[PDF] GUIDE DAIDE AU TOLERANCEMENT ET A LA MESURE DES

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GE04-046N

Document avec annexe(s)

Janvier 1996

ICS : 01.100.01, 17.040.10

Reproduction interdite

Origine : CNOMO

Comité de normalisation des moyens de production

GUIDE D"AIDE

AU TOLERANCEMENT ET A

LA MESURE DES ECARTS

DU PROFIL D"UNE SURFACE

Janvier 1996 2/29GE04-046N

RemplaceHOMOLOGATION

PSA Peugeot Citroën RENAULT

ÉTABLI PARM. NOGARET I. GUYON

Origine : CNOMO

Avant-propos

Ce guide a été élaboré à partir :

¾ des anomalies constatées :

¾ différences d"interprétation de nombreuses normes de référence,

¾ méconnaissance des règles de base,

¾ difficultés de mesure.

¾ des éléments spécifiés dans les normes internationales et françaises traitant du tolérancement

géométrique. Les informations de base ont été développées dans le guide CNOMO GE40-040N.

Afin de faire évoluer ce guide, toute proposition est à transmettre au secrétariat du CNOMO.

________________________________________

Objet et domaine d"application

Ce guide relatif au tolérancement et à la mesure des écarts de profil d"une surface :

¾ Rassemble les :

¾ définitions relatives aux écarts de profil d"une surface, ¾ méthodes de mesurage. Seules les méthodes d"application courantes faisant intervenir des matériels normalement répandus ont été prises en compte.

¾ Donne des indications :

¾ destinées à guider le choix d"une méthode,

¾ sur l"exploitation des résultats.

Ces spécifications sont à appliquer par tous les intervenants des groupes PSA Peugeot Citroën et RENAULT pour :

¾ la définition et l"indication sur les dessins,

¾ le mesurage des écarts de profil d"une surface d"éléments de pièces, quelles que soient leurs dimensions

et les tolérances spécifiées. ________________________________________

Descripteurs

Ajustement, Ecart, Géométrique, Mesurage, Profil, Surface, Tolérancement ________________________________________

Modifications

Par rapport à l"édition précédente :

Janvier 1996 3/29GE04-046N

Sommaire

Page

1 Définitions et spécifications.........................................................................5

1.1 Définitions........................................................................................................5

1.2 Cadre de tolérance..........................................................................................5

1.3 Elément tolérancé............................................................................................6

1.3.1 Définition..........................................................................................................6

1.3.2 Indication de l"élément tolérancé.....................................................................6

1.4 Zone de tolérance............................................................................................7

1.4.1 Définition..........................................................................................................7

1.4.2 Etendue de la zone de tolérance.....................................................................8

1.4.3 Spécifications restrictives ................................................................................9

2 Conditions de mesurage...............................................................................9

2.1 Références......................................................................................................9

2.1.1 Référence réelle .............................................................................................10

2.1.2 Référence spécifiée........................................................................................10

2.1.3 Référence simulée..........................................................................................10

2.1.4 Indications sur les dessins..............................................................................10

2.1.5 Nature de l"élément de référence ...................................................................11

2.1.6 Etablissement des références spécifiées .......................................................12

2.1.7 Application des références .............................................................................16

2.2 Diamètre des billes et des touches de palpeur...............................................17

2.3 Vitesse de palpage.........................................................................................17

2.4 Effort de mesurage.........................................................................................17

2.5 Environnement ...............................................................................................17

2.6 Positionnement des pièces.............................................................................18

3 Méthode de mesurage..................................................................................20

3.1 Symboles........................................................................................................20

3.2 Mesurage des écarts du profil d"une surface dans l"espace sans référence ..21

3.2.1 Mesurage du profil d"une surface sur marbre avec comparateur ...................21

3.2.2 Mesurage du profil d"une surface avec machine à mesurer 3D + logiciel spécifique

22

Janvier 1996 4/29GE04-046N

3.3 Mesurage des écarts du profil d"une surface dans l"espace avec références.23

3.3.1 Mesurage du profil d"une surface sur marbre avec comparateur ...................23

3.3.2 Mesurage du profil d"une surface avec machine à mesurer 3D + logiciel spécifique

24

3.4 Choix d"une méthode......................................................................................24

3.5 Exploitation des résultats................................................................................25

3.5.1 Exploitation du résultat de mesure du profil d"une surface dans l"espace sans

référence sur marbre à l"aide d"un comparateur............................................................25

