Leçon 2 — CAO 3D & Cotation ISO GPS
SolidWorks, CATIA, Inventor, Creo, NX — tolérances géométriques.
Objectifs de la leçon
- Distinguer les principaux logiciels CAO 3D du marché
- Maîtriser le modelage paramétrique (esquisse, extrusion, révolution)
- Créer un assemblage avec contraintes
- Appliquer la cotation ISO GPS (NF E 04-552)
- Lire et produire un plan 2D normalisé (NF EN ISO 128)
1. Panorama des logiciels CAO 3D
La CAO 3D paramétrique permet de créer des modèles dont les dimensions sont liées par des relations mathématiques. Une modification de paramètre se propage automatiquement à tout le modèle et aux assemblages associés.
| Logiciel | Éditeur | Marché cible | Usage |
|---|
| SolidWorks | Dassault Systèmes | PME industrielle | Le plus enseigné en BTS/IUT FR |
| CATIA V5/V6 | Dassault Systèmes (3DEXPERIENCE) | Aéronautique, Automobile | Airbus, Renault, Peugeot |
| Inventor | Autodesk | PME, mécanique générale | Concurrent direct SolidWorks |
| Creo Parametric | PTC (anciennement Pro/Engineer) | Industrie lourde, aéro | Lockheed Martin, Boeing |
| NX (Siemens NX) | Siemens PLM | Automobile, énergie, défense | Volkswagen, GE Aviation |
| FreeCAD | Open Source (LGPL) | Makers, enseignement | Gratuit, écosystème Python |
Selon SolidWorks Education : « SolidWorks est utilisé par plus de 3,2 millions d'ingénieurs et designers dans le monde, dans 280 000 entreprises. Le logiciel est enseigné dans plus de 250 établissements d'enseignement supérieur en France. »
Source : solidworks.com/fr — éducation
2. Modélisation paramétrique avec SolidWorks
2.1 Workflow de création d'une pièce
- Esquisse 2D (Sketch) — tracé sur plan de référence (XY, XZ, YZ)
- Contraintes géométriques — coïncident, perpendiculaire, parallèle, tangent
- Contraintes dimensionnelles — cotes pilotées (paramètres)
- Feature — extrusion (Boss-Extrude), révolution (Revolve), balayage (Sweep), lissage (Loft)
- Features supplémentaires — congé (Fillet), chanfrein (Chamfer), perçage (Hole Wizard), coque (Shell)
2.2 Assemblage (Assembly)
Contraintes d'assemblage dans SolidWorks (Mates) :
- Coïncident — 2 surfaces/arêtes confondues
- Concentrique — 2 cylindres coaxiaux
- Distante — distance fixée entre 2 éléments
- Angulaire — angle entre 2 plans
- Engrenage (Gear Mate) — rapport de vitesse entre 2 arbres
Exercice : créer un palier simple dans SolidWorks
Créez un palier rectangulaire 80×60×40 mm, avec alésage Ø30 H7 centré, 4 perçages de fixation Ø8,5 aux coins (entraxe 60×40).
Workflow :
1. Esquisse plan dessus : rectangle 80×60 (origine centre)
2. Extrusion 40 mm symétrique
3. Hole Wizard → Simple Through : 4× Ø8,5 mm avec patron
4. Alésage Ø30 au centre (Hole Wizard → Counterbore ou simple)
5. Congés Ø3 sur arêtes extérieures
6. Mise en plan ISO A4 : 3 vues + coupes
3. Cotation ISO GPS (Geometric Product Specifications)
La norme NF EN ISO 1101:2017 définit les tolérances géométriques indiquées sur les plans 2D. La série ISO GPS remplace progressivement les normes ANSI GD&T.
3.1 Les 4 familles de tolérances géométriques
| Famille | Caractéristique | Symbole |
|---|
| Forme | Rectitude, planéité, circularité, cylindricité | —, □, ○, ⌭ |
| Orientation | Perpendicularité, parallélisme, angularité | ⊥, //, ∠ |
| Position | Position vraie, concentricité, symétrie | ⊕, ◎, ≡ |
| Battement | Battement circulaire, total | ↗, ⇒ |
3.2 Lecture d'un cadre de tolérance
Format : [Symbole | Valeur de tolérance | Référence (datum)]
Exemple : ⊥ 0,05 A = perpendicularité ≤ 0,05 mm par rapport à la référence A.
3.3 Tolérances d'état de surface (ISO 1302)
- Ra — rugosité arithmétique moyenne. Ra 0,8 = surface usinée fine (rectification). Ra 3,2 = tournage soigné. Ra 12,5 = brut de fonderie.
- Symbole sur plan : triangle de surface ✓ avec indication Ra.
4. Plans 2D normalisés (NF EN ISO 128)
La norme NF EN ISO 128 régit les principes généraux de représentation graphique technique. Les formats ISO : A0 (841×1189), A1 (594×841), A2 (420×594), A3 (297×420), A4 (210×297).
4.1 Vues standard
- Vue de face (F) — vue principale, choix pertinent
- Vue de gauche (G) — à droite de F en norme européenne (ISO 3ème dièdre)
- Vue de dessus (D) — en dessous de F
- Coupes — coupe totale A-A, coupe locale, coupe partielle, brisée
Astuce SolidWorks E5 : Activez les Design Tables (tableur Excel intégré) pour créer des familles de pièces paramétrées en 1 clic (ex : familles de vis M4/M5/M6/M8). Les correcteurs de l'épreuve E5 valorisent cette maîtrise avancée. Également : utilisez Toolbox SolidWorks (bibliothèque vis, roulements, profils ISO).
Erreur courante en cotation GPS : Ne pas confondre tolérance de position vraie (⊕) et cote de positionnement ordinaire. La position vraie s'exprime en zone de tolérance cylindrique (Ø tolérance) ou rectangulaire selon ISO 1101. Une erreur de symbole sur un plan = risque de rebut ou de conflit avec le fournisseur.
Synthèse
- SolidWorks = leader enseignement BE en France (Dassault)
- CATIA V5/V6 = aéro/auto (3DEXPERIENCE)
- Modélisation : esquisse → feature → assemblage
- ISO GPS NF EN ISO 1101 : 4 familles tolérances
- Ra 0,8 (rectif), Ra 3,2 (tournage), Ra 12,5 (brut)
- Plans NF EN ISO 128 : vues + coupes + cartouche
Pour aller plus loin
