Introduction à la cotation ISO

Un produit répond à un besoin exprimé par un client, le développent de ce produit passe par une succession d'étapes (AF ; Cdc ; Modélisation ; Fiabilisation ; …) et on finalise par les livrables.
On entend par les livrables :

• Le modèle CAO servant de "donnée" pour le process (machines CNC entre autres …)
• Les plans (2D ou 3D) qui indiquent les références, les fonctions à garantir, les tolérances associées. Car les plans vont "faire foi" d'un point de vue "juridique" s'il y a "litige" donc les plans doivent être rédigés de façon claire et au "juste nécessaire" de l'information. C'est pour cette raison que les plans doivent respecter la COTATION ISO pour être compris de tous.

Cet article n'est pas un COURS sur la cotation ISO car ce serait beaucoup trop long, mais il vous indique la démarche et la logique à suivre pour faire un plan en respectant la cotation ISO.

Pourquoi la cotation ISO ?

Pour passer de la définition de gauche à celle de droite sur l'exemple ci-dessous :

Dans l'état initial du plan (à gauche), le fabricant peut réaliser la pièce de plusieurs façons et le contrôleur peut la mesurer selon plusieurs méthodes différentes, et obtenir des valeurs conformes ou non-conformes suivant son "humeur"...
La cotation ISO, ne va pas juste indiquer des tolérances, des cotes sur des surfaces, trous, bords, lignes... Non, elle va indiquer le(s) référentiel(s), les fonctions à garantir, autrement dit les spécifications... c'est à dire de la METHODE, pour que le concepteur, le fabricant et le contrôleur puissent "être en phase" sur la façon de procéder pour réaliser et contrôler cette pièce et maîtriser les variabilités.

Pourquoi la cotation ISO donne de l'allergie ?

La cotation ISO n'a pas "bonne presse" elle est souvent vue comme quelque chose d'abstrait, flou, fait de contre-sens. Le dessinateur qui fait les plans est bien "seul".
Il est vrai que la cotation ISO n'est pas quelque chose de figé, car elle est liée à plusieurs normes (citées en fin d'article) qui évoluent elles aussi…. et si vous avez appris la cotation ISO il y a 5, 10, 15, 20 ans et bien vous pouvez être sûr que cela a changé depuis !!! Il est recommandé de se mettre au courant des dernières tendances.
Cependant le côté rassurant, c'est que la base ELLE n'a pas changé ! Les fondamentaux sont là.

Autre raison de l'allergie, la manière de traduire ses besoins identifiés lors du processus de développement en termes de "symboles" :

• Quels symboles utiliser ?
• Symboles modificateurs : qu'est-ce que c'est ?
• Maximum matière ; minimum matière, inscrit, circonscrit, état virtuel, ???
• Référentiel partiel, zone commune, tolérance décentrée, comment les représenter ?
• …

Pour ne plus avoir d'allergie, vous trouverez ci-dessous la "bonne pratique" qui vous permettra d'appréhender la cotation ISO d'une façon plus sereine…

Processus de développement d'un produit ou d'un système

Comme indiqué en introduction, la cotation ISO fait partie d'un processus, elle n'est pas à considérer comme juste une "opération" une "tâche" à accomplir à la fin du processus, c'est la suite logique de la cotation fonctionnelle (chaine de cotes).
Rappel du processus d'un développement d'un produit :

• Le client exprime un BESOIN
• L'analyse de risques, permet d'avoir une "vision" sur les risques potentiels (techniques, budgétaires, organisationnels, réglementaires, marketing, ...)
• L'analyse Fonctionnelle traduit ce BESOIN en FONCTIONS
• Le Cahier des Charges Fonctionnelles formalise le BESOIN, en définissant les FONCTIONS attendues et les CONTRAINTES (techniques, réglementaires, budgétaires…)
• L'AMDEC évalue et hiérarchise les défaillances potentielles
• La cotation Fonctionnelle (Chaines de Cotes) évalue les TOLÉRANCES du PRODUIT pour GARANTIR ses FONCTIONS tout en prenant en compte le PROCESS qui sera utilisé
• La cotation ISO (Plan 2D - 3D) traduit les FONCTIONS et les TOLÉRANCES et termes de SPÉCIFICATIONS (les fameux symboles) pour que le PROCESS puisse "fabriquer" le produit ET que le service CONTRÔLE puisse évaluer la conformité du produit (inspection)

Méthodologie de la cotation ISO

Choix des références

La première étape à respecter : il faut absolument identifier le référentiel.

• Le référentiel est la base de positionnement d'un système physique dans l'espace. Il est constitué de l'ensemble des éléments qui bloquent les degrés de liberté de la pièce (Isostatisme)
• Une référence est un élément qui bloque un ou plusieurs degrés de liberté

Un référentiel est souvent composé de plusieurs références. L'ordre des références correspond au positionnement.

