Cotes tolérancées - Ajustements - Tolérances géométriques

Éléments de dessin technique
(TN01 : Automne 2004)
Cotes tolérancées - Ajustements - Tolérances géométriques
9 2+-00 .1.2
Hocine KEBIR
Maître de Conférences à l’UTC
Poste : 7927
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TN01
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Tolérances géométriques
Cotes tolérancées
TN01
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Introduction : Position du problème
29,97
30,04
30
30,01
…
Pièce théorique
Procédés de fabrication
Pièces réelles
TN01
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Intervalle de tolérance
L’imprécision inévitable des procédés de fabrication et des machines utilisées
font qu’une pièce fabriquée ne peut avoir des cotes rigoureusement exactes.
S’il faut fabriquer une série de pièces identiques, il est impossible à une même forme
d’avoir toujours exactement les mêmes dimensions (ou cotes) d’une pièce à l’autre.
29,92
29,97
30,01
30,04
30,09
Il faut donc tolérer que la cote effectivement réalisée soit comprise entre deux
valeurs limites, compatibles avec le fonctionnement correct de la pièce :
Une cote Maximale et une cote minimale.
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Intervalle de tolérance
Une cote imposée sera plus facile à réaliser si elle peut varier entre deux
valeurs limites : une cote maximale et une cote minimale.
La différence entre les deux s'appelle la tolérance, ou intervalle de tolérance.
Plus la précision exigée est grande,
plus l'intervalle de tolérance doit être petit.
Il faut noter que les coûts de fabrication
augmentent rapidement avec le degré de
précision exigé.
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Intervalle de tolérance, solution pour l’interchangeabilité
L'interchangeabilité des objets ou composants est à la base de tous
les produits manufacturés construits en série. N'importe quel
composant interchangeable d'un mécanisme peut être démonté et
remonté sur n'importe quel autre mécanisme du même type.
Exemple
La construction de l'Airbus
A380 est un immense chantier
distribué sur le continent
européen. Les pays participants
au projet construisent sur leur
propre territoire les éléments
qui leur ont été assignés. Ces
éléments sont ensuite
acheminés par différents
moyens de transport en
direction du lieu d'assemblage
final, à Blagnac près de
Toulouse.
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Éléments de l’airbus A380 construits en Grande Bretagne
L'usine de Broughton en Grande Bretagne est spécialisée
dans la construction des ailes de tous les Airbus.
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Éléments de l’airbus A380 construits en Allemagne
Sur le site d'Hambourg en
Allemagne sont fabriquées
les sections avant et
arrière du fuselage.
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Éléments de l’airbus A380 construits enEspagne
Le site de Getafe en Espagne fournie l'empennage horizontal,
les trappes du train d'atterrissage principal,
des sections de la partie arrière du fuselage et la dérive.
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Éléments de l’airbus A380 construits en France
A Méaulte en France sont produits le cockpit, les
sections avant du fuselage et le compartiment avant du
train d'atterrissage de l'A380.
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Le transport des éléments
TN01
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Le transport des éléments
vers le site d’assemblage (Toulouse-Blagnac)
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Le transport des éléments
Arrivée sur le site d’assemblage (Toulouse-Blagnac)
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Assemblage des différents éléments de l’Airbus A380
Usine Jea-Luc Lagardère (Blagnac :agglomération toulousaine)
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Premier prototype de l’Airbus A380
Images du premier prototype. Elle a été prise lors de la
première sortie de l'appareil pour roulage le 25 mai 2004
Le premier prototype ne volera pas : il subira des tests poussés visant à éprouver la
structure de l'appareil, tests qui iront jusqu'à sa destruction. Le premier A380 qui
s'élèvera dans le ciel sera le deuxième prototype produit, le vol est prévu au moi de
mars de l'année 2005.
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Définitions : Arbre et Alésage
ALESAGE (Contenant)
ARBRE (Contenu)
COTE NOMINALE : Cote théorique
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Cotation tolérancée
Cote Nominale (CN)
Cote théorique définie par le concepteur (ligne zéro).
