La Spécification Géométrique Des Produits [PDF]

Zitiervorschau

R2.06 Outils pour l’ingénierie

R2.06 - Outils pour l’ingénierie La spécification Géométrique des produits (G.P.S)

J.P. RAYNAL

La Cotation

1

R2.06 Outils pour l’ingénierie

2

Présentation de la ressource Objectifs Décodage selon la norme ISO en vigueur des spécifications géométriques et des exigences (enveloppe, max matière) :  De forme  D’orientation  De position Volume horaire    

Cours : 2h TD : 4h (gr TD) TD : 6h (gr BE) Test : 2h

SAÉ concernés

 SAÉ 2.1  SAÉ 2.3  SAÉ 2.23

Évaluation

Note de Test (programmé) La Cotation

Ressources concernés R2.05 Ingé. de cons. méca. R2.07 Prod. Méthodes R2.08 Métrologie

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Le concept GPS GPS : Géométric Specification Product (Spécification Géométrique des Produits) Concept : Établir un ensemble de normes et un schéma directeur pour la création ou modifications des normes touchant à la spécification géométrique des produits. Propose un ensemble de norme, pour la conception, la fabrication, le contrôle et la mesure (regroupé sous forme de matrice pour chaque spécification). Classification :  Indication dans la documentation du produit – codification, écriture  Définition des tolérances – définition théorique des valeurs  Définition des caractéristiques ou paramètres de l'élément extrait (palpé)  Évaluation des écarts de la pièce – Comparaison avec les tolérances  Exigences pour l'équipement de la mesure  Exigences d'étalonnage – étalons d'étalonnage La Cotation

3

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4

Les acteurs CONDITIONS de fonctionnement Engendredent

SPÉCIFICATIONS Intrinsèques ou liants des surfaces

définies par

Conception

interprétées par

Fabrication

vérifiées par La Cotation

Contrôle

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5

Rappel : Les modes de tolérancement Il existe deux méthodes de tolérancement :

Le tolérancement dimensionnel

t

Le tolérancement géométrique

d

{ zone de tolérance

On spécifie la distance entre deux points Condition de conformité

Condition de conformité

t

On spécifie la zone de tolérance

d élément Toutes les dimensions locales doivent être comprises entre une valeur maxi et une valeur mini

Tous les points de l'élément tolérancé doivent se situer dans la zone de tolérance

La Cotation

Condition de conformité

6

Ø20

 0,1

± 0,2

Rappel: Cotation dimensionnelle

1O

Spécification

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Toutes les dimensions locales (distances entre bipoints) doivent être comprises une valeur mini et une valeur maxi : 9,9 mm ≤ di,j ≤ 10,1 mm

Grandeur à mesurer

Toutes les dimensions locales (distances entre bipoints diamétralement opposés) doivent être comprises 19,8 mm et 20,2 A-A mm

P1

d12 P2

Distance entre deux points (Ex :

𝟏

𝟐

)

Condition Toutes les mesures doivent être comprises entre d’acceptation une valeur mini. et une valeur maxi. La Cotation

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7

Les limites de la spécification dimensionnelle (existence des bipoints)

Les bipoints doivent exister

28  0,2

5  0,2

Remarque : Si les bipoints n’existent pas, pour spécifier la distance entre les deux surfaces (ou éléments) on utilise la spécification de localisation. Symbole :

100,2

5  0,1

12  0,2

8  0,2

10  0,1

La Cotation

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8

Les limites de la spécification dimensionnelle ≤j≤

(Ø20)

0,001

0,05

Ø20h6

Insuffisance à traduire certaines conditions de fonctionnement

Ø20G7

Condition de fonctionnement

+0

Ø20h6 = Ø20 -0,013 +0,028

Ø20G7 = Ø20 +0,007 Jmini = 0,007mm JMAXI = 0,041mm

Dessins de définitions (extraits)

La géométrie des surfaces n’est pas parfaite. Même si les conditions dimensionnelles sont respectée,

Le montage n'est pas toujours possible La Cotation

Zone d’interférence

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9

Les limites du tolérancement dimensionnel Solution: Limiter le défaut de forme Le défaut de forme est déterminer lorsque le Jeu est mini:  Ø arbre maxi  Ø alésage mini

0,003

Ø20h6

Ø20G7

0,003

Ou encore lorsque les pièces sont au maximum de matière

Condition de respect du Jeu mini : Assemblage

Assemblage

Arbre de dimension Maxi Alésage de dimension mini Arbre de dimension < Maxi Alésage de dimension > mini

Le défaut de forme maxi de l’arbre et de l’alésage doit être de 3μm.

