Les ingénieurs rencontrent souvent des problèmes lorsqu'ils conçoivent des pièces qui doivent s'ajuster les unes aux autres. Si le jeu est trop important, les pièces risquent d'être lâches, de faire du bruit ou de s'user rapidement. Si le jeu est trop faible, les pièces risquent d'être difficiles à assembler, voire de tomber en panne. Pour éviter ces problèmes, les ingénieurs utilisent des ajustements standard. Les ajustements définissent le degré de serrage ou de desserrement de deux pièces.
Choisir la bonne solution permet de gagner du temps, de réduire les déchets et d'améliorer les performances. Examinons les différents types.
Qu'est-ce qu'un ajustement dans les assemblages mécaniques ?
Les ajustements sont une partie essentielle des assemblages mécaniques. Ils décrivent comment deux pièces se connectent et fonctionnent ensemble, le plus souvent un trou et un arbre. L'ajustement détermine si les pièces se déplacent librement, si elles se bloquent fermement ou si elles restent entre les deux.
L'exemple classique est celui d'un arbre dans un trou. Si le trou est plus grand, l'arbre peut se déplacer. Il s'agit d'un ajustement par jeu. Si l'arbre est plus grand, il s'enfonce dans le trou. Il s'agit d'un ajustement serré. L'ajustement peut permettre un petit espace ou une légère pression si les tailles sont très proches. Il s'agit d'un ajustement de transition.
Le bon ajustement dépend de la fonction des pièces. Les roulements ont besoin d'ajustements de jeu pour pouvoir tourner. Les engrenages pressés ont besoin d'ajustements d'interférence pour rester fixes. Les ajustements de transition fonctionnent bien lorsque les pièces doivent s'aligner, mais permettent un assemblage contrôlé. Chaque type a un rôle à jouer, et un mauvais choix peut réduire la résistance, la précision ou la durée de vie.
La relation entre les systèmes de trous et d'arbres
Les ingénieurs utilisent deux systèmes centraux pour appliquer les ajustements : le système des trous et le système des arbres.
Dans le système à trous, la taille du trou reste fixe, tandis que la taille de l'arbre change pour créer différents ajustements. Il s'agit de la méthode la plus courante, car la taille des trous est plus facile à contrôler à l'aide d'outils standard.
Dans le système de l'arbre, la taille de l'arbre reste fixe, mais la taille du trou change. Ce système est moins courant, mais il est utile lorsque les arbres doivent rester uniformes pour de nombreuses utilisations. Les deux systèmes offrent une certaine flexibilité aux ingénieurs. Ils permettent d'équilibrer les limites de fabrication et les besoins de performance.
Le rôle des tolérances et des dégagements
Les tolérances définissent la variation autorisée dans la taille des pièces. Aucune pièce n'est fabriquée à un nombre exact, c'est pourquoi les tolérances définissent les limites maximales et minimales. Ces limites déterminent si les pièces se déplaceront, se presseront ou s'aligneront comme elles le devraient.
Le jeu est l'espace entre deux pièces. Un jeu positif signifie que le trou est plus grand, ce qui permet de bouger ou de faciliter le mouvement. assemblée. Un jeu négatif signifie que l'arbre est plus grand, ce qui impose un ajustement serré. Les ajustements de transition peuvent avoir un faible jeu positif ou négatif, en fonction des dimensions mesurées.
Types d'ajustements dans les assemblages mécaniques
Le choix du bon ajustement fait partie intégrante de la conception mécanique. Chacun d'entre eux sert un objectif spécifique et présente ses propres variations.
Ajustement par interférence
Un ajustement de l'interférence se produit lorsque l'arbre est plus grand que le trou. Dans ce cas, les pièces doivent être pressées, chauffées ou refroidies pour s'emboîter. En raison du jeu négatif, les surfaces se poussent l'une contre l'autre, créant un frottement important qui empêche tout mouvement. C'est pourquoi les ajustements serrés sont également appelés ajustements à la presse ou ajustements par friction.
Une façon courante d'y parvenir est de procéder à un assemblage par pression à l'aide d'une force mécanique ou hydraulique. Une autre approche est le frettage, qui consiste à chauffer ou à refroidir temporairement une pièce pour en modifier la taille. Lorsque la température revient à la normale, la pièce se bloque fermement en place.
