Tolérances dimensionnelles et Ajustements

(1)

GPA-210 Éléments de fabrication mécanique

Plan du cours



Dessin industriel: Un rappel



Tolérances dimensionnelles et Ajustements



Tolérances géométriques



États de surfaces



Cotation fonctionnelle



Cotation au maximum de matière



Procédés d'obtention des pièces brutes



Procédés d'usinage



Isostatisme



Transferts de cotes et d'orientation



Rédaction de gammes d’usinage

(2)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

Plan du chapitre



Introduction



Définition, Terminologie

 Cote

 Tolérance



Système ISO

 Qualité

 Position

 Ajustements



Système ANSI



Correspondance ISO-ANSI



Choix des ajustements et des procédés de fabrication



Exemples et exercices

(3)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Introduction



Des surfaces exactes ne peuvent pas être réalisées



Une surface d’une pièce doit être vérifiée suivant trois critères:

 Sa dimension avec une tolérance par rapport à un élément de référence

 Son défaut de forme et de position par rapport à un élément de référence

 Son état de surface géométrique et physico-chimique



Les écarts tolérés sont plus ou moins larges dépendant de la fonction que doit remplir la surface

40

20 30

20 Théorique Réel

(4)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Définition et terminologie



Définition d’une cote

 Une cote linéaire représente la distance entre:

 2 surfaces planes parallèles (A, A2)

 1 surface plane et un axe (B)

 2 axes parallèles (C)

 2 génératrices diamétralement opposées d’un arbre ou d’un alésage (D1, D2)

 Une cote angulaire représente l’angle entre:

 2 surfaces planes (E)

 1 surface et 1 axe

 2 axes

A B

C

D1 D2

A2

E

(5)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Définition et terminologie



Représentation des cotes linéaires

35 35 35

35 35

35 35 35

15 3

(6)

II. Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Définition et terminologie



Représentation des cotes linéaires

^(suite)

65

45

20

espacements indicatifs

30 10

(7)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Définition et terminologie



Représentation des cotes angulaires

(8)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Définition et terminologie



Représentation des cotes au rayon et au diamètre

(9)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Définition et terminologie



Représentation des cotes de perçage

(10)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Définition et terminologie



Exemple de représentation des cotes

Correct À éviter

(11)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Définition et terminologie



Exemples de représentation des cotes

^(suite)

Correct À éviter

(12)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Définition et terminologie



Définition d’une tolérance

 Des pièces mécaniques sont assemblées pour assurer une fonction (guidage, positionnement, glissement, étanchéité, etc.)

 Les imprécisions inévitables des procédés de fabrication empêchent la réalisation d’une pièce aux dimensions exactes, fixée à l’avance.

=> Pour satisfaire à sa fonction, il suffit que chaque dimension de la pièce soit fabriquée entre des limites admissibles dont l’écart représente la tolérance.



Exemple:

Cote nominale 25,0000 (irréalisable)

Par rapport à la fonction, 2 limites sont définies

25

⁺³⁰-20

Dimension minimale

Dimension Maximale Intervalle

de tolérance Écart supérieur +30

Cote nominale

Écart inférieur -20

(13)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Définition et terminologie



Définition d’une cote

^(suite)

 2 critères définissent une cote tolérancée:

 La valeur de l’intervalle de tolérance

 La position de l’IT par rapport à la ligne de référence (cote nominale)

Ligne référence

Ligne Zéro (Cote nominale) Intervalle de tolérance

Cote nominale

(14)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Le système ISO



Qualité de la tolérance

 Le système ISO prévoit 18 échelons de qualité 01, 0 , 1, 2, 3, … … , 15, 16 (16 étant la plus médiocre)

 Un intervalle de tolérance (IT) de faible valeur représente une qualité élevée

 La valeur de l’intervalle de tolérance dépend:

 de la qualité choisie

 de la valeur de la dimension nominale



Position de la tolérance

 Dans le système ISO, la position de la tolérance par rapport à la ligne zéro est symbolisée par une lettre

 Majuscule pour les alésages (ou les cotes intérieures en général)

 Minuscule pour les arbres (ou les cotes extérieures en général)

(15)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Le système ISO

(suite)



