Pourquoi existe-t-il des concepts de tolérance et d’ajustement ?
Tous les produits fabriqués, quelle que soit la précision de l'équipement et quels que soient nos efforts, la taille et la forme ne peuvent pas répondre pleinement aux exigences numériques théoriques. C'est l'écart entre l'idéal et la réalité !
Alors comment répondre aux exigences d’interchangeabilité des pièces ? Autrement dit, n'importe lequel d'un lot de pièces ou de composants de la même spécification peut répondre aux exigences de performances spécifiées sans aucune sélection ni modification supplémentaire. Cela nécessite que les dimensions des pièces de production se situent dans la plage de tolérance autorisée.
01
Termes liés à la tolérance
Lors du traitement des pièces, en raison de l'influence de la précision de la machine-outil, de l'usure des outils, des erreurs de mesure, etc., il est impossible de traiter les dimensions des pièces avec une précision absolue. Afin de garantir l'interchangeabilité, l'erreur d'usinage des dimensions des pièces doit être limitée à une certaine plage et l'ampleur de la variation dimensionnelle doit être spécifiée.
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1) Taille de base
Les dimensions sont déterminées lors de la conception en fonction de la résistance et des exigences structurelles de la pièce.
2) Taille réelle
Dimensions obtenues par mesure.
3) Taille extrême
Deux limites pour la variation de taille autorisée. Elle est déterminée en fonction de la taille de base. La plus grande des deux valeurs limites est appelée taille limite maximale ; la plus petite est appelée taille limite minimale.
4) Écart dimensionnel (appelé écart)
La différence algébrique obtenue en soustrayant une certaine taille de sa taille de base. Les écarts dimensionnels comprennent :
Déviation supérieure=taille limite maximale - taille de base
Déviation inférieure = taille limite minimale - taille de base
Les écarts supérieur et inférieur sont collectivement appelés écarts limites, et les écarts supérieur et inférieur peuvent être positifs, négatifs ou nuls.
Les normes nationales stipulent que le code d'écart supérieur du trou est ES, le code d'écart inférieur du trou est EI ; le code de déviation supérieur de l'arbre est es et le code de déviation inférieur de l'arbre est ei.
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▲Diagramme des zones de tolérance
5) Tolérance dimensionnelle (appelée tolérance)
Variation des dimensions autorisée.
Tolérance dimensionnelle=taille limite maximale - taille limite minimale
=écart supérieur-écart inférieur
Étant donné que la taille limite maximale est toujours supérieure à la taille limite minimale, c'est-à-dire que l'écart supérieur est toujours supérieur à l'écart inférieur, la tolérance dimensionnelle doit être positive.
6) Diagramme de ligne zéro, de zone PR et de zone de tolérance
La ligne zéro est une ligne de référence utilisée pour déterminer l'écart dans le diagramme de zone de tolérance, c'est-à-dire la ligne d'écart zéro. Habituellement, la ligne zéro représente la taille de base. Marquez "0", "+" et "-" à l'extrémité gauche de la ligne zéro. L'écart au-dessus de la ligne zéro est positif ; l'écart en dessous de la ligne zéro est négatif. La zone de tolérance est une zone délimitée par deux lignes droites représentant les écarts supérieur et inférieur. La largeur et la position de la zone de tolérance sont les deux éléments qui constituent la zone de tolérance.
7) Tolérance standard et niveau de tolérance standard
La tolérance standard est toute tolérance répertoriée dans les normes nationales pour déterminer la taille de la zone de tolérance. Les niveaux de tolérance standard sont des niveaux qui déterminent la précision des dimensions. Les tolérances standard sont divisées en 20 niveaux, à savoir IT01, IT0, IT1~IT18, qui représentent les tolérances standard. Les chiffres arabes représentent les niveaux de tolérance standard. Parmi eux, le niveau IT01 est le plus élevé, les niveaux diminuent par ordre et le niveau IT18 est le plus bas. Pour une certaine taille de base, plus le niveau de tolérance standard est élevé, plus la valeur de tolérance standard est petite et plus la précision de la taille est élevée.
