Qu’est-ce que l’aptitude à l’ingénierie ?
Dans le domaine de la mécanique, l’ajustement est la liaison entre deux éléments d’un dispositif ou d’une structure qui s’accouplent. Ce lien provient de cette corrélation. On l’oppose généralement à l’opérabilité et à la durabilité de l’assemblage. L’ajustement est essentiel car toutes les pièces, telles que les arbres et les creux, les ressorts et les cylindres, ou les écrous et les boulons, doivent être parfaitement coordonnées, même si elles doivent glisser gracieusement l’une sur l’autre ou se coller fermement l’une à l’autre.
Les ajustements peuvent être classés en deux catégories. Elles sont basées sur des éléments tels que l’interférence ou le jeu entre les composants, qui peut être une gêne ou une source d’attraction. Prenons l’exemple de l' »ajustement serré ». Il est important que les pièces restent bien reliées et au même endroit, comme dans le cas d’un assemblage de roulements par pression. À l’inverse, un « ajustement lâche » peut permettre aux pièces de se déplacer librement, comme dans le cas d’un roulement permettant à un arbre de tourner.
L’ajustement des pièces définit leur mode de fonctionnement, comme le glissement, le roulement ou le verrouillage. Par conséquent, les tâches de conception de l’ajustement ne se limitent pas seulement à une bonne conception, mais aussi à la construction de charnières qui s’adaptent à ces pièces et garantissent ainsi une application à long terme. Les ingénieurs utilisent différentes manières d’assembler les pièces. Cela permet d’améliorer la mécanique et la fonctionnalité de la conception en appliquant les bons ajustements.
Les bases de l’ajustement : Systèmes de trous et d’arbres
La construction mécanique nécessite des raccords précis. Ils permettent à l’assemblage de fonctionner et de durer. Les deux systèmes généralement utilisés pour normaliser ces raccords sont les systèmes de base des trous et des arbres. Chaque système crée une structure permettant d’obtenir différents degrés d’ajustement libre ou serré en utilisant les tolérances appropriées.
Système de base Hole
Il s’agit de la technique la plus fréquemment utilisée dans le domaine de la personnalisation de l’ingénierie. Le diamètre du trou est identique et uniforme dans le système utilisé, qui est la base de toutes les tailles. Ensuite, les dimensions de l’arbre sont ajustées pour garantir l’ajustement requis. Il peut s’agir d’un ajustement facile pour le jeu ou d’un assemblage plus serré avec un ajustement serré. La dimension du trou standard est utilisée pour sa plus petite taille, avec un écart minimum égal à zéro. Cette méthode est préférable car les trous peuvent toujours être percés à la bonne taille à l’aide de mèches et d’alésoirs standard.
Système de base Shaft
Contrairement au système à base de trous, qui fixe le diamètre de l’arbre, le système à base d’arbres conserve le diamètre du trou comme dimension de base. La modification de la taille du trou permet à l’arbre de s’adapter correctement au trou. Ce système est idéal lorsque l’arbre ne peut pas être fabriqué après sa production initiale, comme dans le cas des arbres préfinis ou de ceux qui nécessitent un équilibrage précis pour une vitesse de fonctionnement élevée. Dans ce cas, la taille de base est la mesure de l’arbre, avec un écart supérieur de +/- 0. Cette méthode peut être rare, mais elle est très importante dans les applications où la semi-finition ou le pré-dimensionnement des matériaux doit être effectué.
Comment nommer les différents types d’ajustement en génie mécanique?
Dans le domaine de l’ingénierie mécanique, il est essentiel de nommer avec précision les différents types d’ajustements pour pouvoir sélectionner les ajustements appropriés lors de l’assemblage du produit. Les conventions d’appellation sont normalisées par l’Organisation internationale de normalisation (ISO) au moyen d’un système de codes alphanumériques. Ce système permet non seulement d’identifier le type d’ajustement, mais aussi de communiquer ses niveaux de tolérance.
Le code est divisé en une partie alphabétique et une partie numérique. La partie alphabétique indique si la spécification se réfère à un trou ou à un arbre. Les lettres majuscules indiquent les trous, tandis que les lettres minuscules sont utilisées pour les arbres. Par exemple, le code « H7/h6 » indique :
« H7 » est la plage de tolérance pour le trou.