Valeurs des intervalles de tolérance en fonction de l’indice de qualité et de la cote nominale

de (inclus) 0 1 3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 Qualité à 1 3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 500

01 0,3 0,3 0,4 0,4 0,5 0,6 0,6 0,8 1 1,2 2 2,5 3 4

0 0,5 0,5 0,6 0,6 0,8 1 1 1,2 1,5 2 3 4 5 6

1 0,8 0,8 1 1 1,2 1,5 1,5 2 2,5 3,5 4,5 6 7 8

2 1,2 1,2 1,5 1,5 2 2,5 2,5 3 4 5 7 8 9 10

3 2 2 2,5 2,5 3 4 4 5 6 8 10 12 13 15

4 3 3 4 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 20

5 4 4 5 6 8 9 11 13 15 18 20 23 25 27

6 6 6 8 9 11 13 16 19 22 25 29 32 36 40

7 10 10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63

8 14 14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97

9 25 25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155

10 40 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250 11 60 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 12 100 100 120 150 180 210 250 300 350 400 460 520 570 630 13 140 140 180 220 270 330 390 460 540 630 720 810 890 970 14 - 250 300 360 430 520 620 740 870 1000 1150 1300 1400 1550 15 - 400 480 580 700 840 1000 1200 1400 1600 1850 2100 2300 2500 16 - 600 750 900 1100 1300 1600 1900 2200 2500 2900 3200 3600 4000

q (exclus)

(16)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Le système ISO

(suite)



Position des intervalles de tolérance par rapport à la cote nominale

(17)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

de (inclus) 0 3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 Position à 3 6 10 14 18 24 30 40 50 65 80 100 120 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500 a -270 -270 -280 -290 -290 -300 -300 -310 -320 -340 -360 -380 -410 -460 -520 -580 -660 -740 -820 -920 -1050 -1200 -1350 -1500 -1650 b -140 -140 -150 -150 -150 -160 -160 -170 -180 -190 -200 -220 -240 -260 -280 -310 -340 -380 -420 -480 -540 -600 -680 -760 -840 c -60 -70 -80 -95 -95 -110 -110 -120 -130 -140 -150 -170 -180 -200 -210 -230 -240 -260 -280 -300 -330 -360 -400 -440 -480

cd -34 -46 -56

d -20 -30 -40 -50 -50 -65 -65 -80 -80 -100 -100 -120 -120 -145 -145 -145 -170 -170 -170 -190 -190 -210 -210 -230 -230 e -14 -20 -25 -32 -32 -40 -40 -50 -50 -60 -60 -72 -72 -85 -85 -85 -100 -100 -100 -110 -110 -125 -125 -135 -135

ef -10 -14 -18

f -6 -10 -13 -16 -16 -20 -20 -25 -25 -30 -30 -36 -36 -43 -43 -43 -50 -50 -50 -56 -56 -62 -62 -68 -68

fg -4 -6 -8

g -2 -4 -5 -6 -6 -7 -7 -9 -9 -10 -10 -12 -12 -14 -14 -14 -15 -15 -15 -17 -17 -18 -18 -20 -20

h 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

js it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2 it/2

j 5-6 -2 -2 -2 -3 -3 -4 -4 -5 -5 -7 -7 -9 -9 -11 -11 -11 -13 -13 -13 -16 -16 -18 -18 -20 -20

j 7 -4 -4 -5 -6 -6 -8 -8 -10 -10 -12 -12 -15 -15 -18 -18 -18 -21 -21 -21 -26 -26 -28 -28 -32 -32

j 8 -6

k 4 - 7 0 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 5 5

k .. - 3, 8 - … 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

m 2 4 6 7 7 8 8 9 9 11 11 13 13 15 15 15 17 17 17 20 20 21 21 23 23

n 4 8 10 12 12 15 15 17 17 20 20 23 23 27 27 27 31 31 31 34 34 37 37 40 40

p 6 12 15 18 18 22 22 26 26 32 32 37 37 43 43 43 50 50 50 56 56 62 62 68 68

r 10 15 19 23 23 28 28 34 34 41 43 51 54 63 65 68 77 80 84 94 98 108 114 126 132

s 14 19 23 28 28 35 35 43 43 53 59 71 79 92 100 108 122 130 140 158 170 190 208 232 252

