Préparer des plans techniques précis pour l'usinage CNC : Guide étape par étape

Pour demander un devis pour des pièces CNC sur mesure sur la plateforme Hubs, vous n'avez besoin de fournir qu'un fichier CAO 3D. Les systèmes modernes d'usinage CNC peuvent interpréter la géométrie d'une pièce directement depuis la CAO, ce qui signifie que la documentation supplémentaire, comme les plans techniques, n'est pas toujours requise.

Cependant, bien que les plans techniques ne soient pas nécessaires pour demander un devis d'usinage CNC, ils restent très importants et largement utilisés en fabrication. Les plans techniques améliorent la communication des exigences techniques entre concepteurs, ingénieurs, développeurs produits et usineurs. Fournir un plan technique peut vous aider à obtenir de meilleures pièces et même réduire vos coûts.

Dans cet article, nous expliquons quand inclure un plan technique (ou plans d'usinage) dans votre commande CNC et ce qu'il faut inclure pour optimiser l'approvisionnement en pièces. Cet article inclut aussi des directives et bonnes pratiques pour les plans techniques, éprouvées par les ingénieurs de Hubs.

L'image ci-dessus est un plan technique bien conçu, entièrement coté, et un exemple utile pour tirer le meilleur parti de ce guide. Cliquez ici pour télécharger une version haute résolution de ce plan technique, et ici pour télécharger le fichier CAO.

Pourquoi les plans techniques sont-ils encore importants pour l'approvisionnement en pièces ?

Bien que les fichiers CAO soient assez complets dans ce qu'ils peuvent communiquer aux machines CNC, les plans techniques contiennent encore des informations qu'un fichier CAO 3D ne peut pas transmettre. Cela inclut :

• Filetages internes ou externes

• Caractéristiques avec des tolérances dépassant la norme

• Surfaces individuelles avec des exigences de finition spécifiques (rugosité de surface, par exemple)

Même si votre design n'inclut pas ces caractéristiques, c'est généralement une bonne pratique d'inclure un plan technique avec votre fichier CAO 3D lors d'une commande CNC. Habituellement, le fichier CAO 3D est utilisé pour programmer la machine CNC, et le plan sert de référence tout au long du processus d'usinage.

La plupart des fournisseurs de services CNC peuvent aussi fabriquer des pièces directement à partir de ces plans de tournage et fraisage CNC. Dans certains cas, nous constatons qu'ils les préfèrent même aux fichiers CAO. Cela est dû à :

• Certains fournisseurs sont formés pour interpréter rapidement la géométrie d'une pièce à partir d'un plan 2D

• Il est plus facile d'identifier les dimensions principales, fonctions et caractéristiques critiques d'une pièce à partir de plans 2D

• Il est plus facile d'évaluer le coût de fabrication de la pièce

Comme vous pouvez le voir, les plans techniques peuvent être une part significative de l'approvisionnement en pièces sur mesure, et il existe de nombreuses normes et bonnes pratiques pour les rédiger. Si votre plan communique clairement toutes les exigences techniques, la technique de dessin utilisée n'a pas d'importance.

Astuce pro de Hubs

Le modèle dans l'exemple de plan ci-dessus est entièrement coté. Bien que nous le recommandions, ce n'est pas nécessaire, car le fichier CAO 3D transmet les dimensions de base. Pour gagner du temps, vous pouvez annoter uniquement les caractéristiques les plus importantes que vous voulez faire mesurer et les filetages dans votre plan technique.

Quelle est l'anatomie d'un plan technique ?

Un plan technique comprend généralement les composants cruciaux suivants :

• Un cartouche (bloc titre)

• Une vue isométrique/picturale de la pièce

• Les vues orthographiques principales de la pièce

• Des vues de section ou de détail

• Des notes pour le fabricant

Cartouche (Bloc titre)

Le cartouche contient les informations de base sur la pièce que vous produisez, comme le nom de la pièce, le matériau, les exigences de finition et couleur, le nom du concepteur et l'entreprise. Il est essentiel de remplir ces informations de base, car elles informent le fabricant sur la fonction principale de la pièce.

Le cartouche contient aussi d'autres informations techniques, y compris l'échelle du plan et les normes utilisées pour la cotation et le tolérancement.

