Présentation
Auteur(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)
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Lire l’articleINTRODUCTION
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 » 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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Spécification par zone de toléranceArticle inclus dans l'offre
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2. Définitions
2.1 Introduction
Lors de la conception d’un produit, le bureau d’études élabore à partir d’un cahier des charges, les plans d’ensemble du mécanisme ainsi que les plans de définition de chaque pièce qui le constitue.
Les dessins de définition, élaborés en ne tenant compte que de contraintes fonctionnelles, sont ensuite communiqués au bureau des méthodes qui doit assurer la réalisation des différentes pièces ainsi qu’au service de contrôle qui doit valider la conformité des pièces alors réalisées.
L’expérience montre que le domaine de la spécification géométrique des produits qui incombe généralement au bureau d’études et le domaine de la maîtrise de la réalisation (aspect technique) qui incombe généralement au bureau des méthodes constituent deux mondes possédant une structure et des objectifs différents. Pour l’instant, ces deux mondes ne sont reliés que par l’indice de « capabilité » (intervalle de tolérance divisé par la dispersion de fabrication). La qualité du produit élaboré est largement conditionnée par une réelle communication entre ces deux entités de l’entreprise.
Actuellement, les préoccupations du concepteur, du fabricant et du métrologue sont prises en compte dans une chaîne de normes continue et cohérente définie par le concept GPS (voir article Spécification géométrique des produits de J. H. Marchèse) qui met le produit au centre des préoccupations.
Ceci dit, si la pièce réalisée par la fabrication est singulière, la connaissance de ses défauts de surface mais aussi du positionnement des différentes surfaces fonctionnelles les unes par rapport aux autres, est rendue délicate par l’impossibilité dans laquelle nous nous trouvons de connaître de façon univoque « les formes réelles » de la pièce. Dans ces conditions, le laboratoire de contrôle qui a en charge de vérifier l’adéquation qui existe entre la pièce réalisée par le bureau des méthodes et les formes nominales imaginées par le bureau d’études se doit de déterminer « une image du réel » produit par la fabrication.
Pour évaluer les écarts tolérables par la pièce conçue, le bureau d’études doit imaginer la pièce réelle, pour cela il se donne...
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