LURPA Cotation fonctionnelle des pièces mécaniques TABLEAU
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LURPA Cotation fonctionnelle des pièces mécaniques C Méthode CLIC : Cotation en Localisation avec Influence des Contacts Professeur à l ’IUT de Cachan 9 avenue de la division Leclerc, 94234 Cachan Cedex Tel : 01 41 24 11 73 [email protected] Cotation des jonctions entre les pièces p7 Cotation des assemblages vissés p17 Cotation des surfaces non fonctionnelles p19 Calcul de l'inéquation correspondant à la chaîne de cotes exigence suivante plus d'exigences 3. Surface de mise en position 4. Type d’interface 5. Type d’entité de liaison 6. Surface d’appui Pièce d’appui Repère : Etat : Embout interface surface type 2. Type d’entité de liaison Pièce ou bloc : surface type 1. Nom de la pièce Plan A e e 1 Cylindre B e Martin 4 trous parallèles C e jeu vis M4 serrage Plan Cylindre 4 taraudages E F Primaire c Secondaire p40 p49 1 Auteur : jeu c p21 Embout (e) contact D N p44 Principales notions des normes ISO de cotation TABLEAU DE MISE EN POSITION A p23 Répartition des tolérances version 10 février 2013 H p1 Cotation des pièces influentes Laboratoire Universitaire de Recherche en Production Automatisée Ecole Normale Supérieure de CACHAN 61 avenue du Président WILSON, 94235 Cachan cedex Tel : 01 47 40 29 71 C Analyse de la mise en position des pièces Recensement des exigences fonctionnelles Pour chaque exigence Bernard ANSELMETTI A C A D E F B Corps (c) c Tertiaire Pour chaque pièce et pour chaque position différente, le tableau de mise en position définit : - la ou les pièces d'appui - les associations de surfaces pour réaliser une liaison Mettre A, B, C sur la 3eme ligne - l’ordre de prépondérance des liaisons et D, E, F sur la 5eme - la nature du contact - les composants standards qui assurent la liaison Bâti d'un mécanisme : mettre "ME " (milieu extérieur) sur la dernière ligne. Ne pas utiliser de couple de lettres différentes (AB) ou une lettre avec un nombre (A1), ni les lettres (0, I, X, M, L) 2 ENTITES DE POSITIONNEMENT Entités surfaciques Plan Plans décalés Surface discontinue Cône Surface continue Plans coplanaires Entités Ajustements Cylindre Groupe de Cylindres Cylindres coaxiaux Groupe de Taraudages Plans parallèles symétriques Locating Sphère ( >180°) Filetage (si <180°, la sphère doit être considérée comme une surface quelconque) Taraudage Groupe de Plans parallèles symétriques Surface extrudée bilatérale 3 TYPES D'INTERFACE Ajustements Serrage Jeu (libre) Jeu bloqué Serrage u B 10±0,2 pion A D embase Surfaces Contact Jeu forcé Pion cylindre p A serrage E cylindre D e Composants Vis Réglage Cote Coussinet Décalage Colle, joint.. p plan p B décalage 10 0,2 plan E e corps C F embase vis Corps cylindre c C jeu Vis M6 serrage taraudage F e 4 CHOIX DE LA PREPONDERANCE La surface prépondérante est celle qui impose le plus de degrés de liberté en rotation dans la mise en position Le concepteur choisit l'ordre de prépondérance en fonction des défaillances pouvant être causées par des défauts géométriques (a) centrage sur cylindre (b) appui plan - bonne coaxialité de la gorge - pression de contact répartie (pas de matage) - risque de matage (perte de coaxialité médiocre de la gorge précontrainte) => risque de vibrations dans la => risque de mauvaise transmission transmission du couple jeu bon guidage bon contact jeu Poulie (p) 5a Arbre (a) 4p 3a 2p L'étendue des surfaces doit être compatible avec ce choix de prépondérance. La cotation sera alors déterminée pour respectée ce choix. METHODE DE COTATION DES JONCTIONS 1) Identifier les entités de liaison sur chaque pièce. Si la surface en contact est beaucoup plus petite que la surface complète, définir une zone restreinte. 2) Si la pièce est peu rigide, définir les surfaces de références par des zones de références partielles. 3) Pour un pion serré dans un alésage, spécifier la localisation de cet alésage en zone projetée sur une longueur qui correspond à l'épaisseur de la pièce complémentaire . 4) Pour un taraudage, spécifier la localisation de ce taraudage en zone projetée sur une longueur qui correspond à l'alésage recevant la vis ou à la longueur du goujon. 5) Sur chacune des deux pièces en contact, à l'aide de la fiche, placer la cotation type et le nom de la référence. 6) Changer éventuellement le symbole : 7) Lorsque l'entité de liaison tolérancée ou l’entité de référence est de type ajustement avec une liaison avec jeu, mettre le modificateur M. 8) Le cas échéant, mettre les cotes encadrées entre les références d'une jonction. 9) Désigner les références particulières avec un commentaire. 