Tutoriels pour la conception de tolérances

La conception des tolérances dimensionnelles est cruciale pour créer des composants qui s'emboîtent bien et fonctionnent correctement. Des tolérances trop "lâches" donnent trop de marge de fabrication, ce qui entraîne des pièces mal mesurées (et donc souvent inutilisables - cependant, des tolérances inutilement "serrées" exigent une précision qui peut entraîner une augmentation des coûts, des délais et de la complexité.

La maîtrise du processus de conception pour les tolérances des pièces peut aider à garantir que :

• Les pièces s'emboîtent comme prévu, ce qui donne des produits finaux efficaces et beaux
• Vous ne réduisez pas les coûts sur des besoins de main-d'œuvre spéciaux et inutiles
• Les erreurs de fabrication inévitables ne rendront pas les composants inutiles
• L'usure environnementale naturelle n'entrave pas la fonctionnalité

De nombreux éléments doivent être pris en compte lors de la conception de la tolérance dimensionnelle d'un composant. Chaque étape du processus de fabrication doit être prise en compte car tout, du matériau utilisé à l'ordre d'assemblage, peut contribuer à la tolérance de la pièce.

Conseils pour l'analyse des tolérances dimensionnelles

Les tolérances dimensionnelles aident les ingénieurs à comprendre la marge d'erreur de fabrication à laquelle un composant peut faire face avant de devenir inutilisable. Les tolérances sont souvent mesurées en dimensions X, Y et Z, mais peuvent être appliquées à n'importe quel élément, comme la rugosité de surface et la température extérieure. Un « ajustement » est une sorte de tolérance qui détermine la façon dont les composants s'emboîtent les uns dans les autres, comme un arbre qui s'emboîte dans un trou.

Vous pouvez mieux déterminer les tolérances dimensionnelles et les ajustements en prenant le temps d'examiner en profondeur chaque élément de votre composant. Considérez toutes les possibilités d'une pièce donnée et comment les facteurs liés à l'application, les facteurs environnementaux, les matériaux, etc. peuvent influencer la tolérance de la pièce. Assurez-vous également de tenir compte de la façon dont les processus de fabrication d'un certain composant pourraient affecter le serrage ou le relâchement de ses tolérances.

L'optimisation de vos tolérances dimensionnelles impliquera de trouver un équilibre souhaitable entre performance et rentabilité. Voici quelques suggestions à garder à l'esprit lors de la conception des tolérances de fabrication :

Déterminez le processus de fabrication que vous utiliserez

Différentes méthodes de fabrication nécessitent — et peuvent atteindre — différentes tolérances. Respectez toujours les meilleures pratiques de conception pour la fabrication (DFM) afin de garantir que la conception de la pièce est non seulement optimisée pour son utilisation finale, mais bien adaptée à la méthode de fabrication donnée.

Pensez à vos matériaux

Différents types de matériaux ont différents niveaux de précision, de cohérence et de taux de retrait. Par exemple, le laiton est hautement soudable mais assez sensible à la fissuration par corrosion sous contrainte. Utilisez un tableau de sélection des matériaux et consultez votre fabricant afin de sélectionner le matériau le mieux adapté qui répondra aux exigences du projet et conviendra à toutes vos tolérances.

Tenez compte de l'empilement des tolérances

L'empilement de tolérances est l'accumulation de tolérances sur plusieurs tolérances liées. Si elle n'est pas prise en compte, l'accumulation de nombreuses tolérances plus petites peut rendre impossible l'assemblage de deux composants d'accouplement.

Tenir compte des conditions environnementales

Un environnement de fabrication irrégulier entraînera des variations plus naturelles. Pour minimiser les écarts entre les composants, assurez-vous que l'usine de fabrication où vos pièces seront fabriquées respecte les normes réglementaires et ne souffre pas de fluctuations importantes de température ou d'humidité, ce qui pourrait avoir un impact sur la fabrication et les performances des pièces. Plus important encore, tenez compte des applications des pièces et des facteurs environnementaux d'utilisation finale pour évaluer la dégradation, la décoloration, la déformation potentielles, etc.

Soyez prudent lorsque vous appliquez des tolérances au rayon ou au diamètre

La tolérance d'un rayon double lorsqu'il est mesuré en tant que diamètre, il peut donc être accidentellement plus lâche ou plus serré que prévu si ses mesures ne sont pas correctement vérifiées. Assurez la précision en traitant les tolérances dimensionnelles comme si elles étaient des zéros continus, même si ce n'est pas le cas.

