Chaque dimension sur un dessin nécessite une tolérance. En spécifier une individuellement pour toutes est laborieux et encombre le dessin, donc des normes de tolérance générales existent pour couvrir tout ce qui n'est pas explicitement tolérancé.
L'ISO 2768 est la plus utilisée de celles-ci, et elle apparaît dans un cartouche comme « ISO 2768-mK ». De nombreux ingénieurs copient cette notation d'un dessin précédent sans savoir à quoi ils s'engagent, ce qui produit deux problèmes opposés : des pièces fabriquées plus lâches que prévu, ou des tolérances générales plus serrées que ce qu'exige réellement quoi que ce soit.
Ce guide couvre ce que signifie la norme, quels niveaux de tolérance sont réalisables en usinage, et comment le choix de la tolérance se traduit en coût.
Ce que fait l'ISO 2768
L'ISO 2768 fournit des tolérances par défaut pour les dimensions et la géométrie qui ne portent pas d'appel individuel. Elle comporte deux parties.
ISO 2768-1couvre les dimensions linéaires et angulaires. Elle définit quatre classes :
| Classe | Description |
| f | Fine |
| m | Moyenne |
| c | Grossière |
| v | Très grossière |
Les valeurs de tolérance au sein de chaque classe varient en fonction de la taille de la dimension. Les dimensions plus grandes reçoivent des tolérances proportionnellement plus larges, ce qui reflète la réalité de la fabrication car maintenir une valeur absolue sur une longue dimension est plus difficile que sur une courte.
ISO 2768-2couvre les tolérances géométriques telles que la rectitude, la planéité, la perpendicularité, la symétrie et le faux-rond. Elle définit trois classes : H, K et L, de la plus serrée à la plus lâche.
Un appel à ISO 2768-mK spécifie donc des tolérances linéaires moyennes et des tolérances géométriques de classe K.
Choix d'une classe
Fine (f)convient aux composants de précision où la plupart des dimensions sont importantes. Elle augmente le coût sur l'ensemble de la pièce, car chaque dimension non spécifiée est maintenant maintenue de manière serrée.
Moyenne (m)est la classe la plus couramment utilisée pour les pièces usinées générales et constitue un défaut raisonnable.
Grossière (c)convient aux pièces structurelles et non critiques où les dimensions ont des jeux fonctionnels généreux.
Très grossière (v)convient aux travaux de fabrication grossiers.
Le principe important est que la classe générale doit refléter ce qu'exige la majorité des dimensions non spécifiées, et non ce qu'exige la caractéristique la plus exigeante. Les caractéristiques critiques doivent porter des tolérances individuelles.
Spécifier une classe générale fine pour couvrir une poignée de dimensions critiques est une erreur courante et coûteuse. Elle applique un contrôle serré à tout, y compris aux caractéristiques où elle ne sert à rien, et le coût de cela se répercute sur l'ensemble de la pièce plutôt que sur les quelques dimensions qui en avaient besoin.
Ce que l'usinage peut réellement tenir
La pratique d'usinage standard sur les métaux courants maintient environ ±0,005 pouces, soit environ ±0,127 mm, sans mesures spéciales. Ceci est réalisable à des avances et vitesses normales avec un bridage et une inspection de routine.
Une capacité plus serrée est disponible par étapes, et chaque étape modifie le processus :
Environ ±0,001 pouces (±0,025 mm)nécessite des montages plus soignés, un meilleur bridage, des outils contrôlés et plus d'inspection. Réalisable sur équipement standard par un atelier compétent, à un coût plus élevé.
Environ ±0,0005 pouces (±0,0127 mm)nécessite un équipement de précision, une stabilité de température et un contrôle de processus rigoureux. Le coût augmente considérablement.
Plus serré que celadéplace généralement la caractéristique de l'usinage et du tournage vers la rectification, le rodage, le polissage ou l'électroérosion à fil, avec une inspection dans un environnement à température contrôlée.