6 COTATION TYPE DES ENTITES Entité primaire Plan Entité secondaire A t1a A B t1a Entité tertiaire t1a A B C t2a A B t2a A (2) Plans coplanaires t1a CZ t1a CZ A t1a CZ A B t2a CZ A t2a CZ A B (2) A E (2) B A B t3a M A B (2) C t2a CZ M A B t3a CZ M A B B a2±t2a/2 (2) E a1±t1a/2 E E E t2a M A A t4a CZ M a1±t1a/2 A E E a1±t1a/2 t3a M t3a CZ M t3a CZ M a1±t1a/2 A A a1±t1a/2 E A C t2a M Cylindres coaxiaux a2±t2a/2 (2) B a1±t1a/2 Cylindre (2) C a2±t2a/2 (2) E 7 20° B A 20° t1a A t1a A B C t1a Cône 20° Surface discontinue t1a CZ A t1a CZ P x 50 2x a1±t1a/2 t1a E t1a 50 2x a1±t1a/2 t1a A P M 50 t2a A B (1) M 50 E A B C 2x a1±t1a/2 E A B t2a 50 P C A 2x a1±t1a/2 E B 2x a1±t1a/2 E (3) (1) t2a M A B 2x a1±t1a/2 x Avec pions serrés (3) P 50 (1) x Groupe Cylindres A C (1) (3) t1a A t1a (3) (1) x Surface continue B (3) (1) P A (3) t1a CZ A B t2a P C E A B 8 Entité primaire Plans parallèles symétriques A Entité secondaire a1±t1a/2 a1±t1a/2 E E B t2a M t3a M Entité tertiaire a1±t1a/2 A A E C t2a M t3a M (2) (2) 4x a1±0,02 Groupe de Plans parallèles symétriques Sphère 0 E 4x a1±0,05 0 M A a1±t1a/2 4x a1±0,05 E A M 0 a1±t1a/2 E E A B M C B E S t1a A A M a1±t1a/2 E S t1a a1±t1a/2 pas de locating en primaire C A A t2a M B t2a M a1±t1a/2 E C t2a M A B t3a M A B (2) Md x p, 6g - 6g Filetage E A B M B Locating A B A B (2) t1a A Md x p, 6g - 6g Md x p, 6g - 6g t1a A B t2a A B t2a A (2) A B Md x pas, 6H - 6H Md x pas, 6H - 6H t1a A t2a A Md x pas, 6H - 6H P x Groupe Taraudages avec vis 50 A 50 A P t1a P t2a P Md x pas, 6H - 6H t2a P A B A B t1a A B B 50 P B (1) Définir la référence à l’aide d’un commentaire 4) M (2) La localisation remplace l'orientation si la surface tolérancée est parallèle à la référence (3) Ajouter les cotes encadrées définissant la surface L x C 2x Md 6H-6H C 2x Md 6H-6H 2x Md 6H-6H 50 P (2) P t1a t1a (2) B x A A t1a A 2x Md 6H-6H t1a C 2x Md 6H-6H 2x Md 6H-6H t1a x 50 P A P Groupe Taraudages x t1a A B t2a A B (2) A x Md x pas, 6H - 6H P Md x pas, 6H - 6H (2) B A Taraudage avec vis 9 C P Taraudage (2) 50 t1a P A B C pour toutes les liaisons et les références avec du jeu favorable pour les références avec du jeu défavorable 10 REGLE 1 : LIMITATION DES SURFACES Zone restreinte trait mixte fort 30 A 30 0,04 0,04 A trait mixte fort Référence sur une section Centreur Références partielles Blocage en rotation 5 5 A3 C 130 A2 5 A1 2x Ø8,3±025 0 B A A1, 2, 3 A 0,04 M E A B 11 REGLE 2 : CHOIX DU MODIFICATEUR Mettre un modificateur Entité dimensionnelle M , s’il y a du jeu 6x ø8.50,3 ø0,1 M A ø0 P , s’il y a un élément serré trait mixte fin à double point 0,05 P A B P 6x M8x1,25 6H-6H t2 P D E M A P A 10 10 0,2 P 8 serrage M jeu sur l'entité de référence jeu sur l'entité tolérancée Mettre un modificateur A B M B Sinon, s'il y a du serrage, pas de modificateur 12 REGLE 3 : ORIENTATION OU POSITION La spécification de position remplace l'orientation s'il est possible de mettre une cote encadrée par rapport à une des références t3a M cote encadrée cas mixte pas de cotes encadrée => position => orientation (d) (a) (b) (c) t2a M A A t1a t1a A t1a A A t1a ? ? B a1±t2a/2 E t3a M B a2±t4a/2 A B M (c) t2a A E t5a M t1a (b) A B pas de symbole A A 0,1 A B B 10 (a) t2a A ? A A A C C A a1±t1a/2 50 B E A A cote implicite "0" 13 REGLE 4 : DEFINIR LES REFERENCES PARTICULIERES Avec la norme 5459-2011, la référence sur une surface gauche est une surface nominale extérieure matière qui minimise la distance maxi. Cette définition ne convient pas pour des surfaces « fermées », car la condition extérieure matière ne peut pas être respectée. Surfaces : t1a t1a A Surface nominale A Surface nominale Filetages : Par défaut, l’élément tolérancé et la référence sont sur les flancs de filet M5 x 0,8 6g - 6g 0, 5 B Surface nominale qui minimise la distance maxi Spécification et référence sur le diamètre extérieur M5 x 0,8 6g - 6g 0, 5 B MD A A MD 14 PIECE EN APPUI SUR DES PIECES DIFFERENTES Repère : Etat : Bague Plan b 1 Cylindre A 1b B contact Plan D 5c Auteur : 7a 2b Martin Schéma de la jonction Les surfaces de la 5eme ligne n’appartiennent pas à la même pièce surface interface surface type Pièce ou bloc : 2b jeu 1b 5c Cylindre E 7a Primaire Secondaire Tertiaire On définit la cotation en considérant que les pièces d'appui sont "soudées" Dans un second temps, les spécifications relatives à des pièces différentes sont traitées comme des exigences à l'aide d'une chaîne de cotes. b1±t1b/2 a1±t1a/2 E B A t2b M E D t2a M E D t1c t3b A 15 COTATION DES ASSEMBLAGES VISSES 6x øp2± t2p/2 ø0 s4 Dvis = diamètre maxi du corps de la vis distance mini M A B M système de références de mise en position A B øp1± t1p/2 E ø0 øp3 M A øs2 M ø8 øs1± t1s/2 D Inéquation : 6x E M8x1,25 6H-6H t2s P D E M Pour une fixation par goujon, la zone projetée correspond au dépassement des goujons. s3 D Tampons filetés pour le contrôle au calibre E P s4 0 (p2 - t2p/2 - Dvis - t2s)/2 distance mini (au rayon) 16 TOLERANCES SUR FILETAGES Filetage Tolérance sur métrique sommet flanc Ecarts et tolérances au diamètre TOLERANCES FONDAMENTALES Numéro de tolérance 4 6 8 4 6 7 VIS TARAUDAGE Tolérance Td (m) Tolérance TD1 (m) 36 56 38 42 67 45 48 75 53 85 53 85 63 100 60 95 71 112 63 100 80 125 67 106 90 140 