Tolérance en ingénierie expliquée : définition, types et applications pratiques

En ingénierie mécanique, les tolérances définissent l'écart admissible par rapport aux dimensions assignées. L'utilisation de tolérances assure que le produit final est facilement utilisable, surtout s'il fait partie d'un assemblage plus large.

Ne pas définir de tolérance dans une zone critique peut rendre la pièce inutilisable selon l'intention de conception, car chaque méthode de fabrication a un certain niveau d'imprécision.

Cependant, définir une tolérance appropriée assure que l'entreprise de fabrication sait porter une attention particulière à certains points spécifiques du processus de production. Cela peut faire la différence entre des pièces s'emboîtant parfaitement et de la ferraille.

Qu'est-ce que la tolérance en ingénierie ?

La tolérance en ingénierie est la variation permise dans les mesures dérivant de la mesure de base.

Les tolérances peuvent s'appliquer à de nombreuses unités différentes. Exemple : conditions de travail peuvent avoir tolérances pour température (°C), humidité (g/m³), etc. En ingénierie mécanique, on parle principalement de tolérances sur dimensions linéaires, angulaires et autres physiques.

Mais quelle que soit l'unité, une tolérance indique une plage de mesure acceptable à partir du point de base (valeur nominale). Disons que vous concevez un tamis pour séparer cailloux de 3,5 mm de cailloux de 2,5 mm. Vous voulez que les plus petits tombent dans les trous en gardant les plus gros sur le tamis.

Les gros cailloux varient entre 3,3 et 3,7 mm. Les petits entre 2,3 et 2,7 mm. Pour garantir que seuls les petits, tous, tombent dans les trous en gardant les gros, vous pouvez fixer la valeur nominale du diamètre du trou à 2,8 mm. En même temps, la précision de fabrication signifie que vous pourriez avoir des trous à 2,6 mm.

Ajouter une limite inférieure de -0 mm et une limite supérieure de +0,3 mm garantit que tous les trous seront entre 2,8 et 3,1 mm de diamètre.

Point clé

La tolérance en ingénierie est la limite ou les limites permises de variation dans :

• une dimension physique ;
• une valeur mesurée ou propriété physique d'un matériau, objet fabriqué, système ou service ;
• d'autres valeurs mesurées (température, humidité, etc.) ;
• en ingénierie et sécurité, une distance ou espace physique (tolérance), comme un camion, train ou bateau sous un pont ainsi qu'un train dans un tunnel (voir gabarit de structure et gabarit de chargement) ;
• en ingénierie mécanique l'espace entre un boulon et un écrou ou un trou, etc.

Dimensions, propriétés ou conditions peuvent avoir une variation sans affecter significativement le fonctionnement de systèmes, machines, structures, etc. Une variation au-delà de la tolérance (ex: température trop chaude ou trop froide) est non conforme, rejetée, ou dépassant la tolérance.

Considérations lors de la définition des tolérances

Une préoccupation principale : déterminer jusqu'où les tolérances peuvent être larges sans affecter d'autres facteurs ou le résultat d'un processus. Cela peut se faire par principes scientifiques, connaissances d'ingénierie, expérience professionnelle. Une investigation expérimentale est très utile : plan d'expériences, évaluations formelles d'ingénierie, etc.

Un bon ensemble de tolérances dans une spécification n'implique pas seul que la conformité sera atteinte. La production réelle implique une variation inhérente des entrées et sorties.

L'erreur de mesure et l'incertitude statistique sont présentes dans toutes les mesures. Avec une distribution normale, les queues de valeurs mesurées peuvent s'étendre bien au-delà de plus/moins trois écarts-types de la moyenne du processus. Des portions appréciables d'une (ou les deux) queues pourraient dépasser la tolérance spécifiée.

La capacité de processus des systèmes, matériaux et produits doit être compatible avec les tolérances d'ingénierie spécifiées. Des contrôles de processus doivent être en place et un système de gestion de qualité efficace, comme la Gestion de la Qualité Totale, doit maintenir la production réelle dans les tolérances souhaitées.

Un indice de capacité de processus indique la relation entre tolérances et production réellement mesurée.

Le choix des tolérances est aussi affecté par le plan d'échantillonnage statistique prévu et ses caractéristiques comme le Niveau de Qualité Acceptable. Cela se rapporte à la question de savoir si les tolérances doivent être extrêmement rigides (haute confiance en 100 % conformité) ou si un petit pourcentage de hors-tolérance peut parfois être acceptable.

Types de tolérances

Aujourd'hui, il y a 14 types de tolérances géométriques par le nombre de symboles, et 15 types selon la classification.

Ces sont groupés en : Tolérance de forme, Tolérance d'orientation, Tolérance de position, Tolérance de battement, qui peuvent indiquer toutes les formes.

Voici les trois types de tolérances utilisés dans les mesures :

• Tolérances unilatérales
• Tolérances bilatérales
• Tolérances composées.

1. Tolérances unilatérales

Quand les deux dimensions limites sont seulement au-dessus de la taille nominale (comme dans la figure) ou seulement en dessous, la tolérance est dite unilatérale.

2. Tolérances bilatérales

Quand les deux dimensions limites sont au-dessus et en dessous de la taille nominale, les tolérances sont dites bilatérales.

3. Tolérances composées

La tolérance composée est déterminée par les tolérances établies, c.-à-d. la combinaison de plus d'un type de tolérances. Les différents types peuvent être angulaires, latéraux, etc.

Exemple : Sur la figure, tolérances sur la dimension l dépendent des tolérances de L, h, et θ. Cette tolérance composée sur 'l' est l'effet combiné de ces trois tolérances. La tolérance minimale sur 'l' correspondra à L-b, θ+α, et h+c.

FAQ.

Qu'est-ce que la tolérance en ingénierie ?

La tolérance en ingénierie est la variation permise dans les mesures dérivant de la mesure de base. Les tolérances peuvent s'appliquer à de nombreuses unités différentes.

Quels sont les types de tolérance ?

Types de tolérances
1. Tolérances unilatérales
2. Tolérances bilatérales
3. Tolérances composées.