Un autre élément généralement présent dans ou près du cartouche est la projection d'angle. La projection d'angle détermine la façon dont les vues sont disposées dans le dessin. Typiquement, les dessins utilisant les normes ASME (US & Australie) utilisent la projection de 3ème angle, et les normes ISO/DIN (Europe) utilisent la projection de 1er angle. L'exemple de plan au début de cet article utilise les normes ISO/DIN.

La vue picturale (isométrique)

Nous conseillons d'ajouter une ou plusieurs vues picturales 3D de la pièce à votre plan technique. Cela rend le dessin plus facile à comprendre d'un coup d'œil. Les vues isométriques combinent l'illusion de profondeur avec la présentation non déformée de la géométrie de votre pièce (les lignes verticales restent verticales et les lignes horizontales sont tracées à 30 degrés).

Les vues orthographiques principales

La plupart des informations sur la géométrie de votre pièce sont transmises dans les vues orthographiques principales.

Ce sont des représentations bidimensionnelles de l'objet tridimensionnel, représentant la forme exacte de la pièce, telle qu'elle est vue depuis l'extérieur d'une boîte englobante, un côté à la fois. Seuls les arêtes de la pièce sont dessinées de cette façon pour permettre une communication plus claire des dimensions et caractéristiques.

Pour la plupart des pièces, deux ou trois vues orthographiques suffisent à décrire précisément toute la géométrie.

Vues de section

Les vues de section peuvent être utilisées pour montrer les détails internes d'une pièce. La ligne de coupe dans une vue orthographique principale montre où la pièce est coupée en section et le motif de hachures de la vue de section indique les zones où la matière brute a été retirée.

Les plans techniques peuvent avoir plusieurs vues de section avec deux lettres reliant chaque ligne de coupe à chaque vue de section (par exemple A-A, B-B, etc.). Les flèches de la ligne de coupe indiquent la direction.

Habituellement, les vues de section sont placées alignées avec une vue orthographique, mais elles peuvent aussi être placées ailleurs dans le dessin s'il n'y a pas assez d'espace. La pièce peut être sectionnée sur toute sa largeur (comme dans l'exemple ci-dessus), sur la moitié de sa largeur, ou à un angle.

Astuce pro de Hubs

Rappelez-vous que les arêtes de caractéristiques internes cachées peuvent aussi être représentées dans une vue orthographique en traits pointillés, mais les vues de section apportent plus de clarté.

Vues de détail

Les vues de détail sont utilisées pour mettre en évidence des zones complexes ou difficiles à coter d'une vue orthographique principale. Elles sont généralement circulaires (placées en décalage pour éviter la confusion) et annotées avec une seule lettre reliant la vue de détail au dessin principal (par exemple A, B, etc.).

Les vues de détail peuvent être placées n'importe où sur le dessin et peuvent utiliser une échelle différente du reste du dessin, tant que cela est clairement communiqué (comme dans l'exemple ci-dessus).

Que sont les notes pour le fabricant et pourquoi en avez-vous besoin ?

Ajouter des notes pour le fabricant sur le plan technique est très important, bien que non requis pour obtenir un devis. Elles transmettent des informations additionnelles non incluses dans les plans eux-mêmes.

Ces informations apparemment supplémentaires mais vitales incluent les instructions pour casser (ébavurer) tous les arêtes vives et les exigences globales de finition de surface spécifiques. Vous pouvez aussi utiliser cette section du dessin pour référencer un autre fichier CAO ou un autre composant avec lequel la pièce du dessin interagit.

Les notes pour le fabricant utilisent souvent des symboles au lieu de texte. Par exemple, la rugosité de surface est couramment annotée avec un symbole.

Astuce pro de Hubs

Si une seule surface nécessite une finition de rugosité spécifique, elle doit être annotée sur le dessin et non dans les notes. La rugosité standard des pièces usinées sur Hubs est Ra 3,2 μm (125 μinch). Des finitions à Ra 1,6 μm (64 μinch) et 0,8 μm (32 μinch) sont aussi disponibles.

Comment préparer un plan technique en 7 étapes simples

Lors de la rédaction de votre plan technique, nous recommandons les 7 étapes suivantes pour préparer les meilleurs plans possibles.

Étape 1

Définir les vues les plus importantes et placer les vues orthographiques pertinentes au centre du dessin, en laissant assez d'espace entre elles pour ajouter les cotes.

Étape 2

Si votre pièce a des caractéristiques internes ou des zones complexes et difficiles à coter, envisagez d'ajouter des vues de section ou de détail.