Un défaut de forme de l’arbre et l’alésage peut être supérieure à 3μm

Problématique: On peut ne pas accepter des pièces non conforme mais qui répondent à la condition de fonctionnement. La Cotation

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L’exigence d’enveloppe

10

E

Pour la fonctionnalité de l’ensemble il existe donc un lien entre le défaut de forme admissible et la dimension des pièces.

Exigence d’enveloppe

E

Ø20h6 E

L’exigence d’enveloppe crée un lien entre la forme et la dimension de(s) l’élément(s).

La pièce est conforme pour cette spécification si toutes les dimensions locales sont comprises entre 19,987 et 20 et si la pièce passe dans un cylindre de Ø20 Remarque : La dimension de l’enveloppe est celle quand la pièce est au maximum de matière (pièce la plus lourde). La Cotation

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L’exigence d’enveloppe

11

E

Spécifier (coter) la condition de fonctionnement

Ø20h6 E

(Ø20)

0,001 ≤ j ≤ 0,05

Condition de fonctionnement

Ø20G7

Méthode :

E Spécification

1. Définir la condition de fonctionnement 2. Choisir un ajustement 3. Coter les pièces

La Cotation

La condition de fonctionnement est respectée à 100%.

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L’exigence d’enveloppe

12

E

Condition de conformité

E

di

Ø20h6 E

Ø20G7

La pièce est conforme La pièce est conforme  si toutes les dimensions locales  si toutes les dimensions locales sont sont comprises entre 19,987 et 20 comprises entre 20,028 et 20,007  et si la pièce passe dans un alésage parfait de diamètre 20

 et si l’alésage réel contient un cylindre parfait de diamètre 20,007

La Cotation

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L’exigence d’enveloppe

13

E

Autre exemple, pièces prismatiques (40)

0,01 ≤ j ≤ 0,21 40 ± 0,05 39,89 ± 0,05

Spécification

Condition de fonctionnement

Si les dimensions (distances en bipoints) des deux pièces sont lorsque les pièces sont au maximum de matière, la condition de fonctionnement ne sera jamais respectée (défauts de forme). 39,95 La Cotation

Le montage est impossible

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L’exigence d’enveloppe

14

E

Spécifier (coter) la condition de fonctionnement (40)

0,01 ≤ j ≤ 0,21

40 ± 0,05 E 39,89 ± 0,05 E

Spécification

Condition de fonctionnement

Condition de conformité La pièce est conforme  si toutes les dimensions locales sont comprises entre 39,84 et 39,94  et si la pièce passe entre deux plans parallèles distants de 39,94 mm La Cotation

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Tolérancement géométrique - Généralités On défini la zone de tolérance

Tolérancement géométrique

t

La spécification est respectée si tous les points de l’élément tolérancé sont à l’intérieur de la zone de tolérance. zone de tolérance élément tolérancé

Les spécifications géométriques sont classées en 4 catégories : • Les spécifications de forme sont intrinsèques à la surface (hors défaut d’orientation et défaut de position). • Les spécifications d’orientation de définissent pas la position des surfaces. • Les spécifications de position définissent complètement les zones dans lesquelles doivent se trouver les surfaces réelles. • Les spécifications de battement intègrent les défauts de forme et de position (hors dimensions). La Cotation

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Tolérancement géométrique - Symbole des spécifications Tolérance de forme

Tolérance d'orientation Tolérance de position Tolérance de battement

Forme d’une ligne quelconque Forme d’une surface quelconque Orientation d’une ligne quelconque Orientation d’une surface quelconque Position d’une ligne quelconque Position d’une surface quelconque Battement simple

La Cotation

Rectitude Circularité Planéité Cylindricité Parallélisme Perpendicularité Inclinaison Coaxialité Symétrie Position Battement total

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Tolérancement géométrique - Ecriture Cadre de tolérance Surface spécifiée A

0,2

Symbole de la spécification

10

0,2

Dimension nominale (théoriquement exacte)

