Cumul des tolérances (chaîne de cotes) : méthodes et bonnes pratiques

Le tolérancement est courant dans l'industrie manufacturière. Le cumul des tolérances désigne la méthode de tolérancement appliquée aux entités géométriques empilées.

Il garantit un processus de production simple, précis et conforme au budget. L'article ci-dessous explore en profondeur le concept de cumul des tolérances et en explique tous les détails.

Qu'est-ce que le cumul des tolérances (chaîne de cotes) ?

Le cumul des tolérances désigne la tolérance combinée de composants dont les entités sont reliées entre elles. On le comprend comme la somme des tolérances des entités individuelles d'une pièce, dont l'effet global s'applique à la tolérance de l'ensemble du composant.

Il s'agit d'une analyse critique qui garantit que les composants et leurs entités sont adaptés à la fabrication. Elle permet d'éviter les situations où un composant présente des entités dans les tolérances alors que le composant dans son ensemble ne l'est pas.

Exemple de cumul des tolérances

Prenons l'exemple d'une plaque percée de trous de broches sur ses côtés. La position des trous sur cette plaque constitue une entité tolérancée. Il est possible que tous les trous soient dans les tolérances, mais aux limites maximales.

Dans une telle situation, les trous de plus grande dimension peuvent ne pas laisser assez de matière pour supporter la plaque de base. Ainsi, bien que les entités principales soient dans les tolérances, le composant dans son ensemble ne l'est pas.

La prise en compte du cumul des tolérances s'avère essentielle et permet également de réduire les pertes de temps et d'argent.

Méthodes d'analyse du cumul des tolérances

Les deux méthodes d'analyse du cumul des tolérances sont les suivantes :

Analyse des tolérances dans le pire des cas

L'analyse du cumul des tolérances dans le pire des cas est une analyse très simple. Elle repose sur l'hypothèse que les entités se trouvent à leurs niveaux maximaux d'écart, ce qui constitue la situation la plus défavorable pour tout fabricant.

Toutefois, dans un environnement de production réel, cela est très improbable, mais on la retient lorsque les enjeux sont élevés.

Par exemple, pour les composants exigeant une grande précision, comme les pièces médicales et les composants aéronautiques. Elle se calcule à l'aide de la formule ci-dessous.

Le scénario du pire des cas garantit que toutes les pièces sont dans les tolérances et que l'ajustement technique requis est obtenu.

Cependant, cette assurance n'est possible qu'en examinant des tolérances plus serrées. Elle convient aux composants en petite série car il est plus facile d'atteindre ces tolérances serrées.

Analyse statistique des tolérances / RSS – racine de la somme des carrés

L'analyse statistique du cumul des tolérances est une méthode réaliste pour le cumul des tolérances. Elle utilise une méthode statistique pour estimer la probabilité d'écarts sur chaque dimension tolérancée.

Elle repose sur l'hypothèse principale que chaque dimension est différente ; certaines seront identiques, d'autres supérieures, d'autres inférieures. Elle s'applique aux environnements de production en grande série où une marge d'erreur minime est acceptable.

Une fois les distributions de probabilité calculées individuellement, elles sont additionnées pour calculer la tolérance totale du composant. Cela donne une estimation des pièces susceptibles d'échouer aux contrôles qualité.

La technique statistique utilisée par cette analyse est la méthode de la racine de la somme des carrés, dont la formule est la suivante :

Bonnes pratiques du cumul des tolérances

Toutefois, lorsque vous réalisez le cumul des tolérances des composants, voici quelques bonnes pratiques à suivre :

Gardez vos plans clairs

Les plans sont un moyen de communiquer l'intention de conception aux ingénieurs.

Une erreur souvent observée chez les ingénieurs inexpérimentés consiste à ajouter une tolérance sur chaque entité de la pièce. Ce n'est pas nécessaire ; seules les tolérances des entités critiques doivent être définies.

Ne surchargez donc pas vos plans, car cela crée de la confusion.

Comprenez les contraintes de fabrication

Il arrive parfois que les concepteurs imposent une tolérance très serrée sur certaines caractéristiques, ce qui complique la fabrication des pièces pour les fabricants. La tolérance doit donc être déterminée en fonction de la fonctionnalité de la pièce.

Respecter les bonnes pratiques en matière de tolérances générales

Les normes générales de GD&T s'appliquent également à la chaîne de cotes. Il convient donc de suivre les bonnes pratiques relatives à ces tolérances.

Il faut tenir compte de la manière dont chaque caractéristique de la pièce interagit avec les autres. Cela permet de maintenir les tolérances dans les limites des capacités de production.

Prendre en compte la qualité des pièces après fabrication

Lors de la création des plans des pièces, les ingénieurs doivent prendre en compte les changements que les pièces subiront lors de leur utilisation.

Ainsi, la maintenance et l'usure auront un impact sur les tolérances, ce qui exige des conditions visant à améliorer la durabilité de la pièce.

Outils de chaîne de cotes

Les logiciels CAD les plus récents disposent d'outils intégrant un calculateur de chaîne de cotes, tant ces outils ont évolué ces dernières années.

Les concepteurs peuvent choisir parmi différentes méthodes de chaîne de cotes pour identifier les tolérances possibles des pièces et les intégrer dans leurs plans.

Ces outils aident les ingénieurs à mettre en œuvre différentes stratégies pour atteindre la précision des pièces.

Conclusion

La chaîne de cotes est un aspect essentiel de la production de pièces qui s'assemblent parfaitement. Il est très important de disposer des compétences et de l'expertise pertinentes en matière de GD&T et de chaîne de cotes.

Chez DEK nous veillons à fabriquer votre pièce en tenant compte de tous ces aspects. Contactez-nous donc pour vos prochains projets.

FAQ

Pourquoi la chaîne de cotes est-elle importante ?

La chaîne de cotes garantit que chaque pièce est fabriquée dans la limite de tolérance définie pour les caractéristiques de la pièce. Elle améliore l'assemblage et la fonctionnalité des pièces.

Qu'est-ce que la chaîne de cotes du 1er et du 2e ordre ?

Les chaînes de cotes du 1er et du 2e ordre désignent les deux méthodes que sont la chaîne de cotes au pire cas et la chaîne de cotes statistique.

Quelles sont les difficultés courantes liées à la chaîne de cotes ?

Les défis courants associés à la chaîne de cotes consistent à choisir la variation appropriée de la chaîne de cotes. Ils incluent également la recherche d'un équilibre entre les tolérances et l'accessibilité financière, ainsi que l'évaluation de la capacité de production.