L'étanchéité d'un ajustement serré dépend du chevauchement, qui se situe généralement entre -0,001 mm et -0,042 mm. À l'intérieur de cette catégorie, il existe plusieurs niveaux :
- Press Fit - Un ajustement d'interférence plus léger utilisé pour les joints de résistance moyenne.
- L'aptitude à la conduite - Un ajustement plus solide qui nécessite de la force ou des méthodes de température pour l'assembler.
- Ajustement forcé - La forme la plus étroite, généralement permanente, exigeant des tolérances précises pour éviter d'endommager la pièce.
Les ajustements par interférence sont idéaux pour les engrenages, les bagues et les articulations robustes qui résistent au glissement même sous l'effet des vibrations ou de la charge.
Ajustement de dégagement
Un ajustement par jeu se produit lorsque le trou est plus grand que l'arbre. Cela crée un petit espace qui permet aux pièces de se déplacer l'une par rapport à l'autre. Grâce au jeu positif, l'assemblage est facile et ne nécessite pas d'outils spéciaux.
Les ajustements de jeu sont utiles dans les articulations qui nécessitent une rotation, un glissement ou un mouvement libre. Par exemple, l'axe et le cadre d'une articulation pivotante dépendent du jeu pour permettre la rotation tout en restant connectés. Le jeu est généralement compris entre +0,025 mm et +0,089 mm.
Différents sous-types permettent un meilleur contrôle :
- Coupe ample pour la course à pied - Haut dégagement, donnant aux pièces un jeu perceptible et un mouvement facile.
- Free Running Fit - Semblable à la marche libre, mais adaptée aux vitesses élevées et à la dilatation thermique. La précision est moindre.
- Coupe de course à pied étroite - Un jeu plus étroit pour un meilleur positionnement tout en permettant des mouvements à grande vitesse.
- Ajustement par glissement - Haute précision, avec un jeu minimal qui permet un mouvement dans une seule direction.
- Location Fit - Jeu très serré pour un alignement précis. Nécessite souvent une lubrification pour un fonctionnement en douceur.
Les ajustements de jeu sont souvent utilisés pour les roulements, les poulies et les accouplements, où la fluidité du mouvement et la facilité d'assemblage sont des priorités.
Ajustement de transition
UN ajustement de transition se situe entre le jeu et l'interférence. En fonction des mesures exactes, les pièces peuvent présenter un petit espace ou un léger chevauchement. Les ajustements de transition sont donc utiles lorsque les pièces doivent être alignées avec précision, ce qui permet un assemblage ou un désassemblage contrôlé.
Le jeu est généralement compris entre +0,023 mm et -0,018 mm. Au sein de ce groupe, il existe deux types communs :
- Ajustement similaire - L'ajustement est très léger et il n'y a pratiquement pas d'espace ou d'interférence. L'assemblage peut souvent se faire à la main avec un maillet souple.
- Ajustement fixe - Légèrement plus serré et nécessite généralement des outils de pressage pour l'assemblage.
Les ajustements de transition sont souvent utilisés dans les composants de machines qui nécessitent un alignement précis sans être totalement permanents. Ils offrent un équilibre entre la précision et la facilité d'assemblage.
| Type d'ajustement | Base du trou | Base de l'arbre | Type d'ajustement | Applications |
|---|---|---|---|---|
| Ajustement de dégagement | Taille du trou fixe, arbre plus petit | Taille de l'arbre fixée, trou agrandi | De la liberté de mouvement à la liberté de mouvement | Roulements, poulies, joints coulissants |
| Ajustement de transition | Taille du trou fixe, arbre légèrement ajusté | Taille de l'arbre fixe, trou légèrement ajusté | Dégagement proche de zéro, presse légère | Goupilles de positionnement, accouplements, alignement des machines |
| Ajustement par interférence | Taille du trou fixée, arbre agrandi | Taille de l'arbre fixe, trou plus petit | Pressage serré, dégagement négatif | Engrenages sur arbres, bagues, articulations permanentes |
Normes et systèmes de fixation
Ils offrent aux ingénieurs un langage commun pour définir les tolérances et les ajustements. Grâce à ces systèmes, les concepteurs évitent toute confusion et les fabricants peuvent fournir des pièces cohérentes et interchangeables.
