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La norme ASME Y14.5 définit cinq catégories de tolérances GD&T selon les aspects de l’élément qu’elles contrôlent : forme, orientation, position, profil et battement.
Chaque catégorie regroupe plusieurs tolérances distinctes. Le parallélisme, aux côtés de l’angularité et de la perpendicularité, appartient à la catégorie orientation, dans laquelle toutes les tolérances contrôlent les relations angulaires entre les éléments.
Qu’est-ce que le parallélisme GD&T ?
Le parallélisme est une tolérance d’orientation en GD&T qui maintient un élément (un plan, un axe ou un plan médian) à distance constante d’un plan ou d’un axe de référence sur toute sa longueur (alignement à 0°). En d’autres termes, il garantit que le plan ou l’axe contrôlé est maintenu strictement parallèle à un ou plusieurs plans ou axes de référence.
Dans la mesure où il contrôle strictement l’orientation et non la position, l’élément doit maintenir une distance constante par rapport au référentiel sur toute sa longueur, indépendamment de sa position dans l’espace.
Le parallélisme peut s’appliquer à trois types d’éléments principaux :
- Parallélisme de surface : maintient une surface parallèle à une surface de référence, généralement une surface d’accouplement. Il s’agit de l’application la plus courante.
- Parallélisme d’axe : contrôle l’axe central des éléments dimensionnels, tels que les arbres et les alésages.
- Parallélisme de plan médian : contrôle le plan médian des éléments (tels que les rainures et les languettes) parallèlement à une autre surface. Le plan médian est obtenu en calculant la moyenne des ordonnées sur l’étendue de ces éléments.
Cependant, le recours au parallélisme n’est pas toujours le bon choix. Le tableau ci-dessous permet aux ingénieurs de déterminer rapidement dans quel cas y recourir.
| Objectif fonctionnel | Recourir au parallélisme ? | Meilleure alternative dans le cas contraire |
| Maintenir une face alignée sur une surface de référence | Oui | Planéité si seule la forme locale est déterminante |
| Maintenir un axe d’alésage parallèle à une base | Oui | Localisation si la position de l’axe est également critique |
| Maintenir une surface à 30° ou 45° par rapport à un référentiel | Non | Angularité |
| Maintenir la forme plane d’une surface sans référence à un autre élément | Non | Planéité |
Conseils techniques
- Ne PAS recourir au parallélisme lorsque la position est déterminante → utiliser la localisation
- Ne pas recourir au parallélisme pour contrôler la planéité → utiliser la planéité
- Recourir au parallélisme d’axe uniquement si la rotation ou l’ajustement dépend de l’alignement
Exemple : assemblage de brides
La spécification de parallélisme est fréquemment utilisée pour aligner les faces de bride dans les installations de tuyauterie industrielle. Les brides conjuguées doivent être parallèles dans les limites d’une tolérance spécifiée afin de garantir un assemblage correctement aligné et étanche.
Si le défaut d’alignement par décalage est contrôlé par la tolérance de position ou de coaxialité, le défaut d’alignement angulaire est principalement contrôlé par le parallélisme (souvent complété par la planéité ou le profil de surface). En appliquant une tolérance de parallélisme à une face de bride et en utilisant l’autre comme référentiel principal, les ingénieurs garantissent une répartition uniforme des charges entre les boulons, un joint d’étanchéité uniformément comprimé et un risque de défaillance minimal.
La zone de tolérance de parallélisme
La zone de tolérance de parallélisme est une frontière physique qui définit la variation admissible de la surface contrôlée. La pièce s’assemblera et fonctionnera de manière satisfaisante à condition que tous les points de l’élément contrôlé se trouvent à l’intérieur de cette zone.
- Pour le parallélisme de surface et de plan médian : la zone de tolérance est définie par défaut par deux plans parallèles. La distance entre ces plans constitue la limite de tolérance. Par exemple, si une tolérance de parallélisme de surface est de 0,05 mm, tous les points de cette surface doivent se trouver à l’intérieur de deux plans parallèles espacés exactement de 0,05 mm.
- Pour le parallélisme d’axe : la zone de tolérance est une enveloppe cylindrique définie autour de l’axe médian dérivé. Pour que la pièce soit déclarée conforme au contrôle, tous les points de l’axe doivent se trouver entièrement à l’intérieur de ce cylindre.
Anatomie du cadre de contrôle de parallélisme
La tolérance de parallélisme est appliquée sur un dessin CAO à l’aide d’un cadre de contrôle. Ce cadre se compose de trois blocs distincts : le bloc de symbole GD&T, le bloc de tolérance et le bloc de référentiel.