180 80 125 100 160 200 90 140 112 180 224 90 140 118 190 236 95 150 236 125 200 250 112 180 280 150 236 300 132 212 335 170 265 335 150 236 375 190 300 375 170 265 425 212 335 425 180 280 450 236 375 475 212 335 530 280 450 560 236 375 600 315 500 630 275 425 670 355 560 710 300 475 750 375 600 750 315 500 800 425 670 850 335 530 850 450 710 900 355 560 900 475 750 950 375 600 950 500 800 1000 M8x1,25 6H-6H Diamètre Pas nominal d moyen = d nominal - 0,6495.pas d intérieur = d nominal - 1,0825.pas Profil théorique tolérance sur sommet /2 tolérance Vis sur flanc /2 ** : Ecart supérieur pour la vis classe h, es = 0 Ecart inférieur pour le taraudage classe H, EI = 0 PAS P en mm 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,6 0,7 75 0,8 1 1,25 1,5 1,75 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 ECART FONDAMENTAUX Ecart inf. Ecart supérieur EI** es** VIS TARAUD. g 17 18 18 19 19 20 20 21 22 22 24 26 28 32 34 38 42 48 53 60 63 71 75 80 f 34 34 35 36 36 38 38 38 40 42 45 48 52 58 63 70 75 80 85 90 95 e 50 53 56 56 60 60 63 67 71 71 80 85 90 95 100 106 112 118 G 17 18 18 19 19 20 20 21 22 22 24 26 28 32 34 38 42 48 53 60 63 71 75 80 17 COTATION DES SURFACES NON FONCTIONNELLES Les surfaces non fonctionnelles du mécanisme sont caractérisées par une spécification de position d'une surface quelconque par rapport au système de références principal de la pièce. ° 1 A B B sur toutes les surfaces Définir les surfaces nominales par des cotes encadrées A D C Rayons et chanfreins avec cotation classique 3,2 2,8 ° 1,8 Ch 2 0,2 à 45° 2,2 En CAO : Positions nominales définies par la numérisation CAO 1 A B C 18 CHOIX PAR DEFAUT DES TOLERANCES Valeurs de base utilisables par des étudiants : Qualité du mécanisme Précise Moyenne Large Forme 0,005 0,01 0,04 Dimension locale 0,02 0,04 0,16 Orientation 0,03 0,06 0,3 Position et battement 0,05 0,2 0,8 Type spécification Remarque : Pour un maxi matière, mettre 0 M ou 0 L en prenant la précaution d’augmenter la tolérance sur la dimension de la tolérance prévue sur l’orientation ou la position au maximum de matière. Les autres valeurs peuvent être extraites des normes de tolérances générales, mais les valeurs doivent être impérativement reportées sur les spécifications ISO du dessin. 19 DECOMPOSITION EN SOUS-ENSEMBLES Niveau 1 : Décomposition logistique Sous-ensembles achetés ou réalisés par des entités différentes et livrés montés sur les lignes d’assemblage Niveau 2 : Décomposition cinématique Décomposer le mécanisme en sous-ensembles en fonction des mobilités. Chaque sous-ensemble obtenu est alors constitué de pièces solidaires en liaisons complètes. Niveau 3 : Décomposition méthodologique Décomposer le mécanisme en fonction du processus d’assemblage et des liaisons. bras s Bâti bras f bras i Graphe d'un mécanisme sur plusieurs niveaux Chaque pièce est mise en position sur des pièces situées à sa gauche L'exigence entre les pièces e et h est traitée au Mécanisme a b c d bloc 1 bloc 3 niveau du bloc 1 et génère une spécification Bloc1 dans le bloc 2. Cette spécification sera ensuite e f g bloc 2 traitée comme une nouvelle exigence à Bloc2 h j l'intérieure du bloc 2 pour coter les pièces h et j. Bloc3 exigence ordre virtuel d'assemblage k m n 20 CASCADE DES EXIGENCES Compte tenu de la décomposition du mécanisme en sous-ensembles, une exigence donne chaîne de cotes. Une spécification de ce niveau devient ultérieurement une exigence au niveau inférieur. Exigence géométrique étudiée Bloc ou système étudié au niveau N Chaîne de cotes dans le système N Pièces ou sous-ensembles Système étudié au niveau N+1 Exigences externe du système étudié Exigence externe : condition géométrique à respecter entre les surfaces du sous-ensemble étudié imposé par le niveau supérieur. 21 DEFINITION D’UN BLOC Lorsqu'il n'est pas possible de définir la mise en position complète d’une pièce isolée par rapport au reste du mécanisme, il faut constituer un bloc composé de plusieurs pièces. Chaque pièce est caractérisée par un tableau de mise en position dans le bloc. La mise en position d’un bloc est également définie par un tableau. Pièce ou bloc : Repère : bt A surface 1a D Primaire 3p 4t Martin 5a Plans // symétriques B 4t , 5a jeu circlips 1,50,1 contact Jeu Cylindre 1 Auteur : Plans // symétriques E Secondaire 1p , 7p Schéma de la jonction Cylindre interface surface type Bloc tournant Etat : 1a 3p 1p 7p Tertiaire Dans le tableau d'un bloc, les surfaces de la troisième ligne n’appartiennent pas à la même pièce. La base d'un bloc (première pièce sur laquelle sont posées les autres pièces du bloc) n'a pas de tableau de mise en position : mettre "base" sur la 2eme ligne du tableau. Le tableau des configurations indique à quel bloc appartient chaque pièce. 