3.5.2 Exploitation du résultat de mesure du profil d"une surface dans l"espace sans

référence à l"aide d"une machine à mesurer 3D + logiciel spécifique............................26

3.5.3 Exploitation du résultat de mesure du profil d"une surface dans l"espace avec

références sur marbre à l"aide d"un comparateur..........................................................27

3.5.4 Exploitation du résultat de mesure du profil d"une surface dans l"espace avec

références à l"aide d"une machine à mesurer 3D + logiciel spécifique..........................28

4 Liste des documents de référence..............................................................29

Janvier 1996 5/29GE04-046N

1 Définitions et spécifications

1.1 Définitions

Profil d"une surface

C"est une succession de courbes et/ou de droites combinées entre elles dont l"ensemble représente une figure

géométrique particulière.

Note : En CAO, la surface est un élément créé à partir d"équations mathématiques dont l"ensemble ne

représente aucune figure géométrique régulière.

La tolérance de profil d"une surface est la distance maximale admissible entre deux surfaces enveloppes générées

par des sphères de diamètre t dont les centres sont situés sur la surface spécifiée dans le cas d"une tolérance

symétrique.

Surface spécifiée

C"est la surface nominale ou théorique.

Figure 1

Surfaces

enveloppes

Surface spécifiée

Elément à mesurer

Sphère

AE t

L"écart de profil d"une surface est égal, dans tous les cas, à deux fois l"écart max. par rapport à la surface

spécifiée.

1.2 Cadre de tolérance

Les indications nécessaires sont inscrites dans un cadre rectangulaire divisé en deux cases minimum.

Ces cases contiennent de gauche à droite, dans l"ordre suivant : ¾ le symbole de la caractéristique à tolérancer, ¾ la valeur de la tolérance dans l"unité utilisée pour la cotation linéaire,

¾ le cas échéant, la ( les) lettre(s) permettant d"identifier l"élément ou les éléments de référence.

0,3

Elément isolé

0,3 A

0,3 ABC- 0,3 ABC

Eléments associés

Janvier 1996 6/29GE04-046N

1.3 Elément tolérancé

1.3.1 Définition

L"élément tolérancé est l"élément sur lequel s"applique la tolérance. L"élément est isolé ou associé.

1.3.2 Indication de l"élément tolérancé

L"élément tolérancé est identifié par une ligne repère, obligatoirement terminée par une flèche et reliée au cadre de

tolérance. L"aboutissement de la flèche indique la nature de l"élément, sur le contour de l"élément ou sur le

prolongement (mais clairement séparé de la ligne de cote).

La tolérance de forme du profil d"une surface appartient à l"ensemble des tolérancements de forme et peut être

isolée ou associée.

Si elle est isolée, la tolérance de forme du profil d"une surface peut être considérée comme tolérance de forme.

Si elle est associée, la tolérance de forme du profil d"une surface peut être considérée comme tolérance de

position.

Figure 2

Un élément tolérancé sans élément de référence est un élément isolé.

Figure 3

Un élément tolérancé avec un élément de référence, réunis dans un même tolérancement géométrique, est un

élément associé.

Janvier 1996 7/29GE04-046N

1.4 Zone de tolérance

1.4.1 Définition

La zone de tolérance est le volume engendré par une sphère dont le centre se déplace sur la surface spécifiée.

Figure 4 : Exemple d"un élément isolé

Indication sur le dessin

0,1

Interprétation du dessin

Janvier 1996 8/29GE04-046N

1.4.2 Etendue de la zone de tolérance

Quelle que soit la caractéristique tolérancée, la zone de tolérance s"y rapportant est toujours exprimée pour la

totalité de l"élément sauf spécifications restrictives.

Figure 5 : Exemple d"un élément associé

Indication sur le dessin Interprétation du dessin

Surfaces enveloppes

Surface spécifiée

t=0,5

Figure 6 : Exemple d"un élément isolé

Indication sur le dessin Interprétation du dessin

Surface spécifiée

t=0,08

Surfaces enveloppes

Janvier 1996 9/29GE04-046N

1.4.3 Spécifications restrictives

Figure 7 : Exemple 1

20 mm sur 20 mm du pourtour de la porte 1 0,5

Figure 8 : Exemple 2

0,5/L x L1

0,5 sur L x L1

ou 2

2 Conditions de mesurage

2.1 Références

Il convient de s"affranchir du défaut de forme de la référence, soit en utilisant une référence simulée, soit en

recherchant le défaut de forme de cette référence de façon à en tenir compte dans l"exploitation des résultats.

