Tolérance de planéité
La planéité des surfaces est essentielle à la fabrication des pièces mécaniques pour garantir leur stabilité dimensionnelle. En dessin technique, elle est exprimée en termes de tolérance de planéité, qui mesure l'écart de la surface par rapport à un plan parfaitement horizontal.
Le contrôle de la planéité garantit l'alignement et l'ajustement corrects des pièces fabriquées lors de l'assemblage. Il est également essentiel pour une répartition optimale des charges et la précision des pièces assemblées. C'est pourquoi la planéité est clairement prise en compte et indiquée dans les plans par un symbole GD&T standard et des valeurs de tolérance, appelés « annotations ».
Les sections suivantes de cet article illustreront le symbole de planéité GD&T, le tolérancement dans la conception, les avantages de la prise en compte de la planéité et la manière de mesurer la planéité d'une surface.
Commençons.
Définition de la planéité et symbole de planéité GD&T
La planéité est un contrôle géométrique qui définit l'uniformité d'une surface plane dans les pièces fabriquées à l'aide de fabrication de tôle, Usinage CNC, fonderie, moulage ou tout autre procédé. À des fins de contrôle qualité, la planéité doit respecter les tolérances spécifiées dans la conception.
Qu'est-ce que la tolérance de planéité ?
Dans un espace 3D, un concepteur définit deux plans parallèles virtuels, l'un au-dessus et l'autre en dessous d'une surface de référence. Après fabrication, la pièce doit se situer entre ces deux plans. La tolérance de planéité définit donc l'écart admissible par rapport à la surface parfaitement plane (de référence).
La planéité peut sembler similaire au parallélisme, mais il s'agit d'une tolérance de forme, contrairement au parallélisme d'orientation. La tolérance géométrique de parallélisme est relative à une référence et détermine le degré de parallélisme de la surface ou de l'axe par rapport à cette référence. La planéité, quant à elle, est indépendante de toute référence, de sa position et de son orientation par rapport aux autres caractéristiques géométriques.
Comment représenter le symbole de planéité GD&T dans un dessin ?
Symbole de platitude
Il existe des conventions standardisées concernant les symboles utilisés pour chaque type de tolérance dans les conceptions techniques, comme la planéité, la rectitude, la cylindricité et la circularité. La tolérance de planéité est indiquée par un parallélogramme en forme de losange (▱), suivie de la valeur de tolérance à l'intérieur d'un cadre.
Définition de la planéité selon les tolérances géométriques (GD&T)-Il s'agit d'un type de tolérance qui contrôle la plage admissible de déviation d'une surface par rapport à un plan parfaitement plat.
Dans sa conception, son «Appels GD&T Ces repères sont soit placés sur la surface supérieure, soit à l'aide d'une ligne de cotation. Ils peuvent également être utilisés comme plan médian dérivé ou par unité de planéité locale.
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Condition maximale du matériau (planéité MMC)
Platitude au MMC
La planéité de la condition de matière maximale (MMC) n'agit pas directement sur la surface ; elle détermine plutôt les dimensions des éléments via le plan médian. La MMC définit la limite de matière maximale en largeur et en épaisseur. Ainsi, si les dimensions diminuent (la matière se rapproche de la LMC), la pièce respecte les tolérances.
L'utilisation de la planéité au niveau du MMC est généralement bénéfique pour un empilement correct des pièces, l'alignement et lorsque la précision est un critère essentiel pour les petits détails. Par exemple, la précision prototypage de tôlerie, entretoises empilées, ensemble de boîte de vitesses et guides coulissants.
Comment mesurer la planéité d'une surface ?
La mesure de la planéité est essentielle pour garantir que les pièces sont fabriquées avec les tolérances admissibles mentionnées dans leur conception. Ainsi, les pièces peuvent offrir les performances, l'ajustement et la répartition des contraintes prévus.
Examinons quatre méthodes clés de mesure de la planéité.
Utilisation de la machine CMM
Une machine de mesure tridimensionnelle (MMT) est un équipement de pointe qui utilise des palpeurs et des capteurs. Elle suit et mesure les coordonnées cartésiennes d'une surface. Lors de la mesure de la planéité, le palpeur entre en contact avec la surface et la scanne en plusieurs points.
Le logiciel analyse ces coordonnées et génère un plan d'ajustement optimal (une surface parfaitement plane). En comparant les points locaux avec ce plan virtuel généré par le logiciel, il détermine l'écart maximal.
Plaque de surface et jauge de hauteur
La plaque de surface sert de plan de référence pour mesurer l'écart de planéité de la surface du substrat. Elle est placée et fixée sous la pièce. Un comparateur de hauteur ou un comparateur à cadran se déplace sur plusieurs points de la surface de mesure, sa base glissant sur la plaque. Les variations sont ensuite mesurées et enregistrées afin de déterminer l'écart maximal.
