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La cotation fonctionnelle ISO et le tolérancement 3D

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Michel : J'ai coté une épaisseur de paroi en mettant 1,7 ± 0,25. Le résultat de la simulation numérique me donne une épaisseur mini de 1,45 quand les deux plans sont parfaits. Quelle tolérance géométrique puis-je mettre pour limiter le défaut d'orientation des deux plans ? J'ai pensé à un parallélisme mais je ne sais pas justifier le choix de la référence sur l'un des deux plans car aucun des deux n'est plus fonctionnel que l'autre ???

Alain : Ce n'est pas un parallélisme qu'il faut écrire. La simulation numérique a été faite en considérant une paroi d'épaisseur mini de 1,45 sans défaut de forme des deux flancs donc sans défaut de forme du plan médian. Il faut donc écrire une planéité du plan médian avec une tolérance 0 suivi du modificateur de l'exigence du minimum de matière L. La flêche doit aboutir à l'une des deux parois dans le prolongement d'une ligne de cote. La spécification dimensionnelle 1,7 ± 0,25 sans l'exigence d'enveloppe peut être mise directement au dessus du cadre de tolérance. La tolérance de planéité vaut 0 quand l'épaisseur est mini soit 1,45, elle vaut 0,5 quand l'épaisseur est maxi soit 1,95. Si cette paroi est soumise à une condition d'assemblage c'est à dire laisser passer une autre pièce de largeur = 1,95 + jeu d'assemblage, il faut mettre une tolérance de localisation avec un 2x au dessus du cadre et une valeur de tolérance de 0,25. Deux flêches doivent partir de ce cadre de tolérance et désigner chacun des flancs. Il faut préciser l'épaisseur de la paroi en mettant une dimension théorique exacte de 1,7. Dans ce cas, il est inutile de mettre la planéité et la spécification dimensionnelle.

Olivier : Est-ce que je mettre une cote 3,5 ± 0,5 pour définir l'épaisseur d'une toile avec des rayons de courbures ? Il me semble qu'on peut l'écrire en cotation fonctionnelle mais pas en cotation fonctionnelle ISO ? Pourriez-vous me proposer une solution qui respecte les normes ISO ? merci, Olivier.

Alain : En cotation fonctionnelle ISO, les spécifications dimensionnelles sont utilisées exclusivement pour définir la taille d'un élément soit la largeur entre deux plans en vis-à-vis, soit le diamètre d'un cylindre. Pour définir l'épaisseur d'une toile avec des rayons de courbures, deux solutions existent. La première consiste à mettre une tolérance de localisation avec un 2x au dessus du cadre avec deux flèches opposées en vis-à-vis qui aboutissent au deux surfaces, une valeur de tolérance de 0,5 et une dimension théorique exacte de 3,5. La seconde solution consiste à définir deux zones restreintes identiques de faible longueur, par exemple 1 mm, afin que l'effet des rayons de courbures soient négligeables, mettre une tolérance de profil d'une ligne avec un 2x au dessus du cadre, deux flèches opposées en vis-à-vis-vis qui aboutissent au deux traits mixtes forts, une valeur de tolérance de 0,5 et une dimension théorique exacte de 3,5. Ces deux solutions sont quasi-équivalentes, elles n'influent pas sur la méthode de contrôle habituelle d'une épaisseur de toile et elles ont le mérite de respecter les normes ISO de tolérancement en vigueur.

Thierry : Peut-on définir une cote sur bille pour définir la profondeur d'un cône en cotation fonctionnelle iso ?

Claude : Non, une cote sur bille est une cote de contrôle qui ne peut apparaître que sur une fiche de contrôle. Sur le plan fonctionnel, il faut utiliser le symbole profil de surface par rapport à une référence ou un système de références qui dépend de la fonction du cône. Pour une valeur de tolérance t et un angle au sommet du cône alpha, l'IT de la cote sur bille est égale à t/sin(alpha).