22 Etat CONFIGURATIONS D'UN MECANISME Bloc Piston V Cylindres coaxiaux Mise en position d'une pièce dans un état donné : Etat à gauche piston tige corps Bloc Piston H 1 Cylindres coaxiaux 1 Plan Plan bloc piston Bloc Piston V x=60 2 Cylindre Plan Etat à droite Bloc Piston H Plan 2 Cylindre dégagement approche ralentissement prise dépose dégagement approche Bloc Piston V Cylindres coaxiaux cote 60 Configurations d'un mécanisme : prise Configurations> repère Corps H Piston H Tige H Bloc piston H Corps V Piston V Tige V Bloc piston V ch ph th bch cv pv tv bcv Bloc bch bch bcv bcv ralentissemt Etat Position Bloc Etat Position Bloc Etat Position Bloc Etat Position 1 2 bch bch bcv bcv 1 1 bch bch bcv bcv 2 1 3 Plan bch bch bcv bcv Bloc Etat Position bch bch 2 3 dépose bcv bcv 60 2 2 23 RECENCEMENT DES EXIGENCES FONCTIONNELLES Une exigence doit être motivée par un risque de défaillance (impossibilité de montage, panne ou défaut perçu par le client). Une exigence est exprimée sous forme géométrique en langage ISO entre les surfaces terminales, en précisant le cas échéant les restrictions du cas d’application (par défaut c’est le cas le plus défavorable). Principaux types d’exigences : Exigence de service : données dans le cahier des charges du client Exigence de jonction : montabilité et qualité des interfaces Exigence d'interférence : absence de contact ou de contrainte entre pièces Exigence de conception : bon fonctionnement interne, performance, durée de vie Exigence du processus d’assemblage : activité d’assemblage des pièces Exigences de fabrication : réalisation des pièces isolées Exigence de maintenance et de recyclage : démontabilité, interchangeabilité Pour trouver les exigences : Pour chaque surface, rechercher l’effet d’un écart géométrique : - trop de matière - pas assez de matière - défaut de forme - défaut d’orientation Penser au non contact entre les pièces, à la qualité des contacts avec les pièces voisines, à la résistance mécanique des pièces, à la durée de vie, à l'étanchéité, au processus d'assemblage et de réglage, à la maintenance... 24 Les exigences sont exprimées si possible en ISO EXIGENCES FONCTIONNELLES 1°) Caractéristiques fines des surfaces fonctionnelles 3°) Position ou orientation A 20 X mini X mini Ra 1.6 t 2°) Distance entres surfaces terminales (non contact) A 0,2 0,2 A B B 4°) Implantation des composants v3 v2 v4 F2 6°) Exigence de fabrication Jeu v5 jeu J2 V6 : jeu sur sommet v7 : jeu sur flanc 1 2 3 Préhenseur 5 maxi V8 F3 V9 F1 V1 5°) Assemblage des pièces Le pignon de taillage ne doit pas toucher la pièce 25 HIERARCHISATION DES EXIGENCES L'indice de hiérarchisation est défini de 1 à 4 (1 = très important) en fonction du risque et de la perception par le client : Indice 1 : Défaut pouvant entraîner la non montabilité du produit, affecter la sécurité de l'utilisateur, ou une panne bloquant le produit. Indice 2 : Défaut tel qu'il peut entraîner le refus de prise en main du produit par le client, ou entraînant une réparation lourde. Indice 3 : Défaut justifiant une réparation assez aisée ou non immédiate Indice 4 : Défaut non perçu ou admis par le client, n'entraînant pas de réparation. Objectif : Concentration des efforts sur les exigences critiques Choix d'un procédé très capable de respecter les exigences critiques Projet de norme NFE 04 009 publiée le 18/01/2002 A côté de chaque spécification 30±0,05 3 Ø0,1 A B 1 26 RESULTANTE DES EXIGENCES DE JONCTION Pour chaque couple d'entités en vis à vis, il y a une exigence : Martin Gap pour des entités surfaciques ou jeu ou serrage pour des entités ajustement. surface interface surface Primaire Secondaire Distance maximale entre les surfaces primaires en contact Tertiaire Distance maximale entre les surfaces secondaires ou tertiaires en contact gap maxi gap maxi t1e t2p A t2e D A D t1s t2p + t2e gap t1e + t1s gap maxi Somme des tolérances d’orientation Jeu ou serrage s1 - e1 - (t1s+t1e)/2 jeu mini serrage e1 - s1 + (t1s+t1e)/2 serrage maxi e1 - s1 - (t1s+t1e)/2 serrage mini distance mini B a1±t1a/2 0 t1b M P E A B D PD Distance mini = (a1 - Dvis - t1a/2 - t1b)/2 (au rayon) E ts t3s M D s2±t2s/2 s2-e2 - (t2s/2+t3s+t2e/2+t3e) jeu mini E Dmaxi vis = Dvis A A D Montabilité des vis E te t3e M E e2+t2e/2+t3e jeu s2-t2s/2-t3s jeu mni s1±t1s/2 E e1±t1e/2 jeu mni E Jeu entre les états virtuels au maximum de matière 27 E Somme des tolérances de forme e2±t2e/2 Montabilité et qualité des contacts - primaires - secondaire - tertiaire 1 e type Embout distance mini serrage B Pion Dtd/2 a1±t1a/2 E 0 M A b1±t1b/2 E t2b P B D Serrage mini = D-b1-(td+t1b)/2 Serrage maxi = D-b1+(td+t1b)/2 Distance mini = (a1-t1a/2 - D - td/2- t2b)/2 (au rayon) E 28 CHAINE DE COTES UNIDIRECTIONNELLE - Supprimer toutes les pièces influentes (en supposant que les pièces sont maintenues en contact) - Repérer en bleu les surfaces terminales de l'exigence . - Repérer en rouge les surfaces de contact entre les pièces, qui sont perpendiculaires à la direction de l'exigence 70 B A 0,4 A entretoise B pointe base Chaîne de cotes - Sur chaque pièce, vérifier qu'il n'y a que deux