Étape 3

Ajouter les lignes de construction à toutes les vues. Les lignes de construction incluent les axes (pour définir des plans ou axes de symétrie), les marques de centre, et les motifs de marques de centre (pour définir l'emplacement du centre des trous ou des motifs circulaires).

Étape 4

Ajouter les cotes à votre dessin CNC, en commençant par les dimensions les plus importantes (nous donnons plus de conseils là-dessus dans la section suivante).

Étape 5

Spécifier l'emplacement, la taille et la longueur de tous les filetages.

Étape 6

Ajouter des tolérances aux caractéristiques qui nécessitent une précision supérieure à la tolérance standard. Nous suivons l'ISO 2768, -moyen ou -fin pour les métaux et -moyen pour les plastiques.

Étape 7

Remplir le cartouche et s'assurer que toutes les informations et exigences pertinentes dépassant les pratiques standard (finition de surface et ébavurage, par exemple) sont mentionnées dans les notes additionnelles. Quand votre dessin est prêt, exportez-le en PDF et joignez-le à votre commande dans l'outil de devis.

Maintenant que vous connaissez la structure de base d'un plan technique, approfondissons les spécificités de l'ajout de cotes, annotations et tolérances.

Comment ajouter des cotes critiques aux plans techniques ?

Si vous incluez à la fois un fichier CAO 3D et un plan technique dans votre commande, le fabricant vérifiera principalement les dimensions du plan technique. Nous recommandons de coter toutes les caractéristiques importantes sur vos dessins de manière approfondie pour éviter les erreurs une fois la pièce en production.

Nous recommandons de coter entièrement votre plan technique pour éviter les erreurs dans le processus de fabrication. Cependant, vous pouvez gagner du temps en cotant uniquement les caractéristiques que vous voulez que le fournisseur de services d'usinage CNC mesure.

Voici quelques conseils pour vous aider à coter vos modèles :

1. Commencez par placer les dimensions globales de la pièce.

2. Ensuite, ajoutez les dimensions les plus critiques pour des raisons fonctionnelles. Par exemple, la distance entre les deux trous dans le dessin d'exemple est vitale.

3. Puis, ajoutez des cotes aux autres caractéristiques. Une bonne pratique est de placer toutes les cotes en partant de la même ligne de base (aussi appelée datum), comme montré dans l'exemple.

4. Les cotes doivent être placées sur la vue qui décrit la caractéristique le plus clairement. Par exemple, les cotes des trous filetés ne sont pas incluses dans cette vue, car elles sont plus clairement décrites dans la vue de détail.

5. Pour les caractéristiques répétées, ajoutez des cotes à une seule d'entre elles, en indiquant le nombre total de fois que la caractéristique est répétée sur la vue actuelle. Dans l'exemple, deux trous identiques avec alésage sont spécifiés en utilisant un 2x dans l'appel.

Vous voulez explorer le sujet de l'ajout de cotes à votre dessin encore plus en profondeur ? Consultez cet article pratique du MIT.

Comment ajouter des appels de trous à un plan technique ?

Les trous sont des caractéristiques courantes dans les pièces usinées CNC. Ils sont généralement usinés avec un foret donc ils ont des dimensions standardisées.

Ils incluent souvent aussi des caractéristiques secondaires, comme des alésages (⌴) et des fraisures (⌵). Ajouter un appel au lieu de coter chaque caractéristique individuelle est recommandé.

Dans l'exemple ci-dessous, l'appel définit deux trous débouchants identiques avec un alésage. Le symbole de profondeur (↧) peut être utilisé au lieu d'ajouter une cote supplémentaire au dessin.

Comment ajouter des filetages à un plan technique ?

Si vos pièces contiennent des filetages, vous devez les identifier et les définir clairement sur le plan technique. Les filetages doivent être définis en indiquant une taille de filetage standard (par exemple M4x0,7) au lieu d'une cote de diamètre. Nous recommandons de fournir des appels de filetage détaillés, car ils ajoutent de la clarté au dessin et permettent la spécification de trous de pré-perçage et de filetages de longueurs différentes.

Dans ce cas, la première opération doit définir les dimensions du trou de pré-perçage (le diamètre approprié se trouve dans les tableaux standards), et la seconde opération la dimension (et tolérance) du filetage.