8) Écart de base
Utilisé pour déterminer l'écart supérieur ou inférieur de la zone de tolérance par rapport à la position de la ligne zéro. Fait généralement référence à l'écart proche de la ligne zéro. Lorsque la zone de tolérance est supérieure à la ligne zéro, l'écart de base est l'écart le plus faible. Lorsque la zone de tolérance est inférieure à la ligne zéro, l'écart de base est l'écart supérieur.
Selon les besoins réels, la norme nationale stipule 28 écarts de base différents pour les trous et les arbres, comme le montre la figure ci-dessous. Les valeurs d'écart de base des trous et des arbres peuvent être trouvées dans les tableaux correspondants.
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▲ Série d'écarts de base
Comme le montre la figure ci-dessus :
1) Le code d'écart de base est représenté par des lettres latines, les lettres majuscules représentent le code d'écart de base et les lettres minuscules représentent le code d'écart de base de l'axe. Étant donné que l'écart de base sur la figure ne représente que la taille de la zone de tolérance, une extrémité de la zone de tolérance est dessinée comme une ouverture.
2) Cet écart va de A à H comme écart inférieur, de J à ZC comme écart supérieur, et les écarts supérieur et inférieur de JS sont respectivement +IT/2 et -IT/2.
3) L'écart de base de l'axe de a à h est l'écart supérieur, j à zc est l'écart inférieur et les écarts supérieur et inférieur de js sont respectivement +IT/2T et -IT/2. Un autre écart du trou et de l'arbre peut être calculé à partir de l'écart de base et de la tolérance standard.
02
Terminologie liée à la coordination
Dans l'assemblage de machines, la relation entre les zones de tolérance des trous et des arbres qui ont la même taille de base et qui sont combinés les uns avec les autres est appelée ajustement. Étant donné que les dimensions réelles du trou et de l'arbre sont différentes, des « espaces » ou des « interférences » peuvent se produire après l'assemblage. Dans l'ajustement entre le trou et l'arbre, la différence algébrique obtenue en soustrayant la taille de l'arbre de la taille du trou est un écart lorsqu'il s'agit d'une valeur positive, et une interférence lorsqu'il s'agit d'une valeur négative.
(1) Types de coordination
Les ajustements sont divisés en trois catégories selon la différence d’écarts ou d’interférences :
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1) Ajustement avec jeu
La zone de tolérance du trou est au dessus de la zone PR de l'arbre. Toute paire de trous correspondant à l'arbre deviendra un ajustement avec un espace (y compris un espace minimum de zéro), comme le montre la figure A ci-dessus.
2) Ajustement avec interférence
La zone de tolérance du trou est inférieure à la zone de tolérance de l'arbre. Toute paire de trous correspondant à l'arbre est un ajustement avec interférence (y compris un jeu minimum de zéro), comme le montre la figure b ci-dessus.
3) Coopération excessive
Les zones de tolérance des trous chevauchent les zones de tolérance de l'arbre. Si une paire de trous correspond à l'arbre, il peut y avoir un espace ou un ajustement serré, comme illustré dans la figure c ci-dessus.
(2) Système de référence coordonné
Les normes nationales prévoient deux systèmes de référence, comme le montre la figure ci-dessous.
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▲Deux systèmes de référence
1) Système de trous de base
La zone de tolérance du trou avec un certain écart de base et la zone de tolérance de l'arbre avec l'écart de base constituent un système d'adaptation, comme le montre la figure a. Autrement dit, dans un ajustement avec les mêmes dimensions de base, la position de la zone de tolérance du trou est fixe et différents ajustements sont obtenus en modifiant la position de la zone de tolérance de l'arbre. Le trou constitué du trou de base est appelé trou de référence. La norme nationale stipule que l'écart inférieur du trou de référence est nul et « H » est le code d'écart de base du trou de référence.