Écart Supérieur (es pour les arbres ES pour les alésages)
Valeur supérieure de l’écart par rapport à la cote nominale (ligne zéro).
9 2 +-12
IT = 3
Cote Maximale
Valeur de la cote nominale plus l’écart supérieur
e i = -1 e s = 2
alésage
arbre
Cote Maxi = CN + es
Cote Maxi = CN + ES
Écart Inférieur (ei pour les arbres EI pour les alésages)
Valeur inférieure de l’écart par rapport à la cote nominale (ligne zéro).
Cote minimale
Valeur de la cote nominale plus l’écart inférieur
arbre
Cote Mini = CN + ei
alésage
Cote Mini = CN + EI
Intervalle de Tolérance (IT)
C’est la variation permise (tolérée) de la cote effective de la pièce.
91
92
94
CN = 92
es = 2
Cote Maxi = 94
ei = - 1
IT = Cote Maxi - Cote Mini
Cote Mini = 91
Cote Moyenne
Valeur moyenne entre la cote maximale et la cote minimale
IT = 3
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Cote Moyenne = 92,5
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Notation des cotes tolérancées
Tolérances chiffrées
Inscrire après la cote nominale la valeur des écarts
en plaçant toujours l’écart supérieur au-dessus.
34
+ 0 .0 2
-0 .0 5
Les écarts sont inscrits dans la même unité que la cote nominale : le mm
Ne pas mettre de signe lorsque l’écart est nul
+ 0 .1 5
34
Lorsque la tolérance est répartie symétriquement par rapport
à la cote nominale, ne donner qu’un écart précédé du signe ±
0
3 4 ± 0 .3 5
Tolérances données par système ISO
Une cote nominale
Une lettre indiquant la position de la tolérance : Majuscule pour un alésage, Minuscule pour un arbre
Un chiffre indiquant la qualité de la tolérance
25 H 7
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42 m 6
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Tolérances données par le système ISO
Pour chaque cote nominale, il est prévu toute une gamme d’intervalles de tolérances.
La valeur de ces intervalles de tolérances est symbolisée par un numéro dit Qualité.
∅ 130 qualité 10
IT = 160 µ
(soit IT = 0,16 mm)
la qualité de fabrication
diminue au fur et à
mesure que le chiffre de
la qualité augmente.
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Tolérances données par le système ISO
La POSITION de ces tolérances par rapport à la ligne “zéro” est symbolisée par une
ou deux lettres : de A à Z pour les alésages, de a à z pour les arbres).
La première lettre de l’alphabet
(a ou A) correspond à l’état
minimal de matière pour l’arbre
(a) ou pour l’alésage (A)
schémas des différentes positions possibles pour un même intervalle de tolérance.
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Tolérances données par le système ISO
Exemples
20
∅ 30 H 8
20 f7
f7
20 f7
30
H8
30 H 8
TN01
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Tolérances données par le système ISO
Exemples
(µm)
+33
30
H8
∅ 30 H 8
Ligne " zéro"
20
10
0
0
-10
-20
-20
20 f7
-30
f7
-40
-41
ARBRE
ALÉSAGE
20
30
Écart supérieur
es = - 0,020
ES = 0,033
Écart Inférieur
ei = - 0,041
EI = 0
IT
0,021
0,033
Cote Maxi.
19,98
30,033
Cote mini .
19,959
30
19,9695
30,0165
Cote nominale CN
Cote Moyenne
TN01
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Qualités usuelles indicatives des principaux procédés d’usinage
TN01
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Exemples d’instruments de mesure des dimensions
Pied à coulisse
Comparateur
micromètre
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Exemples d’instruments de contrôle des dimensions
Jauge plate double mini-maxi
pour les alésages cylindriques.