David : Je dois faire le dessin d'une pièce brute en cotation fonctionnelle iso. Cette pièce est un support dont les surfaces fonctionnelles sont ensuite obtenues par usinage. Pourriez-vous me dire comment définit-on le référentiel de cotation de la pièce ? Il n'y a aucune surface usinée ??? Merci, David.

Alain : Les surfaces de référence de la pièce brute sont les surfaces d'appui qui servent à la mise en position de la pièce lors de la première opération d'usinage. Le système de références de la pièce brute doit être identique à celui de la première fiche schéma. Il doit être construit à partir de ces surfaces d'appui en fonction des degrés de liberté éliminés. Il faut pour cela utiliser des références partielles et surtout ne pas prendre en référence des surfaces entières. Cette méthode permet de faire un tolérancement 3D en diminuant le nombre de maillons des chaînes de cotes de fabrication. Les défauts géométriques du brut peuvent ainsi être prises en compte dans les chaînes de cotes en plus des défauts dimensionnelles.

Franck : J'ai un palier avec une tolérance forme de surface quelconque à 0,2 avec une cote encadrée de 8,2. Est-ce qu'on a le droit de l'écrire en cotation fonctionnelle iso ? Pourquoi ne pas avoir mis directement un diamètre Ø8,2 ± 0,1 ?

Claude : La caractéristique forme de surface quelconque s'appelle désormais profil de surface dans la nouvelle norme ISO 1101:2004. Elle s'applique à n'importe qu'elle surface même aux cylindres. Il est donc possible de l'écrire en cotation fonctionnelle ISO. La surface réelle doit se trouver dans une zone de tolérance définie par deux cylindres coaxiaux de différence de rayons de 0,2 situés à égales distances d'un cylindre théorique de 8,2. Le diamètre mini vaut 8 = 8,2 - 2 x 0,1, le diamètre maxi 8,4 = 8,2 + 2 x 0,1. La variation de diamètres est donc de Ø8,2 ± 0,2 et non de Ø8,2 ± 0,1. Une spécification dimensionnelle ne contraint que les dimensions locales réelles alors qu'une caractéristique profil de surface contraint non seulement les dimensions locales réelles mais aussi la géométrie. La surface réelle est contrainte par un cylindre interne de diamètre mini 8 et un cylindre externe de diamètre maxi 8,4. Il n'y a donc aucune équivalence entre les deux écritures. Ce sont les fonctions techniques élémentaires associées à cette surface qui permettent de choisir l'une ou l'autre écriture.

Sabrina : J'ai un chanfrein d'entrée de douille défini par une tolérance de profil de surface de 0,2 sans référence et un diamètre encadré Ø11,1 défini sur la face. L'angle encadré est de 90°. Pourquoi n'y a t-il pas de référence sur la face puisque le diamètre impose la position du chanfrein ? Merci d'avance pour votre réponse, Sabrina.

Alain : La présence d'une dimension théorique exacte (cote encadrée) pour préciser le diamètre du cône est obligatoire dans la norme ISO 3040. La présence de ce diamètre n'implique donc pas un positionnement par rapport à la face. Il s'agit seulement d'une tolérance caractérisant la forme du chanfrein et non son positionnement axial. D'un point de vue cotation fonctionnelle ISO, pour positionner axialement le chanfrein par rapport à la face, il faut une référence spécifiée sur la face et une tolérance de profil de surface du chanfrein par rapport à cette référence. En général, on positionne le chanfrein par rapport à un système de références avec l'axe du trou en référence primaire et la face en référence secondaire. Il manque donc visiblement une tolérance pour positionner le chanfrein ou l'écriture ne traduit pas la fonction technique élémentaire recherchée.

Jean-Claude : Comment peut-on savoir s'il est nécessaire de tenir compte des tolérances d'orientation dans les chaînes de cotes dites sensibles ? JC

Karim : Il faut s’aider de la droite d’analyse. En effet, si celle-ci coupe l’ensemble des pièces, les tolérances d'orientation n’interviennent pas dans les chaînes de cotes. Dans le cas contraire, on doit les prendre en compte.