2) Système d'arbre de base
La zone de tolérance de l'arbre avec un certain écart de base et la zone de tolérance du trou avec différents écarts de base constituent un système de divers ajustements, comme le montre la figure b. Autrement dit, dans un ajustement avec les mêmes dimensions de base, la position de la zone de tolérance de l'arbre est fixe et différents ajustements sont obtenus en modifiant la position de la zone de tolérance du trou. Le trou percé dans l’arbre de base est appelé manchon de base. La norme nationale stipule que l'écart supérieur de l'arbre de base est nul et « h » est le code d'écart de base de l'arbre de base.
On peut le voir sur le graphique des séries d’écarts de base :
Dans le système de trous de base, le trou de référence H correspond à l'arbre, a~h (11 types au total) sont utilisés pour l'ajustement avec jeu ; j~n (5 types au total) sont principalement utilisés pour le surajustement ; (n, p, r peuvent être sur-ajustés) ou ajustement serré) ; p~zc (12 types au total) sont principalement utilisés pour l'ajustement serré.
Dans le système d'arbre de base, l'axe de référence h s'adapte au trou. A ~ H (11 types au total) sont utilisés pour l'ajustement avec jeu ; J~N (5 types au total) sont principalement utilisés pour le surajustement ; (N, P et R peuvent être sur-ajustés ou ajustés avec interférence) ; P~ZC (12 types au total) sont principalement utilisés pour l'ajustement serré.
03
Tolérance de forme
La tolérance de forme fait référence à la quantité totale de variation autorisée dans la forme d'un seul élément réel. La tolérance de forme est exprimée en zones de tolérance de forme. La zone de tolérance de forme comprend quatre éléments : la forme, la direction, la position et la taille de la zone de tolérance. Les items de tolérance de forme comprennent 6 items : rectitude, planéité, rondeur, cylindricité, profil de ligne, profil de surface, etc.
1) Rectitude
La rectitude fait référence à la condition selon laquelle la forme réelle des éléments de ligne droite sur la pièce maintient une ligne droite idéale. C’est ce qu’on appelle communément la rectitude. La tolérance de rectitude est la variation maximale autorisée d'une ligne réelle par rapport à une ligne droite idéale. Autrement dit, ce qui est indiqué sur le dessin est utilisé pour limiter la plage de variation admissible de l'erreur réelle de traitement de ligne.
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▲ Exemple de motif 1 : dans un plan donné, la zone de tolérance doit être dans la zone située entre deux lignes droites parallèles avec une distance de 0,1 mm.
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▲ Exemple de modèle 2 : ajoutez la marque φ avant la valeur de tolérance, et la zone de tolérance doit se trouver dans la zone de la surface cylindrique d'un diamètre de 0,08 mm.
2) Planéité
La planéité fait référence à la forme réelle des éléments plans de la pièce et à la condition de maintien d'un plan idéal. C'est ce qu'on appelle communément la planéité. La tolérance de planéité est la variation maximale autorisée d'une surface réelle par rapport à une surface plane. C'est-à-dire qu'il est indiqué sur le dessin de limiter la plage de variation admissible de l'erreur réelle de traitement de surface.
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▲ Exemple de modèle : la zone de tolérance est la zone située entre deux plans parallèles distants de 0,08 mm.
3) Rondeur
La rondeur fait référence à la forme réelle des éléments d'un cercle sur une pièce, à égale distance de son centre. C'est ce qu'on appelle communément le degré de rondeur. La tolérance de rondeur est la variation maximale admissible du cercle réel par rapport au cercle idéal sur la même section. C'est-à-dire qu'il est indiqué sur le dessin de limiter la plage de variation admissible de l'erreur réelle de traitement du cercle.
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▲ Exemple de modèle : la zone de tolérance doit être sur la même section normale et la différence de rayon est la zone entre deux cercles concentriques avec une valeur de tolérance de 0,03 mm.
