Bernard ANSELMETTI

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De la chaîne de cotes unidirectionnelle à la cotation ISO 3D Bernard ANSELMETTI IUT de Cachan Laboratoire Universitaire de Recherche en Production Automatisée ENS de Cachan

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1 - Limite des méthodes classiques et apport de l'ISO - Démarche traditionnelle - Définition d'une cote Cotation en localisation 2 - Règles de cotation ISO unidirectionnelle Choix des références Cotation en localisation - Influence des défauts d'orientation 3 - Problème 3D - Limites de la méthode traditionnelle - Construction des systèmes de références Zone projetée Zone restreinte 4 – Conclusion - perspectives Bibliographie Poste de soudage PLAN Distance mini

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1. DEMARCHE TRADITIONNELLE 80 0,3 1) Exigence fonctionnelle

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d1 d2 d3 direction générale d2 d1 d4 d3 d5 dimensions locales mesurées selon des “diamètres” cote mini £ di £ cote maxi 1. RAPPEL DE LA DEFINITION D'UNE COTE Dimensions locales entre 2 points face à face. Une cote 40 ± 0,3 est respectée si toutes les dimensions locales sont dans l'intervalle de tolérance. 39,7 £ di £ 40,3 Le résultat de la mesure est : 40,06 £ d £ 40,18 valeur mini mesurée valeur maxi mesurée

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1. FABRICATION DE LA PIECE 70 0,15 Définition de la pièce Pièce réalisée La fabrication génère toujours des défauts La cotation est correcte si la fonctionnalité du mécanisme est assurée avec tout assemblage de pièces conformes. Il faut vérifier si la pièce est conforme au dessin

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1. CONFORMITE DE LA PIECE Marbre cale 70 Pièce trop haute S +0,2

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1. COTATION ISO 70 0,15 Les dimensions locales n'existent pas. La norme propose de désigner la référence ? ? ? 70 A 0,3 A Plan tangent à la référence (critère minmax) 70 Signification Surface nominale 0,3 Zone de tolérance La surface doit être dans la zone de tolérance Référence sur la surface de mise en position

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1. CONCLUSION PARTIELLE En ISO, la notion de cote traditionnelle est remplacée par une localisation par rapport à une référence construite sur la surface de mise en position. 70 A 0,3 A Référence sur la surface de mise en position

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10 0,15 1. EFFET ANGULAIRE TRI-DIMENSIONNEL 10,15 9,85 Dessin de définition a a = t/E = 0,3/15 = 0,02 rd E = 15 L'influence de la cote est  0,8 = 1,6 mm et pas  0,15 La résultante de la chaîne de cotes est largement dépassée. La fonctionnalité du mécanisme n'est pas encore assurée ! Exemple de pièce « bonne » :

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10 Dessin de définition 1. COTATION ISO D 0,3 D Modèle de transfert en ISO 70 Surface nominale 0,3 Zone de tolérance 0,3 Zone de tolérance 10 Hypothèse : Les 2 références sont en contact La fonctionnalité du mécanisme est assurée !

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1. CONCLUSION PARTIELLE En mettant des localisations par rapport à des systèmes de références construits sur les surfaces d’appui, la relation de cumul des tolérances respecte la fonction 70 Surface nominale 0,3 Zone de tolérance 0,3 Zone de tolérance 10

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1 - Limite des méthodes classiques et apport de l'ISO - Démarche traditionnelle - Définition d'une cote Cotation en localisation 2 - Règles de cotation ISO unidirectionnelle Choix des références Cotation en localisation - Influence des défauts d'orientation 3 - Problème 3D - Limites de la méthode traditionnelle - Construction des systèmes de références Zone projetée Zone restreinte 4 – Conclusion - perspectives Bibliographie Poste de soudage PLAN Distance mini

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2. METHODE DE COTATION TRADITIONNELLE 80 0,3 1) Exigence fonctionnelle 2) Chaîne de cotes 80 0,3 C1 C2 C1 nom + C2 nom + C3 nom + C4 nom = 80 Une solution : C1 nom = 10 C2 nom = 55 3) Répartition des cotes nominales C3 C4 C3 nom = 10 C4 nom = 5

