Types d’ajustement et tolérances – Un aperçu

Les tolérances et les ajustements sont essentiels dans l’industrie manufacturière. Au sens technique, les tolérances définissent un écart admissible par rapport à une propriété définie, telle qu’une dimension nominale. Elles permettent de s’assurer que les produits et les composants répondent aux normes de qualité requises.

Ajustements et tolérances

L’ingénierie de fabrication et de conception fait la distinction entre les tolérances dimensionnelles, les tolérances de forme et les tolérances de position. Les tolérances dimensionnelles définissent l’écart admissible d’un composant par rapport à une dimension attendue (dimension nominale) à l’aide d’une limite supérieure maximale admissible et d’une limite inférieure maximale admissible. Chaque composant est fabriqué avec une certaine tolérance. Si deux composants doivent être combinés entre eux, les champs de tolérance des deux composants interagissent. La connexion entre deux éléments de conception ou plus est appelée un « ajustement ». Par exemple, un ajustement rond est la connexion de l’arbre et de l’alésage, qui sont appariés par leurs dimensionnement, dimensions et tolérances. L’ajustement désigne le point de contact mécanique auquel les éléments interagissent.

Types d’ajustements

Les types d’ajustement suivants existent :

• Ajustement du jeu
• Ajustement par interférence
• Ajustement de transition

Ajustement du jeu

Les ajustements de dégagement sont des ajustements conformément à la norme DIN-EN-ISO 286, dans laquelle la dimension minimale de l’alésage est supérieure ou égale (dans le cas limite) à la dimension maximale de l’arbre (c). Cela crée toujours un jeu lors de l’assemblage de l’alésage et de l’arbre. Un ajustement de dégagement peut être nécessaire dans certains cas pour tenir compte de la dilatation thermique, du montage ou des conditions de fonctionnement. Dans les applications de roulement, par exemple, un ajustement de jeu entraîne toujours une liberté de mouvement des éléments roulants ou des surfaces coulissantes dans les roulements. Exemples :

• H8/d9 - beaucoup de dégagement, présence d’un écart
• H7/g6 - dégagement faible, écart étroit

Ajustement par interférence

Les ajustements par interférence, également appelés ajustements serrés, sont une méthode d’ajustement utilisée dans les conceptions d’ingénierie mécanique. Un composant est intentionnellement fabriqué avec une taille surdimensionnée pour qu’il s’adapte étroitement à la dimension de base du composant d’accouplement.

Cet ajustement serré fournit une connexion fixe et permanente entre un arbre et un alésage. L’assemblage n’est possible qu’avec une grande force et, si nécessaire, un chauffage supplémentaire. Par exemple, l’ajustement H7/p6, qui est joint sous pression.

Ajustement de transition

Les ajustements de transition sont une variante intermédiaire entre un ajustement du jeu et un ajustement surdimensionné. Cela signifie qu’un ajustement du jeu ou un ajustement par pression donne des résultats en fonction de l’emplacement des mesures réelles dans le champ de tolérance. Les ajustements de transition ne peuvent plus être assemblés manuellement, mais peuvent, par exemple, être assemblés sous une légère pression (marteau). Par exemple : H7/n6.

Systèmes d’ajustement

Des systèmes d’ajustement ont été mis en place pour réduire le nombre de tolérances et rendre l’utilisation des tolérances plus pratique dans la fabrication.

Alésage de base

Étant donné qu’il est plus facile de produire le diamètre extérieur que le diamètre intérieur, le principe de l’alésage de base est souvent appliqué en raison de sa simplicité et de sa rentabilité. L’alésage est toujours fabriqué avec le même outil et toléré conformément au système de tolérance ISO. Les normes DIN EN ISO 286-1 et DIN EN ISO 286-2 fournissent des normes de tolérance internationales pour les dimensions et les ajustements afin de garantir que les composants sont fabriqués avec précision et répondent aux normes de qualité. Le diamètre de l’alésage selon le système de tolérance ISO, dans lequel l’arbre correspondant est attribué à toute position de champ de tolérance. Les alésages de base sont marqués de lettres majuscules, telles que H7.

Arbre de base

Pour le système d’arbre de base, la tolérance fait référence à l’arbre. La tolérance est déterminée selon le système de tolérance ISO dans un champ h. L’arbre de base est également défini dans la norme DIN EN ISO 286-1. La tolérance associée est déplacée sur l’alésage. Les arbres de base sont spécifiés avec des lettres minuscules, par ex. h7.

Les arbres de base sont moins courants, mais sont par exemple utilisés sur les transmissions avec des arbres longs ou lorsqu’un arbre correspondant est spécifié et est également l’élément de guidage.

Vous trouverez plus d’informations sur les tolérances dimensionnelles dans le blog Fondamentaux des tolérances dimensionnelles et sur la sélection des ajustements.