t 41 48 54 66 75 91 104 122 134 146 166 180 196 218 240 268 294 330 360

u 18 23 28 33 33 41 48 60 70 87 102 124 144 170 190 210 236 258 284 315 350 390 435 490 540

v 39 47 55 68 81 102 120 146 172 202 228 252 284 310 340 385 425 475 530 595 660

x 20 28 34 40 45 54 64 80 97 122 146 178 210 248 280 310 350 385 425 475 525 590 660 740 820

y 63 75 94 114 144 174 214 254 300 340 380 425 470 520 580 650 730 820 920 1000

z 26 35 42 50 60 73 88 112 136 172 210 258 310 365 415 465 520 575 940 710 790 900 1000 1100 1250

za 32 42 52 64 77 98 118 148 180 226 274 335 400 470 535 600 670 740 820 920 1000 1150 1300 1450 1600 zb 40 50 67 90 108 136 160 200 242 300 360 445 525 620 700 780 880 960 1050 1200 1300 1500 1650 1850 2100 zc 60 80 97 130 150 188 218 274 325 405 480 585 690 800 900 1000 1150 1250 1350 1550 1700 1900 2100 2400 2600

Position des intervalles de tolérance

Écart supérieur (es) Écart inférieur (ei)

(exclus)

(18)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Le système ISO



Ajustements

 Une tolérance peut être appliquée à tous les types de cotes

 Elle concerne une pièce prise isolément

 Un ajustement concerne 2 pièces considérées simultanément

 Les ajustements sont applicables:

 entre 2 surfaces cylindriques (exemple: arbre / alésage)

 entre 2 surfaces planes (exemple: clavette / rainure)

 Nous traiterons le cas des arbres / alésages, tous les autres cas

en découlent de manière évidente

(19)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Le système ISO



Ajustements

^(suite)

Diamètre nominal

Diamètremaximal alésageDM Diamètreminimal alésageDm Diamètreminimal arbredm

Diamètremaximal arbredM

Écart inférieurEI

Écart supérieur

ES

Écart inférieurei

Écart supérieur

es

Écart de cote maxi (ECM) = DM - dm Écart de cote mini (ECm) = Dm - dM

Si ECM > 0 et ECm > 0 alors Ajustement avec JEUX Si ECM > 0 et ECm < 0 alors Ajustement INCERTAIN Si ECM < 0 et ECm < 0 alors Ajustement avec SERRAGE

(20)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Le système ISO



Ajustements

^(suite)

 Exemple

Cote nominale

Alésage H8 => IT=39 Arbre m7 => it = 25

50 H8 / m7

H8 m7

Cote nominale EI = 0 ES = 39 es =34 ei = 9

ECMax = ES - ei ECMax = DM - dm ECMax = 30 (jeux) ECmini = EI - es ECmini = Dm - dM ECmini = -34 (serrage)

=> Ajustement Incertain

ECmini ECMax

(21)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Le système ISO



Ajustement associé à l’alésage ou à l’arbre

 Le système ISO permet 28 choix de position pour l’arbre et autant pour l’alésage.

 Pour réduire le nombre de combinaisons, on privilégie l’utilisation des ajustements associés:

 À l’arbre, dans ce cas l’arbre est toujours h (arbre normal)

 À l’alésage, dans ce cas l’alésage est toujours H (alésage normal)

 Il est recommandé d’employer les ajustements à alésage normal (H), sauf pour des raisons techniques spéciales (ex: montage de roulements)

(22)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Le système ISO



Exemple d’ajustement associé à l’alésage

H

JEUX INCERTAIN SERRAGE

(23)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Le système ISO



Exemple d’ajustement associé à l’arbre

h

JEUX INCERTAIN

SERRAGE

(24)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Le système ANSI

(1967, révisé 1974)



Les ajustements sont représentés par:

 deux lettres indiquant la position

 un chiffre mentionnant la qualité

 ANSI définit 5 catégories

 RC1 à RC9 Ajustement glissant et tournant (jeux) 1: très juste, 9: pour le montage de tubes

 LC1 à LC11 Ajustement de positionnement libre (jeux) 1 à 4: position avec démontage

