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MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ************* ECOLE NATIONALE SUPERIEURE

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ************* ECOLE NATIONALE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE ************* DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE ET INDUSTRIEL MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ************* ECOLE NATIONALE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE ************* DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE ET INDUSTRIEL Objectifs • Fournir aux étudiants(es) des techniques propres à l'évaluation et à l'identification des besoins métrologiques. • Fournir aux étudiants(es) les outils pour évaluer la variabilité des mesures en fonction des exigences. • Initier les étudiants(es) à la métrologie dimensionnelle. Les étudiants(es) auront l'occasion de mettre en pratique la théorie vue au cours dans le cadre d'exercices et des travaux pratiques. Objectifs pédagogiques o Comprendre et identifier les sources d'erreurs et d’incertitude dans le phénomène du mesurage o Le cours portera une attention spéciale sur la métrologie dimensionnelle et géométrique o Apprendre à sélectionner, utiliser et gérer les appareils de mesure propres à une vérification donnée. o Connaître les techniques existantes permettant d'effectuer une étude statistique de reproductibilité et de répétabilité pour un processus de mesure donné. o Comprendre les principes fondamentaux en étalonnage des instruments de mesure. o Comprendre et interpréter le tolérablement dimensionnel et géométrique d'une composante mécanique afin de planifier son inspection de manière appropriée. o Rédaction d’un rapport de mesure. o Des applications tirées d’études de cas o La résolution d'exercices et des problèmes. I. Travaux dirigés : Deux (2) devoirs et des travaux dirigés permettront aux étudiants(es) d’assimiler les notions vues au cours. II. Travaux pratique : Les travaux pratiques sont constitués de trois manipulations portant sur les techniques d’inspection (appareils conventionnels). III. Programme du cours CHAPITRE 0 : rappels (Dimensions, tolérances géométriques et états de surface) - les symboles et les règles fondamentales (enveloppe, cumul, modificateurs, référentiels) - les tolérances de forme, les systèmes de référence, les tolérances d'orientation et de localisation et les tolérances d’alignement circulaire, battements). - les états de surface CHAPITRE I : Mesurage mécanique : Terminologie et définitions - Introduction à la métrologie : Mesurage, grandeur mesurable, méthodes de mesures (direct et indirect), unités de mesures en mesurage mécanique, système de mesure, procédés de mesure. - Contrôle dimensionnel (par attribut ou par mesurage) : Application des cartes de contrôle et analyse statistique des données en utilisant l’approche maîtrise statistique des processus (MSP) - Étalonnages des instruments de métrologie : procédures de mise en oeuvre (rapport d’étalonnage /constat de vérification) - La gestion des moyens et des laboratoires de mesure. - Gestion d'un parc d'appareils de mesure et mise en place de la fonction métrologique dans l'entreprise CHAPITRE II : Caractéristiques d’un instrument de mesure - Types et caractéristiques des appareils de mesure. - Incertitudes d’un mesurage (les différentes causes d'erreurs) - Caractéristiques d’un instrument de mesure : Etendue de mesure, capacité, résolution, précision, sensibilité, fidélité, justesse, classe d’exactitude. - Choix des appareils de mesure - Techniques de mesure tridimensionnelles: les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) : principe, avantages et limitations CHAPITRE III : Estimation des incertitudes - Introduction aux incertitudes de mesure : types d’erreurs et classification (erreurs aléatoires et erreurs systématiques) - Les modes d'évaluation des incertitudes de mesure - Loi de composition des incertitudes de mesure (Normale, Uniforme, Arcsin) - Détermination et calcul de différents types d’erreurs (aléatoire et systématiques) CHAPITRE 0 : rappels (Dimensions, tolérances géométriques et états de surface) Cotation des dessins 1. Introduction Lorsque l’on conçoit un système, on est amené à le dimensionner pour respecter les conditions de fonctionnement. Il faut donc indiquer les dimensions des pièces afin de les fabriquer. Le but de la cotation est de fournir les dimensions et formes à respecter en fonction de conditions fonctionnelles. 2. Mise en place de la cotation sur le dessin de définition  On indique toujours les cotes réelles de la pièce dessinée (sans tenir compte de l’échelle de tracé).  Ne pas couper une ligne de cote par une ligne d’attache. 3. Tolérances 3.1. Origine du tolérancement Il n’est pas possible en fabrication d’obtenir une dimension demandée par un constructeur avec une absolue précision. Tout au plus peut-on donner deux bornes entre lesquelles se situera la dimension fabriquée. 