« h6 » est la plage de tolérance pour l’arbre.
Ce codage standard permet aux ingénieurs de trouver facilement les tailles les plus grandes et les plus petites pour le trou et l’arbre. Il facilite un assemblage précis et garantit que les pièces s’emboîtent les unes dans les autres.
Types d’ajustements
Dans le domaine de la construction mécanique, le terme « ajustement » fait référence à l’étroitesse de la tolérance entre deux pièces qui s’accouplent. Cette relation peut déterminer la qualité et la facilité avec lesquelles les pièces s’assemblent. Il est important de choisir le bon ajustement, car il influe sur le fonctionnement et la durée de vie des pièces. En ingénierie, il existe trois types d’ajustements : les ajustements de jeu, les ajustements d’interférence et les ajustements de transition. Ces catégories ont des objectifs différents et sont choisies en fonction des exigences mécaniques à respecter dans un environnement d’application donné.
Dégagement Convient
Dans un ajustement par jeu, il y a toujours un espace entre deux pièces en contact, ce qui signifie que le trou est d’un diamètre supérieur à celui de l’arbre correspondant. L’objectif principal de ce type d’ajustement est d’assurer un montage et un démontage faciles tout en permettant le mouvement entre les composants.
Types:
- Ajustement de la course en vrac : Utilisé lorsque la précision n’est pas critique et qu’une certaine contamination est possible. Le jeu minimum pour un diamètre de 25 mm est de 0,11 mm. Le maximum est de 0,37 mm. Les utilisations typiques sont les endroits poussiéreux ou corrodés et les charnières de pliage.
- Free Running Fit : Il est destiné aux utilisations avec des changements de température et des vitesses élevées. Pour un diamètre de 25 mm, il donne des jeux de 0,065 mm à 0,169 mm. Il est courant dans les arbres avec des paliers lisses et peu de rotation.
- Ajustement serré de la course à pied : Permet d’obtenir de petits jeux pour une précision modérée. Ils sont conçus pour des vitesses/pressions moyennes. Un ajustement H8/f7 donne un jeu minimum de 0,020 mm. Le maximum est de 0,074 mm. Il est destiné aux tiges coulissantes des machines-outils et des broches.
- Ajustement glissant : Il permet de conserver de faibles jeux lorsqu’un mouvement relatif précis des pièces coulissantes est nécessaire. Un ajustement H7/g6 pour un arbre de 25 mm présente des jeux de 0,007 mm à 0,041 mm. Il est idéal pour les arbres de guidage, les engrenages coulissants, les vannes à tiroir, les pièces automobiles et les disques d’embrayage dans les machines-outils.
- Ajustement du dégagement local : Il permet d’obtenir des jeux très faibles. Aucun mouvement significatif ne se produit entre les pièces une fois qu’elles sont positionnées avec précision. Un ajustement H7/h6 pour un diamètre de 25 mm offre un jeu minimum de 0,000 mm et un maximum de 0,034 mm. Ces ajustements sont généralement utilisés dans les guides à rouleaux et pour guider les arbres avec précision.
Transition Fit
Un ajustement de transition peut donner lieu à un dégagement ou à une interférence en fonction des tolérances individuelles des pièces spécifiques. Cette propriété lui permet de s’adapter à des scénarios nécessitant une certaine précision de mouvement. Ils tiennent également compte des tolérances.
Types:
- Ajustement similaire : Permet un dégagement minimal ou visuel, et peut être assemblé à l’aide d’un marteau en caoutchouc sans beaucoup de force. Cette conception pourrait bien fonctionner pour les composants qui nécessitent une précision en termes d’alignement, mais qui ne sont pas soumis à des charges élevées. Pour une taille de 25 mm d’un H7/k6, la valeur de l’écart est de 0,019 mm au maximum et de 0,015 mm d’interférence au maximum. Il pourrait être utilisé pour les moyeux, les engrenages, les poulies et les bâtiments à roulements.
