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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1. Éléments géométriques constitutifs d’une pièce
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Le point
En général, en raison de la fragilité des matériaux qui ne permet pas de garantir l’acuité absolue des arêtes, sur les pièces mécaniques le point n’a pas de représentation matérielle.
Il intervient cependant souvent comme élément fictif dans les objets (centre d’une sphère ou sommet d’un cône).
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La ligne
La ligne est un élément fictif qui résulte de l’intersection de deux surfaces (intersection des deux flancs d’un filet par exemple). Comme pour le point, le caractère fictif de la ligne résulte du fait que pour limiter l’agressivité d’une arête mais aussi les risques d’ébréchage on casse volontairement les angles (chanfrein).
Exemplela ligne intersection des deux flancs d’un filet de vis (voir figure 1).
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La droite
La droite est une ligne particulière qui résulte de l’intersection de deux plans. Pour les mêmes raisons que la ligne, la droite est un élément fictif. La droite peut aussi être une représentation immatérielle de l’élément médian d’une pièce de révolution (cylindre, cône, sphère) (voir figure 1).
Exempleglissière en vé d’une machine outil, arête d’un prisme, etc.
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Le cercle
Le cercle est un élément fictif qui résulte de l’intersection d’une surface de révolution (cylindre, cône, sphère) avec un plan perpendiculaire à l’axe, ou avec une autre surface de révolution de même axe.
Le cas le plus fréquent sur les pièces mécaniques est l’intersection d’un cylindre et d’un plan, l’axe du cylindre étant confondu avec un axe normal au plan (voir figure 1).
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Le plan
Le...
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