Août 2010



L'appariement de pièces identiques

Généralement, quand nous nous représentons une paire de pièces concourantes, nous pensons en termes de gauche/droite, avant/arrière, et haut/bas, les deux pièces étant distinctes l'une de l'autre. Dans certains cas, toutefois, deux pièces concourantes peuvent être absolument identiques. Autrement dit, on peut prendre deux pièces identiques dans un même bac et les joindre. Cette conception présente l'avantage de réduire les coûts de fabrication (les pièces pouvant être produites dans un seul moule au lieu de deux ou davantage), tout en réduisant également les coûts de gestion des stocks.


Il est donc très intéressant de créer des pièces concourantes identiques lorsque la possibilité existe. La difficulté est que les pièces présentant un potentiel d'accouplement avec des pièces identiques ne sont pas toujours faciles à reconnaître. Leur géométrie peut varier de la plus simple à la plus complexe mais leur assemblage présente toujours une caractéristique commune de symétrie rotationnelle (et non bilatérale ou miroir). Selon Wikipedia, un objet présentant une symétrie rotationnelle est un objet dont l'apparence reste identique lorsqu'on lui applique une certaine rotation.


Prenons l'exemple de la boîte assemblée de la Figure 1. Sous sa forme la plus simple (boîte rectangulaire) la pièce serait symétrique, tant sur le plan bilatéral que rotationnel. Si on lui ajoute des charnières à l'arrière et des verrous à l'avant, l'ensemble conservera une symétrie rotationnelle mais non plus bilatérale. C'est la répartition des éléments de charnière sur le bord arrière et des éléments de verrouillage sur le bord avant qui permet l'appariement de pièces identiques.

Figure 1 – Un moule unique peut servir à créer une boîte, en utilisant une conception d'appariement de pièces identiques selon un assemblage symétrique sur le plan rotationnel.

Figure 1 – Un moule unique peut servir à créer une boîte, en utilisant une conception d'appariement de pièces identiques selon un assemblage symétrique sur le plan rotationnel.


Si le concepteur n'avait pas étudié la possibilité d'apparier des pièces identiques, nous pourrions avoir ici deux pièces différentes. La première comporterait deux crochets de charnière et deux languettes de verrouillage, et la deuxième deux tiges de charnière et deux tenons de verrouillage. En créant une pièce n'utilisant qu'un seul de chacun de ces éléments, le concepteur a éliminé la nécessité d'un deuxième moule. Lorsqu'on assemble deux pièces ainsi conçues, l'élément crochet de la charnière de chacune d'entre elles (arrière gauche) retient la tige de l'autre (arrière droite), et la languette de verrouillage de chaque moitié (avant gauche) s'engage dans le tenon de verrouillage de la pièce appariée (avant droite). On obtient ainsi une pièce unique qui peut servir de base ou de couvercle.


La Figure 2. offre un deuxième exemple. Le tube coudé est moulé en deux moitiés afin de faciliter son éjection. Les deux pièces sont ensuite vissées ensemble et forment le tube complet. Si le concepteur avait voulu que les pièces puissent s'encliqueter l'une dans l'autre, il aurait pu modifier le design de manière à avoir un nombre pair de connecteurs mâles et femelles sur chaque pièce. En faisant alors tourner l'une des pièces, comme dans le cas de la boîte (Figure 1), on alignerait ses connecteurs mâles avec les connecteurs femelles de l'autre pièce ce qui permettrait de les encliqueter ensemble.

Figure 2 – On peut visser deux pièces ensemble pour former un tube complet.

Figure 2 – On peut visser deux pièces ensemble pour former un tube complet.


La Figure 3 représente un exemple plus complexe. Les ergots se trouvant à droite de la pièce s'alignent avec les trous de gauche afin que les deux pièces identiques puissent s'encliqueter pour former le dispositif complet.

Figure 3 – Cette pièce en forme de clé constitue la moitié d'un matériel médical utilisé dans une procédure chirurgicale mini invasive.

Figure 3 – Cette pièce en forme de clé constitue la moitié d'un matériel médical utilisé dans une procédure chirurgicale mini invasive.


Il aurait peut-être été possible de concevoir le moulage de ce matériel en une seule pièce au lieu de deux, mais en laissant des zones très épaisses ce qui va à l'encontre des certaines règles de base à respecter dans la conception de pièces injectées. Afin d'éviter ce problème, on aurait pu amincir les parois de la pièce unique, mais au risque d'affecter sa manipulation. La conception en deux pièces permet d'obtenir des parois minces, facilement moulées, tout en conservant une forme arrondie facilitant la manipulation. Par ailleurs, le coût de la matière se trouve minimisé puisque le matériel assemblé est évidé et donc plus léger.


Les opportunités de création de pièces appariées identiques sont relativement rares. En général, le haut et le bas, l'avant et l'arrière ont des fonctions différentes et sont conçus en conséquence. Si, toutefois, vous devez réaliser un assemblage symétrique, formé de deux pièces ou davantage (généralement afin d'obtenir un intérieur évidé), vous pourrez avoir l'option de concevoir des pièces identiques appariées. La principale difficulté se situe généralement au niveau des surfaces concourantes et des connecteurs.


Dans les trois exemples présentés plus haut, les bords jointifs se situent dans un même plan mais ce n'est pas toujours le cas. Si le bord de la pièce comporte une saillie, la pièce concourante devra, après rotation, comporter un retrait permettant l'alignement des bords au moment exact où les connecteurs mâles et femelles s'alignent. Au cours du développement d'une telle pièce, l'obtention de cet alignement commence dès la phase de dessin et s'achève avec l'essai de pièces véritables.