Le principe 3-2-1, base de toute conception de montages d'usinage
Un corps libre possède six degrés de liberté : trois translations et trois rotations. Le principe 3-2-1 les bloque avec six points d'appui. Trois points dans le plan primaire bloquent trois degrés, deux points dans le plan secondaire en bloquent deux autres, et un dernier point bloque le sixième. Davantage d'appuis fixes rendent le montage hyperstatique : ce sont alors les écarts de la pièce qui fixent sa position.
Les points d'appui se placent sur les surfaces de référence du plan de la pièce, aussi éloignés que possible. L'effort de serrage doit plaquer la pièce contre les appuis, jamais l'en écarter, et s'appliquer là où elle est assez rigide pour ne pas se déformer. Deux pions dans deux trous se traitent avec un pion cylindrique et un pion dégagé, pour ne pas coincer la pièce.
En pratique, les points sont souvent remplacés par de petites surfaces d'appui ou des touches trempées, pour ne pas marquer la pièce. Pour des pièces moulées ou soudées aux surfaces irrégulières, on utilise des appuis réglables dans le plan primaire. L'essentiel est de respecter le principe : chaque degré de liberté est bloqué une fois, et une seule.
Gabarits de perçage et canons
Un gabarit de perçage guide le foret à la bonne position, sans que l'opérateur doive tracer et pointer. Nous le dessinons avec des canons de perçage normalisés selon DIN 179 (sans collerette) ou DIN 172 (avec collerette), emmanchés dans un alésage H7. L'alésage du canon est en F7 et laisse au foret un jeu adapté. À titre indicatif, la longueur du canon vaut au moins une à deux fois le diamètre du foret.
La distance entre le bas du canon et la pièce détermine l'évacuation des copeaux. Pour l'acier, la valeur indicative est d'environ 0,5–1 fois le diamètre du foret. Plus court, le guidage est meilleur mais les copeaux risquent de bourrer. Pour les longues séries, nous utilisons des canons amovibles, remplaçables sans jeter tout le gabarit.
Le gabarit doit aussi être impossible à utiliser de travers. Une butée asymétrique ou un pion supplémentaire qui ne s'engage que dans un sens – un détrompeur – empêche de percer la pièce en miroir. Cela ne coûte presque rien à dessiner et évite beaucoup de rebuts.
Montages de soudage, de collage et d'assemblage
Un montage de soudage doit tenir les pièces en place malgré la chaleur et le retrait. Nous plaçons les appuis pour que le joint reste accessible et que le retrait ait de la place, parfois avec une précontrainte que les essais de soudage justifient. Les sauterelles sont placées pour que l'opérateur les atteigne sans changer de prise. Les appuis proches du joint sont en cuivre ou protégés des projections, pour ne pas se souder ou s'user.
Les gabarits de collage et montages d'assemblage demandent rarement la même rigidité, mais doivent positionner les pièces exactement et se nettoyer facilement. Les montages imprimés y excellent. Une solution type : une plaque de base avec une empreinte qui suit le contour de la pièce, avec 0,2–0,3 mm de jeu par côté, et des pions qui bloquent la position. L'ordre de montage peut être gravé directement dans le montage.
L'ergonomie influence la cadence et la qualité. Le montage est placé à bonne hauteur de travail, les pièces lourdes glissent au lieu d'être soulevées, et les sauterelles sont à portée sans s'étirer. Un montage confortable est aussi un montage bien utilisé.
Calibres de contrôle et entre/n'entre pas
Un montage de contrôle compare la pièce au plan en quelques secondes. La pièce repose sur les mêmes références qu'à l'usinage, et des touches ou des pions montrent si les cotes critiques sont dans la tolérance. Les tampons entre/n'entre pas pour alésages se dessinent d'après les limites de l'ISO 286 : côté entre à la cote mini, côté n'entre pas à la cote maxi.
Pour être fiable, un montage de contrôle doit être nettement plus précis que la pièce. Règle pratique : l'incertitude du moyen de mesure ne dépasse pas un dixième de la tolérance. Cela décide si le montage peut être imprimé ou doit être usiné et étalonné. La façon d'indiquer les tolérances est détaillée sur nos plans techniques.
Les montages de contrôle pour pièces plastiques et tôles fonctionnent souvent comme une forme négative de la pièce, où les écarts apparaissent sous forme de jours le long des bords. Le jour se contrôle à la cale d'épaisseur : le contrôle est rapide et identique pour tous les opérateurs.
Montage imprimé ou usiné ?
Les montages imprimés en PETG, PA ou PA chargé carbone sont prêts en un ou deux jours. Ils conviennent aux courtes séries, à l'assemblage et au contrôle avec des tolérances de quelques dixièmes. Les zones d'usure reçoivent des bagues emmanchées, des inserts filetés et des plaquettes remplaçables. Voir les possibilités sous conception pour l'impression 3D.