Astuce pro de Hubs

Ajoutez toujours un filetage "cosmétique" à vos fichiers CAO 3D au lieu d'un filetage "modélisé".

Comment spécifier les tolérances dans un plan technique ?

Les tolérances définissent une plage de valeurs acceptables pour une certaine dimension d'une pièce. Les tolérances racontent une histoire sur la fonction de la pièce et sont particulièrement importantes pour les caractéristiques qui interagissent avec d'autres composants.

Les tolérances existent dans de nombreux formats différents et peuvent être appliquées à toute cote sur un dessin CNC (linéaire ou angulaire).

Les tolérances bilatérales, la tolérance la plus simple, sont symétriques autour de la cote de base (par exemple, ± 0,1 mm). Il existe aussi des tolérances unilatérales (avec des limites supérieures et inférieures différentes) et des tolérances d'ajustement d'ingénierie, définies dans le tableau technique (par exemple, 6H). Une tolérance de planéité (⏥) était définie dans l'exemple ci-dessus.

Astuces pro de Hubs

Les tolérances ne sont requises sur un plan technique que lorsqu'elles doivent dépasser la valeur standard pour une fonctionnalité optimale de la pièce. Chez Hubs, nous suivons l'ISO 2768, -moyen ou -fin pour les métaux et -moyen pour les plastiques.

Une façon plus avancée de définir une tolérance est le GD&T (Tolérancement et Cotation Géométriques).

Qu'est-ce que le Tolérancement et Cotation Géométriques (GD&T) ?

Le système de Tolérancement et Cotation Géométriques (GD&T) est plus difficile à appliquer que la cotation et le tolérancement standard mais est considéré comme supérieur, car le GD&T communique l'intention d'ingénierie plus clairement. Avec le GD&T, vous pouvez définir des tolérances plus larges et tout en satisfaisant les exigences principales de conception, tout en améliorant la qualité et en réduisant le coût.

Dans l'exemple ci-dessus, la position vraie (⌖) a été utilisée pour définir la tolérance de ce motif de trous. D'autres tolérances géométriques courantes incluent la planéité (⏥) et la concentricité (◎).

Voici un exemple de comment appliquer le système GD&T à un design de pièce :

Cet appel définit huit trous avec un diamètre nominal de 10 mm et une tolérance de ± 0,1 mm sur leur diamètre. Cela signifie que peu importe où vous mesurez ce diamètre, le résultat doit être entre 9,9 et 10,1 mm.

La tolérance de position vraie définit l'emplacement du centre du trou par rapport aux trois arêtes de base principales (datum) de la pièce. Cela signifie que l'axe central du trou doit toujours se trouver dans un cylindre idéal qui a un centre à l'emplacement défini par les dimensions théoriquement exactes du dessin et un diamètre égal à 0,1 mm.

Cela signifie concrètement que le centre du trou ne s'éloignera pas de son emplacement conçu, garantissant que la pièce pourra s'assembler avec le reste de l'ensemble.

Nous recommandons d'ajouter des informations GD&T à vos pièces pour les assemblages critiques et aux stades ultérieurs du processus de conception (par exemple, pendant la production à grande échelle). Ces deux cas ont des exigences de métrologie plus élevées, ce qui augmente le coût d'un prototype unique.

Questions fréquentes

Ai-je besoin d'un plan technique pour l'usinage CNC ?

Les plans techniques sont nécessaires quand votre pièce contient des filetages, tolérances et/ou finitions sur des surfaces spécifiques.

Que doit inclure un plan technique ?

Un plan technique standard doit inclure des informations essentielles comme un cartouche, les vues de la pièce — incluant la vue orthogonale, la vue en coupe et la vue isométrique — les détails de coordonnées, toutes les exigences et toute annotation additionnelle.

Les plans techniques ont-ils besoin de notes pour le fabricant ?

Les notes pour le fabricant ne sont pas techniquement obligatoires, mais les ajouter à votre plan technique peut être crucial pour transmettre des informations qui ne rentreraient pas dans les plans eux-mêmes.

Comment ajouter un plan technique au générateur de devis ?

Vous pouvez facilement télécharger un PDF de votre plan technique dans la section spécifications de la pièce du générateur de devis en cliquant sur "Télécharger une pièce jointe". Notez que votre fichier CAO et les spécifications de pièce sélectionnées lors du paiement auront la priorité sur vos plans techniques. Pour plus d'informations, rendez-vous au Centre d'aide.