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MEMENTO
Spécification géométrique desproduits suivant normes ISO
120, rue Jean Jaurès 92300 Levallois-Perret France+33147562025 [email protected]
AVERTISSEMENT:
Ce mémento a été rédigé en prenant en compte deséditions des normes ISO GPS antérieures à juin 2016. Ilest à noter que les normes ISO 1101, ISO 5459, ISO 5458sont en cours de révision. Le mémento sera mis en jourdès la parution des nouvelles normes.Ce document a été réalisé et vérifié avec le plus grandsoin par PIMECA, toutefois des erreurs peuvent subsister.Veuillez, je vous prie les signaler à l'adresse suivante:
[email protected] document ne peut être diffusé à des tiers sansautorisation de PIMECA.
A LIRE EGALEMENT:
L'auteur a également rédigé un ouvrage complet diffusépar les éditions DUNOD dans la série DunodTech intitulé:
Génie mécanique
AUTEUR:
JF MAUREL
Dessin de couverture réalisé avec le logiciel de calcul formel Maxima et la librairie 'draw' de MRiotorto.
memento-isogps-rev1
SOMMAIRE 3
1 Généralités...............................................................................41.1 Historique............................................................................................4
1.2 Principes............................................................................................. 5
2 Tolérances dimensionnelles.................................................... 62.1 Dimension linéaire..............................................................................6
2.2 Dimension angulaire...........................................................................7
3 Tolérances géométriques........................................................ 83.1 Description..........................................................................................8
3.2 Eléments tolérancés......................................................................... 13
3.3 Zones de tolérance.......................................................................... 14
3.4 Références....................................................................................... 17
3.5 Localisation.......................................................................................19
4 Modificateurs..........................................................................204.1 Enveloppe.........................................................................................20
4.2 Maximum matière.............................................................................21
4.3 Zone projetée................................................................................... 23
4.4 Pièces souples................................................................................. 24
1 Généralités4
HistoriqueDepuis les années 1980 un vaste chantier de normalisation a été entreprispour développer un système de normalisation international dont les objectifssont en particulier de disposer d'un système de normes pour définir sans am-biguïté la géométrie d'un produit.
Le système de normes ISO 'GPS' ('Geometric Product Specification') est unensemble de normes hiérarchisées de définition de la spécification géomé-trique d'un produit depuis sa conception jusqu'à son contrôle.
Hiérarchie décroissante des normes GPSniveau 1 normes de base
niveau 2 normes globales
niveau 3 normes générales
niveau 4 normes complémentaires
Les règles des normes de niveau hiérarchique les plus élevés s'appliquentpour les normes de niveau moins élevé sauf si la norme de niveau moins élevémodifie explicitement la règle.
Liste de quelques normes ISO d'utilisation courantenuméro : version titre
ISO 14405-1:2010 Spécification géométrique des produits (GPS) Tolé-rancement dimensionnel Partie 1 : Tailles linéaires
ISO 1101:2012Spécification géométrique des produits (GPS) To-lérancement géométrique Tolérancement de forme,orientation, position et battement
ISO 5458:1999Spécification géométrique des produits (GPS) Tolé-rancement géométrique Tolérancement de localisa-tion
ISO 5459:2011Spécification géométrique des produits (GPS) Tolé-rancement géométrique Références spécifiées et sys-tèmes de références spécifiées
ISO 2692:2014
Spécification géométrique des produits (GPS) Tolé-rancement géométrique Exigence du maximum dematière (MMR), exigence du minimum de matière(LMR) et exigence de réciprocité (RPR)
ISO 10579:2011 Spécification géométrique des produits (GPS) Cota-tion et tolérancement Pièces non rigides
1.2 Principes 5
PrincipesPrincipe Énoncé (Cf ISO 8015:2011)
invocationLorsqu'une norme du système GPS est utilisée alors toutesles normes du système GPS s'applique. La mention 'Toléran-cement ISO 8015' n'est plus obligatoire.
dessin défini-tif
Toutes les exigences doivent être indiquées sur le des-sin ou sur des documents référencés. Les spécificationsqui s'appliquent à une phase de développement du produitdoivent l'indiquer sauf s'il s'agit da la phase finale.
