La relation entre la tolérance dimensionnelle, la tolérance géométrique et la rugosité de surface

1. Relation entre la tolérance de forme et la rugosité de surface

Bien qu'il n'existe pas de relation directe, en termes de valeur numérique et de mesure, entre l'erreur de forme et la rugosité de surface, une certaine proportionnalité existe entre les deux dans certaines conditions d'usinage. Selon des études expérimentales, en conditions de précision normale, la rugosité de surface représente entre 1/5 et 1/4 de la tolérance de forme. Il en résulte que, pour garantir la tolérance de forme, la valeur maximale admissible du paramètre de hauteur de rugosité de surface correspondant doit être limitée de manière appropriée.

En général, les valeurs de tolérance entre la tolérance dimensionnelle, la tolérance de forme, la tolérance de position et la rugosité de surface ont la relation suivante : tolérance dimensionnelle > tolérance de position > tolérance de forme > paramètre de hauteur de rugosité de surface.

Il est aisé de constater, à partir de la relation numérique entre la taille, la forme et la rugosité de surface, que cette relation doit être coordonnée et maîtrisée avec précision dès la conception. Lors du marquage des valeurs de tolérance sur le dessin, il convient de veiller à ce que la rugosité d'une surface donnée soit inférieure à sa tolérance de forme ; que la tolérance de forme soit inférieure à sa tolérance de position ; et que l'écart de position soit inférieur à sa tolérance dimensionnelle. Dans le cas contraire, la fabrication s'en trouvera fortement compromise. Toutefois, la principale difficulté de la conception réside dans la gestion de la relation entre la tolérance dimensionnelle et la rugosité de surface, ainsi que dans la relation entre les différentes précisions d'assemblage et la rugosité de surface.

Généralement, elle est déterminée selon la relation suivante :

1. Lorsque la tolérance de forme est de 60 % de la tolérance de taille (précision géométrique relative moyenne), Ra≤0,05IT ;

2. Lorsque la tolérance de forme est de 40 % de la tolérance de taille (précision géométrique relative élevée), Ra≤0,025IT ;

3. Lorsque la tolérance de forme est de 25 % de la tolérance de taille (précision géométrique relative élevée), Ra≤0,012IT ;

4. Lorsque la tolérance de forme est inférieure à 25 % de la tolérance de taille (précision géométrique relative ultra-élevée), Ra≤0,15Tf (valeur de tolérance de forme).

La valeur de référence la plus simple : la tolérance dimensionnelle est de 3 à 4 fois la rugosité, ce qui est la plus économique.

2. Sélection des tolérances géométriques

1. Sélection des éléments de tolérance géométrique

Les fonctions des éléments de contrôle complets doivent être pleinement utilisées pour réduire les éléments de tolérance géométrique et les éléments de détection d'erreurs géométriques correspondants indiqués sur les dessins.

Tout en respectant les exigences fonctionnelles, il convient de privilégier les éléments faciles à mesurer. Par exemple, la tolérance de coaxialité est souvent remplacée par la tolérance de faux-rond radial. Toutefois, il est important de noter que le faux-rond radial résulte de la combinaison d'une erreur de coaxialité et d'une erreur de forme cylindrique. Par conséquent, lors d'un remplacement, la valeur de tolérance de faux-rond radial doit être légèrement supérieure à celle de la tolérance de coaxialité, sous peine d'être trop restrictive.

2. Sélection des principes de tolérance

En fonction des exigences fonctionnelles des éléments mesurés, il convient d'exploiter pleinement les fonctions des tolérances ainsi que la faisabilité et l'économie de l'adoption du principe de tolérance.

Le principe d'indépendance est utilisé lorsque les exigences en matière de précision dimensionnelle et géométrique sont très différentes et doivent être satisfaites séparément, ou lorsque les deux ne sont pas liées, afin de garantir la précision du mouvement, l'étanchéité et l'absence de tolérance.

L'exigence d'inclusion est principalement utilisée dans les cas où la correspondance des propriétés doit être strictement garantie.

L'exigence d'entité maximale est utilisée pour l'élément central et est généralement utilisée dans les situations où l'exigence accessoire est l'assemblabilité (pas d'exigences de propriété correspondantes).

L'exigence d'entité minimale est principalement utilisée dans les situations où il est nécessaire de garantir la résistance de la pièce et l'épaisseur minimale de la paroi.

L'exigence de réversibilité, combinée à l'exigence de dimension maximale (minimale), permet d'exploiter pleinement la zone de tolérance, d'élargir la plage de dimensions réelles de l'élément mesuré et d'améliorer l'efficacité. Son choix n'affecte pas les performances.

3. Sélection des éléments de référence

1) Sélection des éléments de référence

(1) Choisir comme référence la surface de joint où la pièce est positionnée dans la machine. Par exemple, le plan de fond et le côté de la boîte, l'axe des pièces en forme de disque, le tourillon ou l'alésage de support de la pièce rotative, etc.

(2) L'élément de référence doit présenter des dimensions et une rigidité suffisantes pour garantir un positionnement stable et fiable. Par exemple, l'utilisation de deux axes ou plus, suffisamment éloignés les uns des autres, pour former un axe de référence commun, offre une meilleure stabilité que l'utilisation d'un seul axe de référence.

(3) Sélectionnez une surface traitée avec plus de précision comme partie de référence.