Jean-Marc : Je veux limiter de défaut de forme de l'axe d'un tuyau. Le problème est que le tuyau n'est pas droit, il y a quatre rayons de courbures. Existe-t-il une écriture en cotation fonctionnelle iso pour traduire cette fonction ?

Matthieu : La spécification en cotation fonctionnelle ISO pour traduire cette fonction est la tolérance de profil d'une ligne non rapportée à une référence spécifiée selon la norme ISO 1101:2004. A noter que l'axe du tuyau ne pouvant être défini qu'à partir d'une surface, il est préférable de coter la surface intérieure ou la surface extérieure du tuyau. Pour des raisons de métrologie, le meilleur compromis est de spécifier la surface extérieure du tuyau. Dans ce cas, il faut mettre une tolérance de profil de surface (ex forme de surface quelconque) sans référence. Il faut également ajouter une tolérance de profil de surface par rapport à un système de références spécifiées construit à partir de la mise en position du tuyau sur son support.

Elise : Pourriez-vous me dire si le tolérancement 3D oblige le bureau d'études à mettre toutes les spécifications dimensionnelles au nominal centrée ? Est-ce que je peux mettre Ø13 N8 en cotation fonctionnelle ISO ? Elise

Alain : Le tolérancement 3D n'impose pas de mettre toutes les spécifications dimensionnelles au nominal centrée. La norme NF ISO 406 est toujours en vigueur, vous pouvez donc mettre un Ø13 N8 en cotation fonctionnelle ISO. Par contre, les dimensions du modèle numérique en CAO doivent être au nominal centré en tolérancement 3D. Une solution est de mettre Ø12,9815 ± 0,0135 et de mettre Ø13 N8 entre parenthèses juste à côté. Une pratique courante afin d'éviter d'avoir un nominal centré avec des dixièmes de microns est d'augmenter le nominal centré de 0,5 µm, de diminuer l'écart supérieur de 0,5 µm et d'augmenter l'écart inférieur de 0,5 µm pour les alésages. On obtient au final Ø12,982 + 0,013/-0,014 (Ø13 N8).

Denis : A t-on toujours le droit de mettre une référence sur le plan de jauge d'un cône pour faire du positionnement axial ?

Alain : En cotation fonctionnelle ISO, il n'est pas possible d'attacher une spécification dimensionnelle linéaire ni une tolérance de localisation à un plan de jauge. La norme actuelle sur les références ISO 5459:1981 ne permet pas de définir un plan de jauge à partir d'un cône, seul une référence spécifiée de type droite peut être définie pour faire du positionnement radial. Le projet de norme PR NF EN ISO 5459:2004 permet de définir une référence axiale sur un cône en mettant le triangle noir désignant l'élément tolérancé dans le prolongement d'une ligne de cote angulaire. En attendant la norme définitive, il est donc recommandé pour l'instant d'ajouter un nota précisant clairement la nature de la référence construite à partir du cône (un point, une droite ou les deux).

David : Bonne année à vous également. Je voudrais savoir s'il est possible en cotation fonctionnelle ISO de mettre une cote sur bille en mettant la référence directement sur la bille ? Cela me paraît fonctionnel pour définir la profondeur d'un chanfrein. De plus, en imposant le diamètre de la bille, c'est plus facile à contrôler mais je ne suis pas sûr que ce soit normalisé. David

Alain : Les normes ISO actuelles n'autorisent pas à mettre une référence sur une pièce conjuguée à celle que l'on cote. Par contre, elles n'interdisent pas de définir un plan de jauge théorique positionné par des TED afin de matérialiser le contact de la bille avec le chanfrein. Pour une tolérance de profil de surface t d'un chanfrein d'angle alpha, la variation axiale de la bille sera de txsin(alpha) au contrôle. Cette écriture ne change rien au contrôle mais permet de mieux définir la position des arêtes du chanfrein en cotant les surfaces, la position des arêtes étant toujours le résultat de la position des surfaces que l'on fabrique.