3.2. Inscription des tolérances On inscrira, à la suite de la valeur nominale, la plage de variation autorisée pour cette dimension, par exemple : signifie que la dimension fabriquée devra se situer entre 97,8 et 98,2 mm On dit que l’intervalle de tolérance (IT) de cette dimension est de 0,4 mm La valeur nominale ne correspond pas forcément (pas souvent) au milieu de l'intervalle de tolérance. Tolérancement symétrique : Tolérancement asymétrique : Tolérancement unilatéral : 3.3 Principes de tolérancement. Suite à l’évolution des normes de cotation et de tolérancement des pièces mécaniques ces dernières années, on utilise et on rencontre de plus en plus sur les plans de définition une cotation faisant appel: - au principe de l’indépendance, - aux exigences de l’enveloppe et du maximum de matière, - aux localisations et aux références. 3.3.1. Principe de l’indépendance. [Norme NF E-04 561/ ISO8015]. « Chaque exigence dimensionnelle ou géométrique spécifiée sur un dessin doit être respectée en elle-même (indépendamment) sauf indication particulière ». Il y a indépendance entre les dimensions et la géométrie des éléments. Il faut décomposer et mesurer séparément les différents types de défauts en métrologie (voir FIG26). C’est le principe utilisé par défaut. Exemple La spécification portée entre deux plans parallèles (ou sur un cylindre) signifie que toutes les dimensions locales des surfaces réelles doivent avoir les valeurs « di » comprises dans l’intervalle [29.9 ; 30.1]. Remarque : Le principe de l’indépendance est parfaitement adapté aux grandes pièces. 3.3.2 Exigence de l’enveloppe E Elle se traduit par la mise en place d’une relation entre la dimension et la forme d’un élément. Elle dit que l’enveloppe de forme parfaite au maximum de matière ne doit pas être dépassée. Exemple Les deux surfaces du parallélépipède ne doivent pas dépasser l’enveloppe de forme parfaite correspondant à deux plans parallèles et distants de 30.1 et aucune dimension locale réelle doit être inférieure à 29,9. Remarque Le principe de l’enveloppe est bien adapté aux pièces destinées à être assemblées. Par contre : il n’est pas adapté lorsque les pièces sont longues. Il ajoute une restriction géométrique, ce qui peut aller à l’encontre des impératifs économiques. Il ne faut donc pas généraliser le principe de l’enveloppe à toute la pièce mais uniquement aux surfaces le nécessitant. 3.3.3. Exigence du maximum de matière M Elle se traduit par la mise en place d’une relation entre la dimension et la position ou l’orientation d’un élément. Elle permet d’augmenter la tolérance géométrique d’un élément ou d’un groupe d’éléments en fonction de la dimension des éléments concernés par la tolérance géométrique. Exemple : La cote de 16.5 correspondant à l’association entre la cote linéaire et la perpendicularité est fixée, ce qui permet d’augmenter la tolérance de la condition géométrique (perpendicularité de 0.4 à 0.6) en fonction de la dimension linéaire de la pièce. Remarque Il est à noter que le principe de l’enveloppe doit être appliqué à la cote linéaire . Pour éviter des formes comme ci-contre, car la perpendicularité est mesuré sur l’axe moyen du cylindre, et permet donc des écarts de forme importants. La cotation au maximum de matière est parfaitement adaptée aux pièces devant s’assembler. 3.4 Tolérances géométriques Les tolérances géométriques limitent l’écart de l’élément réel par rapport à sa forme, son orientation, sa position théoriquement exacte sans tenir compte de la dimension de l’élément [ISO8015] 3.4.1 Elément de référence. Il est désigné par une flèche inversée. Les éléments de référence peuvent être des lignes ou des surfaces réelles. Ils servent à la construction de références simples, communes ou de systèmes de référence. 3.4.2. Types de référence. Les différents types de références les plus utilisés sont résumés dans le tableau suivant : 3.4.3 Les tolérances géométriques a. Les tolérances de forme b. Les tolérances d’orientation c. Les tolérances de positions d- Les tolérances de battement Tableau des caractéristiques à tolérancer 4. Les Ajustements 4.1. Définition Un ajustement est un système de cotation normalisé concernant un assemblage de deux pièces. 4.2. Le système d’ajustement I.S.O. Système international normalisé, il permet au concepteur d’indiquer d’une façon rapide et pratique le type d’assemblage souhaité. En ce qui concerne la maintenance, l’interchangeabilité des pièces est largement améliorée. Du point de vue de la fabrication, les coûts sont abaissés par la diminution du nombre d’outillage et de moyens de contrôle. Le système I.S.O. utilise plusieurs paramètres : • La dimension nominale • La position : c’est à dire la situation de l’intervalle de tolérance de l’arbre ou de l’alésage par rapport à la ligne zéro de la dimension nominale. Elle est repérée par une lettre. • La qualité : c’est à dire la dimension de l’intervalle de tolérance. Elle est repérée par un nombre. 4.2.1. Dimensions nominales Les dimensions nominales des pièces sont à choisir principalement dans des séries de dimensions standards, de façon à réduire les outils, outillages et moyens de mesure ainsi que les coûts de fabrication. Ces séries sont appelées séries Renard. On utilisera dans l’ordre de préférence les séries R10, R20, R40 ou en cas de besoin uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-de-metrologie.pdf