- Ajustement fixe : Cet ajustement offre un alignement précis avec un dégagement minimal, nécessitant une force légère pour l’assemblage. Il convient aux installations permanentes mais permet un démontage plus facile. Pour le diamètre de 25 mm mentionné, la nuance H7/n6 permet un jeu de 0,006 mm et une différence de 0,028 mm. Ces ajustements de forme sont souvent utilisés avec des douilles coniques, des bouchons, des accouplements et des paliers lisses.
Interférence Fit
Un ajustement serré (également connu sous le nom d’ajustement à la presse ou d’ajustement par friction) nécessite que l’arbre soit plus grand que le trou. Cela permet d’utiliser la force ou des traitements spéciaux tels que le chauffage ou le refroidissement pour l’assemblage. Ce type d’assemblage est utilisé lorsqu’une liaison étanche à haute résistance est nécessaire pour transférer de la puissance ou supporter une charge de cisaillement.
Types:
- Ajustement à la presse : L’ajustement serré sans revêtement est parfait pour les dispositifs tels que le moyeu et les billes. Les interruptions possibles sont aussi minimes que 0,001 mm pour un diamètre de 25 mm. Il s’agit de l’un des inserts les plus fins couramment utilisés pour les grilles de selle sur les arbres et les moyeux.
- Ajustement de l’entraînement : Demande d’augmenter le nombre de forces d’assemblage ajustées, à utiliser pour un engagement positif des engrenages et des arbres. Cela doit être appliqué à toutes les intersections maximales et minimales de 0,014 mm à 0,048 mm. Ce type d’outil peut être utilisé pour le montage permanent d’un arbre et d’un engrenage.
- Ajustement forcé : un ajustement à forte interférence étant soumis à l’approche de la technique d’assemblage avancée, un processus d’assemblage permanent devient la voie la plus probable. La ligne de jonction n’offre pas de zone de cisaillement significative. Ainsi, les diamètres d’alésage d’un ajustement 25 H7/u6 ont une interférence minimale de 0,027 mm et maximale de 0,061 mm. Ils conviennent à des utilisations mécaniques telles que le montage de roues sur des essieux de chemin de fer ou d’engrenages lourds. Ces pièces doivent résister aux forces dynamiques et axiales.
Comment obtenir des tolérances dimensionnelles pour les ajustements ?
La tolérance est essentielle. Elles tiennent compte des variations élastiques de taille et de forme. Cependant, l’assemblage peut tenir même si les pièces n’ont pas exactement la même taille. La création de limites de tolérance permet aux ingénieurs de prendre en compte les petites imprécisions. Celles-ci sont normales dans la fabrication. Les limites garantissent une qualité élevée du produit en guidant l’assemblage.
Usinage de précision CNC
L’usinage de précision CNC (Computer Numerical Control) est une méthode de base pour obtenir une déviation incroyable, ce qui est très important pour augmenter la productivité ou développer les activités dans le secteur industriel. Grâce à ces contrôles, la zone supplémentaire peut être de +/- 0,001 mm sur les machines CNC. Ils garantissent que les pièces sont correctes et que la production correspond aux spécifications. Les machinistes peuvent sélectionner les meilleurs outils et montages. Cela leur permet de fabriquer des pièces qui s’intègrent dans des assemblages complexes. Les assemblages sont les pièces principales du système. Ils permettent au système de fonctionner.
Broyage
La rectification est la méthode par défaut pour fabriquer des pièces. C’est particulièrement vrai pour la plus grande précision, jusqu’à +/- 0,25 micron. Cette précision est particulièrement importante dans les cas où le produit final nécessite un ajustement de l’interface des tolérances. Même une petite variation de tolérance peut entraîner des erreurs substantielles. La rectification permet aux fabricants de fixer une norme plus élevée que d’habitude. Elle leur permet également d’obtenir la qualité d’alignement, la conformité et la fiabilité nécessaires.
Alésage
L’alésage permet de créer des pores très serrés. Ils constituent un élément clé de nombreux projets d’ingénierie. Le processus d’électroérosion est remarquable. Il permet d’enlever avec précision juste ce qu’il faut de matière. C’est important pour obtenir des tolérances serrées dans les raccords mécaniques. L’alésage précis est essentiel. Il permet d’ajuster les trous. Cela minimise les contraintes et les défauts d’alignement dans l’assemblage final.