A

A

Référence Intervalle de tolérance

Surface de référence Surface spécifiée ou plus généralement élément tolérancé (surface, ligne, point): élément dont il faut limiter le défaut (pointé par une flèche). Dimension nominale : dimension théoriquement exacte (cote encadrée, ou angle) définissant la position théoriquement parfaite de l’élément nominale par rapport à la référence. Surface de référence ou plus généralement élément de référence : (indiquée par un triangle inversé) surface de la pièce servant de référence pour orienter ou positionner la zone de tolérance. La Cotation

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Désignation de l’élément spécifié L’élément spécifié est défini par une flèche positionnée perpendiculairement à celui-ci. Point d’accroche du cadre de la spécification A

0,2

Ecriture conforme 0,2

A

0,1

A

0,04

Ecriture dans le cas où plusieurs spécifications sont associées au même élément

La Cotation

Ecriture non conforme

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Désignation de l’élément spécifié

Spécification de cylindricité

Simplification d’écriture Cas où une (ou plusieurs) spécification s’applique à plusieurs surfaces de même géométrie et dimension répondants à la même condition de fonctionnement.

Spécification de perpendicularité

Les spécifications dimensionnelle et de localisation, s’appliquent aux quatre alésage

Solution préférable La Cotation

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20

Désignation de l’élément de référence Pour la désignation (écriture) de l’élément de référence, on applique les même règles que pour l’élément spécifié (tolérancé).

A

Lettre majuscule

Lorsque toutes les lettres de l'alphabet sont utilisées, doubler les lettres

AA

Triangle

.

Élément de référence

B

A

La Cotation

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21

Désignation des éléments tolérancés En fonction de la position la spécification, l’élément tolérancé peut être de nature différente.

Elément tolérancé : Toutes les génératrice du cylindre

Elément tolérancé : Axe du cylindre

Lorsqu’une spécification est dans le prolongement d’une spécification de dimension, ce n’est plus la surface qui est tolérancée mais son élément dérivé (calculé à partir de cette surface). Exemple de type d’éléments dérivés:  Point (centre d’une sphère)  Axe (cylindre, cône, surface de révolution)  Plan (plan milieu, médian , à deux plans)  … La Cotation

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Zone de tolérance Portion d’espace à l’intérieur de laquelle doit être compris tous les points de l’élément tolérancé. Exigence : L’élément tolérancé, sur toute son étendue, doit être inclus dans la zone de tolérance.

Zt

Remarque : L'étendue "utile " de la zone de tolérance est donnée par l'étendue de l'élément tolérancé. 0,2

A

L > 50

(50)

A

La Cotation

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23

Forme de la zone de tolérance

Zone de tolérance définie par une surface

La nature géométrique de la portion d'espace définissant la zone de tolérance est fonction de la nature de l'élément tolérancé, et des indications portées dans le cadre de tolérance . • un cercle

Øt

Ligne réelle • deux cercles concentriques

Ligne réelle

• deux droites parallèles

Ligne réelle • deux lignes équidistantes La Cotation

23

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24

Forme de la zone de tolérance

Zone de tolérance définie par un volume

• un cylindre

Øt

• deux cylindres coaxiaux

• deux plans parallèles

t

t

• deux surfaces équidistantes La Cotation

t 24

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25

Les références et systèmes de références - Généralités ISO 5459 Cette norme précise les règles de construction • des références spécifiées et • des systèmes de références.

Un élément de référence peut être :

Les références peuvent être

- un point

• Une référence simple

- une ligne nominalement rectiligne, circulaire, …

• Un système de référence

-une surface nominalement plane, cylindrique, sphérique, …

• Des références partielles

• Une référence commune

La Cotation

25

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Les références - Vocabulaire Elément de référence = Référence réelle

Référence spécifiée La référence réelle est constituée des points de la surface réelle La référence spécifiée est un élément de géométrie parfaite (de même nature que l'élément de référence) tangente extérieur matière, qui minimise l’écart maxi (ou sup des ei).

ei maxi La Cotation

ei maxi

26

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27

Les références simples - Le plan La référence spécifiée A est le plan tangent "extérieur matière" à la surface réelle qui minimise l'écart maxi A

élément de référence surface réputée plane

référence simulée référence spécifiée La Cotation

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28

Les références simples - Le plan A La référence spécifiée A est le plan médian aux deux plans tangents extérieurs matière, qui minimisent les écarts maxi élément de référence surface réputée plane

référence spécifiée

La Cotation

28

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29

Les références simples - La droite

A

La référence spécifiée A est l'axe du cylindre tangent extérieur matière à l'alésage réel

