Dimensionnement et tolérancement géométriques : Le guide ultime
Les composants utilisés dans différentes industries requièrent précision et perfection. S'ils ne présentent pas les tolérances et les dimensions appropriées, ils ne sont d'aucune utilité, ce qui entraîne des pertes. C'est pourquoi l'importance accordée au dimensionnement et au tolérancement géométriques dans chaque industrie est cruciale et permet de fabriquer des composants avec moins de déchets.
Le guide ci-dessous explore en détail tout ce qui concerne la GD&T, alors jetons-y un coup d'œil.
Qu'est-ce que la GD&T ?
Le système de dimensionnement et de tolérancement géométrique (GD&T) est très important pour la communication entre les fabricants et les ingénieurs. Ce système permet de communiquer les écarts acceptables par rapport à la conception des composants.
Brève histoire de la GD&T
Le dimensionnement et le tolérancement géométriques ont vu le jour à l'époque de la Seconde Guerre mondiale. Stanley a alors développé des pratiques de tolérancement à la Royal Torpedo Factory en Écosse pour répondre aux exigences fonctionnelles des composants.
Il a introduit des concepts tels que la position réelle. Il a jeté les bases de la GD&T dans les Notes on Design and Inspection of Mass Production Engineering Work, qui ont été suivies par la norme ASME en 1957. Depuis lors, elle a été mise à jour périodiquement, la dernière mise à jour datant de 2018.
Principes de base du dimensionnement et du tolérancement géométriques
Les bases de la GD&T comportent quelques termes essentiels, qui sont les suivants :
Taille
La taille fait référence à la taille des caractéristiques du composant et a une tolérance de +/-. Elle représente la taille des caractéristiques du composant.
Localisation
L'emplacement représente la position de l'élément dans l'espace 3D ; il détermine l'emplacement de l'élément sur les axes x, y et z.
Orientation
L'orientation est la façon dont le composant est incliné. Ces symboles permettent d'affiner l'emplacement d'une meilleure manière.
Formulaire
La forme décrit la forme générale du composant. Elle comporte des symboles tels que planéitéLes caractéristiques de ces produits sont les suivantes : la forme, la cylindricité, la rectitude et la circularité.
Zones de tolérance
Les zones de tolérance et leurs symboles GD&T sont présentés dans le tableau ci-dessous.
| Tolérance | Description | Symbole |
| Rayon contrôlé | Zone de tolérance incurvée qui répond à des conditions données sans aucune inversion. | CR |
| Diamètre sphérique | Zone de tolérance pour le diamètre d'un composant sphérique. | s⌀ |
| Rayon sphérique | Zone de tolérance pour le rayon d'un élément sphérique | SR |
| Diamètre | Zone de tolérance cylindrique le long de l'axe du composant | ⌀ |
Trames de contrôle des fonctionnalités
Le cadre de contrôle des caractéristiques explique la tolérance d'un contrôle géométrique appliqué à la caractéristique du composant. Il se compose de quatre parties, qui sont les suivantes :
- Le signe de GD&T est également le symbole de contrôle.
- La taille et la forme de la zone de tolérance.
- Différents modificateurs de la zone de tolérance, tels que les modificateurs de projection et de conditions matérielles.
- Références au système de référence.
Limites du tolérancement avant la GD&T
Avant la GD&T, les caractéristiques des composants en cours de maturation étaient indiquées par les axes x et y. Prenons l'exemple du perçage d'un trou de montage qui doit se situer dans une zone x et y donnée. Ainsi, une spécification de tolérance parfaite déterminerait la position du trou et la zone acceptable à l'intérieur du trou serait encerclée.
À l'époque, pendant la Seconde Guerre mondiale, Stanley Parker travaillait au développement d'armes navales. Il a constaté un échec et a travaillé sur un nouveau système ; ce système GD&T est devenu une norme militaire en 1950. La norme est aujourd'hui définie par la norme ASME Y14.5-1188 pour les États-Unis et par la norme ISO 1101-2017 pour le reste du monde. Elle prend en compte la géométrie globale du produit.
