Présentation
RÉSUMÉ
L’examen des défauts d’une surface d’une pièce mécanique permet de vérifier son aptitude à assurer les fonctions qu’elle doit endosser dans le mécanisme dans lequel elle est prévue. Les principales causes pour expliquer les erreurs de forme, d’orientation et de position relative des éléments constitutifs de cette pièce sont les imperfections des outils, les efforts de coupe et les contraintes dues à la préhension et à l’échauffement du matériau usiné. La norme NF E 04-552 fixe le tolérancement de tous ces défauts sous une approche purement géométrique.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Christian BONZOM : Professeur agrégé de mécanique IUFM Midi-Pyrénées
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Éric FARGIER : Responsable de l’unité Métrologie LNE Sud (Laboratoire national de métrologie et d’essais)
INTRODUCTION
Les erreurs de forme et de position relative des éléments géométriques constitutifs d’une pièce mécanique sont dus, lors de leur élaboration : aux imperfections des outils de production qui les génèrent, aux efforts de coupe, aux contraintes induites par les dispositifs de préhension, aux échauffements, etc.
L’examen des défauts d’une surface réelle appartenant à une pièce mécanique, permet :
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de vérifier l’aptitude de cette pièce à assurer la ou les fonctions auxquelles elle participe au sein du mécanisme dans lequel elle est montée ;
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de déterminer les faiblesses de son processus d’élaboration.
Les moyens de mesure actuels, associés aux chaînes de mesures électroniques et informatiques, permettent de contrôler les formes réelles par rapport à des formes de référence très précises, quasi parfaites, et même à des définitions mathématiques.
Grâce à la diffusion croissante de moyens de mesure élaborés, telles les machines à mesurer tridimensionnelles à logiciels mathématiques intégrés, il est possible de déterminer rapidement par numérisation, les erreurs de forme, d’orientation et de position des éléments d’une pièce mécanique.
Les normes fixant le tolérancement des défauts de forme, d’orientation et de position (NF E 04-552, 553, 554/ISO 1101) donnent une définition purement géométrique du problème, faisant abstraction du processus de contrôle. Toutefois, le concept GPS (voir article Spécification géométrique des produits (GPS) « Spécification géométrique des produits » de J. H. Marchèse), qui est au cœur de l’activité de spécification géométrique des produits, permet de rapprocher la démarche de spécification fonctionnelle du produit (réalisée par le bureau d’études) et la démarche de qualification du produit (laboratoire de métrologie).
L’utilisation rigoureuse des normes de spécifications géométriques permet au bureau d’études, lors de la phase de conception, de réaliser une définition claire et cohérente des produits.
Cette définition peut ensuite être interprétée de façon univoque par les acteurs des phases de réalisation et de qualification du produit.
Le présent dossier fait une présentation des erreurs de forme et de position relative des éléments conformément à la norme NF E 04-552. Cette norme permet d’exprimer la tolérance de forme et de position relative par la définition d’une zone de l’espace géométriquement définie, à l’intérieur de laquelle doit se trouver l’élément tolérancé. La zone de tolérance définit les limites acceptables des imperfections des surfaces réelles, compatibles avec des conditions strictement fonctionnelles.
Ce texte reprend certains éléments du dossier Erreurs de forme et de position, rédigé par Louis-Paul GAZAL et Roger RECORDIER.
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VERSIONS
- Version archivée 2 de oct. 1991 par Louis-Paul GAZAL, Roger RECORDIER
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Éléments géométriques constitutifs d’une pièce3. Spécification par zone de tolérance
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Principe
Comme évoqué précédemment, lors d’une phase de conception, le bureau d’études qui définit un produit se doit d’imaginer, pour chaque pièce constitutive du mécanisme, les défauts dimensionnels et géométriques compatibles avec les différentes fonctions techniques auxquelles elles participent. Le dessin de définition doit donc faire état d’indications traduisant les conditions fonctionnelles.
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Indication sur un dessin (NF E 04-552) (ISO 1101)
L’indication sur un dessin d’une spécification géométrique se fait à l’aide d’un tableau relié à l’entité spécifiée par une flèche (figure 6).
1re case : dans cette case est indiqué le symbole représentatif du type de défaut que la fabrication doit maîtriser.
2e case : dans cette case est indiqué la dimension de la zone de tolérance (cible) à l’intérieur de laquelle doit se situer l’élément réel spécifié.
3e, 4e et 5e cases : dans ces cases sont mentionnés les éléments de référence qui servent au positionnement dans l’espace de la zone de tolérance.
En résumé, l’écriture sur un dessin de définition d’une spécification géométrique comporte au maximum 5 cases et au minimum 2 cases (nous verrons par la suite que certaines spécifications n’ont pas besoin de s’appuyer sur un système de référence).
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Exemple
Le dessin représenté sur la figure 7 est extrait d’une unité de translation linéaire.
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