élément
Les éléments d'une pièce sont délimités par des frontières na-turelles qui sont généralement des arêtes mais la liaison entredes cylindres et une sphère de même diamètre est considéréecomme une frontière naturelle entre les éléments.
indépen-dance
Chaque spécification doit être satisfaite de manière indépen-dante des autres spécifications sauf indication contraire ouemploi de modificateur comme l'enveloppe.
décimal Les décimales non indiquées sont des zéros. Le nombre doit être interprété comme et comme
cas par défautUne spécification peut contenir des opérateurs par défautcomme une taille mesurée entre deux points. Des modifica-teurs peuvent changer les opérateurs par défaut.
pièce rigide La pièce est supposée infiniment rigide.
dualitéLa spécification est indépendante de la procédure de mesure.L'acceptabilité d'une procédure de mesure est fonction desincertitudes de mesure.
maîtrise fonc-tionnelle
La spécification d'une pièce est complète lorsque toutes lesfonctions prévues de la pièce sont décrites et maîtrisées avecdes spécifications géométriques
spécificationgénérale
Les spécifications générales s'appliquent pour tous les élé-ments sans spécification individuelle. Seules les spécifica-tions individuelles s'appliquent si aucune spécification géné-rale n'est indiqué dans ou près du cartouche .
responsabili-té
Le concepteur a la responsabilité de l'adéquation des spécifi-cations aux conditions fonctionnelles. L'incertitude de mesureest à la charge de la partie qui contrôle la pièce.
La température de référence est de 20°C. Les indications entre parenthèsesne sont pas des spécifications.
2 Tolérances dimensionnelles6
Dimension linéaire
Suivant la norme ISO 14405-1 la définition par défaut d'une cote est la dis-tance entre deux points opposés. Cette définition n'est valable que pour despièces qui ont des points en vis-à-vis comme des cylindres ou des piècesprismatiques avec des faces opposées. Ces pièces sont des entités de tailleselon ISO. Les défauts de forme ne sont pas limités par les dimensions.
Les pièces concernées par des dimensions sont des entités de taille, c'est àdire des cylindres, des sphères, deux plans opposés, des cônes, des coins.
Dimension entre deux point par défautDessin Pièce réelle
L ±
t/2
spécification
L1
L2 L3
Li Li+1
Li+2
Ln
interprétation
La spécification d'une distance sans points en vis-à-vis est déconseillée. Ellessont considérées comme ambiguës suivant ISO 14405-2.
Dimension sur faces de pièce décaléesDessin Pièce réelle
L ± t/2
spécification ambiguëinterprétations
2.2 Dimension angulaire 7
Dimension angulaireLes dimensions angulaires sont décrites par des angles alors que les dimen-sions linéaires sont des longueurs.
Les dimensions angulaires comme les dimensions linéaires ne limitent pas lesdéfauts de forme. La tolérance géométrique d'inclinaison sera préférée si lacondition fonctionnelle impose une orientation entre deux faces par exemple.
La norme ISO 14405-2:2011 contient des éléments de définition d'une dimen-sion angulaire. Toutefois cette définition doit être reprise dans un projet denorme ISO 14405-3 (Spécification géométrique des produits (GPS) — Tolé-rancement dimensionnel — Partie 3: Tailles angulaires). Ce projet de normeest en 2016 à l'état FDIS ('Final Draft International Standard')
Dimension angulaire
Dessin Explication suivant pro-jet de norme ISO 14405-3
30 ° ± 1 °
L'angle est compris entre 2 droites extérieures à la matière dans des plansperpendiculaires à l'axe d'intersection des plans des moindres carrés.