11: assemblage boulonné

 LT1 à LT6 Ajustement intermédiaire de position (incertain) ex: Clavette montée au maillet

 LN1 à LN6 Ajustement serré de position (serrage) 1: léger serrage, 3 à 6 à la presse

 FN1 à FN5 Ajustement forcé ou fretté (serrage) 1: pour fonte

3 à 5: Frettage pour transmission d’efforts

(25)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Le système ANSI

(suite)

 Tableau de tolérances RC 1 à RC 4

(26)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Correspondance ISO - ANSI

ANSI ISO ANSI ISO ANSI ISO ANSI ISO ANSI ISO

RC1 H5g4 LC1 H6h5 LT1 H7js6 LN1 * * FN1 * *

RC2 H6g5 LC2 H7h6 LT2 H8js7 LN2 H7p6 FN2 H7s6

RC3 H7f6 LC3 H8h7 LT3 H7k6 LN3 H7n6 FN3 H7t6

RC4 H8f7 LC4 H10h9 LT4 H8k7 LN4 * * FN4 H7u6

RC5 H8e7 LC5 H7g6 LT5 H7n6 LN5 * * FN5 H8x7

RC6 H9e8 LC6 H9f8 LT6 H8n7 LN6 * *

RC7 H9d8 LC7 H10e9

RC8 H10c9 LC8 H10d9

RC9 H11 * LC9 H11c10

LC10 H12 * LC11 H13 *

FN

RC LC LT LN

(27)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Correspondance ISO - ANSI

(suite)

RC1 RC2 RC3 RC4 RC5 RC6 RC7 RC8 RC9

LC1 LC2 LC3 LC4 LC5 LC6 LC7 LC8 LC9 LC10 LC11

(28)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Correspondance ISO - ANSI

(suite)

(29)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Correspondance ISO - ANSI

(suite)

(30)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Choix des ajustements et des procédés de fabrication



Principe

 La fonction détermine le type d’ajustement à utiliser

 Une meilleure qualité entraîne une augmentation des coûts de fabrication

Fonction / Besoin Ajustement Procédé de fabrication

Coût

Qualité

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1 2 4 8

Zone de qualité de production économique

Courbe Qualité/coût typique d’un procédé de fabrication

(31)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Choix des ajustements fonctionnels

Emploi Arbre Alésage

H6 H7 H8 H9 H11

Pièces mobiles l'une par

rapport à l'autre

Pièce dont le fonctionnement nécessite un grand jeu(dilatation, mauvais alignement, portées très longues, etc.)

c 9 11

d 9 11

Jeu usuel: Cas ordinaire des pièces tournant ou glissant dans une bague ou palier (bon graissage assuré)

e 7 8 9

f 6 6 7 7

Jeu précis : Pièce avec guidage précis pour mouvement de faible

amplitude g 5 6

Pièces

immobiles l'une par rapport à l'autre

Démontage et remontage possible sans détérioration des pièces

L'ajustement ne peut pas transmettre d'effort

Mise en place possible à la main

h 5 6 7 8

js 5 6

Mise en place au maillet

k 5

m 6

Démontage impossible sans détérioration des pièces

L'ajustement peut transmettre des effort

Mise en place à la

presse p 6

Mise en place : a) à la presse b) Dilatation de

l’alésage c) Contraction de

l’arbre

(vérifier la limite élastique)

s 7

u 7

x 7

z 7

(32)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Choix des ajustements et des procédés de fabrication



Qualité réalisable par les différents procédés d'usinage

Procédés d'usinage 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Rodage

Rectification cylindrique Rectification plane

Brochage

Alésage à l'alésoir Tournage

Tournage (diamant) Fraisage

Rabotage Mortaisage Perçage

Qualité

(33)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Exemple d’ajustement serré : clavette

Clavette de 3mm x 3mm

(34)

Tolérances dimensionnelles et ajustements

 Exercices : Cahier d’exercices chapitre 1 page 3

35 H7/m6:

25 μm 0

25 μm 9 μm

Jeu maxi =

Jeu mini =

Ajustement incertain Dmax – dmin = 35,025 - 35,009 = 0,016 => Jeu

Dmin – dmax = 35,000 - 35,025 = -0,025 => Serrage