Système ISO de limites et d'ajustements
Le système ISO est la norme la plus utilisée dans le monde. Il définit les ajustements à l'aide de degrés de tolérance et d'écarts fondamentaux. Un ajustement est écrit sous la forme d'une combinaison d'une lettre et d'un chiffre. La lettre indique la position de la tolérance, tandis que le chiffre indique le degré de tolérance.
Par exemple, H7/g6 décrit un jeu spécifique entre un trou et un arbre. Les ingénieurs utilisent ces codes pour savoir comment les pièces se comporteront une fois assemblées. Le système favorise également le commerce mondial, car les fournisseurs et les fabricants suivent les mêmes règles.
Normes ANSI/ASME
Aux États-Unis, les ingénieurs suivent souvent les normes ANSI et ASME. Ces systèmes ont le même objectif que l'ISO, mais ils reflètent les pratiques de conception et de fabrication américaines. Ils utilisent également des unités de mesure américaines, ce qui les rend plus pratiques pour les industries locales.
Les normes ANSI/ASME sont courantes dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile et de la machinerie lourde. En appliquant ces règles, les entreprises garantissent la cohérence de la conception à l'inspection. Il est ainsi plus facile d'assembler des pièces provenant de différents fournisseurs sans qu'il y ait de décalage ou d'erreur.
Systèmes à base de trous et systèmes à base d'arbres
Lors de l'application des ajustements, les ingénieurs choisissent entre le système de base des trous et le système de base des arbres.
- Dans le système à base de trous, la taille du trou reste fixe et la taille de l'arbre est ajustée pour créer différents ajustements. Cette méthode est la plus courante car les dimensions des trous peuvent être facilement contrôlées à l'aide d'outils standard tels que des perceuses et des alésoirs.
- Dans le système de base de l'arbre, la taille de l'arbre reste fixe tandis que la taille du trou est ajustée. Cette approche est moins courante, mais elle est pratique lorsque les arbres doivent rester de la même taille pour de nombreux modèles. Par exemple, une entreprise produisant de grandes séries d'arbres standard peut préférer varier la taille des trous.
Facteurs clés pour le choix d'un ajustement
Lors de la conception d'assemblages, les ingénieurs doivent tenir compte du fonctionnement des pièces, des charges auxquelles elles seront soumises et de la manière dont elles seront fabriquées. Ces points permettent de déterminer si un ajustement par jeu, par transition ou par interférence est correct.
Mouvement requis
La première question est celle du mouvement. Un ajustement par jeu est généralement préférable si les pièces doivent tourner, glisser ou s'ajuster. Il permet un mouvement fluide avec peu de résistance. Les roulements et les guides coulissants en sont des exemples courants.
Un ajustement de transition fonctionne bien si les pièces doivent rester alignées tout en permettant une certaine flexibilité lors de l'assemblage. Il assure la stabilité tout en permettant l'assemblage. L'ajustement serré est l'option la plus sûre pour les pièces qui ne doivent pas bouger du tout.
Charge et contrainte
Les forces exercées sur les pièces guident également le choix. Les charges légères s'accordent souvent bien avec les ajustements de jeu, en particulier lorsqu'un mouvement régulier est nécessaire. Les charges lourdes, les chocs ou les vibrations nécessitent généralement des ajustements serrés. Le verrouillage serré empêche le glissement et contribue à répartir les contraintes.
Les ajustements de transition constituent un choix intermédiaire. Ils peuvent supporter des charges modérées tout en maintenant les pièces alignées. La résistance des matériaux est également essentielle. Une interférence trop importante avec des matériaux plus faibles peut provoquer des fissures, des déformations ou des dommages durables.
Méthode de production
La façon dont les pièces sont fabriquées a une incidence sur l'ajustement pratique. Le système de la base entière est le plus courant, car les outils standard facilitent le contrôle de la taille des trous. L'utilisation d'ajustements correspondant à l'outillage standard pour les grandes séries permet de réduire les coûts et d'améliorer l'efficacité.
Certains procédés, tels que l'emboutissage ou le frettage, conviennent mieux aux ajustements serrés. D'autres, comme le alésage ou affûtageLes ingénieurs doivent choisir un ajustement qui corresponde aux besoins de la conception et à la méthode de production la plus efficace. Les ingénieurs doivent choisir un ajustement qui corresponde aux besoins de la conception et à la méthode de production la plus efficace.
Comment obtenir des tolérances dimensionnelles pour les ajustements ?