Janvier 1996 10/29GE04-046N

2.1.1 Référence réelle

C"est un élément réel d"une pièce (par exemple droite, surface, etc.) que l"on utilise en vue de remplir les

conditions d"une référence.

Note : Les références réelles étant sujettes à des écarts de fabrication, il est nécessaire de leur attribuer des

tolérances de formes.

2.1.2 Référence spécifiée

C"est l"élément géométrique théoriquement exact (tel que axe, plan, ligne, droite, etc.) auquel se rapportent les

éléments tolérancés. Les références spécifiées peuvent être constituées par un ou plusieurs éléments de la pièce.

2.1.3 Référence simulée

C"est l"élément réel de vérification ou de fabrication, de forme adéquate suffisamment précise, en contact avec la

référence réelle et utilisé en vue d"établir la référence spécifiée.

En particulier, les éléments de référence simulée représentent, pendant la fabrication et la vérification, la

matérialisation des références spécifiées.

2.1.4 Indications sur les dessins

Sur un dessin, l"élément choisi comme référence est identifié par une ligne de repère obligatoirement terminée par

un triangle, de préférence noirci.

Figure 9

A A

La nature de l"élément de référence est identifiée par l"endroit où aboutit ce triangle

Figure 10 : Exemple d"un groupe d"éléments constituant une REFERENCE

ZONE COMMUNE

A

Janvier 1996 11/29GE04-046N

2.1.5 Nature de l"élément de référence

Il est identifiée par l"endroit où aboutit le triangle.

Tableau 1

Nature de l"élément de référence Exemple d"indication

Axe du cylindre 1Référence : Axe

21
A Surface inférieure de la pièceRéférence : Plan A

Plan médian des 2 surfaces extérieures

de la pièceRéférence : Plan médian A

Axe joignant les centres des cercles dans

les 2 sections spécifiéesRéférence commune AB

Janvier 1996 12/29GE04-046N

2.1.6 Etablissement des références spécifiées

a) Généralités

Par définition, la référence spécifiée sur un dessin est un élément géométrique théoriquement exact auquel se

rapportent les éléments tolérancés.

La référence réelle de la pièce doit comporter en général des tolérances de forme en vue de limiter les défauts

trop importants pour qu"elle puisse remplir les conditions d"une référence.

Lorsqu"il est difficile d"établir une référence spécifiée à partir d"un élément réel de la pièce, il peut être

nécessaire d"utiliser une référence simulée. Celle-ci doit avoir des qualités géométriques en rapport avec

l"incertitude de mesure recherchée.

L"orientation théorique de l"élément réel de référence est celle qui minimise l"écart de forme de cet élément.

Par exemple, pour une référence plane, l"orientation de référence coïncide avec l"un des deux plans parallèles,

distants de (t) qui limitent l"écart de planéité. La position est donnée par celui des deux qui est tangent à la

surface réelle.

En pratique, la dispersion relative de l"élément réel de la pièce et de la référence simulée doit être telle que

l"écart entre les deux soit le plus faible possible. Si l"appui de la référence réelle sur la référence simulée n"est

pas stable, une position stable doit être recherchée par tout moyen approprié (exemple, en interposant des

supports).

Remarque :

Le choix de la référence spécifiée et de l"élément tolérancé ayant été déterminé en tenant compte des

exigences fonctionnelles, l"interversion des deux, dans le cas où cela simplifie la vérification ou minimise

l"incertitude de mesure, ne doit pouvoir se faire : QU"A LA CONDITION DE POUVOIR EXPRIMER LE RESULTAT PAR RAPPORT A LA REFERENCE

SPECIFIEE.

b) Ligne utilisée en tant que référence spécifiée

Arête ou génératrice

Il convient de rechercher l"orientation de l"élément réel de la pièce, soit directement sur celui-ci chaque fois que

cela est possible, soit en utilisant une référence simulée.

