous avons conscience que ces notions peuvent paraître compliquées et abstraites pour nos élèves mais en revanche ceux-ci ont l’avantage sur l’enseignant de n’avoir aucun à priori. Assimiler ce concept (peut-être nouveau pour l’enseignant) ou un autre ne constitue pas un obstacle pour l’élève. Enfin, et dans le but de lever toute ambiguïté pouvant susciter des débats, il serait indispensable d’indiquer sur les documents techniques et (ou) les dessins de définition des sujets proposés aux élèves, les intitulés des normes principales sur lesquelles s’appuient les tolérancements proposés Il est évident que ce document est perfectible et nous serions reconnaissants aux collègues de communiquer leurs appréciations, suggestions et critiques éventuelles à l'adresse suivante : Guy.Percebois@ac-nancy-metz.fr Nous restons à la disposition des collègues qui désireraient recevoir d'autres renseignements. Document : Cours1GM\Décoddesdef_prof.doc guy.percebois@ac-nancy-metz.fr Page 3/22 1. LE DESSIN DE DÉFINITION 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 ISO 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 et contrôle. 2. NOTIONS DE TOLÉRANCEMENT Le tolérancement normalisé définit des grandeurs mesurables sur des pièces réelles et leurs limites à l’aide : • de cotes • de tolérances dimensionnelles • 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 et d’interprétation de ce langage qui reposent sur : Ø un principe : le principe de l’indépendance Ø des tolérances dimensionnelles Ø une exigence : l’exigence d’enveloppe Ø 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 mécaniques qui constituent le mécanisme. Avertissement : dans le domaine de la cotation et du tolérancement, les manuels de productique ne sont pas toujours conformes aux normes ISO et peuvent donc présenter des erreurs et des imprécisions ! LYCÉE LOUIS VINCENT METZ LE DÉCODAGE DU DESSIN DE DÉFINITION Cours de productique - Classe de 1GM Version du 17/01/05 en référence à des normes Document : Cours1GM\Décoddesdef_prof.doc guy.percebois@ac-nancy-metz.fr Page 4/22 3. EXEMPLES DE DESSINS DE DÉFINITION DE PRODUITS FINIS Document : Cours1GM\Décoddesdef_prof.doc guy.percebois@ac-nancy-metz.fr Page 5/22 Document : Cours1GM\Décoddesdef_prof.doc guy.percebois@ac-nancy-metz.fr Page 6/22 4. NOTIONS DE SPÉCIFICATION GÉOMÉTRIQUE 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. » (norme ISO/TR 17450-1 2000) Ainsi la représentation d’une pièce sur un dessin de définition et son tolérancement normalisé 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 géométrie nominale. ce sont les écarts géométriques autorisés appelés aussi tolérancements Il s’agit : - de la forme (géométrie de la pièce) - des dimensions angulaires et linéaires Il s’agit : - 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) Définition de la géométrie nominale : forme + dimensions Définition du tolérancement : zones de tolérance + écarts géométriques admissibles 50 20 30 25 15 ∅14 Zone de tolérance Zone de tolérance Zone de tolérance 50 (30) B C ∅0,2 B A C A (20) 0,3 C Brut : étiré 30 x 20 25 Tolérancements ISO 8015 1985 NF E 04-552 1983 0,2 A B ∅14H8 E Ra 3,2 Ra 3,2 Ra 3,2 (30) Document : Cours1GM\Décoddesdef_prof.doc guy.percebois@ac-nancy-metz.fr Page 7/22 5. LES ÉLÉMENTS uploads/Industriel/ tol-geo-pre-bac.pdf