Aurelien : J'ai un support qui se fixe sur 3 bossages décalés à l'aide de 3 vis. Afin de garantir la pression sous tête de vis des 3 vis, j'ai mis une tolérance de perpendicularité des 3 taraudages de 0,05 par rapport à une référence construite sur les 3 bossages avec 3x au dessus du cadre ? Pourriez-vous me confirmer que cette écriture répond à mon besoin et que je peux bien mettre 3x sur la perpendicularité ?

Claude : La pression sous tête de vis est une fonction qui s'applique à chacune des vis de manière indépendante. Il n'y a donc pas lieu de mettre un 3x au dessus du cadre de tolérance de la perpendicularité. La valeur de 0,05 est très petite, en général l'ordre de grandeur est 0,2 voir 0,1 dans des cas très particuliers.

Denis : Bonjour, je voudrais savoir si le fait d'écrire une coaxialité dans une coupe la transforme en concentricité ? Est-ce que la concentricité s'applique alors à toutes les coupes ? Denis

Claude : Lorsque la position du plan de coupe est définie par une dimension théorique exacte (TED), les spécifications écrites dans la coupe ne s'appliquent que dans la coupe. Dans ce cas, il s'agit alors d'une concentricité qui s'applique à un seul centre. Pour que la concentricité s'applique à toute les coupes, il ne faut pas positionner le plan de coupe avec une TED et ajouter ACS (All Cut Sections) au dessus du cadre de tolérance.

William : Bonjour, je suis à la recherche d'informations sur la méthodologie de côtation des pièces souples. Merci

Alain : La cotation des pièces souples dites non rigides est décrite dans la norme ISO 10579. La référence de cette norme doit être indiquée près du cartouche pour préciser que la pièce est cotée selon cette norme. Cette norme permet de coter la pièce soit dans son état libre à la sortie de la fabrication, soit dans son état contraint correspondant aux conditions d'utilisation. Le modificateur F (F comme Free state) derrière la tolérance précise que la spécification s'applique à l'état libre. La direction de la gravité doit être précisée pour définir l'orientation de la pièce lors de son contrôle. Les tolérances qui ne sont pas suivies du modificateur F s'appliquent à l'état contraint. L'état contraint doit être précisé par un nota. Tous les symboles de la norme ISO 1101 s'appliquent aux pièces non rigides.

Thierry : Le même symbole est utilisé pour la concentricité et la coaxialité. Comment fait-on pour les différencier ?

Claude : La concentricité s'applique à un point (centre d'un cercle) alors que la coaxialité s'applique à une droite (axe d'un cylindre). En cotation ISO, Il s'agit d'une concentricité si la flèche qui désigne l'élément tolérancé est positionnée par une dimension théorique exacte (TED) ou si ACS est placé au dessus du cadre de tolérance. Dans ce deuxième cas, la tolérance s'applique aux centres des cercles situés dans des sections droites. Dans tous les autres cas, il s'agit d'une coaxialité appliquée à l'axe d'un cylindre.

Johann : Bonjour, j'ai une question concernant les systèmes de références. Lorsque je construis un système avec un plan A en référence primaire et un plan B en référence secondaire, B est perpendiculaire à A par définition en cotation ISO. Faut-il rajouter quand même une tolérance de perpendicularité de B par rapport à A sur le plan ? merci pour votre réponse.

Alain : Il faut distinguer les références spécifiées qui sont des éléments géométriques théoriques parfaits (point, droite, plan) aux éléments de référence qui sont les surfaces réelles. La contrainte de perpendicularité imposée par la cotation ISO concerne les références spécifiées. Le plan théorique B est perpendiculaire au plan théorique A tous deux tangents aux surfaces réelles réputées planes identifiées par les triangles noirs ou blancs. La cotation ISO n\'impose pas à l\'élément de référence B d\'être perpendiculaire à la référence spécifiée A mais s\'il y a un défaut important de perpendicularité, le tolérancement des autres surfaces du composant par rapport au système de références va dépendre de l\'arête intersection des surfaces réelles A et B. Il faut donc rajouter une perpendicularité de B par rapport à A. De même, il faut ajouter une tolérance de planéité sur le plan A.

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