élément de référence ligne réputée rectiligne

référence spécifiée

La Cotation

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30

Les références simple - Le point La référence spécifiée A est le centre du cercle tangent extérieur matière à la ligne réputée circulaire positionnée dans un plan situé à 10mm de B 10 B

A

10

P

élément de référence AP point

référence spécifiée

référence spécifiée La Cotation

plus grand cercle inscrit

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31

Les références communes A partir de deux références simples, il est possible de construire une référence commune: Remarque: le nombre de référence simple peut être supérieur à deux. référence simple

A

Point – Droite - Plan

référence commune

+ référence simple

A-B

Point – Droite - Plan

B

Point – Droite - Plan

Remarque:

A-B La Cotation

=

B-A

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32

Les références communes

Zone commune

0,1

B

A

A

élément de référence B élément de référence A

élément de référence A

référence plan tangent unique

référence plan tangent unique

A-B

A

La référence commune spécifiée A - B est le plan tangent aux deux surfaces réelles qui minimise l’écart maxi. La Cotation

La référence spécifiée A est le plan tangent aux deux surfaces réelles qui minimise l’écart maxi.

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33

Les références communes C 20

30

B

A-B La référence commune A-B est la droite passant par les deux références points, centres des cercles tangents extérieures matières (circonscrits) aux deux sections repérées

A

élément de référence A référence spécifiée





30

20

référence spécifiée élément de référence B La Cotation

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Les systèmes de références A partir de plusieurs références simple ou commune , il est possible de construire un système de référence Exemples : B

Système de référence

A A

B

Ø0.2 A B

Système de référence

A-B C

Système de référence

A

La Cotation

B C

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Les systèmes de références 1 - Les références sont ordonnées :

A

B C

A est la référence primaire B est la référence secondaire C est la référence tertiaire

2 - Les références sont en position parfaite :

et

B est en position théoriquement exacte

par rapport à A

C est en position théoriquement exacte

par rapport à B

C est en position théoriquement exacte

par rapport à A

La Cotation

35

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36

Les systèmes de références

B

• Construction du système de référence B A référence spécifiée

A

• Construction du système de référence A B

élément de référence A

élément de référence B

élément de référence B

référence spécifiée dans le système A B

90° 90° référence spécifiée dans le système B A

référence spécifiée La Cotation

élément de référence A

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Les systèmes de références B

A

Le système de référence A B est constitué du plan tangent extérieur matière à A qui minimise l'écart maxi et de la droite axe du plus grand cylindre inscrit perpendiculaire à la référence

• Construction du système de référence

A B

élément de référence B

élément de référence A

cylindre inscrit maximal dont l’axe est perpendiculaire au plan de référence A

90 °

dans le système A B

La Cotation

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La Zone Commune Lorsque la fonctionnalité l’exige, on peut appliquer une même zone de tolérance à plusieurs surfaces Condition fonctionnelle:

Condition fonctionnelle:

Les deux plans doivent être coplanaire

Les deux cylindres doivent être coaxiaux (pas de priorité d’un cylindre par rapport à un autre).

Notation:

Condition de conformité:

Les deux surfaces tolérancées doivent être comprises entre deux plans distant de 0,06mm.

Notation:

Condition de conformité:

Les deux axes des deux cylindres tolérancés doivent se situer dans un cylindre de diamètre 0,02.

Tous les éléments tolérancés doivent se situer dans la même zone de tolérance La Cotation

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Le battement La spécification de battement définie le déplacement des points d’un élément, lorsque la pièce est mise en rotation autour d’un axe. La tolérance de battement requiert toujours une référence qui sera l’axe de rotation de la pièce (généralement une droite pour la référence spécifiée).

Les différents types Battement simple Battement radial

Battement axial

Battement oblique

La Cotation

Battement totale

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Le battement radial Battement simple

Battement totale

Battement simple

Elément tolérancé

Toutes les lignes nominalement circulaires pris dans des plans perpendiculaire à l’axe de référence

Zone de tolérance

Surface délimitée par deux cercles concentriques et coplanaires, distant de 0,04mm centrée et perpendiculaire à la référence A

A

A

La Cotation

Surface Nominalement cylindrique

Volume délimité par deux cylindres coaxiaux, distant de 0,08mm, coaxiaux à la référence A

40

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41

Condition de conformité Pour définir la condition de conformité d’une spécification géométrique, on s’appuiera sur une explication et un ou plusieurs schémas. Exemple : Spécification de planéité 1-Spécification 0.04