Ces chiffres sont généraux et varient en fonction du matériau, du type de caractéristique et de la taille de la pièce. Un petit alésage en aluminium se comporte différemment d'une longue fente en acier inoxydable. Traitez-les comme une orientation et confirmez la capacité par rapport à votre caractéristique spécifique.
Pourquoi la tolérance entraîne des coûts
Plusieurs mécanismes se combinent.
Paramètres de coupe.Les tolérances serrées nécessitent des coupes plus légères et des avances plus lentes, ce qui prolonge le temps de cycle.
Bridage.Maintenir une pièce suffisamment rigide pour usiner avec précision peut nécessiter un bridage personnalisé plutôt qu'un bridage standard.
Usure des outils.À mesure qu'un outil de coupe s'use, les dimensions dérivent. Une tolérance serrée signifie que les outils doivent être changés plus souvent, avant que la dérive ne consomme la bande de tolérance.
Effets thermiques.L'usinage génère de la chaleur et le métal se dilate. Sur des tolérances serrées, cela devient significatif, nécessitant parfois que la pièce se stabilise avant les passes finales ou l'inspection.
Inspection.Des tolérances plus serrées exigent plus de mesures, un meilleur équipement et des environnements calibrés. L'incertitude de mesure consomme également une partie de la bande de tolérance, donc une tolérance proche de la capacité du système de mesure est effectivement plus serrée qu'elle n'y paraît.
Rebut.À mesure que les tolérances se resserrent, la proportion de pièces qui les dépassent augmente. Ce rebut est payé dans le prix des pièces qui passent.
La relation n'est pas linéaire. Diviser une tolérance par deux peut plus que doubler le coût d'une caractéristique, en particulier près des limites d'un processus donné.
Le matériau affecte la tolérance réalisable
Aluminiums'usine de manière prévisible et maintient bien la tolérance, bien qu'il se dilate plus avec la température que l'acier, ce qui est important pour un travail serré.
Acier et inoxsont dimensionnellement stables mais plus difficiles pour les outils, donc la dérive due à l'usure doit être gérée.
Titanegénère de la chaleur et écrouit, rendant les tolérances serrées plus exigeantes.
Plastiquesbougent considérablement avec la température et l'humidité, absorbent l'humidité dans certains cas, et sont moins rigides sous les forces de coupe. Les tolérances réalisables dans le métal ne sont souvent pas réalisables dans le plastique, et les spécifier malgré tout est une erreur fréquente.
Pour les plastiques, confirmez toujours la tolérance réalisable avec le fournisseur plutôt que de transférer une spécification métallique.
Stratégie de tolérancement pratique
1. Par défaut, utilisez la classe générale dont la plupart des dimensions ont besoin.Généralement moyenne pour les pièces usinées.
2. Tolérancer individuellement uniquement les caractéristiques fonctionnelles.Alésages de roulement, faces d'accouplement, surfaces d'étanchéité, caractéristiques contrôlant l'assemblage.
3. Pour chaque tolérance serrée, demandez ce qui échoue sans elle.Si vous ne pouvez pas répondre, détendez-la.
4. Tenez compte de l'empilement des tolérances.Les dimensions chaînées accumulent la tolérance. Lorsque plusieurs dimensions se combinent pour contrôler une relation critique, tolérancer cette relation directement ou utiliser le GD&T pour référencer les caractéristiques à des datums communs.
5. Utilisez des tolérances unilatérales lorsque la direction est importante.Un trou qui doit dégager un arbre peut être tolérancé +0,05/-0,00 plutôt que ±0,025, ce qui accorde à l'ajusteur la même bande totale positionnée là où elle est utile.
6. Faites correspondre la tolérance à l'inspection.Une tolérance que vous ne pouvez pas vérifier n'est pas une spécification, c'est un espoir. Confirmez que le fournisseur peut mesurer ce que vous spécifiez.
Tolérances de référence standard
Au-delà de l'ISO 2768, d'autres normes apparaissent sur les dessins et méritent d'être reconnues.
