Principes de tolérances dimensionnelles et sélection de l’ajustement

Les tolérances dimensionnelles jouent un rôle déterminant dans la conception mécanique et influencent directement le fonctionnement et la qualité des machines, dispositifs et autres produits mécaniques. Dans la conception mécanique, les tolérances désignent les écarts autorisés par rapport aux dimensions idéales d’un composant ou d’un groupe d’assemblage. Il existe différents systèmes d’ajustement, tels que l’alésage standard et l’arbre standard. Pour plus d’informations sur les classes de tolérance, consultez notre article de blog Classes de tolérance selon ISO 22081 et DIN ISO 2768.

Pourquoi les tolérances dimensionnelles sont-elles importantes ?

Dans le processus de fabrication, il est presque impossible de produire des composants précis à 100 % sans aucun écart.. En particulier dans la production de masse, on constatera toujours quelques écarts minimes. Si ces écarts ne sont pas pris en compte, les composants ne sont plus compatibles les uns avec les autres. Les tolérances dimensionnelles sont utilisées pour prendre en compte ces écarts à l’avance afin que les composants puissent s’adapter conformément au type d’ajustement souhaité. Elles constituent la base de la détermination précise des écarts admissibles par rapport aux dimensions nominales d’un objet. Les aspects suivants sont influencés par les tolérances dimensionnelles :

• Fonctionnement et précision de l’ajustement : En définissant correctement les tolérances, il est possible de s’assurer que les composants s’emboîtent et qu’ils ne le font pas de manière trop serrée ou trop lâche. Un ajustement incorrect peut altérer considérablement le fonctionnement.
• Processus d’assemblage et de production : Dans le processus de fabrication, des fluctuations peuvent survenir en cas de production en grandes quantités, mais elles sont moins importantes grâce aux tolérances.
• Coûts : Plus les composants sont fabriqués avec précision, plus la production devient coûteuse. Les tolérances peuvent maintenir des coûts faibles, car une précision inutilement élevée n’est pas nécessaire dans la plupart des cas.

Différentes normes définissent, par exemple, les tolérances générales (DIN ISO 2768-1, ISO 22081) ou différents principes de tolérance (DIN ISO 8015).

Sélection de l’ajustement approprié

La sélection correcte de l’ajustement est essentielle pour s’assurer que les composants et les groupes d’assemblage fonctionnent correctement. Il existe trois types de tolérances d’ajustement :

• Ajustement de dégagement : une tolérance d’ajustement libre, c.-à-d. un mouvement entre les composants est souhaité.
• Ajustement d’interférence : un composant est plus grand que l’autre. Un ajustement à la presse garantit une connexion solide.
• Ajustement de transition : il s’agit d’un mélange d’ajustement de dégagement et d’ajustement d’interférence, dans lequel il reste un certain dégagement, mais où l’assemblage des composants peut également nécessiter un effort mineur de force.

La sélection doit prendre en compte les aspects suivants :

• Exigences fonctionnelles, par ex. quel type de mouvement, transmission forcée ou couple, est-il requis ?
• L’exactitude et la précision souhaitées doivent également tenir compte des coûts associés à une fabrication précise. Un bon équilibre est l’objectif à atteindre.
• Les matériaux, par exemple le coefficient de dilatation thermique des matériaux, doivent être pris en compte.
• Conditions ambiantes, par ex. température et humidité.
• Montage et démontage, par exemple pour les composants qui doivent souvent être démontés. Un ajustement par interférence trop serré ne serait pas adapté à cette utilisation.
• Normes et standards qui peuvent être contraignants pour certaines industries et affecter la qualité des composants fabriqués.

Chez MISUMI, vous trouverez un aperçu des autres éléments de base de la sélection de l’ajustement. Le tableau suivant compare différentes tolérances dimensionnelles et différents types d’ajustement et montre des exemples d’application :

Trou d’alésage standard et arbre standard

Le trou d’alésage standard est un système de raccord avec des tolérances ISO en génie mécanique. Le trou d’alésage faisant partie d’une tolérance d’ajustement particulière est effectué uniformément tandis que la tolérance correspondante est déplacée vers l’arbre. D’autre part, avec l’arbre standard, la tolérance est déplacée vers le trou d’alésage et l’arbre est produit uniformément. Les alésages standard sont plus courants, car il est généralement plus facile et plus rentable de standardiser un seul trou d’alésage.

Calcul des tolérances d’ajustement

Pour le calcul des tolérances d’ajustement, les noms des trous d’alésage standard et de l’arbre standard fournissent des informations importantes. Les trous d’alésage standard et les arbres standard sont marqués conformément aux normes et standards internationaux. Les désignations garantissent une communication uniforme et précise sur les dimensions et tolérances spécifiques des trous d’alésage et des arbres dans l’industrie manufacturière.

• [1] trou d’alésage H
• [3] ligne zéro
• [4] dimension nominale
• [5] ajustement du dégagement
• [6] ajustement de transition
• [7] ajustement par pression/ajustement par interférence

Les trous d’alésage standard sont décrits, par exemple, à l’aide d’une combinaison de lettres majuscules et de chiffres ainsi que d’un diamètre (également de taille nominale), par exemple le diamètre 50 H9.

• [2] arbre h
• [3] ligne zéro
• [4] dimension nominale
• [5] ajustement du dégagement
• [6] ajustement de transition
• [7] ajustement par pression/ajustement par interférence

Arbres standard avec une combinaison de lettres minuscules, de nombres et de diamètres, par ex. diamètre 50 h9. H9 est désigné classe de tolérance ; la lettre est la dimension de base et le nombre est le degré de tolérance.

Cela peut également servir à attribuer une tolérance de base selon la norme ISO 286-1 à un trou d’alésage ou à un arbre. Il existe les tolérances de base IT1-IT17. Dans l’exemple fourni, H9 et h9 seraient affectés à la tolérance de base IT9. Les dimensions des limites supérieure et inférieure peuvent ensuite être extraites des tableaux correspondants. Avec ces dimensions limites, les dimensions maximale et minimale du trou d’alésage peuvent alors être calculées comme suit :

• Dimension maximale G _oB = dimension nominale + dimension limite supérieure
• Dimension minimum G _ub = dimension nominale + dimension limite inférieure

Les dimensions maximale et minimale décrivent la plage dans laquelle les dimensions réelles d’un trou d’alésage ou d’un arbre peuvent se trouver et être toujours acceptables.

Trous d’alésage standard et arbres standard couramment utilisés

Les tableaux suivants donnent un aperçu des trous d’alésage standard et des arbres standard couramment utilisés, ainsi que de leurs tolérances d’ajustement.