Différentes tolérances

Les tolérances sont des écarts autorisés par rapport aux caractéristiques d’un composant technique ou d’un groupe fonctionnel. Dans ces tolérances, la fiabilité fonctionnelle du composant ou du groupe fonctionnel est garantie. Les tolérances géométriques, qui se rapportent aux dimensions, aux formes, aux positions, à la courbure et à la rugosité, sont particulièrement importantes pour le processus de conception-ingénierie.

Mais pourquoi les tolérances sont-elles nécessaires ? Les composants sont représentés à l’échelle sur les dessins techniques. En théorie, on y trouve les dimensions nominales. Cependant, il faut inclure les tolérances car, en réalité, il y aura toujours des écarts par rapport aux dimensions nominales lorsque les composants sont fabriqués (une précision de fabrication de 100 % n’est pas possible). Elles sont généralement déterminées selon une base spécifique à la fonction, c.-à-d. que l’utilisation future, les conditions environnementales et la connexion à d’autres composants (chaînes de tolérance) sont déjà prises en compte dans la conception. Lors de la spécification des tolérances, les champs de tolérance peuvent être spécifiés ou les écarts (dimensions) autorisés peuvent être spécifiés directement. Pour les tolérances de forme et de position, les paramètres tolérés sont déterminés par les symboles correspondants conformément à la norme.

Les normes applicables pour les tolérances (à compter du 04/2024) sont par ex. :

• DIN ISO 2768-1 et DIN EN ISO 22081 : Réglementations sur les tolérances générales
• DIN EN ISO 1101 : Réglementations sur les tolérances de forme et de position
• DIN EN ISO 5459 : Réglementations sur les références et les systèmes de référence
• DIN EN ISO 8015 : Détermination et spécification des tolérances

Tolérances générales

Les tolérances générales s’appliquent à toutes les dimensions pour lesquelles une tolérance n’est pas explicitement spécifiée. DIN ISO 2768-1 réglemente les tolérances générales pour les longueurs et les dimensions d’angle, DIN EN ISO 22081 réglemente les tolérances de forme et de position. Un exemple de légende sur un dessin technique peut être, par exemple : ISO 2768-mf.

Par exemple, il existe les classes de précision suivantes pour les dimensions de longueur et d’angle :

• f (fin), utilisé par ex. en ingénierie de précision
• m (moyen), classification typique de l’atelier d’usinage
• c (gros), utilisé par ex. pour les pièces coulées
• v (très grossier), utilisé par ex. pour le travail du bois grossier

Tolérance de fabrication

Dans la fabrication, les tolérances permettent aux composants d’être interchangeables, à condition qu’ils aient été produits avec les mêmes tolérances. Cela va également de pair avec l’indépendance du fabricant. Les tolérances de fabrication constituent la base de la production de masse.   Selon l’application, il peut être utile pour la conception de mentionner la dimension limite supérieure ou inférieure. Par conséquent, lorsqu’un réusinage est nécessaire, des ajustements peuvent être effectués en conséquence vers le haut ou vers le bas sans courir le risque de dépasser la tolérance de fabrication. Par exemple, il est logique de mentionner la dimension de limite inférieure sur les alésages et, par exemple, de mentionner la dimension de limite supérieure sur les arbres.

Tolérances dimensionnelles

Les tolérances dimensionnelles sont des spécifications dimensionnelles, par exemple par l’ingénieur de conception, qui doivent être observées pour s’assurer que la conception fonctionne, par exemple 110 mm (-5 mm, +10 mm). Les tolérances indiquent les écarts maximum autorisés (haut/bas) par rapport à la valeur nominale. Il peut s’agir de spécifications de pourcentage ou d’écarts maximaux.

La tolérance dimensionnelle supérieure ou inférieure est calculée à partir de la différence entre la plus grande dimension autorisée (dimension limite supérieure, dimension maximale) et la plus petite dimension (dimension limite inférieure, dimension minimale). Le champ de tolérance se trouve dans ces limites. Plus la tolérance est précise, plus le processus de fabrication devient coûteux. Il ne faut donc pas choisir des tolérances trop étroites.

Tolérances des roulements à billes

La spécification de la classe de tolérance peut servir de jauge simple pour la précision de roulement d’un roulement à rouleaux (par ex. roulement radial, roulement axial). En tant que fabricant japonais, MISUMI fournit ses produits dans des classes de tolérance conformes à la norme japonaise JIS B0401. Dans la gamme des normes DIN ou ISO, la norme JIS B 1514 couvre les normes ISO 492, ISO 199 et DIN 620 pour les types de paliers correspondants. La précision du palier peut être sélectionnée, par exemple, dans les classes de tolérance 2 (P2), 4 (P4), 5 (P5), 6 (P6) et 0 (P0) conformément à JIS B 1514 (les caractéristiques indiquées entre parenthèses sont indiquées conformément à la norme DIN 620). La classe de palier 2 (P2) désigne les paliers de la plus haute qualité jusqu’aux paliers les plus économiques avec des tolérances plus grandes allant jusqu’à la classe 0 (P0).