Erreurs courantes de tolérance de conception

Voici trois erreurs courantes commises par les concepteurs et les ingénieurs lors de la conception des tolérances, et comment les éviter :

N'attendez pas pour créer des tolérances dimensionnelles

La prise en compte des tolérances au début du processus de développement du produit peut éviter des reconceptions longues et coûteuses. Si vous vous adaptez tôt aux spécifications d'une pièce, vous pouvez accélérer la vitesse de production et le délai de mise sur le marché, en particulier si vous faites appel à un fabricant expert comme Fast Radius, qui peut travailler à vos côtés pour optimiser les tolérances dès le premier jour.

Ne serrez pas trop (ou ne desserrez pas trop) vos tolérances

Équilibrer vos tolérances est l'un des aspects les plus difficiles de la conception des tolérances. Avec des tolérances trop lâches, il est probable que de nombreux composants arrivent mal alignés et éventuellement dysfonctionnels. D'un autre côté, concevoir des tolérances dimensionnelles trop strictes augmentera inutilement les coûts de fabrication, de matériaux et de main-d'œuvre, ce qui pourrait vous coûter un temps et de l'argent précieux.

Ne négligez pas les tolérances dimensionnelles

Si vous omettez des tolérances dimensionnelles, votre fabricant attribuera ses propres tolérances ou placera une tolérance standard de ± 0,005 po sur la pièce. Cela entraînera probablement des pièces mal dimensionnées, qui devront ensuite être remanufacturées correctement en utilisant les tolérances appropriées.

Considérations réglementaires

Le respect des réglementations et des directives de tolérance offre des paramètres qui vous permettent de concevoir des tolérances appropriées à chaque fois. Ces exigences et meilleures pratiques, dont certaines sont décrites ci-dessous, peuvent vous aider à trouver la tolérance standard pour une pièce donnée, à découvrir des formules pour faciliter le processus de création de tolérance et à prendre correctement en compte tous les matériaux et éléments de production d'un composant.

1. Dimensionnement géométrique et tolérancement (GD&T) . Ce système permet de normaliser le langage utilisé pour définir les tolérances dimensionnelles, l'intention technique et d'autres exigences relatives aux composants. GD&T propose également des règles et pratiques fondamentales de conception des tolérances.
2. Société américaine des ingénieurs en mécanique (ASME) . L'ASME promeut l'unité entre les symboles, les définitions et les règles de tolérance à l'aide de GD&T. Cela permet d'assurer une communication et une compréhension claires entre les concepteurs, les ingénieurs et les fabricants.
3. L'Organisation internationale de normalisation (ISO) . L'ISO, l'un des organismes de réglementation les plus universels, fournit des normes pour les tolérances de fabrication. Il est important de noter que les normes de tolérance dimensionnelle ISO diffèrent de celles de l'ASME en ce qui concerne la projection d'angle, la taille de la feuille et les cartouches et bordures par défaut.
4. Degrés de tolérance internationale (grades IT) . Ces guides référencent les processus industriels définis dans l'ISO et identifient la précision d'une tolérance pour une dimension compte tenu de son processus de fabrication. Les notes informatiques offrent une formule mathématique qui peut aider à calculer la tolérance pour une note informatique spécifique.

Faites appel à ces ressources pour vous assurer que vos tolérances sont appropriées et conformes. L'utilisation de ces outils pourrait aider à prévenir les tolérances mal mesurées, ainsi qu'à offrir un meilleur aperçu et une meilleure compréhension du processus de formation des tolérances dimensionnelles.

Améliorez les tolérances avec Fast Radius

La création de tolérances dimensionnelles peut être difficile, mais l'utilisation d'une prévoyance, d'outils et de processus de tolérancement appropriés peut vous aider à concevoir des tolérances équilibrées qui contribuent à garantir les performances à long terme de vos pièces. Cependant, la définition des tolérances nécessite l'évaluation d'une série de facteurs complexes et peut s'avérer difficile, même pour les équipes de développement de produits les plus expérimentées. Pour être assuré que chaque pièce est bien tolérée et performante, envisagez de faire équipe avec un partenaire de fabrication de confiance.

Fabricant numérique à la demande de premier plan, Fast Radius vous aide à optimiser les tolérances dimensionnelles en fonction de la méthode de fabrication choisie, des matériaux, du calendrier, du budget, des réglementations pertinentes et des exigences uniques du projet. Avec une équipe d'ingénieurs, de concepteurs et de conseillers chevronnés, Fast Radius offre des services d'experts allant de la conception et de l'optimisation des prototypes à la production et à la réalisation. Contactez-nous aujourd'hui. Faisons de votre vision une réalité.

Pour en savoir plus sur l'optimisation des tolérances de moulage par injection et d'autres concepts d'ingénierie importants comme le duromètre et la concentration de contraintes, visitez le centre de ressources Fast Radius.

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