Dans le premier cas, la méthode consiste à effectuer un relevé de rectitude de l"arête ou de la génératrice. Si le

relevé est effectué par valeurs discrètes ou si le traitement des résultats utilise la méthode des moindres carrés,

il y a lieu de faire deux séries de relevés sur des points différents de l"élément pour s"assurer que la différence

éventuelle entre les deux orientations déterminées est compatible avec la tolérance à vérifier. Dans le cas

contraire, il convient soit d"effectuer un relevé de rectitude en continu, soit d"utiliser une référence simulée.

Axe d"un cylindre ou d"un cône

La référence spécifiée constituée par l"axe d"un cylindre est l"axe du plus grand cylindre inscrit ou du plus petit

cylindre circonscrit dans le cas d"un alésage ou d"un arbre respectivement. Note : la même méthode s"applique dans le cas de l"axe d"un cône

Lorsqu"il est possible d"accéder directement aux surfaces de l"arbre ou de l"alésage, l"orientation de l"axe est

recherchée en utilisant l"une des méthodes développées pour le mesurage des écarts de cylindricité, en

effectuant plusieurs séries de relevés pour s"assurer que les différences éventuelles entre les orientations

déterminées sont compatibles avec la tolérance à vérifier.

Janvier 1996 13/29GE04-046N

c) Référence simulée

Pour un alésage

La référence simulée peut-être un mandrin adapté, de défaut de forme compatible avec l"incertitude de mesure

recherchée.

Dans le cas où le mandrin peut prendre plusieurs positions dans l"alésage, il convient de rechercher la position

donnant un débattement angulaire moyen, en évitant toutefois d"introduire des contraintes dans l"alésage ou sur

le mandrin.

Figure 11

A

Référence réelle

Référence simulée

(cylindre inscrit)

Référence spécifiée A

Positions limites

Pour un arbre

La référence simulée peut-être une bague adaptée en recherchant le cas échéant la position donnant le

débattement angulaire moyen, en évitant toutefois d"introduire des contraintes sur l"arbre ou dans la bague.

Elle peut également être un vé en s"assurant, au cours d"une rotation de l"arbre dans le vé, qu"il n"y a pas de

boitement ou de battement radial incompatible avec la tolérance à vérifier. Dans le cas contraire, il y a lieu de

répartir l"écart relevé et/ou de caler les génératrices.

Figure 12

A

Axe commun à deux sections repérées

Figure 13

ABBA

Janvier 1996 14/29GE04-046N

Pour établir l"axe commun A-B, il convient de rechercher les centres des cercles dans les deux sections

repérées. Axe de référence commun à deux éléments

Figure 14

BA

Par définition, la référence est l"axe des deux plus petits cylindres coaxiaux circonscrits aux éléments réels de

référence.

Figure 15

Référence réelle BRéférence spécifiée A-B

Référence simulée de B

(Cylindre circonscrit)Référence simulée de A (Cylindre circonscrit)

Référence réelle de A

Il convient donc de palper plusieurs sections de chacun des cylindres réels et d"en rechercher l"axe moyen.

Note : Certaines méthodes de vérification peuvent prendre en compte un entre-pointes. L"axe de cet entre-

pointes ne peut pas être considéré comme un axe de référence simulée que si la différence d"orientation entre

l"axe de l"entre-pointes et l"axe spécifié est compatible avec la tolérance à vérifier et est prise en compte dans

l"expression du résultat, ou si le dessin indique expressément que la référence spécifiée est l"axe de l"entre-

pointes. d) Surface utilisée en tant que référence spécifiée

Cas général

La référence spécifiée peut être établie par palpage de la surface réelle ou en utilisant une référence simulée. Il

convient de rechercher l"orientation de l"élément réel de la pièce

¾ soit en déterminant les points les plus représentatifs de l"orientation du plan enveloppe pour pouvoir

dégauchir la pièce par rapport à la référence de mesure.

¾ soit en "basculant" le plan sur la référence simulée afin de répartir au mieux les écarts.

Janvier 1996 15/29GE04-046N

Figure 16

Elément réel de référence

(Forme réelle de la pièce)

Elément de référence

simulée (ex: marbre)Supports t

Référence spécifiée

Cas particulier des références partielles

Figure 17

C A1 A2 A3 AB 0,1A

Dans le cas particulier où la surface de référence est spécifiée à l"aide de références partielles (voir figure où

les références partielles A1, A2 et A3 définissent la référence spécifiée A), cette surface doit être établie au

moyen des trois points indiqués (par palpage ou appui), en respectant la tolérance de localisation spécifiée.