surfaces colorées et relier les 2 surfaces colorées par une cote 29 COTATION EN LOCALISATION A 0 M E 0,02 D E 20,03±0,03 B A 11,97±0,02 D E Cotation des jonctions déjà en place 12,2±0,02 - Mettre la valeur encadrée sur chaque cote - Repérer le système de références principal d'un côté - Localiser l'autre surface par rapport au système de références - Supprimer éventuellement la référence tertiaire ou secondaire inutile B E 0,02 19,96±0,03 0 b Cotation à ajouter tb A B B M E A D A 0,05 A t2e D e te A B p tp A B - Etablir les relations à respecter en faisant la somme algébrique des valeurs encadrées et en ajoutant les tolérances Il faut : b + e + p = 70 et tb + te + tp 0,4 30 EXIGENCE ET BRANCHE DE MISE EN POSITION Exigence entre une surface terminale et la base Exigence de distance entre 2 surfaces terminales. Surfaces Exigence terminales Exigence t A B Surface terminale support B base Branche de mise en position 2 Branches de mise en position A La démarche est indépendante de la référence sur la base base Le support est la pièce dans laquelle converge les 2 branches de mise en position. 31 DECOMPOSITION D'UNE EXIGENCE ENTRE 2 SURFACES • Exigence globale Sous-exigences de chaque surface terminale t1 cote ou distance support t2 t1 distance radiale M mini maxi forme en zone commune sur 2 pièces différentes zone commune ou groupe sur des pièces différentes t …... td CZ td CZ support t support support t ou M L t …... recopier , M ou L support t t recopier , support L t2 spécification géométrique support support support t support t support 32 DECOMPOSITION D'UNE EXIGENCE AVEC REFENCES L'exigence est une spécification de position ou d'orientation par rapport à un système de références construit sur des surfaces qui ne sont pas toutes sur la base. 0 Exigence M CZ A M B C Sousexigences t M t support M t support M t support support t support Supprimer les références inutiles dans l'exigence. Déterminer si les références sont positionnantes (cote encadrée) ou orientantes. En déduire la sous-exigence pour chaque surface tolérancée et pour chaque référence. Reporter les modificateurs sur les sous-exigences Déterminer la branche de mise en position de chaque surface terminale par rapport à la base et identifier le support (première pièce commune à toutes les branches ). Coter les pièces avec l'algorithme CLIC et le support (une des 4 solutions) ALGORITHME CLIC Pièce terminale Localisation ou orientation par rapport à une référence sur la base ou par rapport au support C t1c pièce c B A 3. Ajouter le symbole , si la surface tolérancée et le système de références sont de révolution et coaxiaux ; Ajouter le symbole L sur les références avec du jeu ; Adapter le symbole en fonction de la position de la surface tolérancée par rapport aux références spécification d'orientation spécification de position t1c A B C 2 3 t1c A B position L orientation 4. Placer les cotes encadrées nécessaires entre la surface tolérancée et les références positionnantes C t1c A B pièce c B 4 fin 5. Pour chaque surface d'appui correspondant à une référence positionnante, mettre ; - une spécification de position, - une spécification d'orientation si la référence est primaire et si une droite d'analyse ne coupe pas cette surface. Pour les autres surfaces, mettre une spécification d'orientation 6. Ajouter d'un symbole L , s'il y a du jeu sur la surface tolérancée 1 base 2. Écrire le système de références principal de la pièce (1) (2), sans les références inutiles à droite pièce = base ou support t base pièce d 1. Sur la pièce terminale, copier de la partie gauche de l'exigence, avec le symbole de spécification, le , le L ou le M non pièce c 33 A t1d 5 t2d C B A pièce d 6 t2d L 34 (1) Pour la base, reprendre les références de l'exigence. (2) Pour le support, choisir un système commun à toutes les spécifications. ROLE DES REFERENCES Les références inutiles à droite du système de références doivent être enlevées. (une référence est inutile si elle n'intervient pas dans la définition de la zone de tolérance). p2 Une référence est positionnante si : - l'exigence est une spécification de position - s'il faut une cote encadrée entre la surface tolérancée et cette référence t2p A B plaque A orientante positionnante B Les autres références sont orientantes. Une référence primaire positionnante est aussi orientante, si certaines droites d'analyse issues de la surface terminale ne coupent pas cette référence. A A t 20 20 t 40 A A Cette droite ne coupe pas la référence A => la référence est positionnante et orientante. les droites coupent toujours la référence A => la référence est uniquement positionnante. 