De même que pour les dimensions linéaires, les spécifications d'angle sur desaxes sont déconseillées.
angle sur un axe (élément dérivé)spécification déconseillée suivant ISO 14405-2
a ±
t/2
Une tolérance géométrique d'inclinaison sera souvent préférable.
3 Tolérances géométriques8
DescriptionPour définir une tolérances géométrique il est nécessaire de définir les élé-ments suivants:
Tolérance géométriqueObjet Description
l'élément toléran-cé:
il s'agit de la portion de la pièce qui est concerné par latolérance considérée. C'est un élément réel imparfait.
la référence spé-cifiée:
C'est un élément parfait construit à partir d'un élément réelimparfait de la pièce. La référence n'est pas toujours pré-sente dans une spécification géométrique comme pour lestolérances de forme par exemple.
la zone de tolé-rance:
Il s'agit d'un volume parfait ou d'une surface parfaite danslequel l'élément tolérancé doit être inclus. La zone de to-lérance peut être contrainte en orientation ou en positionpar rapport à la référence spécifiée à l'aide de dimen-sions théoriquement exactes nommées TED ('Theoretica-ly Exact Dimension').
Un cadre et une flèche tels que ci-dessous, permettent d'indiquer les tolé-rances géométriques sur les dessins.
élémenttolérancé
zone detolérance référence{ {
Le cadre de tolérance contient au minimum deux cases:Description du cadre de tolérance
case contenu1 symbole de tolérance géométrique
2valeur numérique de la tolérance et éventuellement un symbole φpour les zones de tolérances cylindriques ou Sφ pour les zonessphériques.
3 indication de la référence à l'aide de lettres majuscules
suivantes indication d'un système de référence à l'aide de lettres majuscules
3 Tolérances géométriques 9
Symboles de tolérances géométriquesType de tolérances Caractéristique tolérancée Symbole
rectitude
planéité
circularité
cylindricité
profil d'une ligne quelconque
tolérances de forme
profil d'une surface quelconque
parallélisme
perpendicularitétolérancesd'orientation
inclinaison
localisation
concentricité ou coaxialité
symétrie
profil d'une ligne quelconque (*)
tolérances de position
profil d'une surface quelconque (*)
battement circulairetolérances de batte-ment
battement total
(*) Les tolérances de profil peuvent également servir de tolérance de positionlorsqu'elles sont associées à des références.
3 Tolérances géométriques10
Tolérances géométriques de formeZone de tolérance Dessin Interprétation
0,2 Toute ligne de la surfaceréelle parallèle au plande projection doit êtrecontenue entre 2 droitesparallèles distantes de0,2 mm
0,2la surface réelle doitêtre comprise entre 2plans parallèles distantsde 0,2 mm
0,2
le pourtour de chaquesection droite du dia-mètre extérieur doitêtre compris entre2 cercles coplanairesconcentriques distantsde 0,2 mm
0,2la surface considéréedoit être comprise entre2 cylindres coaxiaux dis-tants de 0,2 mm
0,2
dans chaque section pa-rallèle au plan de la pro-jection le profil consi-déré doit être comprisentre 2 lignes enve-loppes des cercles dediamètres 0,2 dont lescentres sont situés surune ligne ayant le profilgéométrique correct
3 Tolérances géométriques 11
Tolérances géométriques de forme (suite)Zone de tolérance Spécification Interprétation
0,2
la surface considérée doit êtrecomprise entre 2 surfaces enve-loppes des sphères de diamètres0,2 dont les centres sont situéssur une surface ayant la formegéométrique correcte
Tolérances géométriques d'orientationZone de tolérance Spécification Interprétation
// 0,2 A
A
l'élément tolérancé doitêtre compris entre deuxplans parallèles distantsde 0,2mm parallèles auplan associé à la surfaceA.
