TOLÉRANCES GÉOMÉTRIQUES ET ÉTATS DE SURFACE (SPÉCIFICATION GÉOMÉTRIQUE DES PRODUITS) (GPS)

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1 TOLÉRANCES GÉOMÉTRIQUES ET ÉTATS DE SURFACE (SPÉCIFICATION GÉOMÉTRIQUE DES PRODUITS) (GPS) PTSI - SII P. CHAUVIN

2 TOLÉRANCES GÉOMÉTRIQUES ET ÉTATS DE SURFACE (SPÉCIFICATION GÉOMÉTRIQUE DES PRODUITS) (GPS) Table des matières 1 Inscriptions normalisées 3 2 Tolérances de forme 6 3 Tolérances d orientation 7 4 Tolérances de position 8 5 Tolérances de battement 9 6 Éléments tolérancés 10 7 Références spécifiées 12 8 Exigence d enveloppe 14 9 Exigence du maximum de matière États de surface 19 ANNEXE : tableau des spécifications géométriques 25 PTSI - SII P. CHAUVIN

3 PTSI SII Tolérances géométriques 1/24 TOLÉRANCES GÉOMÉTRIQUES ET ÉTATS DE SURFACE (SPÉCIFICATION GÉOMÉTRIQUE DES PRODUITS) (GPS) Ce cours est en grande partie issu du Guide des Sciences et Technologies Industrielles.

4 PTSI SII Tolérances géométriques 2/24

5 PTSI SII Tolérances géométriques I Inscriptions normalisées 3/24 I Inscriptions normalisées

6 PTSI SII Tolérances géométriques I Inscriptions normalisées 4/24

7 PTSI SII Tolérances géométriques I Inscriptions normalisées 5/24

8 PTSI SII Tolérances géométriques II Tolérances de forme 6/24 II Tolérances de forme

9 PTSI SII Tolérances géométriques III Tolérances d orientation 7/24 III Tolérances d orientation

10 PTSI SII Tolérances géométriques IV Tolérances de position 8/24 IV Tolérances de position

11 PTSI SII Tolérances géométriques V Tolérances de battement 9/24 V Tolérances de battement

12 PTSI SII Tolérances géométriques VI Éléments tolérancés 10/24 VI Éléments tolérancés Un élément tolérancé est un élément non idéal. C est en général l élément réel lui-même, une partie de celui-ci ou un élément élaboré à partir de celui-ci. C est l élément sur lequel une tolérance est appliquée, c est-à-dire qu il doit être situé à l intérieur d une zone de tolérance afin de satisfaire une condition de conformité. Convention : dans ce document, les éléments tolérancés et les surfaces réelles correspondantes seront en rouge.

13 PTSI SII Tolérances géométriques VI Éléments tolérancés 11/24

14 PTSI SII Tolérances géométriques VII Références spécifiées 12/24 VII Références spécifiées 1. Définitions L élément pointé par le triangle noirci est la référence spécifiée. C est un élément idéal (élément géométriquement parfait) construit à partir d une surface réelle appelée surface de référence. La référence spécifiée sert de référence de position et/ou d orientation à la zone de tolérance. REMARQUE : les tolérances linéaires et les tolérances géométriques de forme ne nécessitent pas de référence spécifiée puisqu il s agit d un tolérancement intrinsèque (elles se suffisent à elles-mêmes). Convention : dans ce document les références spécifiées et leurs surfaces réelles correspondantes seront en bleu. 2. Construction des références spécifiées

15 PTSI SII Tolérances géométriques VII Références spécifiées 13/24 Référence spécifiée commune Dans le cas d une référence spécifiée commune, la surface de référence réelle à prendre en compte est l ensemble des surfaces pointées. Exemple 1 : Coaxialité La surface de référence est l ensemble des surfaces réputées cylindriques de même diamètre nominal pointées en A et en B. La référence spécifiée est donc l axe idéal d un cylindre idéal tangent extérieur matière minimisant les écarts, à la fois de la surface réelle réputée cylindrique pointée A et celle pointée B. Exemple 2 : Symétrie Les surfaces de référence sont les quatre surfaces réputées planes (coplanaires deux à deux). La référence spécifiée est donc le plan médian des deux plans idéaux, associés l un aux surfaces A et B de gauche, et l autre aux surfaces A et B de droite. Références spécifiées ordonnées Dans le cas de références spécifiées ordonnées : - la première référence spécifiée est construite sans tenir compte des autres ; - la deuxième référence est construite en tenant compte à la fois de la première référence spécifiée (idéale) et de la surface de référence secondaire ; - la troisième référence (si elle existe), est construite en tenant compte à la fois de la première référence spécifiée (idéale), de la deuxième référence spécifiée (idéale aussi) et de la surface de référence tertiaire. Exemple 1 : Localisation d un axe La référence spécifiée primaire A est le plan idéal tangent extérieur matière minimisant les écarts avec la surface réelle A. La référence spécifiée secondaire B est le plan idéal perpendiculaire à la référence spécifiée A, et tangent extérieur matière à la surface réelle B. La référence spécifiée tertiaire C est le plan idéal perpendiculaire aux références spécifiées A et B, et tangent extérieur matière à la surface réelle C. Exemple 2 : Localisation d un plan incliné La référence spécifiée primaire A est l axe du cylindre idéal associé à la surface réelle réputée cylindrique A. La référence spécifiée secondaire B est le plan idéal perpendiculaire à la référence spécifiée A, et tangent extérieur matière à la surface réelle B.