4) Cylindricité
La cylindricité signifie que tous les points du contour de la surface cylindrique de la pièce sont équidistants de son axe. La tolérance de cylindricité est la variation maximale autorisée entre une surface cylindrique réelle et une surface cylindrique idéale. Autrement dit, ce qui est indiqué sur le dessin est utilisé pour limiter la plage de variation admissible de l'erreur réelle d'usinage de la surface cylindrique.
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▲ Exemple de modèle : la zone de tolérance est la zone située entre deux surfaces cylindriques coaxiales avec une différence de rayon de 0,1 mm.
5) Profil de ligne
Le profil de ligne fait référence à la condition selon laquelle toute courbe, quelle que soit sa forme, conserve sa forme idéale sur un plan donné de la pièce. La tolérance du profil de ligne fait référence à la variation admissible du contour réel d'une courbe non circulaire. Autrement dit, ce qui est indiqué sur le dessin est utilisé pour limiter la plage de variation admissible de l'erreur réelle de traitement de courbe.
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▲ Exemple de modèle : la zone de tolérance est la zone située entre deux lignes d'enveloppe qui enveloppent une série de cercles d'un diamètre de 0,04 mm. Les centres des cercles se trouvent sur des lignes aux formes géométriques théoriquement correctes.
6) Contour des surfaces
Le contour de la surface fait référence à la condition dans laquelle une surface de forme arbitraire sur une pièce conserve sa forme idéale. La tolérance de contour de surface fait référence à la ligne de contour réelle d'une surface non circulaire et à la variation admissible par rapport à la surface de contour idéale. Autrement dit, ce qui est indiqué sur le dessin est utilisé pour limiter la plage de variation de l'erreur réelle de traitement de surface.
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▲ Exemple de modèle : la zone de tolérance se situe entre deux lignes d'enveloppe qui enveloppent une série de billes d'un diamètre de 0,02 mm. Les centres des boules devraient théoriquement être situés sur la surface de la forme géométrique théoriquement correcte.
04
tolérance de position
La tolérance de position fait référence à la quantité totale de variation autorisée par rapport à la référence dans la position de l'entité réelle associée.
(1) Tolérance d'orientation
La tolérance d'orientation fait référence à la quantité totale de changement autorisé dans la direction de la référence par les éléments réels associés. Ce type de tolérance comprend trois éléments : le parallélisme, la perpendiculaire et l'inclinaison.
1) Parallélisme
Le parallélisme, communément appelé degré de parallélisme, indique que les éléments réels mesurés sur la pièce restent à égale distance de la donnée. La tolérance de parallélisme est la variation maximale admissible entre la direction réelle de l'élément mesuré et la direction idéale parallèle à la référence.
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▲Exemple de dessin : Si la marque φ est ajoutée avant la valeur de tolérance, la zone de tolérance se trouve à l'intérieur de la surface cylindrique avec un diamètre parallèle de référence de φ0,03 mm.
2) Verticalité
La perpendiculaire, communément appelée degré d'orthogonalité entre deux éléments, indique que l'élément mesuré sur la pièce maintient un angle correct de 90 degrés par rapport à l'élément de référence. La tolérance de verticalité est la quantité maximale de variation autorisée entre la direction réelle de l'élément mesuré et la direction idéale perpendiculaire à la référence.
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▲Illustration : Si la marque φ est ajoutée avant la zone de tolérance, la zone de tolérance est perpendiculaire à la surface cylindrique avec un diamètre de référence de 0,1 mm.
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▲ Légende : La zone de tolérance doit être située entre deux plans parallèles distants de 0,08 mm et perpendiculaires à la ligne de référence.
3) Inclinaison
L'inclinaison fait référence à la condition correcte de maintien d'un angle donné entre les directions relatives de deux éléments d'une pièce. La tolérance de pente est la quantité maximale de variation autorisée entre l'orientation réelle de l'élément mesuré et son orientation idéale à un angle donné par rapport à la référence.