35 COTATION TYPE DES SURFACES FONCTIONNELLES Plan Cylindres coaxiaux Surface 2D quelconque A B C A B C t t t L CZ A B C t L CZ A B C Cône Plans coplanaires t CZ A B C Surface 3D quelconque t t CZ A B C A B C t t CZ A B C Plans parallèles symétriques A B C Groupe de cylindres parallèles Sphère 2x t L t L A B C A B C t L t L A B A B C C s t L A B C 50 Cylindre t L t L A B C A B C Modificateur Filetage t A B C jeu défavorable L jeu favorable M pas de jeu : pas de modificateur 36 JEU FAVORABLE OU DEFAVORABLE Lorsqu'il y a un jeu dans la boucle de contacts correspondant à une exigence, il faut dire si le jeu est favorable ou non pour cette exigence : C maxi C mini C mini C maxi e = écart entre les surfaces terminales, calculé en position centrée. Jeu Jeu Jeu Jeu défavorable défavorable favorable favorable Jeu Inéquation correspondant à l'exigence : e - Jmaxi /2 Cmini e + Jmaxi /2 Cmaxi L e + Jmini /2 Cmini L e - Jmaxi /2 Cmaxi M M Attention : un jeu ne peut être favorable que pour une seule exigence fonctionnelle, 37 le plus souvent, c'est pour la montabilité. Exigence fonctionnelle t1 support a Le support est la pièce dans laquelle convergent toutes les branches de mise en position issues des surfaces terminales. Il existe 4 solutions de cotation du support : t support t support support du bloc 2) En zone commune ou groupement : t CZ t 2x primaire f Base e 3) Par rapport à un des systèmes auxiliaires : t t D E D E t système de E références de D jonction avec l'autre branche 32 D E support 16 support support 16 t t t support t support d 4) Par rapport un système de références de fabrication : t A B C 12 20 t A B C t A B C t A B C t A B C t A B C support 6 32 b c support 1) Si le support est un bloc, poursuite de l'itération à l'intérieur du bloc : t2 support 22 COTATION DU SUPPORT A B C 38 RESULTANTE UNIDIRECTIONNELLE Calcul de la résultante des valeurs nominales et du cumul des tolérances dans la direction u. Exigence X = 0,3±0,2 t1a A B C a1 t1b A B C b1 u Direction fonctionnelle a b t1c A B C c t1d A B C c1 d d1 X nominal = d1 – a1 - b1 – c1 Variation de X = t1a + t1b + t1c + t1d Xmini = X nominal - variation de X /2 ≥ 0,1 Xmaxi = X nominal + variation de X /2 ≤ 0,5 39 RESULTANTE 3D En (a), on connaît les dimensions nominales des pièces et la position nominale du point F. On cherche le déplacement du point F dû aux défauts des différentes jonctions. 0.2 A B X = 50 a f dFa b d dFb F jonction étudiée F dFc jonction étudiée dFd jonction étudiée F Droite d'analyse a a b base d (a) B A b d (b) c c c c a a b d d d (d) (c) c (e) dF En 3D, le déplacement résultant du point F noté dF est la somme des influences de chaque jonction dFa dFb dFc d dF 40 INFLUENCE D'UNE LIAISON PLANE Défauts de planéité négligés Détermination de l'influence des défauts de la pièce A sur le déplacement du point F. F 30 a t1a A t2a A dFa A Tolérances Localisation tL Orientation to Etendue E Distance L F Ecart e Surface nominale t1a Droite d’analyse t2a Ecart maxi = 0.5 t1a + t2a.L/E Variation : t1a + 2.t2a.L/E 41 INFLUENCE D'UNE LIAISON CYLINDRIQUE AVEC JEU Calcul de l'écart de position e à l'extrémité de l'arbre, en M. a1t1a/2 b1t1b/2 L A t2b L A E L JVL/2 b1+t1b/2+t3b A 50 b1+t1b/2+t2b 50 t3b a1-t1a/2 A Etat virtuel en localisation au mini matière DVL = (b1+t1b/2+t2b) Etat virtuel en orientation au mini matière DVo = (b1+t1b/2+t3b) Etat virtuel au mini matière de l'arbre dm = a1-t1a/2 Jeu virtuel en localisation M JVL = DVL – dm e Jeu virtuel en orientation JVo = DVo – dm = JVo / E e = JVL /2 + L. Influence de la liaison en M : Variation de M = 2e = JVL + 2.JVO.L./ E 42 LIAISON AVEC DEUX PIONS AVEC JEU Influence du jeu dans une liaison assurée par 2 pions sur le déplacement d’un point F. - Si la droite d'analyse (F,f) coupe le segment PQ, le déplacement est égal à dF = JM/2. Jeu maxi JM = (c1+t1c/2) – (p1-t1p/2) Carter Déplacement maxi de l'axe F d'un trou dans la direction f par rapport à l'embase F f pion p1±t1p/2 Embase Cotation du carter f jeu JM Point F 2x c1±t1c/2 0 E A Q - Sinon, le carter pivote autour du centre C de la liaison f F B E P Cotation de l'embase P x D M P 2x e1±t1e/2 t2e P E E D E E dF = JM.L /E sin 43 REPARTITION UNIFORME DES TOLERANCES Lorsque les valeurs nominales sont connues, les inéquations sont de la forme : ki.ti ≤ IT Résolution du système avec ki=1 Etape 1 : Etat initial des inéquations ta + tb + tc 0,6 ta + td 0,8 tc + tf + tg 0,3 n1 = 3 n2 = 2 n3 = 3 t1 = 0,2 t2 = 0,4 t3 = 0,1 •Nombre de tolérances dans la condition (tenir compte des coefficients n=ki) •Calculer la tolérance maxi = ti/n •Chercher la plus petite tolérance tc = tf = tg = 0,1 Les valeurs de la ligne critique sont imposées. Supprimer la ligne traitée et remplacer les valeurs connues dans le tableau et poursuivre par itérations. Etape 2 avec tc = tf = tg = 0,1 ta + tb 0,5 ta + td 0,8 n1 = 2 n2 = 2 t1 = 0,25 t2 = 0,4 ta = tb = 0,25 t2 = 0,55 td = 0,55 Etape 3 avec ta = tb = 0,25 td 0,55 n2 = 1 44 =6 REPARTITION ISO CAPABILITE Il faut maximiser les Cam. IT =6 = Dispersion instantanée Cam = ou =tolérance mini réalisable. Il faut connaître la dispersion = 6 i de chaque pièce : Exemple : b =0,018 f = g =0,06 ta = 0,2 d =0,18 a = c =0,12 Il faut déterminer les