Pourquoi mettre en œuvre des processus GD&T ?
La section ci-dessous présente les raisons de la mise en œuvre des processus GD&T.
Le système de référence et le cadre de référence du système de référence
Le point de référence est le point ou l'axe précis à partir duquel les caractéristiques de la pièce sont référencées. Il est utilisé comme référence dans la tolérance dimensionnelle.
Le cadre de référence est un aspect essentiel de la GD&T. Il crée la formation de trois cadres perpendiculaires qui sont théoriquement et manuellement parfaits. Ces trois plans sont essentiels pour la production et le contrôle des pièces et sont les suivants :
- La première donnée primaire est créée avec au moins trois points de contact de la première caractéristique du composant.
- Les données secondaires doivent concerner au moins deux points de la deuxième caractéristique.
- Le point de référence tertiaire crée au moins un point de contact avec le troisième élément.
Le cadre de contrôle des fonctionnalités
La trame de contrôle des fonctionnalités détermine les exigences dont la fonctionnalité d'un composant donné peut avoir besoin. Chaque trame se compose d'un seul message. Le premier élément de forme du message contient un symbole géométrique représentant l'exigence d'une caractéristique, comme sa position ou sa planéité. Le deuxième compartiment contient la tolérance totale des caractéristiques, et le troisième inclut les caractéristiques de référence.
Position réelle et tolérance de position
La position réelle est l'emplacement exact qui est défini par la dimension de base et représente les valeurs nominales. Elle indique dans quelle mesure la position d'un élément peut s'écarter de la position réelle.
Indépendamment de la taille de l'objet (RFS)
Indépendamment de la taille de l'élément, il s'agit de la tolérance géométrique qui doit être maintenue sur toute la gamme de tailles des composants. Elle s'étend du minimum au maximum de la connexion des matériaux.
La langue des symboles
Le langage des symboles représente le langage symbolique universel utilisé pour communiquer les tolérances et les limites de fabrication. L'utilisation de ces symboles permet d'éviter les risques de confusion et de gaspillage.
Comment fonctionne la GD&T？
La GD&T spécifie les tolérances et les dimensions requises pour la conception. La valeur de la tolérance se situe entre les limites minimales et maximales. Le tolérancement spécifie la variation exacte pour chaque caractéristique de la conception, ce qui optimise le composant et garantit le taux d'approbation. Il permet également de préserver l'esthétique et les objectifs fonctionnels du composant.
Il est important de s'assurer que la tolérance du produit ne dépasse pas les limites spécifiées à l'aide de symboles. Ces symboles facilitent la communication des exigences de conception et garantissent que la fonction requise est atteinte.
Symboles GD&T
Les différents types de symboles GD&T sont présentés ci-dessous.
Contrôles des formulaires
Les contrôles de formulaire déterminent la forme générale de la fonctionnalité, dont voici quelques exemples :
Rectitude : La tolérance de rectitude est l'écart maximal autorisé entre la ligne réelle et la ligne droite idéale.
Planéité : Il s'agit du degré de tolérance de planéité autorisé par rapport au plan idéal et comparé à la surface réelle.
Circularité : Il s'agit de l'écart admissible entre la forme circulaire réelle et le cercle idéal.
Cylindricité : Il représente l'écart maximal autorisé entre le cylindre idéal et le cylindre réel.
Contrôles des profils
Le contrôle du profil fait référence à la zone de tolérance en trois dimensions autour de la surface. Il comprend les deux profils suivants :
Profil d'une ligne : Le profil d'une ligne fait référence à la variance autorisée dans la courbe réelle d'un cercle irrégulier.
Profil d'une surface : Il s'agit de l'écart autorisé entre la ligne de contour réelle et la ligne de contour idéale.
Contrôles d'orientation
Le contrôle de l'orientation fait référence à la position de l'élément sous différents angles :
Angularité : Pour un angle donné par rapport au point de référence, l'écart maximal autorisé par rapport à l'orientation idéale est appelé angularité.