Janvier 1996 16/29GE04-046N

2.1.7 Application des références

Les références et systèmes de références servent de base à la vérification des tolérances spécifiées sur les

éléments associés. La qualité des références simulées doit être suffisante pour satisfaire aux exigences

fonctionnelles.

Le tableau suivant montre :

¾ l"indication des références spécifiées sur les dessins techniques,

¾ les éléments de références,

¾ comment les références spécifiées sont établies au moyen de références simulées.

Tableau 2 : Exemples

Références spécifiées Références réelles Etablissement des références spécifiées

Référence - ligne ou droite

Axe du trou

A

Surface réelle

Référence spécifiée =

Axe du plus grand cylindre inscritRéférence simulée = cylindre maximal inscrit

Axe de l"arbre

B

Surface réelle

Référence spécifiée =Référence simulée =

Axe du plus petit cylindre circonscrit

cylindre minimal circonscrit

Référence - Plan

Surface de la pièce

A

Surface réelle

Référence spécifiée =

plan établi par le marbre

Référence simulée =

Surface du marbre

Plan médian

Plan médian des 2

surfaces de la pièce B

Surfaces

réelles

Référence simulée = Surfaces planes en

Référence spécifiée = plan médian établi par les 2 surfaces planes en contact contact

Janvier 1996 17/29GE04-046N

2.2 Diamètre des billes et des touches de palpeur

Sauf spécification particulière, pour séparer la forme (incluant l"ondulation) de la rugosité, utiliser les conditions de

référence ci-dessous :

¾ Palpeur à pointe sphérique avec un rayon de pointe de 0,5 mm (ou de bille de * 1 mm) voir figure ci-

dessous. ¾ Filtre mathématique gaussien de longueur de coupure (cut off) de *c = 0,8 mm

¾ Pas de numérisation £ lc / 5

Dans tous les cas, les conditions de mesurage seront spécifiées sur le rapport de mesure.

Note 1 : le rayon de 0,5 mm est choisi de façon à ne pas influencer l"effet du filtre de 0,8 mm.

Note 2 : les filtres électriques introduisent un déphasage et une déformation du profil. Ils ne peuvent donc

pas servir de référence, mais ils peuvent être utilisés à défaut de filtres mathématiques, avec une erreur de

méthode, pour la mesure des écarts de forme.

Note 3 : dans le cas où les conditions de références ne sont pas appliquées, il faut séparer la forme de la

rugosité par un filtrage mécanique (avec là aussi une erreur de méthode) en utilisant de préférence une bille

de rayon 4 mm.

Note 4 : pour des applications spécifiques, il est possible d"utiliser, avec une erreur de méthode, des palpeurs

de rayon choisi dans la série suivante : 0,8 - 2,5 - 4 - 8.

Figure 18 : Palpeur à pointe sphérique

Rr = R

2.3 Vitesse de palpage

La vitesse de palpage, si elle est réglable, doit être fixée à une valeur suffisamment faible pour que son influence

soit négligeable.

2.4 Effort de mesurage

Toutes les opérations de mesurage s"entendent, sauf spécifications particulières, par référence à une force de

mesurage nulle. Si le mesurage est effectué avec une force non nulle, le résultat doit être corrigé en conséquence.

Cette correction n"est toutefois pas nécessaire pour les mesurages comparatifs effectués avec les mêmes moyens

de comparaison et la même force de mesurage, entre des éléments semblables, de même matière et de même

état de surface. En pratique, il faut s"assurer que la déformation de la pièce est négligeable.

2.5 Environnement

En fonction de la précision recherchée et des dimensions de la pièce à mesurer, il y a lieu de s"assurer au mieux

de l"homogénéité des paramètres ambiants autour de la pièce :

¾ Température,

¾ Variation de température dans le temps et dans le volume,

¾ Air,

¾ Hygrométrie,

¾ Vibrations du sol,

¾ Champs magnétiques.

Janvier 1996 18/29GE04-046N

2.6 Positionnement des pièces

Les appuis et le dispositif de bridage le cas échéant doivent être choisis pour obtenir une déformation minimale de

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