Si la plaque est inclinée ou n'est pas placée sur une surface plane, les mesures risquent d'être erronées. Par ailleurs, cette méthode est particulièrement adaptée à la mesure rapide de la planéité de petites pièces.
Jauge fonctionnelle
Le gabarit fonctionnel simule le comportement de la pièce lors de l'assemblage ou de son application prévue. Il utilise deux jauges de hauteur, l'une en haut et l'autre en bas de la surface. Ces jauges mesurent l'épaisseur locale et les valeurs obtenues sont ensuite interprétées pour déterminer si elles se situent dans la zone de planéité admissible.
Mesure optique
Cette technique utilise différentes ondes optiques pour scanner la surface à mesurer avec un grand nombre de points locaux grâce à des scanners laser, des interféromètres et des profilomètres. Contrairement à d'autres méthodes, elle permet de traiter des pièces de grande taille avec une précision et une rapidité élevées.
Les ondes lumineuses sont projetées sur la surface, la frappent et sont réfléchies pour former un profil de hauteur. Ensuite, les points les plus hauts et les plus bas de la surface peuvent être analysés afin de déterminer la tolérance de planéité.
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Tolérances de planéité par rapport aux autres types de tolérances de forme
Planéité par rapport aux autres formes de tolérance
Outre la planéité, il existe trois autres types de tolérances de forme utilisées dans dessin de tôlerie ou d'autres conceptions de fabrication : rectitude, cylindricité et circularitéChacune des formes ou configurations de contrôle de la fonction n'a aucun lien avec les autres fonctions.
Comparons-les pour une compréhension claire :
Rectitude vs Planéité
De même que la planéité est contrôlée par deux plans parallèles, la rectitude est contrôlée par deux lignes droites parallèles. Elle détermine si un élément s'écarte de la ligne droite de référence dans la plage de tolérance définie.
Le symbole de tolérance de rectitude est indiqué par un trait droit (-), suivie de la valeur, faisant référence à une ligne droite ou à un axe.
Cylindrie contre planéité
Les tolérances cylindriques servent à contrôler l'écart de toute forme cylindrique par rapport à une géométrie parfaitement cylindrique. La cylindricité définit donc la précision avec laquelle une forme se rapproche d'un cylindre parfait. Généralement, ces tolérances sont plus strictes que les tolérances de diamètre de la forme ou de la pièce.
Circularité contre planéité
La circularité sert à contrôler la forme des éléments à section circulaire. Cette tolérance définit l'écart admissible par rapport à un cercle parfait. De même que la planéité utilise deux plans parallèles, la circularité utilise une zone délimitée par deux cercles parfaits, et la mesure après fabrication doit se situer dans cette zone.
Avantages de l'utilisation de la tolérance de planéité
Vous trouverez ci-dessous les principaux avantages de l'intégration de la tolérance de planéité dans vos conceptions techniques.
- Stabilité dimensionnelle: Cela permet de contrôler les caractéristiques et les formes de surface, un aspect essentiel pour la stabilité dimensionnelle globale des pièces et des produits.
- Précision d'assemblage : Les surfaces planes sont essentielles pour un assemblage précis avec d'autres pièces, garantissant un alignement et un ajustement parfait dans les ensembles mécaniques.
- Performance : La planéité est cruciale pour la fonctionnalité et les performances de divers traitement des tôles des pièces.
- Finition de surface: La planéité permet également de contrôler les ondulations et les irrégularités, réduisant ainsi la rugosité et améliorant la douceur.
- Répartition uniforme de la charge : Une surface uniforme empêche la concentration localisée des contraintes, ce qui contribue à éviter tout défaut de surface et toute défaillance locale du matériau.
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À retenir
- La tolérance géométrique de planéité (GD&T) limite l'écart des formes de surface par rapport à un plan parfaitement plat, symbolisé par ▱.
- La mesure de surface doit se situer dans la zone comprise entre deux plans parallèles pour respecter la tolérance spécifiée.
- La planéité et les autres tolérances de forme sont des outils permettant aux ingénieurs et aux fabricants de contrôler les différentes exigences de production.
- Si vous externalisez services de fabrication de tôles, vous devez vous renseigner auprès du fabricant sur ses capacités de précision avant de finaliser la tolérance de planéité.
Questions Fréquentes Posées
Qu'est-ce que la règle 3/2/1 en GD&T ?
Il s'agit d'une règle permettant de fixer la position d'un élément (ou d'une pièce) dans la conception selon six degrés de liberté. Elle comprend trois points sur le plan principal, deux sur le plan secondaire et un point de contact.
Comment définit-on la tolérance de planéité ?
Une tolérance de planéité est définie comme un écart admissible de la surface à se situer entre deux plans parallèles parfaitement plats (appelée « zone de tolérance »).
Quels sont les quatre types de tolérances ?
Les quatre types de tolérances sont : unilatérale, bilatérale, GD&T et limite.
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