t2 A
A
la surface tolérancéedoit être comprise entre2 plans parallèles dis-tants de 0,2 et perpendi-culaires à la surface deréférence A
A
0,2 A
42°
la surface inclinée doitêtre comprise entre 2plans parallèles distantsde 0,2 et inclinés de 42°par rapport à la surfacede référence A
3 Tolérances géométriques12
Tolérances géométriques de positionZone de tolérance Spécification Interprétation
ø0,2 A B
40
B
30 A
L'axe du trou doit êtrecompris dans un cy-lindre de diamètre 0,2dont l'axe est dans laposition théoriquementexacte définie
A
ø0,2 A
Ø40
±0,1
Ø60
±0,1
l'axe du cylindre dont lacote est reliée au cadrede tolérance doit êtrecompris dans une zonecylindrique de diamètre0,2 coaxiale à l'axe deréférence.
A
0,2 A le plan médian de larainure doit être com-pris entre 2 plans paral-lèles distants de 0,2 mmet disposés symétrique-ment au plan médian parrapport à l'élément de ré-férence.
Tolérances géométriques de battementZone de tolérance Spécification Interprétation
A
0,2 A
Ø60
±0,1
le battement radial ne doit pasdépasser 0,2 mm dans chaqueplan de mesurage pendant unerévolution autour de l'axe de ré-férence A
A
0,2 A
Ø60
±0,1
le déplacement radial ne doit pasdépasser 0,2 mm sur la sur-face lors de la révolution au-tour de l'axe de référence combi-né avec un mouvement axial del'instrument de mesure parallèleà la référence.
3.2 Eléments tolérancés 13
Éléments tolérancés
Les tolérances géométriques sont définies dans la norme ISO 1101.
L'élément tolérancé est la partie réelle de la pièce à laquelle s'applique la spé-cification considérée.
Sauf indication contraire la spécification s'applique à toute l'étendue del'élément tolérancé.
désignation de l'élément tolérancé
La ligne repère peut partir de n'importe quelle extrémité du cadre.
Pour désigner plusieurs éléments, on ajoute 'n x' au dessus du cadre de to-lérance.
Désignations d'éléments
Surface
Elément médian (axe)
Elément médian (axe)
Ⓐ
3.3 Zones de tolérance14
Les zones de toléranceLa zone de tolérance correspond au volume ou à la surface dans lesquelsl'élément tolérancé doit être situé pour respecter la spécification.
Forme des zones de tolérancesun disque
l'espace entre deux cercles concen-triques
l'espace entre deux lignes quel-conques équidistantes
l'espace entre deux droites parallèles
le volume d'un cylindre
l'espace entre deux cylindres co-axiaux
l'espace entre deux surfaces quel-conques équidistantes
l'espace entre deux plans parallèles
les zones de tolérance sont:
le volume d'une sphère
Zones indépendantes ou zone combinéesZones indépendantes Zone combinées
0,02 0,02 CZ
3.3 Zones de tolérance 15
Lorsqu'on utilise le symbole CZ toutes les zones de tolérances liées doiventêtre contraintes entre elles en position et en orientation en utilisant les dimen-sions théoriquement exactes 'TED' explicites ou implicites.
Il est possible de désigner un élément tolérancé comme une ligne sur tout letour de la pièce. La zones de tolérance est représentée ici uniquement dansune section mais toutes les sections sont concernées.
Lignes tolérancées sur tout le tour de la pièceDessin Zones de tolérance
0,02
élément sur tout le tourélément sur tout le tour
Il est possible également de désigner la surface de la pièce sur tout le tour.
Surface tolérancée sur tout le tour de la pièce.Dessin Zone de tolérance
0,02
Il est possible d'utiliser le symbole 'entre' pour spécifier uniquement une partiede la pièce.
3.3 Zones de tolérance16
Zone de tolérance décaléedessin signification
t0 UZ [- d1]Ø t0d1
Le signe négatif correspond à un décalage vers l'intérieur de la matière.Laligne bleue est le profil théorique. Le côté matière est en bleu clair. Les lignesrouges représentent les limites de la zone de tolérance.