Côté long « entre »
Côté court « n’entre pas »
Calibre mâchoire double (16 h8)
(Température d’étalonnage 20°C)
Diamètre maxi =16,00
Diamètre mini =15,973
TN01
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Ajustements
Ajustements
TN01
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Ajustements
On parle d'ajustement lorsque l'on assemble un arbre et un alésage de même côte nominale.
On utilise le système ISO pour quantifier un ajustement
Un ajustement est composé de la cote nominale
commune suivie des symboles correspondants à
la tolérance de chaque pièce en commençant
toujours par l’alésage.
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Ajustements : le jeu
jeu maxi = Cote Maxi de l'alésage - cote mini de l'arbre
= (CN + ES) - (CN + ei) = ES - ei
jeu mini = Cote mini de l'alésage - cote maxi de l'arbre
= (CN + EI) - (CN + es) = EI - es
jeu maxi = ES - ei
TN01
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jeu mini = EI - es
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Types d’ajustements
Avec jeu
Jeu incertain
Avec serrage
∅80 H 8 f 7
∅80 H 7k 6
∅80 H 7 p6
jeu maxi = 0.106 mm
jeu mini = 0.030 mm
TN01
Automne 2004
(jeu ou serrage ?)
jeu maxi = 0.009 mm
jeu mini = -0.002 mm
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jeu maxi = -0.002 mm
jeu mini = -0.051 mm
29/55
Les systèmes d’ajustements
Système à alésage normal
Ce système est à employer de préférence.
L’alésage est tolérancé (H), le choix de
la tolérance de l’arbre permet d’obtenir
l’ajustement souhaité : H8f7 - H8h6 - H9e9
TN01
Automne 2004
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Système à arbre normal
L’arbre est tolérancé (h), le choix de
la tolérance de l’alésage permet d’obtenir
l’ajustement souhaité : P7h6 – M7h7 – JS9h8
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Système de l’alésage normal H
C'est le système le plus utilisé et le plus facile à mettre en oeuvre.
Dans ce système l'alésage H est toujours pris comme base.
Seule la dimension de l'arbre est à choisir.
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Choix des ajustements
Les coûts de fabrication augmentent avec le degré de précision exigé.
Pour un ajustement, on associe le plus souvent un alésage de qualité donnée
avec un arbre de qualité voisine immédiatement inférieure (sensiblement
mêmes difficultés d'obtention et mêmes coûts).
Pièces mobiles
Jeu moyen
H8f7
Jeu faible
(guidage précis)
H7g6
Pièces immobiles
Peu serré
H7m6
TN01
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Serré
H7p6
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Ajustements usuels
TN01
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Tolérances géométriques
Tolérances géométriques
TN01
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Tolérances géométriques
Surface réelle
Surface théorique
On doit fixer les définitions géométriques nécessaires pour assurer les
conditions correctes de fonctionnement et d’aptitude à l’emploi du produit
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Tolérances géométriques
Rectitude d’une ligne
Circularité d’un disque, cône, cylindre
Tolérances de forme
Planéité d’une surface
Tolérances géométriques
Cylindricité
…
Parallélisme
Tolérance d’orientation
Perpendicularité
Inclinaison
Localisation
Concentricité
Tolérances de position
Coaxialité
Symétrie
Tolérances de battement
TN01
Automne 2004
…
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1- Tolérances de forme :
Rectitude d’une ligne ou d’un axe
Symbole
Indication sur le dessin
Zone de tolérance
0,2
0,2
Une ligne quelconque de la surface supérieure, parallèle au plan de projection dans
lequel l’indication est donnée, doit être contenue entre deux droites parallèles
distantes de 0,2 . Leur longueur est celle de l’élément spécifié
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1- Tolérances de forme :
Rectitude d’une ligne ou d’un axe
Vidéo
TN01
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1- Tolérances de forme :
Circularité d’un disque, d’un cône, d’un cylindre
Symbole
Indication sur le dessin
0,2
Zone de tolérance
0,2
Le pourtour de chaque section droite du cylindre doit être compris entre deux
cercles concentriques distants de 0,2
TN01
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39/55
1- Tolérances de forme :
Circularité d’un disque, d’un cône, d’un cylindre
Vidéo
TN01
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40/55
1- Tolérances de forme :
Planéité d’une surface
Symbole
Indication sur le dessin
Zone de tolérance
0,2
0,2
La zone de tolérance est limitée par deux plans parallèles distants de 0,2 dont
l’étendue est celle de l’élément spécifié. Tous les points de la surface spécifiée
doivent se trouver dans la zone de tolérance.