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2. CHOIX DES REFERENCES - Créer une référence A sur chaque surface de mise en position Embase (e) A Le choix est imposé par la gamme d’assemblage

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2. COTATION EN ISO 55 A t1b A 5 A 10 A 10 D t1e D A t1p A t1m - Mettre les cotes encadrées - Mettre une localisation sur les surfaces terminales et sur les autres surfaces d'appui 80 0,3 Bague (b) plaque (p) Montant (m) Embase (e) A

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2. INFLUENCE ANGULAIRE 55 A t1b A 5 A 10 A 10 D t1e D A t1p A t1m Droites d'analyse 80 0,3 Bague (b) plaque (p) Montant (m) Embase (e) A t2m A Tracer les droites d’analyse, normales à la surface terminale.

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2. INFLENCE DES DEFAUTS DU MONTANT 80 0,3 Toutes les autres pièces sont supposées parfaites 55 A A t1m A t2m Plan de contact nominal Plan de contact le plus défavorable Influence du montant Droite d'analyse

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2. RESULTANTE 55 A t1b A 5 A 10 A 10 D t1e D A t1p A t1m Droites d'analyse 80 0,3 Bague (b) plaque (p) Montant (m) Embase (e) A t2m A Variation totale : t1b + t1p + t1e + (t1m + 2t2m.L/E)  0,6 (2L/E ~4) Une solution possible : t2m = 0,05 => t1b = t1p = t1e = t1m = 0,1 Ce modèle assure le respect de l'exigence (si le défaut de planéité des surfaces de contact est faible)

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1 - Limite des méthodes classiques et apport de l'ISO - Démarche traditionnelle - Définition d'une cote Cotation en localisation 2 - Règles de cotation ISO unidirectionnelle Choix des références Cotation en localisation - Influence des défauts d'orientation 3 - Problème 3D - Limites de la méthode traditionnelle - Construction des systèmes de références Zone projetée Zone restreinte 4 – Conclusion - perspectives Bibliographie Poste de soudage PLAN Distance mini

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1) Exigence fonctionnelle 10 00,1 3. PROBLEME TRIDIMENSIONNEL

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39,95 mini 3. CONFORMITE DE LA PIECE 25,05 maxi 14,980,02 Colonne de mesure 123,456 Marbre H Défauts non pris en comptes Surface non fonctionnelle

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3. VALIDATION DE L'EXIGENCE H H H La maîtrise de H n'assure pas l'exigence

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3. CHOIX DES REFERENCES Il faut construire un système de références sur les surfaces de mise en position : - La surface primaire est celle qui fixe le plus de degrés de liberté en rotation. A 4 14,980,02 B zone restreinte A : appui plan primaire Orientation autour de X et Y B : position en X + orientation autour de Z D 15,020,02 E X Z

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A 3. LOCALISATION EN ZONE PROJETEE 4 14,980,02 B 50 P 4 32,5 A B tm zone projetée Référence B sur cette zone restreinte Système de références X Z Localisation de la surface fonctionnelle uniquement dans la zone fonctionnelle : Si la zone fonctionnelle est sur la surface => zone restreinte Si la zone fonctionnelle est dans le prolongement de la surface => zone projetée.

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D 3. LOCALISATION EN ZONE RESTREINTE 15,020,02 D E te E X Z 4 32,5 Localisation de la surface fonctionnelle dans uniquement dans la zone fonctionnelle : Si la zone fonctionnelle est sur la surface => zone restreinte Si la zone fonctionnelle est dans le prolongement de la surface => zone projetée.