Zone couranteindication
T0 / d1
Exemple d'utilisation
ø0,1ø0,05 / 30
90 ± 0,2
ø8±
0,2
Dans l'exemple ci-dessus la première spécification concerne toute la longueurde la pièce. La deuxième concerne toute portion de longueur trente milli-mètres.
3.4 Références 17
Spécification des référencesLes références sont décrites dans la norme ISO 5459.
DéfinitionsTermes Définitions
Les éléments de référence: Il s'agit des éléments réels de la pièceimparfaite.
Les références spécifiées:
Il s'agit des éléments de situation deséléments associés aux éléments réelsde la pièce. Il s'agit donc d'élémentparfait définis à partir d'un critèred'association. Les références spéci-fiées permettent d'orienter ou de posi-tionner les zones de tolérances.
Types de référencesSpécification Type de référence
A référence simple
A-B référence commune
A B système de référence ordonné
Indications de référence partielleSur un disque Sur une portion carrée
ø8
A1 A1
□ 8
Écritures équivalentesUtilisation d'un triangle plein Utilisation d'un triangle vide
A A
3.4 Références18
Indication des référencesDessin Signification
A la référence est la face réelle infé-rieure de la pièce.
E F
G
Il est possible d'utiliser le cadre de to-lérance pour identifier une référence.L'élément tolérancé est l'élément deréférence.
Désignation d'un élément médianDessin Commentaire
A B
désignation d'axes de référence
A
désignation d'un plan médian de réfé-rence
Utilisation d'une référence commune
A
A-A
t0 CZ
t1
3.5 Localisation 19
Localisation
La norme ISO 5458:1998 précise les règles d'utilisation des tolérances delocalisation. Cette norme est en cours de révision.
Il est à noter que l'utilisation de zones combinées (CZ) est recommandée parla norme ISO 1101 pour identifier des groupes de trous.
ExemplesDessin Commentaire
L2L1
Øt04x Ød1 ± t1/2
L3
A
A
La zone de tolérance est consti-tué de quatre cylindre alignésperpendiculaire à la référence Aet contraints par les dimensions(TED).
L2
L1
T34x
L3 ± t3/2
T44x
L4 ±
t4/
2
Les zones de tolérances sont ali-gnés sur le modèle de dimen-sions théoriques exactes. Le sym-bole CZ est requis par la normeISO 1101:2012 pour identifier ungroupe.
L2
L1
ØT14x Ød1 ± t1/2
Les zones de tolérances sont cy-lindriques. L'ensemble des trousn'est pas positionné par rapportaux bords de la pièce. Les zonesde tolérances sont positionnées enfonction du système de dimensionsexactes (TED). Le symbole CZ estrequis par la norme ISO 1101:2012pour identifier un groupe.
4 Modificateurs20
Enveloppe
l'exigence de l'enveloppe est indiquée à l'aide du symbole Ⓔ disposé aprèsune dimension. Cette spécification correspond à une fonction de montage quipeut être utilisée pour des cylindres ou des prismes.
Exigence de l'enveloppespécification exigence
taille tolérancée le respect de la tolérance sur la dimension linéairepour tous les points en vis-à-vis (dimension locale)
enveloppe la surface de la pièce ne doit pas dépasser l'enveloppede forme parfaite au maximum de matière
Spécification avec enveloppe sur pièce prismatique
12 ±
0,1
Ⓔ
Vérification de la taille Vérification de l'enveloppe
12 ±
0,1
12 ±
0,1
12 ±
0,1
12,1
Spécification avec enveloppe sur un alésage
Ø 12 ± 0,1 Ⓔ
Vérification de la taille Vérification de l'enveloppe
Ø 1
2 ±
0,1
Ø 1
2 ±
0,1
Ø 1
2 ±
0,1
Ø 1
2 ±
0,1
Ø 1
2 ±
0,1
Ø 11,9
4.2 Maximum matière 21
Maximum matièreL'exigence du maximum de matière permet d'augmenter la tolérance géomé-trique lorsque la dimension n'est pas au maximum matière pour satisfaire unenécessité de montage de pièce.