ISO 286couvre les ajustements et les jeux pour les arbres et les trous, en utilisant la notation de style H7, g6. C'est la voie standard pour spécifier les ajustements entre pièces cylindriques d'accouplement, et c'est plus précis et plus économique que d'inventer des valeurs plus-moins.
Normes de filetagedéfinissent des classes de tolérance pour les caractéristiques filetées. Spécifier une classe standard est préférable à la dimensionnement individuel des filetages.
Utiliser les normes établies lorsqu'elles existent est généralement préférable au tolérancement personnalisé, car les deux parties les comprennent et les méthodes d'inspection sont établies.
Erreurs courantes
Copier un cartouche sans le réviser.La source la plus courante de tolérances générales inappropriées.
Resserrer la classe générale pour couvrir quelques caractéristiques critiques.Applique le coût partout au lieu de là où il est nécessaire.
Spécifier des tolérances plus serrées que le processus ne peut tenir, puis être surpris par le coût ou les taux de rejet.
Transférer les tolérances métalliques aux pièces en plastiquesans vérifier la faisabilité.
Ignorer l'empilement des tolérancessur les dimensions chaînées.
Spécifier des tolérances qui ne peuvent pas être vérifiéesavec l'équipement d'inspection disponible.
Tolérances symétriques lorsque l'exigence est unilatérale, cédant une bande utilisable.
Trouver le bon équilibre
La spécification de tolérance est le levier le plus important sur le coût d'usinage, et elle est entièrement sous le contrôle du concepteur. Un dessin révisé en tenant compte du coût avant sa publication révèle fréquemment plusieurs caractéristiques tolérancées de manière serrée par habitude plutôt que par nécessité.
Cette révision coûte un après-midi et modifie généralement le prix coté plus que ne le ferait le changement de fournisseur. Notre guide sur les facteurs de coût d'usinage CNC couvre les autres décisions de conception qui influencent un devis.
Elite Mold Tech fournit une revue DFM avant de coter, y compris des commentaires spécifiques sur les tolérances qui entraînent des coûts et où elles pourraient être détendues sans conséquence fonctionnelle. L'envoi d'un dessin produit ce retour d'information aux côtés du devis plutôt qu'un simple prix.
Questions fréquemment posées
Q : Que signifie ISO 2768-mK ?
R : Tolérances linéaires générales de classe moyenne selon ISO 2768-1, combinées à des tolérances géométriques générales de classe K selon ISO 2768-2. Elles s'appliquent aux dimensions qui ne portent pas d'appel de tolérance individuel.
Q : Quelle tolérance l'usinage CNC peut-il tenir en standard ?
R : Environ ±0,005 pouces, soit environ ±0,127 mm, est réalisable avec des paramètres de coupe normaux sur les métaux courants. Une capacité plus serrée existe mais nécessite un contrôle de processus plus attentif et augmente le coût.
Q : Pourquoi le resserrement d'une tolérance augmente-t-il autant le coût ?
R : Plusieurs effets se combinent : coupe plus lente, meilleur bridage, changements d'outils plus fréquents, gestion thermique, plus d'inspection et un taux de rebut plus élevé. La relation n'est pas linéaire, en particulier près d'une limite de processus.
Q : Dois-je utiliser la classe de tolérance générale fine ?
R : Seulement si la plupart des dimensions non spécifiées en ont réellement besoin. Le resserrement de la classe générale pour couvrir quelques caractéristiques critiques applique le coût à l'ensemble de la pièce plutôt qu'à l'endroit où il est nécessaire.
Q : Les pièces en plastique respectent-elles les mêmes tolérances que le métal ?
R : Généralement non. Les plastiques bougent avec la température et l'humidité, certains absorbent l'humidité, et ils sont moins rigides sous les forces de coupe. Confirmez la tolérance réalisable avec le fournisseur plutôt que de transférer les spécifications métalliques.