Le symbole GD&T de parallélisme (selon la norme ASME Y14.5) se compose de deux lignes parallèles inclinées à environ 60° par rapport à l’horizontale.
1. Le bloc de symbole GD&T
Ce bloc indique le type de tolérance géométrique appliquée. Chaque tolérance GD&T possède un symbole spécifique placé dans ce premier bloc. Le symbole GD&T de parallélisme (selon la norme ASME Y14.5) se compose de deux lignes parallèles inclinées à environ 60° par rapport à l’horizontale.
2. Le bloc de tolérance
Ce bloc décrit les modalités d’application de la tolérance, en définissant la forme de la zone, la valeur et la condition de matière.
- Forme de la zone : pour le parallélisme d’axe, un symbole de diamètre (Ø) est utilisé pour spécifier une zone cylindrique. Le parallélisme de surface utilise deux plans parallèles, ce qui constitue la valeur par défaut en GD&T et ne nécessite aucun symbole particulier.
- Valeur de tolérance : celle-ci désigne soit le diamètre du cylindre (pour les axes), soit la distance entre les deux plans (pour les surfaces). Conformément à la règle n° 1 du GD&T (le principe d’enveloppe), la tolérance de parallélisme ne peut pas dépasser la tolérance dimensionnelle spécifiée de l’élément.
- Modificateurs de condition de matière : les modificateurs de condition de matière (MMC ou LMC) peuvent s’appliquer au parallélisme d’axe et de plan médian pour contrôler les éléments dimensionnels (tels que les alésages ou les arbres). Ces modificateurs étant liés à une dimension, ils sont inapplicables aux surfaces planes. Conformément à la norme ASME Y14.5, en l’absence de modificateur spécifié, la tolérance s’applique par défaut quelle que soit la dimension de l’élément (RFS (Regardless of Feature Size) — sans modificateur de condition de matière).
3. Le bloc de référentiel
Le parallélisme étant un contrôle d’orientation, il nécessite un élément de référence (référentiel) par rapport auquel effectuer la vérification. Le référentiel définit l’orientation de référence et contraint les degrés de liberté de l’élément contrôlé.
Le référentiel est renseigné dans le bloc de référentiel, qui suit immédiatement le bloc de tolérance.
- Le parallélisme de surface et de plan médian ne requiert qu’un seul référentiel.
- Le parallélisme d’axe peut nécessiter un ou deux référentiels, selon la complexité de la pièce.
- Le parallélisme n’est généralement pas spécifié avec trois référentiels. La surface la plus grande et la plus stable est généralement retenue comme référentiel primaire. Il est possible d’utiliser plusieurs référentiels primaires ou secondaires. Lorsque deux référentiels primaires ou secondaires sont référencés, tels que A et B, ils sont spécifiés conjointement dans le même bloc de cadre de contrôle d’élément, séparés par un trait d’union (A-B).
Comprendre la tolérance bonus
Lorsque le parallélisme d’axe ou de plan médian est utilisé conjointement avec un modificateur MMC ou LMC, il devient éligible à la tolérance bonus.
La tolérance bonus est un écart supplémentaire admissible sur le parallélisme, qui intervient lorsqu’un élément dimensionnel s’écarte de la condition de matière spécifiée dans le cadre de contrôle. Elle se calcule comme la différence entre la taille réelle mesurée et la taille MMC/LMC.
- Pour les éléments internes (alésages) : la tolérance bonus augmente à mesure que la taille réelle augmente. (ex. : un alésage avec un MMC de 10,00 mm et une taille réelle de 10,10 mm gagne une tolérance bonus de 0,10 mm.)
- Pour les éléments externes (arbres) : la tolérance bonus augmente à mesure que la taille réelle diminue. (par ex. : un arbre avec un MMC de 10,00 mm et une taille réelle de 9,90 mm gagne une tolérance bonus de 0,10 mm.)
La tolérance de parallélisme totale admissible est la somme de la tolérance indiquée dans le cadre de contrôle et de la tolérance bonus calculée.
Parallélisme et autres spécifications géométriques
Le parallélisme peut parfois être confondu avec d’autres spécifications géométriques, dans la mesure où ceux-ci semblent contrôler des aspects similaires d’un élément. Pour éviter un surtolérancement ou une application incorrecte des spécifications, il est essentiel de comprendre en quoi le parallélisme se distingue des autres spécifications GD&T d’apparence similaire.
Parallélisme vs. Planéité
Le parallélisme et la planéité s’appliquent tous deux aux surfaces planes et utilisent une zone de tolérance délimitée par deux plans parallèles.