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3. CALCUL DE LA RESULTANTE B A D E tm te Position parfaitement centrée Références confondues Ecart maxi (te+tm)/2 Jeu maxi : J= 15,04 - 14,96 = 0,08 B A D E tm Position décentrée de jeu maxi/2 Références décalée de J/2 Ecart maxi (te+tm)/2 + J/2 J/2 = 0,04 te + tm + J  0,2 une solution avec J = 0,08 : te = tm =0,06 te

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Marbre cale S 3. MESURE SUR MACHINE A MESURER PL1 Palpage PL1 : critère minimax Palpage PL2 sur 4 mm : critère minimax et perpendiculaire à PL1 Palpage PL3 sur 4 mm : critère minimax et perpendiculaire à PL1 Construction PL4, médian de PL2 et PL3 PL2 PL3 PL4

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1 - Limite des méthodes classiques et apport de l'ISO - Démarche traditionnelle - Définition d'une cote Cotation en localisation 2 - Règles de cotation ISO unidirectionnelle Choix des références Cotation en localisation - Influence des défauts d'orientation 3 - Problème 3D - Limites de la méthode traditionnelle - Construction des systèmes de références Zone projetée Zone restreinte 4 – Conclusion - perspectives Bibliographie Poste de soudage PLAN Distance mini

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4. PERSPECTIVES X Y Z CYC1 PL2 CYP3 CYP4 PL5 CYP6 PL7 CYC8 PL9 CYC10 CYC11 CYC12 CYP13 PL14 D E 1,10,11,12 L A B L L A 0 9,2 C B E D F C C C A E 0.01 D 0.01 D 0.004 Æ18±0.005 E Æ0.01 M A Æ4.4±0.005 E Æ4.395 mini E Æ4.395 mini E Æ4.395 mini E Æ0.04 M A B M (L) 0.04 A L A B L L A 0.04 A Æ16±0.005 E Æ0.04 L D L Æ0.04 M D L Æ30±0.005 E Æ0.04 L A B L Æ0.04 M A B L Æ0.04 M A B L 0.04 A sur toutes surfaces non tolérancées 0.01 A B C 0.04 A (M) 0.04 D L E 14.98 mini Cotation automatique obtenue avec CLIC : Bientôt, la cotation fonctionnelle ISO sera automatique.. Il faut s’y préparer…

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4. CONCLUSION La cotation ISO permet d'exprimer le juste nécessaire. Elle impose au concepteur l'analyse du juste nécessaire. - La qualité est meilleure - Les tolérances sont élargies (les coûts de fabrication baissent), La mesure (sans ambiguïté) correspond au fonctionnel ********************** L'adoption de l'ISO doit être une politique imposée par la direction de l'entreprise. Il faut une formation de tous les personnels. La formation en cours doit s'accompagner d'un pôle de compétence à la disposition de tous les secteurs. La méthode de cotation présentée s'appelle CLIC : « Cotation en Localisation avec Influence des Contacts ».

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4. BIBLIOGRAPHIE 3 Ouvrages Editions Hermes Sciences, Lavoisier par B. ANSELMETTI (Mai 2003) Tolérancement : Langage des normes ISO de cotation Tolérancement : Méthode de cotation fonctionnelle Tolérancement : Cotation de fabrication et métrologie 4 publications majeures "Generation of functional tolerancing based on positioning feature", revue Computer Aided Design, à paraître sept 2006, par B.Anselmetti "Génération automatique de la cotation fonctionnelle par la méthode CLIC" colloque CPI 2005, Casablanca, 8-12 nov 2005, CDrom paper 075, 14 pages, B.Anselmetti "Generation of manufacturing tolerancing with ISO standard", International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2005, (45) pp1145-1153, B.Anselmetti, H. Louati "Calcul statistique des chaînes de cotes avec des distributions hétérogènes non indépendantes", B.Anselmetti, M. Radouani, Revue internationale de CFAO et d'informatique Graphique Vol 18/3 2003, p303 à 309 (Hermes) Formations disponibles à l'IUT de Cachan : - Licence professionnelle (BAC +3) Production Industrielle option Industrialisation de Nouveaux Produits, ouverte à l'apprentissage spécialisée en CAO (CATIA) et en tolérancement le long du cycle de vie du produit : 450 h de cours (dont 116 h en cotation-métrologie), en 14 semaines. - Stages de formation continue : 2 ou 3 jours : cotations ISO : lecture des spécifications ISO de cotation 2 ou 3 jours : cotation fonctionnelle : méthodologie de cotation 3 jours : rappel des points importants de l' ISO + cotation fonctionnelle (nécessite une connaissance préalable des normes ISO).