Un défaut de forme quantifie l'écart entre la surface réelle d'une pièce et sa forme géométrique idéale. Ces tolérances s'appliquent sans référence (elles ne dépendent d'aucune autre surface).
Rectitude —
Écart d'une ligne par rapport à la droite idéale. La tolérance est la distance entre deux droites parallèles encadrant la ligne réelle.
Planéité ⏥
Écart d'une surface plane. La zone de tolérance est l'espace entre deux plans parallèles distants de t.
Circularité (rondeur) ○
Écart d'un cercle. Zone de tolérance : anneau entre deux cercles concentriques d'écart t. Mesuré au rondemètre (Talyrond) ou sur CMM.
Cylindricité ⌭
Combine rectitude + circularité + co-axialité des sections. Zone de tolérance : espace entre deux cylindres coaxiaux. Caractéristique la plus exigeante, mesurée exclusivement sur CMM ou rondemètre 3D.
La tolérance de position ⊕ définit une zone cylindrique (ou sphérique) de diamètre t centrée sur la position théorique exacte (PTE). Tout axe réel doit rester à l'intérieur de cette zone.
Calcul du défaut de position
PTE : X=50,000 / Y=30,000
Mesuré : X=50,035 / Y=29,982
TP = 2 × √(0,035² + 0,018²) = 2 × √(0,001225 + 0,000324) = 2 × 0,0394 = 0,079 mm
Si t = ⌀0,1 → conforme (0,079 < 0,100)
Condition du maximum de matière (MMC) ⓜ
Quand la tolérance est associée à ⓜ, un bonus s'ajoute quand la pièce s'éloigne du MMC :
Les tolérances d'orientation imposent la relation angulaire entre une surface (ou un axe) et une référence (datum). Contrairement à la forme, elles nécessitent obligatoirement un datum.
| Symbole | Tolérance | Zone de tolérance | Instrument typique |
|---|---|---|---|
| ⊥ | Perpendicularité | 2 plans // à 90° du datum | Équerre + comparateur, CMM |
| ∥ | Parallélisme | 2 plans // au datum | Comparateur sur marbre |
| ∠ | Inclinaison | 2 plans à angle défini du datum | Plateau sinus + comparateur, CMM |
Mesure de la perpendicularité
Méthode classique : poser la pièce sur le datum (plan A) sur marbre. Mesurer la déviation d'une face nominalement verticale avec un comparateur coulissant sur colonne. La valeur totale d'écart sur la hauteur donnée est le défaut de perpendicularité.
L'incertitude de mesure est l'intervalle dans lequel la valeur vraie du mesurande se situe avec une probabilité donnée (en général 95 %, k=2). Elle se calcule selon le GUM (JCGM 100:2008).
Évaluation type A — méthode statistique
Évaluation type B — autres sources
Incertitude combinée et élargie
u_A = 0,0012 mm (10 répétitions, s=0,0038)
u_rés = 0,001/(2√3) = 0,000289 mm
u_cal = 0,002/2 = 0,001 mm (certificat U=2 µm, k=2)
u_c = √(0,0012²+0,000289²+0,001²) = 0,00156 mm
U = 2 × 0,00156 = 0,0031 mm ≈ 3 µm
La capabilité quantifie l'aptitude d'un procédé à produire des pièces dans les tolérances spécifiées. Elle nécessite un procédé sous contrôle statistique (pas de tendance, pas de points hors contrôle en carte de contrôle).
Indices de capabilité
| Cpk | Interprétation | PPM hors tolérance |
|---|---|---|
| < 1,00 | Procédé incapable | > 2700 |
| 1,00 – 1,33 | Juste capable, risque | 64 – 2700 |
| 1,33 – 1,67 | Capable (standard industrie) | 0,6 – 64 |
| > 1,67 | Très capable (auto/aéro) | < 0,6 |
x̄ = 25,012 mm, σ = 0,018 mm
Cp = 0,100 / (6×0,018) = 0,926 → insuffisant
CPU = (25,050 - 25,012) / (3×0,018) = 0,703
CPL = (25,012 - 24,950) / (3×0,018) = 1,148
Cpk = min(0,703 ; 1,148) = 0,703 → procédé décalé haut, non conforme
Le tolérancement des filetages ISO métriques est défini par la norme ISO 965. La qualité (position + amplitude) est définie par une lettre (H/h pour centré sur zéro, D/d décalé) et un chiffre (amplitude de tolérance).
| Désignation | Usage | Jeu montage |
|---|---|---|
| 6H / 6g | Standard courant | Normal |
| 6H / 5g6g | Boulonnerie précise | Faible |
| 4H / 4h | Haute précision | Minimal |
| 6H / 8g | Revêtement prévu | Élargi |
Vérification par calibres Go / No-Go
Méthode la plus rapide en production. Le calibre Go (bague ou tampon) doit passer librement : il vérifie le jeu maximum et l'enveloppe du filetage. Le calibre No-Go ne doit pas passer : il vérifie le diamètre sur les flancs.
Mesure du diamètre sur flancs — méthode 3 fils
d₂ nominal = 10,863 mm — Tolérance : -0,090 / -0,212 mm
Fil optimal = 0,577 × 1,75 = 1,010 mm
Mesure M au micromètre → calculer d₂ → comparer à la tolérance
Un certificat d'étalonnage accrédité COFRAC est un document contractuel. Savoir le lire permet de vérifier que l'instrument est apte à l'usage prévu et de déterminer la correction à appliquer.
Informations obligatoires (ISO/IEC 17025)
- Identification du laboratoire : accréditation COFRAC et numéro de portée
- Description de l'étalon de référence : instrument utilisé et son certificat
- Résultats des mesurages : valeurs nominales + valeurs mesurées
- Erreurs : écart entre la valeur mesurée et la valeur nominale
- Incertitude élargie U (k=2, 95 %) : à sommer avec l'erreur pour la décision de conformité
- Conditions ambiantes : température, hygrométrie pendant l'étalonnage
- Date d'étalonnage et parfois date de prochaine échéance
Appliquer une correction
Décision de conformité (ISO 14253-1)
La rugosité caractérise les micro-irrégularités d'une surface. Elle influence l'étanchéité, le frottement, la tenue en fatigue et l'aspect visuel. Normalisée par ISO 4287 et ISO 4288.
| Paramètre | Définition | Utilisation typique |
|---|---|---|
| Ra | Écart moyen arithmétique du profil | Contrôle courant, spécifications générales |
| Rz | Hauteur max moyenne sur 5 bases | Surfaces fonctionnelles, étanchéité |
| Rt | Hauteur totale du profil | Détection de défauts isolés, moulages |
| Rq | Écart quadratique moyen (RMS) | Optique, comparaison statistique |
Relation empirique Ra ↔ Rz
Rugosités typiques par procédé
| Procédé | Ra typique (µm) |
|---|---|
| Tournage finition | 0,4 – 3,2 |
| Fraisage surfaçage | 0,8 – 6,3 |
| Rectification plane | 0,1 – 0,8 |
| Rodage / Superfinition | 0,025 – 0,2 |
| Polissage | 0,006 – 0,1 |