- La planéité est un contrôle de forme. Au même titre que la rectitude, la circularité, et la cylindricité.
- Elle ne fait pas référence à un référentiel. Elle ne porte que sur la forme de la surface elle-même.
- Le parallélisme est un contrôle d’orientation. Il maintient un alignement à 0° par rapport à un référentiel spécifique. Une surface peut être parfaitement plane tout en ne satisfaisant pas au contrôle de parallélisme si elle est inclinée par rapport au plan de référence.
Parallélisme vs. Angularité
Le parallélisme et l’angularité sont tous deux des spécifications d’orientation par rapport à un référentiel.
- Le parallélisme définit strictement une zone de tolérance parallèle (0°) au plan de référence.
- L’angularité définit une zone de tolérance angulaire et s’applique aux angles non parallèles et non perpendiculaires compris entre 0° et 90° (ex. : 30°, 45°). Une surface présentant un écart de 2° par rapport à un référentiel ne satisfera pas au contrôle de parallélisme, mais pourra satisfaire au contrôle d’angularité si une tolérance de 2° est spécifiée.
| Contrôle | Référentiel requis | Contrôles | Usage typique |
| Planéité | Non | Forme de surface | Forme de surface d’étanchéité ou de contact uniquement |
| Parallélisme | Oui | Orientation à 0° | Surfaces de joint, axes alignés |
| Angularité | Oui | Angle non nul | Surfaces inclinées |
| Position | Oui | Localisation et orientation des éléments dimensionnels | Alésages, arbres, rainures dans les assemblages |
Mesure du parallélisme : méthodes et équipements ?
Le parallélisme est une tolérance d’orientation qui s’applique toujours par rapport à un élément de référence spécifique. Pour le contrôle du parallélisme, la vérification doit être effectuée par rapport à ce référentiel.
Il existe plusieurs méthodes fiables pour mesurer le parallélisme. La méthode la plus précise est l’utilisation d’une machine à mesurer tridimensionnelle (MMT). Lorsque le recours à une MMT n’est pas envisageable, un comparateur à cadran associé à un simulateur de référentiel, tel qu’un marbre de contrôle, peut généralement fournir des résultats satisfaisants.
Machines à mesurer tridimensionnelles
Réservées aux exigences de haute précision, les MMT permettent de mesurer le parallélisme de surface, d’axe et de plan médian avec une précision remarquable. La MMT palpe plusieurs points sur la surface de référence pour établir le référentiel, puis palpe la surface supérieure.
Le logiciel calcule la distance minimale nécessaire pour ajuster deux plans parallèles contenant l’ensemble des points de la surface supérieure ; cette distance constitue l’écart de parallélisme. Bien que très précises, les MMT sont coûteuses, peu portables et nécessitent une maintenance annuelle onéreuse, de l’ordre de 15 à 20 %.
Marbre en granit et comparateur à cadran
Une méthode courante et portable, adaptée à l’atelier, consiste à utiliser un marbre en granit et un comparateur à cadran. La surface de référence de la pièce est posée directement sur le marbre propre, qui joue le rôle de simulateur de référentiel.
Le palpeur du comparateur à cadran entre en contact avec la surface supérieure et est déplacé en translation sur la pièce. La différence entre la valeur relevée la plus haute et la valeur relevée la plus basse détermine la valeur de la tolérance de parallélisme. (ex. : une valeur maximale de 0,08 mm et une valeur minimale de 0,02 mm donnent un écart de parallélisme de 0,06 mm.)
Interféromètre laser et autocollimateur
Pour les pièces de très grandes dimensions ou ne pouvant pas être déplacées, les interféromètres laser et les autocollimateurs constituent les solutions de contrôle de référence.
Ces outils analysent les déviations angulaires ou les motifs d’interférence dans un rayon de lumière réfléchi pour obtenir une précision inférieure au micron. Toutefois, ils sont très sensibles aux facteurs environnementaux tels que la dilatation thermique, l’humidité et les turbulences d’air.
Maîtriser les spécifications d’orientation
Le parallélisme est une tolérance d’orientation GD&T fondamentale, essentielle à la production fiable de surfaces parallèles. En maintenant un espacement et un alignement uniformes dans les limites et ajustements requis, il garantit un assemblage correct, une étanchéité sans fuite et une fiabilité mécanique à long terme.
En maîtrisant ses zones de tolérance spécifiques et les conditions de matière associées, les ingénieurs peuvent appliquer le parallélisme de manière efficace sans alourdir inutilement les coûts de fabrication.
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