tolérances ti telles que les capabilités soient les plus grands possibles. Etat initial des inéquations Ci = ti i ta + tb + tc 0,6 ta + td 0,8 tc + tf + tg 0,3 Chercher la plus petite capabilité Après changement de variables a.Ca + b.Cb + c.Cc 0,6 a.Ca + d.Cd 0,8 c.Cc + f.Cf + g.Cg 0,3 n1 = a + b + c = 0,258 n2 = a + d = 0,30 n3 = c + f + g = 0,24 C1 = 2,32 C2 = 2,66 C3 = 1,25 (si inférieur à 1, ce n'est pas réalisable) Cc = Cf =Cg = 1,25 tc = c.Cc=0,121,25= 0,15 tf = tg = f.Cf = 0,06 1,25= 0,075 Poursuivre par itération en éliminant les valeurs connues, du système d'inéquations 45 METHODE STATISTIQUE • En cotation fonctionnelle, il s'agit de faire un calcul prévisionnel. • Il faut estimer quelle est la probabilité d'obtenir un écart petit, moyen ou grand dans l'intervalle d'influence des tolérances de la pièce ? Modèle probabiliste sans contrôle des lots (applicable en unitaire et en série) Uniforme Centré 2/i 4/i 1/i = i/2 3 Influence i Triangulaire (Ellipse) = i/4 Influence i Modèle semi - quadratique avec contrôle des lots (applicable en série) Applicable s'il n'y a pas d'effets angulaire (influence = tolérance) =t/8 = i/2 6 Influence i m zone dans laquelle peut se trouver la moyenne du lot t/4 t Une courbe centrée peut être espérée si l'écart est dû à plusieurs facteurs indépendants (fabrication en plusieurs phases par exemple) 46 CALCUL DE LA RESULTANTE S'il y a plus de 5 pièces dans la chaîne de cotes, la distribution sur la résultante est "normale" (en prévisionnel, les distributions sont centrées) Xnominal + p.x X maxi p.x Résultante moyenne avec x x= a²+ b²+ c²+ d²+ e² + f² (vraie quelle que soient les distributions, si les pièces sont indépendantes) Xmaxi influence de la pièce b Probabilité désirée (p=3 pour 99,86%) X nominal + p ia² ib² ic² id² ie² f2 + ITf/2 Xmaxi + + + + (2 3)² 4² 6² 6² (5,07)² probabiliste uniforme =i/2 3 probabiliste centré =i/4 probabiliste centré =i/6 quadratique centré =i/6 semi-quadratique t = 6 IT, IT=2 semi-quadratique t = 6 IT possible s'il n'y a pas d'effets angulaires 47 LOI NORMALE F(p) donne la proportion d'individus contenue dans la population à gauche de la limite x + p.x à gauche : F(p) à droite : 1-F(p) P=F(p) p .x x p à gauche à droite intérieur extérieur 2 0,9772 0,0228 0,9545 0,0455 2,5 0,9938 0,0062 0,9876 0,0124 intérieur : 2F(p)-1 extérieur : 2 - 2F(p) p .x -p .x x 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 0,9987 0,9998 0,999968 0,999997 1,000000 1,000000 1,000000 0,0013 2,3267E-04 3,1686E-05 3,4008E-06 2,8710E-07 1,9036E-08 9,9012E-10 0,9973 0,9995 0,999937 0,999993 0,999999 1,000000 1,000000 0,0027 0,0005 6,3372E-05 6,8016E-06 5,7421E-07 3,8073E-08 1,9802E-09 48 LECTURE DES SPECIFICATIONS ISO DE COTATION 1 Tolérancement dimensionnel avec enveloppe d5 1.1 Cote linéaire Chaque dimension locale (distance entre des points face à face) doit être comprise dans l'intervalle de tolérance. 30 0.2 E d3 d4 d1 d2 d mini di d maxi L'exigence de l'enveloppe ajoute l'une des conditions suivantes : –arbre : la surface réelle doit pouvoir être contenue dans un cylindre de diamètre égal au diamètre maxi ; –alésage : la surface réelle doit pouvoir contenir un cylindre de diamètre égal au diamètre mini ; –tenon : les 2 surfaces réelles doivent pouvoir être placées entre deux plans distants de la cote maxi ; –rainure : les 2 surfaces réelles doivent pouvoir contenir deux plans distants de la cote mini. 1.2 Cote angulaire Chaque angle local (angle entre les droites tangentes minimax aux surfaces réelles dans un plan perpendiculaire aux 2 plans) doit être compris dans l'intervalle de tolérance. vue dans le plan Pi 30° ± 15 ’ mini maxi i° 2 droites tangentes 49 2 Tolérancement par zone de tolérance Décrire la spécification dans l'ordre suivant : –nom du symbole Forme (sans référence) Désignation Orientation Symbole Désignation Position Symbole Désignation Rectitude Parallélisme Localisation Circularité Perpendicularité Concentricité Planéité Inclinaison Coaxialité Forme d’une ligne quelconque Orientation d’une ligne quelconque Position d'une ligne quelconque Forme d’une surface quelconque Orientation d’une surface quelconque Position d'une surface quelconque Cylindricité Symbole Symétrie Battement Battement circulaire Battement total 50 - Surface tolérancée (sans maximum ou minimum de matière) Surface réelle Axe Surface médiane Section Surface Surface Axe Q Q P P plan cylindre plan tous les points lieu des centres lieu des milieux points de la section tous les points de tous les points lieu des centres des sections de la surface des sections des bipoints uniquement la surface de P à Q du contour - Référence simple ou primaire (sans maximum ou minimum de matière) Arbre Alésage Plan médian Section Surface Plan cylindre cylindre plan plan plan A A A A Plan minimax A (tangent côté libre de la Axe du plus gros Plan bissecteur des Centre de la ligne Axe du plus petit matière qui minimise la cylindre