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1- Tolérances de forme :
Planéité d’une surface
Vidéo
TN01
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1- Tolérances de forme :
Cylindricité
Symbole
Indication sur le dessin
Zone de tolérance
0,2
0,2
La zone de tolérance est limitée par deux cylindres coaxiaux distants de 0,2 dont
la longueur est celle de l’élément spécifié. Tous les points de la surface spécifiée
doivent se trouver dans la zone de tolérance.
TN01
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1- Tolérances de forme :
Cylindricité
Vidéo
TN01
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2- Tolérances d’orientation:
Parallélisme
Symbole
Indication sur le dessin
Zone de tolérance
0,1
0,1 A
A
Référence A
L’axe du trou doit se trouver dans la zone de tolérance limitée par deux plans
parallèles distants de 0,1 dont l’étendue est celle de l’élément spécifié. et
parallèles au plan de référence A
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45/55
2- Tolérances d’orientation:
Parallélisme
Vidéo
TN01
Automne 2004
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46/55
2- Tolérances d’orientation:
Perpendicularité
Symbole
Indication sur le dessin
Zone de tolérance
0,1 A
0,1
A
Référence A
Tous les points de la surface spécifiée doivent se trouver dans la zone de
tolérance limitée par deux plans parallèles distants de 0,1 dont les étendues sont
celles de l’élément spécifié et perpendiculaires au plan de référence A .
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47/55
2- Tolérances d’orientation:
Perpendicularité
Vidéo
TN01
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2- Tolérances d’orientation:
Inclinaison
Symbole
Indication sur le dessin
Zone de tolérance
0,1 A
0,1
75°
A
Référence A
75°
Tous les points de la surface spécifiée doivent se trouver dans la zone de
tolérance limitée par deux plans parallèles distants de 0,1 dont les étendues sont
celles de l’élément spécifié et inclinés de 75° par rapport au plan de référence A.
TN01
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3- Tolérances de position :
Localisation
Symbole
Zone de tolérance
Indication sur le dessin
0,1
0,1 A
24
A
24
Référence A
L’axe du trou doit être compris entre deux plans parallèles distants de 0,1 dont
l’étendue est celle de l’élément spécifié et symétriquement disposés par rapport à
la position exacte du plan spécifié par rapport à la surface de référence.
TN01
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3- Tolérances de position :
Concentricité
Symbole
Indication sur le dessin
Zone de tolérance
0,1 A
0,1
A
Le centre du cercle dont la cote est reliée au cadre de tolérance doit être
compris dans un cercle de diamètre 0,1 concentrique au centre de référence A
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3- Tolérances de position :
Coaxialité
Symbole
Indication sur le dessin
A
0,1 A
Zone de tolérance
0,1
L’axe du cylindre dont la cote est reliée au cadre de tolérance doit être
compris dans un cylindre de diamètre 0,1 coaxial à l’axe de référence A dont
la longueur est celle de l’élément spécifié.
TN01
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3- Tolérances de position :
Symétrie
Symbole
Indication sur le dessin
A
Zone de tolérance
0,1
0,1
A
Le plan médian de la rainure doit être compris entre deux plans parallèles
distants de 0,1 dont l’étendue est celle de l’élément spécifié et disposés
symétriquement par rapport au plan médian de référence.
TN01
Automne 2004
Hocine KEBIR
53/55
3- Tolérances de position :
Symétrie
Vidéo
TN01
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54/55
Fin
TN01
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