• A : appui / 3 degrés de liberté bloqués = référence primaire
• B : orientation / 2 degrés de liberté bloqués = référence secondaire
• C : indexation / 1 degré de liberté bloqué = référence tertiaire

Symboles et règles d'écriture

Deuxième étape, respecter les règles d'écriture :

Mise en plan (2D ou 3D)

La flèche pointe à la normale de la surface spécifiée ou de sa ligne d'extension

La bonne écriture de la spécification

Rappel sur le terme intervalle de tolérance (IT) : ci-dessous, il faut lire IT de 2mm, ce qui correspond à une tolérance de ± 1

Tolérances dimensionnelles

La troisième étape, connaître quelques règles liées aux dimensionnements :

• Principe d'indépendance : ISO 8015, les spécifications dimensionnelles et géométriques sont évaluées indépendamment
• Exigence de l'enveloppe : la pièce doit être comprise dans une enveloppe de forme parfaite dont la taille est définie par la dimension maximale ou minimale de matière de l'élément spécifié et chaque dimension locale doit être comprise dans l'intervalle de tolérance

• Les modificateurs, l'interprétation par défaut de la spécification pourra être complétée ou modifiée par des exigences complémentaires
  

Tolérances géométriques

Quatrième étape, spécifier les éléments avec les tolérances géométriques correspondantes, en gardant toujours à l'esprit de garantir les fonctions.
Nota : attention à l'ambiguïté sur les symboles de profil de ligne et de profil de surface, car ils peuvent spécifier une FORME ou bien une POSITION, en fonction de l'association (ou pas) avec une référence !

Forme

La zone de tolérance est limitée par deux surfaces distantes de la valeur de tolérance, centrée sur le profil théorique.

Orientation

Que ce soit du parallélisme, de la perpendicularité ou bien de l'inclinaison, tous les points de la surface doivent être compris entre deux plans parallèles distants de la valeur de tolérance "parallèle" (parallélisme), "perpendiculaire" (perpendicularité) ou "orienté" (inclinaison) suivant la référence.

Position

Tous les points de la surface spécifiée doivent être compris entre deux plans parallèles distants de la valeur de tolérance et centrés sur la position théorique par rapport à la référence.
Nota : dans cet exemple, les deux écritures signifient exactement la même chose : la position de la surface

Battement

La tolérance de battement axial ou radial spécifie la variation suivant la rotation autour d'un axe.

Symboles modificateurs

Dernière étape, suivant le besoin, on est obligé de rajouter une information importante sur l'état virtuel de l'élément. C'est-à-dire par définition (ISO 2692) : "l'état virtuel est l'état de l'enveloppe limite de forme parfaite permis par les exigences du dessin pour l'élément".
En substance, l'état virtuel représente la dimension de définition du calibre fonctionnel...

Conclusion

Nous avons vu d'une façon "synthétique" la démarche de la cotation ISO. Ce qu'il faut retenir, c'est la TRANSVERSALITE entre les métiers. Et pour ce faire, le plan réalisé en respectant la cotation ISO permettra d'avoir une meilleure interprétation entre chaque acteur (concepteur, fiabiliste, fabricant, contrôleur, …) donc de minimiser la variabilité. In-fine, le produit correspondra mieux aux attentes du client.

Pour en savoir plus...

La cotation ISO est régie par de nombreuses normes dont voici les principales :

• ISO 1101:2017, Spécification géométrique des produits (GPS) — Tolérancement géométrique — Tolérancement de forme, orientation, position et battement
• ISO 2692:2014, Spécification géométrique des produits (GPS) — Tolérancement géométrique — Exigence du maximum de matière (MMR), exigence du minimum de matière (LMR) et exigence de réciprocité (RPR)
• ISO 5459, Spécification géométrique des produits (GPS) — Tolérancement géométrique — Références spécifiées et systèmes de références spécifiées
• ISO 286-1:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — Système de codification ISO pour les tolérances sur les tailles linéaires — Partie 1: Base des tolérances, écarts et ajustements
• ISO 5458:1998, Spécification géométrique des produits (GPS) — Tolérancement géométrique — Tolérancement de localisation
• ISO 8015:2011, Spécification géométrique des produits (GPS) — Principes fondamentaux — Concepts, principes et règles
• ISO 10579:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — Cotation et tolérancement — Pièces non rigides
• ISO 14253-1, Spécification géométrique des produits (GPS) — Vérification par la mesure des pièces et des équipements de mesure — Partie 1: Règles de décision pour contrôler la conformité ou la non-conformité à la spécification
• ISO 14638, Spécification géométrique des produits (GPS) — Modèle de matrice
• ISO 16610 (toutes les parties), Spécification géométrique des produits (GPS) — Filtrage
• ISO 17450-1:2011, Spécification géométrique des produits (GPS) — Concepts généraux — Partie 1: Modèle pour la spécification et la vérification géométriques
• ISO 17450-2, Spécification géométrique des produits (GPS) — Concepts généraux — Partie 2: Principes de base, spécifications, opérateurs, incertitudes et ambiguïtés
• ISO/TS 17863:2013, Spécification géométrique des produits (GPS) — Tolérancement des assemblages mobiles
• ISO 128:1999, Dessins techniques — Principes généraux de représentation
• ISO 129:2018, Documentation technique de produits — Représentation des dimensions et tolérances
• ISO 1660, Dessins techniques — Cotation et tolérancement des profils
• ISO 3098, Documentation technique de produits — Ecriture
• ISO 13715, Dessins techniques — Arêtes de forme non définie — Vocabulaire et indications sur les dessins
• ISO 7083:1983, Dessins techniques — Symboles pour tolérancement géométrique — Proportions et dimensions
• ISO 16792, Documentation technique de produits — Données de définition d'un produit

Article rédigé par M. Carl AUGER, Formateur, consultant et expert dans le domaine (entre autres) de la cotation