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▲Illustration : La zone de tolérance de l'axe mesuré est la zone située entre deux plans parallèles avec une valeur de tolérance de 0,08 mm et un angle théorique de 60 degrés avec le plan de référence A.
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▲Illustration : ajoutez la marque φ avant la valeur de tolérance, la zone de tolérance doit alors être située dans une surface cylindrique d'un diamètre de 0,1 mm. La zone de tolérance doit être parallèle au plan B perpendiculaire à la référence A et former un angle théoriquement correct de 60 degrés par rapport à la référence A.
(2) Tolérance de positionnement
La tolérance de positionnement est la quantité totale de variation autorisée dans la position de la fonction réelle associée par rapport à la référence. Ce type de tolérance comprend trois éléments : la position, la coaxialité et la symétrie.
1) Localisation
La position fait référence à la précision des points, lignes, surfaces et autres éléments de la pièce par rapport à leurs positions idéales. La tolérance de position est la variation maximale admissible de la position réelle de l'élément mesuré par rapport à sa position idéale.
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▲Illustration : Lorsque la marque Sφ est ajoutée avant la zone de tolérance, la zone de tolérance est la zone à l'intérieur de la balle d'un diamètre de 0,3 mm. La position du point central de la zone de tolérance de la bille correspond à la taille théoriquement correcte par rapport aux références A, B et C.
2) Coaxialité
La coaxialité, communément appelée coaxialité, indique que l'axe mesuré sur la pièce reste sur la même droite par rapport à l'axe de référence. La tolérance de coaxialité est la variation admissible de l'axe réel mesuré par rapport à l'axe de référence.
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▲ Légende de la tolérance de coaxialité : lorsque la valeur de tolérance est marquée, la zone de tolérance est la zone entre les cylindres d'un diamètre de 0,08 mm. L'axe de la zone de tolérance circulaire coïncide avec la référence.
3) Symétrie
La symétrie fait référence à l'état dans lequel les deux éléments centraux symétriques de la pièce restent dans le même plan central. La tolérance de symétrie est la variation admissible du plan central de symétrie (ou ligne centrale, axe) de l'entité réelle par rapport au plan de symétrie idéal.
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▲ Légende : La zone de tolérance est la zone située entre deux plans parallèles ou lignes droites avec une distance de 0,08 mm et une disposition symétrique par rapport au plan central de référence ou à la ligne médiane.
(3) Tolérance de faux-rond
La tolérance de faux-rond est un élément de tolérance donné sur la base d'une méthode de détection spécifique. La tolérance de faux-rond peut être divisée en faux-rond circulaire et faux-rond total.
1) Saut en cercle
Le faux-rond circulaire signifie que la surface de révolution de la pièce maintient une position fixe par rapport à l'axe de référence dans un plan de mesure limité. La tolérance de faux-rond circulaire est la variation maximale autorisée dans une plage de mesure limitée lorsque l'élément réellement mesuré tourne autour de l'axe de référence pendant un tour complet sans mouvement axial.
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▲ Légende 1 : La zone de tolérance est la zone située entre deux cercles concentriques perpendiculaires à tout plan de mesure, ayant une différence de rayon de 0,1 mm et dont le centre du cercle est sur le même axe de référence.
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▲ Légende 2 : La zone de tolérance est la zone entre deux cercles avec une distance de 0,1 mm sur la surface du cylindre de mesure à n'importe quelle position de rayon coaxiale à la référence.
2) Battement complet
Le faux-rond total fait référence au faux-rond sur toute la surface mesurée lorsque la pièce tourne continuellement autour de l'axe de référence. La tolérance de faux-rond total est la quantité maximale de faux-rond autorisée lorsque l'élément réellement mesuré tourne continuellement autour de l'axe de référence tandis que l'indicateur se déplace par rapport à son contour idéal.