1. Il convient d'harmoniser les données de référence pour l'assemblage, le traitement et le contrôle. On peut ainsi éliminer les erreurs dues à des données incohérentes et simplifier la conception et la fabrication des dispositifs et des instruments de mesure, facilitant ainsi les mesures.

2) Détermination du nombre de données

De manière générale, le nombre de références doit être déterminé en fonction des exigences géométriques d'orientation et de positionnement des tolérances. Les tolérances d'orientation ne requièrent généralement qu'une seule référence, tandis que les tolérances de positionnement en requièrent une ou plusieurs. Par exemple, pour les tolérances de parallélisme, de perpendicularité et de coaxialité, on utilise généralement un seul plan ou axe comme référence ; pour les tolérances de position, il est nécessaire de déterminer la précision de positionnement du système d'alésages, ce qui peut nécessiter l'utilisation de deux ou trois références.

3) Ordre d'organisation des données

Lorsqu'on sélectionne plus de deux éléments de référence, leur ordre doit être précisé et indiqué dans le cadre de tolérance, dans l'ordre suivant : premier, deuxième et troisième. Le premier élément de référence est l'élément principal, et le deuxième, l'élément secondaire.

4. Sélection des valeurs de tolérance géométriques

Principe général : Choisir la valeur de tolérance la plus économique tout en respectant la fonction de la pièce.

En fonction des exigences fonctionnelles de la pièce, en tenant compte de l'économie de traitement, de la structure et de la rigidité de la pièce, déterminez la valeur de tolérance de l'élément selon le tableau. Tenez compte des facteurs suivants :

La tolérance de forme donnée par le même élément doit être inférieure à la valeur de tolérance de position ;

La valeur de tolérance de forme des pièces cylindriques (à l'exception de la rectitude de l'axe) doit être inférieure à sa valeur de tolérance dimensionnelle ; sur le même plan, la valeur de tolérance de planéité doit être inférieure à la valeur de tolérance de parallélisme du plan par rapport à la référence.

La valeur de tolérance de parallélisme doit être inférieure à sa valeur de tolérance de distance correspondante.

La relation proportionnelle approximative entre la rugosité de surface et la tolérance de forme : Habituellement, la valeur Ra ​​de la rugosité de surface peut être prise comme (20 % ~ 25 %) de la valeur de tolérance de forme.

Dans les situations suivantes, compte tenu de la difficulté de traitement et de l'influence d'autres facteurs que les paramètres principaux, et sous réserve du respect des exigences fonctionnelles partielles, réduire de 1 à 2 niveaux pour sélectionner les options appropriées :

Trou par rapport à l'arbre ;

Arbre et trou minces et relativement larges ; arbre et trou avec une grande distance ;

Surface de la pièce de grande largeur (supérieure à la moitié de la longueur) ;

Tolérance de parallélisme et de perpendicularité entre lignes et entre lignes et faces.

5. Dispositions relatives aux tolérances non indiquées de forme et de position

Afin de simplifier le dessin, il n'est pas nécessaire d'indiquer les tolérances de forme et de position lorsque la précision de forme et de position peut être garantie par l'usinage classique. Les tolérances de forme et de position non indiquées doivent être mises en œuvre conformément aux dispositions de la norme GB/T1184-1996. Son contenu général est le suivant :

(1) Trois classes de tolérance H, K et L sont spécifiées pour la rectitude, la planéité, la perpendicularité, la symétrie et le faux-rond non indiqués.

(2) La valeur de tolérance de rondeur non indiquée est égale à la valeur de tolérance de diamètre, mais ne peut pas être supérieure à la valeur de tolérance non indiquée du faux-rond circulaire radial.

(3) La valeur de tolérance de cylindricité non indiquée n'est pas spécifiée et est contrôlée par les tolérances indiquées ou non indiquées de la tolérance de rondeur de l'élément, de la rectitude de l'élément et du parallélisme relatif de l'élément.

(4) La valeur de tolérance de parallélisme non indiquée est égale à la plus grande des tolérances dimensionnelles entre l'élément mesuré et l'élément de référence et la valeur de tolérance non indiquée de la tolérance de forme (rectiligne ou planéité) de l'élément mesuré, et le plus long des deux éléments est pris comme référence.

(5) La valeur de tolérance de coaxialité non spécifiée n'est pas précisée. Le cas échéant, cette valeur peut être considérée comme égale à la tolérance de faux-rond circulaire non spécifiée.

(6) Les valeurs de tolérance non spécifiées du profil linéaire, du profil de surface, de l'inclinaison et de la position sont toutes contrôlées par la tolérance dimensionnelle linéaire ou angulaire spécifiée ou non spécifiée de chaque élément.

(7) La valeur de tolérance de faux-rond totale non spécifiée n'est pas spécifiée.

6. Représentation graphique des valeurs de tolérance géométriques non spécifiées

Si les valeurs de tolérance non spécifiées dans la norme GB/T1184-1996 sont utilisées, le code de norme et de qualité doit être indiqué dans la barre de titre ou les exigences techniques.

: "GB/T1184-K".

Les tolérances de travail qui ne sont pas marquées de la mention « Principes de tolérance conformément à la norme GB/T 4249 » sur le dessin doivent être mises en œuvre conformément aux exigences de la norme « GB/T 1800.2-1998 ».