Respect des normes GD&T
Les fabricants doivent respecter les normes GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing) parce que ces normes décrivent l’écart maximal que la pièce peut avoir par rapport à la géométrie réelle. Ces personnes sont responsables de la fabrication. Elles veillent à ce que chaque élément reste conforme aux spécifications de la conception.
Application des Fits à l’ingénierie
Exigences en matière de candidature
Chaque ajustement technique est conçu pour une tâche et une application spécifiques. Par conséquent, vous devez clarifier l’objectif. Posez la question de savoir comment le modèle est censé fonctionner, qu’il s’agisse d’objectifs délicats ou solides. Distinguez les rôles des différentes parties en termes de produit qui est censé être complet avec le dispositif lui-même étant fonctionnel.
Considérations budgétaires
Les ajustements réalisés par des ingénieurs peuvent entraîner des différences de coût considérables, en particulier lorsqu’il s’agit de cas complexes nécessitant une grande précision. Les tolérances étroites ont tendance à entraîner des coûts plus élevés. D’ailleurs, une bonne façon de commencer est de procéder à une évaluation budgétaire. Il est essentiel d’équilibrer efficacement le coût et la fonction dans la production pour maintenir les tolérances dimensionnelles dans les limites du budget.
Comprendre la tolérance
La notion d’intolérance (rapidité) est l’élément clé du choix d’une bonne solution technique. Décidez du degré de flexibilité ou de rigidité nécessaire pour répondre aux exigences de votre site. Déterminez si la rotation du segment est nécessaire ou s’il n’est pas nécessaire de le maintenir serré. La fabrication de produits présentant de légères différences peut réduire la précision des mesures. Ceci est crucial lors de l’assemblage des composants pour s’assurer qu’ils répondent aux normes et ne dépassent pas les niveaux de tolérance.
Conclusion
Dans le monde de l’ingénierie, la précision est primordiale. Qu’il s’agisse d’ajustements de jeu ou d’ajustements d’interférence, chaque type d’ajustement a sa raison d’être pour garantir les performances optimales et la longévité des assemblages mécaniques. En comprenant la tolérance, le coût et les besoins, les ingénieurs peuvent créer des solutions. Ces solutions répondent à des normes élevées de qualité et de fonctionnalité.
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FAQS :
Qu’est-ce que le LMC et le MMC ?
MMC est le terme utilisé dans la conversation sur les tolérances d’assemblage. LMC concerne les trous dans les boîtiers. Il s’agit des trous près des bords et de l’épaisseur des tuyaux.
Qu’est-ce que l’allocation ?
La tolérance en ingénierie mécanique est la différence prévue entre les dimensions du trou et le diamètre nominal de l’arbre. Elle est calculée par LLH – HLS, où LLH est la limite inférieure du trou et HLS la limite supérieure de l’arbre. Pour déterminer l’ajustement en ce qui concerne le jeu et le collage, la formule est appliquée. Le signe positif pour le jeu et le signe négatif pour le collage sont tous deux considérés comme un bon ajustement.
Pourquoi le système de base des trous est-il plus souvent utilisé que le système de base des arbres? ?
Le réglage de la base des trous est plus approprié que le réglage de la base des arbres, car il élimine les complications associées à la production. Les ateliers d’usinage qui utilisent un outil pouvant être configuré pour créer des trous normalisés pour différentes tailles d’arbres verront leurs produits fabriqués plus rapidement et à moindre coût.
Comment calculer la tolérance d’ajustement de l’ingénierie?
Les ajustements techniques sont déterminés et représentés par des dessins dimensionnels issus des normes ISO et ASME, qui définissent les dimensions détaillées et les tolérances pour les différents ajustements et les tailles de trous et d’arbres correspondantes.
Qu’est-ce que les degrés de tolérance ?
Les degrés de tolérance dans l’ingénierie indiquent les niveaux de précision des composants à travers 18 degrés :
- IT01 à IT4 : Utilisés dans les instruments de haute précision tels que les jauges.
- IT5 à IT7 : appliqués à la mécanique de précision.
- IT8 à IT11 : employés dans l’ingénierie générale.
- IT12 à IT14 : Utilisé pour le travail des métaux.
- IT15 et IT16 : utilisés pour les travaux généraux de coupe et de moulage.