GD&T et tolérances d'usinage, en mots simples

Ce qu'est la GD&T

Une cote sur un dessin dit quelle taille une caractéristique peut avoir. La GD&T ajoute des limites de forme, d'orientation et de position, pour que les pièces s'assemblent et fonctionnent. Le sigle vient de l'anglais : geometric dimensioning and tolerancing. En français, on parle aussi de cotation fonctionnelle.

Deux familles de normes l'utilisent :

• ASME Y14.5 : l'édition en vigueur est Y14.5-2018
• ISO GPS : la norme ISO 1101 encadre les tolérances géométriques

Les symboles se ressemblent, mais certaines règles diffèrent. Indiquez la norme et son édition sur le dessin.

Les symboles, groupe par groupe

Forme : la forme seule, sans référence

• Rectitude (un court trait droit) : combien une ligne sur la surface, ou un axe, peut se courber
• Planéité (un parallélogramme penché) : de combien une face peut monter ou creuser par rapport à un plan parfait
• Circularité (un cercle) : de combien chaque section peut s'écarter du rond, une à la fois
• Cylindricité (un cercle entre deux traits penchés) : la rondeur, la rectitude et la conicité de tout le cylindre en même temps

Orientation : l'inclinaison par rapport à une référence

• Parallélisme (deux traits penchés) : de combien une face ou un axe peut s'incliner par rapport à la référence
• Perpendicularité (un T à l'envers) : de combien la face peut s'écarter de l'équerre par rapport à la référence
• Inclinaison (un angle) : de combien elle peut s'écarter de l'angle indiqué sur le dessin

Position : où se trouve une caractéristique

• Localisation (un cercle avec une croix) : de combien le centre d'un trou, d'un axe ou d'une rainure peut s'écarter de sa place exacte

Profil : n'importe quelle forme

• Forme d'une ligne (un arc ouvert) : de combien un contour peut s'écarter de sa vraie forme, une section à la fois
• Forme d'une surface (un arc fermé en bas) : la même chose pour toute une surface. Avec des références, il fixe aussi sa place.

Battement : les pièces qui tournent

• Battement circulaire (une flèche penchée) : l'oscillation à chaque section quand la pièce tourne sur son axe de référence
• Battement total (deux flèches penchées) : l'oscillation sur toute la surface en même temps

Retirés en 2018

La norme ASME Y14.5 a retiré deux symboles en 2018. La concentricité, ce sont deux cercles l'un dans l'autre. La symétrie, ce sont trois traits courts, celui du milieu plus long. On les voit encore sur de vieux dessins. Demandez à l'atelier comment il va les vérifier.

Comment lire un cadre de tolérance

Le cadre de tolérance est la rangée de cases à côté d'une caractéristique. Lisez-le de gauche à droite :

1. Le symbole : quel contrôle s'applique
2. La tolérance : combien de variation est permise, avec tout modificateur
3. Les références : à partir de quoi on mesure, de la plus importante à la moins importante

Une référence est un appui parfait : un plan, une droite ou un point. L'élément de référence est la vraie face ou le vrai trou d'où elle vient.

Le maximum de matière (MMC) est la taille qui laisse le plus de métal : le plus petit trou ou la plus grosse tige. Avec un M encerclé dans le cadre, un trou qui sort plus gros gagne de la tolérance de position. On appelle ce surplus la tolérance bonus.

Les tolérances quand le dessin n'en donne pas

L'ISO 2768 fixe des limites selon la taille. Deux rangées du tableau de Hubs :

Une valeur par défaut ne promet pas des pièces parfaites. Mettez une tolérance sur chaque cote qui compte, et demandez quelle valeur par défaut s'applique à votre soumission.

Ce que coûtent les tolérances serrées

Protolabs prévient qu'une précision inutile ajoute des étapes, des coûts et du délai. Des limites plus serrées peuvent vouloir dire de la rectification, des coupes plus lentes et plus de mesures.

Des ateliers canadiens annoncent beaucoup plus serré :

• Aaron Machine Shop, Calgary : jusqu'à ±0,0005 po
• G&M Automation, Brampton : jusqu'à ±0,0005 po
• EM Dynamics, Toronto : aussi serré que 0,0005 po

C'est ce qu'un atelier peut tenir sur certaines caractéristiques, pas une promesse pour chaque cote. Gardez les limites serrées pour les endroits où les pièces s'emboîtent, font l'étanchéité ou tournent.

Comment les ateliers vérifient

• MMT : une machine à mesurer tridimensionnelle palpe la pièce et la compare au dessin. Xometry offre une inspection MMT avec un rapport dimensionnel.
• Inspection du premier article : un rapport complet sur la première pièce produite. L'aérospatiale utilise la norme AS9102.
• Demandez avant de commander : quel rapport vous recevrez. Un rapport dimensionnel et un rapport de premier article, ce n'est pas la même chose.

Quand vous avez besoin de la GD&T

• Pas besoin pour un support ou une plaque simple, où seules les tailles comptent
• Besoin quand des trous doivent s'aligner avec une autre pièce, qu'une face doit être étanche ou qu'un arbre doit tourner rond
• Pas certain? Envoyez le dessin et dites à quoi sert la pièce. L'atelier peut vous dire où les limites comptent.

Pour aller plus loin : quoi envoyer à un atelier, les fichiers STEP et DXF et ce que coûte l'usinage CNC. Prêt à obtenir un prix? Envoyez une seule demande aux ateliers d'usinage près de chez vous.

Sources

• ASME Y14.5
• ISO 1101
• Référence GD&T de Redlux, avec ses pages sur la planéité, la symétrie, la forme d'une surface et le battement total
• KEYENCE : tolérance d'orientation, le cadre de tolérance et les références
• Fictiv : les bases de la GD&T, spécifications CNC et tolérances standard
• Xometry : tolérances des pièces CNC et son laboratoire qualité
• Protolabs : tolérances d'usinage de précision et ajuster ses tolérances
• Protolabs Network (Hubs) : tolérances selon l'ISO
• Aaron Machine Shop, Calgary
• G&M Automation, Brampton
• Usinage CNC chez EM Dynamics, Toronto
• SAE AS9102C