Exemple de montage arbre - bagueDessin Commentaire
La condition fonctionnelle à respecterest un jeu minimal de 0 et un appuiplan. Soit
: jeu entre l'arbre et l'alésage
Spécification associée à l'exigence fonctionnelleArbre Bague
A
Ø 4
0+0 -0,1
Aø0,03
Ⓔ
Ø 4
0+0,2
+0,0
8
Aø0,05
A
Ⓔ
Dans le cas le plus défavorable le jeu est exprimé par la relation suivante:
: jeu minimum entre les pièces : diamètre minimum du trou
: défaut maximum de perpendicularité sur le trou : diamètre maximum de l'arbre
: défaut maximum de perpendicularité sur l'arbrePour les spécifications choisies, la relation est vérifiée
Vérification au pire des casCondition Commentaire
Le jeu au pire des cas satisfait lacondition fonctionnelle demandée.
4.2 Maximum matière22
Examen d'un arbre fabriquéDéfinition de l'arbre Critère Conclusion
La dimension du dia-mètre est acceptablemais le défaut de per-pendicularité est hors to-lérance.
Le contrôleur doit consi-dérer la pièce non-conforme au plan tou-tefois il peut faire unedemande de dérogationpour accepter la pièceen l'état.
Vérification de la condition fonctionnelleHypothèse Vérification
L'arbre considéré doit pouvoirse monter dans une bague aupire des cas.
L'arbre fabriqué est acceptable car il respectela condition fonctionnelle même pour la pirebague bien qu'il ne soit pas conforme au plan.La dérogation peut donc être acceptée.
Cette situation vient du fait que la valeur admissible du défaut de perpendicula-rité dépend de la valeur de la tolérance dimensionnelle du diamètre. L'ajout dela spécification au maximum de matière permet de mieux gérer cette situation.
Spécification au maximum de matièreDessin Interprétation
A
Ø 4
0+0 -0,1
Aø0,03 Ⓜ la vérification comporte deux étapes:la vérification de la dimension du dia-mètre entre les 2 bornes, puis la véri-fication de l'équation à l'état virtuel aumaximum de matière.
: diamètre de l'état virtuel au maxi-mum de matière (cylindre parfait)
Spécification à 0 au maximum matièreDessin Commentaire
A
Ø 4
0+0,0
3-0
,1
Aø0 Ⓜ
La spécification dimensionnelle aumaximum de matière a été augmen-tée pour pouvoir accepter des piècesde fort diamètre avec des défauts deperpendicularité faibles.
4.3 Zone projetée 23
Tolérance projetée
Les tolérances projetées permettent de spécifier une zone virtuelle désignéepar un trait mixte double en dehors de la pièce. La tolérance repérée par unsymbole ou modificateur Ⓟ s'applique alors à cette zone.
ÉcrituresDessin Commentaire
A
L1
A
ø T0 ⓅL2 Ⓟ L3
zone de toléranceprojetée distantede la pièce
A
L1
A
ø T0 ⓅⓅ L2
A
L1
A
ø T0 Ⓟ L2
zone de toléranceprojetée en sortiede pièce
4.4 Pièces souples24
Pièces souples
On peut spécifier grâce à la norme ISO 10579 un état libre de la pièce repéréavec le modificateur Ⓕ et un état contraint qui est décrit sur le plan ou sur undocument référencé.
Exemple de spécification de pièce soupleDessin
t1 Ⓕ
E
Ød±
t/2
Dt2 E
ISO 10579-NRLA REFERENCE D EST SERREESUR UNE SURFACE PLANE AVEC12 BOULONS DE M16
D
Ød2
±t2/
2
t0
Significationexemple de spécification de pièce non rigide: les spécifications avec modifi-cateurs sont à l'état libre ('Free') de la pièce. Les autres spécifications doiventêtre vérifiées à l'état contraint de la pièce décrit dans la note.
NOTES PERSONNELLES:
NOTES PERSONNELLES:
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