contenu plans minimax à circulaire située cylindre distance maxi) dans l'alésage chaque côté dans la section contenant l'arbre Groupe de trous Référence dans une section La référence B est formée E 10±0,05 2x 2 lignes tangentes par les axes des cylindres de 0,05 A même diamètre et le plus parallèles ou perpendiculaires à la référence prépondérante gros possible, en position B dans la section. relative parfaite qui sont B contenus dans les alésages La référence est construite sur l'ensemble des éléments tolérancés A A –Système de références minimax Selon commentaire (pas de norme) Plan de section B : droite médiane des deux lignes. B Référence face avant primaire A Surface nominale Référence face cachée 51 secondaire øt A B C tertiaire - Référence secondaire : Même définition que la référence primaire en ajoutant "perpendiculaire (ou orientée à °) à la primaire" . - Référence tertiaire : Même définition que la référence primaire en ajoutant "perpendiculaire (ou orientée à °) à la primaire et à la secondaire". 2x A DR1 z y Palper A, B (A), DR1 = A B Palper C (DR1) PT2 = DR1 C PT2 B C x z B A y PT1 x z B DR3 PT2 A C y PT1 x PT2 DR3 Palper A, Palper B (A) PT1 = A B Palper PT2 sur le plan DR3 = PT1 U PT2 Palper A, Palper B (A) et C (A) PT1 = A B PT2 = A C DR3 = PT1 U PT2 B 0,05 A B1 z PT1 y PT4 PT2 x C z DR3 DR3 A x Palper A, Palper B1 (A) et B2 (A) PT1 = A B1 PT2 = A B2 DR3 = PT1 U PT2 PT4 = milieu PT1, PT2 Palper A, B (A), C (B) PT1 = A B DR3 = B C y PT1 B A z B2 x C A B2 DR1 B1 y PT2 B Palper A, B1 (A), B2 (A), B = plan bissecteur B1, B2(*) DR1 = A B Palper C (DR1) PT2 = DR1 C (*) la norme demande 2 plans // les plus proches possible qui minimisent la distance maxi, mais ce critère est impossible à respecter sur MMT. – Surface nominale (pour les spécifications de position seulement) : (la surface nominale est ce que devrait être la surface tolérancée si elle était parfaite et en position parfaite par rapport aux références) Définir la nature de la surface nominale (plan, droite, point ou surface) et la méthode de construction de cette surface à partir du système de références et des dimensions théoriquement exactes. 52 – Zone de tolérance : - symbole : zone cylindrique ; - symbole S ou sphérique : zone sphérique ; - pas de symbole : zone comprise entre deux lignes ou deux plans orientés perpendiculairement à la flèche issue du cadre de tolérance (décrire cette orientation à partir des surfaces de la pièce). - espace balayé par une sphère dont le centre parcourt la surface nominale. Pour une position, la zone de tolérance est centrée sur le nominal. Pour une orientation, la zone de tolérance est parallèle au nominal. – Critère de validation (sans maximum ou minimum de matière) : La spécification est vérifiée si la surface tolérancée est contenue dans la zone de tolérance. 3 Maximum ou au minimum de matière M ou L sur l'élément sur la surface tolérancée tolérancé ou sur la référence. 0 A B M sur la référence M Au maximum ou au minimum de matière, la pièce doit respecter l'état virtuel. L'état virtuel est constitué par les surfaces nominales tolérancées et les surfaces de références. La dimension des entités cylindriques ou formées par des plans parallèles de l'état virtuel est donnée par le tableau : Maxi matière Mini matière Surface Arbre d maxi + tolérance d mini - tolérance Tolérancée Alésage d mini - tolérance d maxi + tolérance Surface de Arbre d maxi d mini Référence Alésage d mini d maxi Critère de validation : Au maximum de matière, l'état virtuel doit être à l'extérieur de la matière. Au minimum de matière, l'état virtuel doit être à l'intérieur de la matière. 53 4 Zone commune et groupe Zone commune 0,05 0,05 CZ A A 0,05 A A A 5 Zone projetée 10 t P L'élément tolérancé ou l’élément de référence est projeté dans la zone P limitée par un trait mixte fin à double points : M8x1,25 6H-6H D 10 A Positions nominales : 4 axes situés à 90° sur un cercle 80 Zone de tolérance : 4 cylindres 0,1 centrés sur les positions nominales P 0,05 0,05 A 0,05 Zones indépendantes P D E P t P D E 40 54 6 Limitation de l'étendue des surfaces Surface restreinte 0,2 A ø60 B Ligne flottante 0.05 t/L A spécification limitée à toute ligne de longueur L A Surface limitée à la zone définie par le trait mixte fort ø8 A3 10x30 Références Partielles Le plan de référence spécifié minimax est construit uniquement sur les zones hachurées notées A1, A2, A3. 8 A1 ø8 10 38 A2 A 7 Pièces non rigide A1,2,3 0,04 Mettre l'indication ISO 10579-NR dans le cartouche et spécifier les conditions de mesure à l'état contraint. 0,2 0,1 0,5 F 1000.05 1000.2 F Condition de contraintes : La pièce est plaquée face A sur un marbre avec 8 vis M6 placées dans les 8 trous périphériques. Le couple de serrage des vis est de 10 Nm. 55 F A A E A 8 groupe de taraudages 80 D ø40,02± 0,02 E E P 14 M D 6 0 6x M8x1,25 6H-6H 0,2 P D E M Profil théorique tolérance sur sommet/2 tolérance sur flanc/2 56