2-Condition de conformité Tous les points de la surface nominalement plane, doivent se situer entre deux plans (parallèle) distants de 0,04mm

Remarque : Selon la spécification l’exercice peut devenir rapidement complexe. On utilisera alors une Grille GPS où l’on procède étape par étape. La Cotation

3-Schéma

0,04

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42

La Grille GPS TOLERANCEMENT NORMALISE Symbole de la spécification Type de Spécification Forme Orientation Position Battement Localisation Condition de conformité :

Analyse d'une spéification par zone de tolérance Eléments non idéaux Elément(s) tolérancé(s)

unique groupe Schéma extrait du dessin de définition

Réaliser un schéma ou apparait la ou les surfaces tolérancées, la ou les surfaces de références, la spécification Une seule spécif. par grille

Réaliser un schéma du ou des Eléments tolérancés

Elément(s) de références

unique multiples

Réaliser un schéma de la ou des surfaces de référence

Définir Définir l’élément(s) l’élément(s) L’élément tolérancé est une somme de points

L’élément(s) référence est une surface (∑ Pi) La Cotation

Eléments idéaux

Référence(s) spécifiée(s)

simple commune système

Zone de tolarence

simple composée

Contraintes orientation et position par rapport à la référence spécifiée

Réaliser un schéma. Définir l’élément(s) Les éléments sont : Représenter  Géomé. parfait Représenter et définir  Tangent exter. et définir position de la Mat. uniquement Commune : Réf. Spécif. positionné par n surfaces Système : Ordonnées Position nominale

la zone de tolérance

zone de tolérance par rapport à la ref. spécif.

Penser à compléter

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Grille GPS – Spécification de planéité TOLERANCEMENT NORMALISE

Analyse d'une spéification par zone de tolérance

Symbole de la spécification

Eléments non idéaux

Type de Spécification Forme Orientation Position Battement Localisation Condition de conformité :

La surface tolérancée doit se situer dans la Zt Schéma extrait du dessin de définition

Elément(s) tolérancé(s)

unique groupe

Elément(s) de références

unique multiples

Surface nominalement plane ∑ points

Eléments idéaux

Référence(s) spécifiée(s)

simple commune système

Zone de tolérance

simple composée

Zone délimitée par deux plans distant de 0.04mm

0.04

Pi 0,04

La Cotation

Contraintes orientation et position la référence spécifiée

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44

Grille GPS – Spécification de parallélisme TOLERANCEMENT NORMALISE Symbole de la spécification

Analyse d'une spéification par zone de tolérance

//

Type de Spécification Forme Orientation Position Battement Localisation Condition de conformité :

La surface tolérancée doit se situer dans la Zt Schéma extrait du dessin de définition

Eléments non idéaux Elément(s) tolérancé(s)

unique groupe

Eléments idéaux

Elément(s) de références

unique multiples

Surface nominalement plane ∑ points

Surface nominalement plane A ∑ points

// 0.1 A A

Pi

Référence(s) spécifiée(s)

simple commune système

Plan tangent coté libre de la matière à la surface A qui minimise l’écart maxi.

Zone de tolérance

simple composée

Zone délimitée par deux plans distant de 0.1mm

la référence spécifiée

La zone de tolérance est parallèle à la référence spécifiée A

t

Pi ei maxi

La Cotation

Contraintes orientation et position

0,1

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45

Grille GPS – Spécification de localisation TOLERANCEMENT NORMALISE

Analyse d'une spéification par zone de tolérance

Symbole de la spécification

Eléments non idéaux

Type de Spécification Forme Orientation Position Battement Localisation Condition de conformité :

La surface tolérancée doit se situer dans la Zt Schéma extrait du dessin de définition

Elément(s) tolérancé(s)

unique groupe

Eléments idéaux

Elément(s) de références

unique multiples

Surface nominalement plane ∑ points

Surface nominalement plane A ∑ points

24

0.2 A A

Pi

Référence(s) spécifiée(s)

simple commune système

Plan tangent coté libre de la matière à la surface A qui minimise l’écart maxi.

Zone de tolarence

simple composée

Zone délimitée par deux plans distant de 0.2mm

Pi ei maxi

Contraintes orientation et position la référence spécifiée

La zone de tolérance est située de façon symétrique par rapport à un plan nominale positionné à 24 mm de la référence spécifiée A

t

t 24

La Cotation