Pour que les ajustements fonctionnent correctement, il est essentiel que les tolérances soient correctes. Même de petites variations de taille peuvent transformer un ajustement par jeu en un ajustement par interférence ou entraîner une défaillance des pièces lors de l'assemblage. Les ingénieurs et les machinistes utilisent des méthodes précises pour contrôler les dimensions et maintenir les pièces dans les limites afin d'éviter cela.
Une étape cruciale consiste à choisir le processus d'usinage approprié. Le perçage ou le tournage de base ne permettent pas toujours d'obtenir des tolérances très serrées. Des procédés tels que l'alésage, la rectification, le rodage ou l'usinage CNC sont souvent utilisés pour des ajustements plus serrés. Ces méthodes réduisent les variations et donnent des résultats plus cohérents.
Des outils de mesure précis sont également essentiels. Les pieds à coulisse, les micromètres et les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) vérifient que les pièces respectent les limites spécifiées. Des inspections régulières pendant la production permettent de détecter les erreurs avant qu'elles n'atteignent le stade de l'assemblage.
Le choix des matériaux est également important. Certains métaux se dilatent, se rétractent ou se déforment pendant l'usinage ou le traitement thermique. Les ingénieurs doivent tenir compte de ces changements lorsqu'ils fixent les tolérances afin d'éviter les problèmes d'ajustement ultérieurs.
Mise en œuvre pratique et bonnes pratiques
Les ingénieurs et les machinistes doivent appliquer correctement ces concepts lors de la conception et de la production. Une bonne interprétation des dessins et la connaissance des erreurs courantes garantissent un assemblage sans heurts et évitent des retouches coûteuses.
Interprétation des dessins techniques et des schémas d'ajustement
Les dessins techniques utilisent des codes pour indiquer les ajustements. Par exemple, un trou marqué H7 associé à un arbre marqué g6 définit un ajustement par jeu. Ces notations proviennent de normes telles que ISO ou ANSI/ASME.
Pour les lire correctement, les ingénieurs doivent tenir compte de la lettre et du chiffre. La lettre indique si la taille est supérieure ou inférieure à la dimension de base, tandis que le chiffre définit le degré de précision de la tolérance. Les machinistes utilisent ces informations pour choisir le processus d'usinage et la méthode d'inspection appropriés.
Une communication claire est essentielle. Les concepteurs, les machinistes et les inspecteurs doivent tous suivre le même système de normes. Mélanger des normes différentes ou mal lire les codes peut conduire à des pièces mal assorties qui ne s'emboîteront pas.
Les pièges les plus courants et comment les éviter
Une erreur fréquente consiste à choisir un ajustement trop lâche ou trop serré. Cela se produit souvent lorsque les tolérances ne sont pas adaptées à la fonction ou à la charge. Les ingénieurs doivent toujours vérifier les conditions de travail avant de faire un choix.
Un autre problème consiste à ne pas tenir compte des limites de production. Certains ajustements exigent des tolérances très coûteuses ou difficiles à atteindre. Le choix d'un ajustement correspondant aux outils et processus disponibles permet d'économiser du temps et de l'argent.
Il est également facile d'ignorer le comportement des matériaux. La chaleur, les contraintes d'usinage ou les finitions de surface peuvent modifier la taille finale d'une pièce. Les ingénieurs doivent tenir compte de ces facteurs lorsqu'ils définissent les tolérances.
Conclusion
Les ajustements contrôlent la façon dont les pièces se connectent et se déplacent dans les assemblages mécaniques. Les ajustements de dégagement permettent un mouvement libre, les ajustements de transition assurent un alignement précis avec un léger jeu et les ajustements d'interférence créent des connexions serrées et sûres. Les ingénieurs peuvent concevoir des produits fiables et durables en comprenant les ajustements et en évitant les problèmes d'assemblage et les erreurs coûteuses.
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Hey, je suis Kevin Lee
Au cours des dix dernières années, j'ai été immergé dans diverses formes de fabrication de tôles, partageant ici des idées intéressantes tirées de mes expériences dans divers ateliers.
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Kevin Lee
J'ai plus de dix ans d'expérience professionnelle dans la fabrication de tôles, avec une spécialisation dans la découpe au laser, le pliage, le soudage et les techniques de traitement de surface. En tant que directeur technique chez Shengen, je m'engage à résoudre des problèmes de fabrication complexes et à favoriser l'innovation et la qualité dans chaque projet.