16 PTSI SII Tolérances géométriques VIII Exigence d enveloppe 14/24 VIII Exigence d enveloppe 1. Notion d enveloppe Pour un élément isolé on indique le symbole après la cote tolérancée ou l ajustement. Pour l ensemble du dessin inscrire le symbole précédent près du cartouche. S il n y a pas d indication, le dessin sera interprété suivant le principe des cotes locales. E

17 PTSI SII Tolérances géométriques VIII Exigence d enveloppe 15/24 2. Diamètre d un arbre avec exigence d enveloppe 3. Diamètre d un alésage avec exigence d enveloppe

18 PTSI SII Tolérances géométriques IX Exigence du maximum de matière 16/24 IX Exigence du maximum de matière L objectif de cette exigence est de pouvoir assembler un arbre dans un alésage cylindrique, à moindre coût. L exigence d enveloppe permet déjà d assurer cet assemblage de façon sûre, mais il est trop restrictif car il exclu des cas où l arbre et l alésage pourraient être assemblés. L exigence du maximum de matière permettra d augmenter certaines tolérances (dans le cas où la dimension réelle n est pas à son maximum de matière) et donc de diminuer le coût de fabrication de cette tolérance. Concrètement, l'exigence de maximum de matière est utilisée pour des assemblages avec plan prépondérant et centrage court (afin de s'assurer que le contact plan se fera, et que l'arbre entrera dans l'alésage). Pour un assemblage à centrage long, l'exigence de l enveloppe de matière suffit. Pour contrôler une exigence d enveloppe ou une exigence de maximum de matière, on utilise un gabarit (arbre ou alésage dont le diamètre est très précis), en plus des tolérances dimensionnelles : - pour vérifier l exigence d enveloppe, il faut que le gabarit puisse pénétrer entièrement - pour vérifier l exigence du maximum de matière, il faut non seulement que le gabarit pénètre entièrement, mais aussi que le contact plan prépondérant se fasse. 1. Principe 0,3 M A A Φ 20 ± 0, 2 Etat virtuel Non dépassé Φ 20,5 d i Tolérance dimensionnelle (min et max) respectée en chaque point Plan associé à A Etat au maximum de matière : lorsque toutes les dimensions locales sont maximales (ici : d i = 20,2). Etat au maximum de matière en géométrie parfaite : état au maximum de matière, et géométrie parfaite (ici : cylindre parfait de diamètre D Maxi = 20,2). Etat virtuel : enveloppe des états au maximum de matière en géométrie parfaite, avec la prise en compte de toutes les tolérances géométriques. Ici, la tolérance géométrique à prendre en compte est la perpendicularité (de tolérance t = 0,3). L état virtuel est alors un cylindre parfait de diamètre 20,5 (D Maxi + t), dont l axe est perpendiculaire au plan de référence A. Pour un alésage, l état virtuel est un alésage cylindrique de diamètre (D mini t) dont l axe est perpendiculaire au plan de référence. Exigence du maximum de matière, conditions de conformité : L état virtuel des éléments tolérancés ne doit pas être dépassé. C est-à-dire que la surface réputée cylindrique doit, soit être contenue dans un cylindre idéal de diamètre (D Maxi + t) pour un arbre, soit contenir un cylindre idéal de diamètre (D mini t) pour un alésage, et dont l axe respecte la spécification géométrique (ici la perpendicularité). Et les tolérances dimensionnelles doivent être respectées (minimum et maximum de chaque bipoint). L exigence du maximum de matière se symbolise par un spécification géométrique. M à la droite de la tolérance de la

19 PTSI SII Tolérances géométriques IX Exigence du maximum de matière 17/24 2. Diagramme dynamique de la tolérance La tolérance géométrique admissible dépend du diamètre réel maximal atteint par l ensemble des bipoints tolérancés en maximum de matière : Tolérance géométrique admissible t + IT IT : intervalle de tolérance de la cote tolérancée = D Maxi - D mini t D mini IT D Maxi Diamètre réel maximal d imaxi D mini et D Maxi : valeurs mini et maxi de la cote tolérancée t : tolérance géométrique 3. Exemple 1 Diamètre maxi réalisé Gain obtenu Nouvelle tolérance de rectitude Diamètre de l enveloppe 50,00 0 0,20 50,20 49,95 0,05 0,20 + 0,05 = 0,25 50,20 49,90 0,10 0,20 + 0,10 = 0,30 50,20 49,85 0,15 0,20 + 0,15 = 0,35 50,20 49,80 0,20 0,20 + 0,20 = 0,40 50,20

20 PTSI SII Tolérances géométriques IX Exigence du maximum de matière 18/24 4. Exemple 2 0,3 M A Φ 20 ± 0, 2 Tolérance géométrique admissible 0,3 + 0,4 = 0,7 A 0,3 0,4 19,8 20,2 Diamètre réel maximal d imaxi 5. Exemple 3

21 PTSI SII Tolérances géométriques X États de surface 19/24 X États de surface 1. Principaux défauts des surfaces 2. Topographie des surfaces

22 PTSI SII Tolérances géométriques X États de surface 20/24

23 PTSI SII Tolérances géométriques X États de surface 21/24 3. Principaux paramètres normalisés Écart moyen arithmétique R a ou critère statistique de rugosité :

24 PTSI SII Tolérances géométriques X États de surface 22/24 4. Inscriptions normalisées d un état de surface

25 PTSI SII Tolérances géométriques X États de surface 23/24

26 PTSI SII Tolérances géométriques X États de surface 24/24 5. Choix des états de surface

27 ANNEXE : TABLEAU DES SPÉCIFICATIONS GÉOMÉTRIQUES ANNEXE - Page 25

28 ANNEXE - Page 26

29 ANNEXE - Page 27

30 ANNEXE - Page 28

31 ANNEXE - Page 29

32 ANNEXE - Page 30

33 ANNEXE - Page 31

34 ANNEXE - Page 32