Quand le montage reprend des efforts de coupe ou de la chaleur, ou exige une précision au centième, nous le dessinons pour l'usinage. Il est alors en aluminium ou en acier, avec pions et canons trempés. Vous recevez alors un plan avec tolérances et une nomenclature d'éléments standard, comme nos plans techniques. Chaque montage porte une référence et un indice, pour toujours utiliser la bonne version.
Autre avantage des montages imprimés : ils coûtent peu à remplacer. Quand la pièce change, nous imprimons une nouvelle version la même semaine, et l'ancienne reste disponible pour les variantes précédentes. On peut aussi équiper plusieurs postes de montages identiques.
Valeurs indicatives pour montages et gabarits
| Détail | Valeur indicative ou norme |
|---|---|
| Mise en position | 3-2-1 : trois + deux + un appui bloquent six degrés de liberté |
| Pions dans deux trous | un pion cylindrique + un pion dégagé (losange) |
| Canon de perçage sans collerette | DIN 179 / ISO 4247 – alésage F7, extérieur n6 |
| Canon de perçage avec collerette | DIN 172 – pour efforts axiaux plus élevés |
| Alésage du canon dans le montage | H7 |
| Distance canon – pièce | env. 0,5–1 × le diamètre du foret (acier) |
| Jeu dans une empreinte imprimée | env. 0,2–0,3 mm par côté |
| Incertitude du moyen de mesure | env. 1/10 de la tolérance au maximum |
| Vis souvent démontées dans le plastique | inserts filetés en laiton |
Valeurs indicatives. Les choix finaux dépendent du matériau de la pièce, de la taille de série et de la précision exigée.
Ce dont nous avons besoin
- Le modèle CAO de la pièce en STEP ou un plan avec tolérances
- Les cotes et surfaces critiques et les références du plan
- L'opération : perçage, soudage, collage, assemblage ou contrôle
- Machine ou poste : table de bridage, étau, rainures en T ou robot
- Taille de série et nombre de cycles par jour
- Comment la pièce est chargée et déchargée – et par qui
- Les éléments standard que vous utilisez déjà, par exemple sauterelles et pions
Exemples de projets
- Gabarit de perçage pour tube profilé
- Montage de soudage pour console ou cadre
- Gabarit de collage pour placer des aimants
- Montage d'assemblage carte et boîtier
- Montage de contrôle avec pions entre/n'entre pas
- Mors doux pour étau
- Montage de gravure et de marquage laser
- Support de préhenseur robot
- Gabarit de cintrage pour tubes et plats
- Gabarit de perçage pour mur ou armoire
Ce qui influence le prix et le délai
- Le nombre de variantes que le montage doit accepter
- Les tolérances et le choix entre usinage et impression
- Le nombre de points de serrage et d'appui
- Le besoin de pièces d'usure et de canons remplaçables
- Si le modèle CAO de la pièce existe ou doit être créé
- La documentation : plans, nomenclature et instruction
Ce que vous recevez
- Montage en assemblage avec la pièce
- Contrôle d'interférences avec outils, foret et torche
- Nomenclature des éléments standard avec références
- Plans pour l'usinage ou fichiers pour l'impression 3D
- Montage imprimé prêt à l'emploi (option)
- Marquage de la référence et de l'indice
Questions fréquentes
Quelle différence entre un montage et un gabarit ?
Un montage tient la pièce pendant l'usinage ou l'assemblage. Un gabarit guide en plus l'outil, comme un gabarit de perçage avec canons. Dans le langage courant, les deux termes se mélangent souvent.
Un montage imprimé en 3D tient-il en production ?
Pour l'assemblage, le collage et le contrôle, souvent pendant des milliers de cycles. Les zones d'usure reçoivent des bagues métalliques et des plaquettes remplaçables. Pour les montages qui reprennent des efforts de coupe ou de la chaleur, nous préférons l'usinage.
Qu'est-ce que le principe 3-2-1 ?
C'est une façon de bloquer les six degrés de liberté d'une pièce avec exactement six appuis : trois dans un plan, deux dans un deuxième et un dans un troisième. La position est identique à chaque fois, sans montage hyperstatique.
Avez-vous besoin du fichier CAO de la pièce ?
Le plus rapide est un fichier STEP. Nous pouvons aussi partir d'un plan, d'un échantillon ou de cotes et modéliser d'abord la pièce.
Un montage peut-il gérer plusieurs variantes ?
Oui. Avec des plaquettes interchangeables, des butées déplaçables ou des appuis indexés, une même base sert à plusieurs tailles. Cela réduit le nombre de montages sur l'étagère.
Quelle précision pour un montage imprimé ?
Avec une impression étalonnée et la reprise des trous critiques, la précision se situe typiquement autour de ±0,1–0,2 mm. Au-delà, nous emmanchons des bagues dans des trous alésés ou dessinons le montage pour l'usinage.