Perpendicularité : C'est la différence entre la direction réelle de l'élément mesuré et la direction orthogonale à la référence qui est autorisée.
Parallélisme : Parallélisme est la distance à laquelle les caractéristiques réelles du composant sont égales au plan de référence. Elle représente l'écart admissible entre la direction exacte et la direction élargie.
Contrôles de localisation
Les contrôles d'emplacement permettent d'établir l'emplacement de l'élément à l'aide de dimensions linéaires, et certains de ses aspects sont les suivants :
Poste : Le degré de position est la précision avec laquelle une caractéristique du composant est située par rapport à sa position prévue. La tolérance de localisation représente la variation maximale de la position réelle par rapport à la position idéale.
Concentricité : La concentricité est la tolérance d'un écart admissible par rapport à l'axe réel du point de référence.
Symétrie : La symétrie est l'écart admissible entre la symétrie réelle et la symétrie idéale. La symétrie représente la partie dans laquelle deux composants avec deux centres symétriques restent dans le même axe.
Contrôles de faux-rond
Le contrôle du faux-rond décrit la déviation maximale d'un élément par rapport au point de référence.
Faux-rond circulaire : Il s'agit de la condition dans laquelle la surface de rotation d'un composant est présente dans le plan de mesure. La façon dont elle maintient une position cohérente par rapport à l'axe de référence. La variance maximale autorisée est la tolérance de battement circulaire par rapport à la tolérance idéale.
Fuite totale : Lorsqu'un composant tourne constamment autour du point de référence, un battement complet a la quantité du battement jusqu'à la surface de mesure. Il s'agit du battement autorisé lorsque le composant est tourné autour de l'axe de référence le long de son contour prévu.
Le tolérancement dans l'impression 3D
L'importance de la GD&T dans Impression 3D se développe parce qu'elle peut offrir des spécifications précises pour des composants complexes. Il s'agit d'un aspect important de la fabrication additive lorsque le composant est créé sous forme de couches. La variation des couches peut nuire à la précision.
La GD&T combinée à l'impression 3D permet d'obtenir des dimensions précises. Le produit final est ainsi aligné sur les performances et les géométries attendues.
Comment choisir un GD&T ?
La sélection d'un système GD&T approprié implique de comprendre les aspects fonctionnels des composants et la manière dont ils interagissent avec d'autres composants. Voici quelques-unes des considérations à prendre en compte à cet égard :
- Il est important de comprendre la fonction de l'élément et son impact sur la performance de l'assemblage.
- Concentrez-vous sur les caractéristiques qui ont un impact sur la fonction du composant, de l'assemblage ou de l'ajustement et appliquez la GD&T à ces géométries critiques.
- Finaliser la forme et la taille de la zone de tolérance afin de préserver la fonctionnalité de la pièce lors de sa fabrication.
- Identifier le référentiel si l'orientation et la localisation des éléments dépendent de points de référence.
- Éviter les sur-tolérances pour réduire les coûts de fabrication.
- Tester si le système GD&T sélectionné fonctionne efficacement lorsqu'il est soumis à des applications réelles.
Conclusion
Nous, à DEK peut vous proposer des composants dont les caractéristiques présentent d'excellentes tolérances et dimensions géométriques. Laissez-nous donc concevoir et fabriquer des composants pour vos applications afin de garantir une qualité sans faille.
FAQ
Quelles sont les 5 catégories de GD&T ?
Les cinq catégories de GD&T sont la tolérance d'orientation, la tolérance de forme, la tolérance d'emplacement, la tolérance de battement et la tolérance de profil.
Combien de temps faut-il pour apprendre la GD&T ?
Le cours GD&T dure environ 24 à 25 heures.
La GD&T rend-elle les pièces plus chères ?
Non, la GD&T réduit les coûts de fabrication en évitant les gaspillages et en réduisant les coûts de fabrication.
