Le plan de définition (ou dessin de définition) est le document qui décrit sans ambiguïté le produit fini attendu. C'est une pièce contractuelle : ce qui n'y figure pas ne peut pas être exigé, et ce qui y figure doit être respecté. Le qualiticien s'y réfère en permanence pour construire ses gammes de contrôle.

Chaque dimension est exprimée par une cote nominale : la valeur théorique visée (par exemple un diamètre de 20 mm). Mais aucune fabrication n'est parfaite : la cote réelle s'écarte toujours de la valeur théorique. Le plan encadre donc cet écart admissible par une tolérance.

• Cote nominale : la valeur de référence inscrite (ex. 20).
• Écarts : les limites haute et basse admises (ex. +0,1 / -0,1).
• Cote maxi / cote mini : les valeurs extrêmes acceptables (ex. 20,1 et 19,9).
• Intervalle de tolérance (IT) : la largeur totale de la zone acceptable (ex. 0,2 mm).

Une cote tolérancée peut s'exprimer de plusieurs manières équivalentes. Le qualiticien doit savoir passer de l'une à l'autre sans erreur, car son moyen de mesure lui donnera une valeur brute qu'il faut comparer aux limites.

Plus l'IT est serré, plus la pièce est difficile (et coûteuse) à produire et à contrôler : il faut un procédé capable et un moyen de mesure de résolution suffisante. Un IT de 0,01 mm ne se contrôle pas au pied à coulisse.

Quand deux pièces s'assemblent (un arbre dans un alésage), on ne tolérance pas chaque cote au hasard : on utilise le système d'ajustements ISO 286. Il combine une position d'intervalle (une lettre) et une qualité / classe de tolérance IT (un chiffre, IT01 à IT18).

• Lettre : position de l'IT par rapport à la ligne zéro. Majuscule pour les alésages (H, G, K…), minuscule pour les arbres (h, g, f, p…).
• Chiffre : la classe de tolérance, qui fixe la largeur de l'IT selon la dimension. Plus le chiffre est petit, plus c'est précis (IT6 < IT7 < IT8).

La notation H7/g6 désigne ainsi un alésage H7 associé à un arbre g6 — un ajustement avec jeu, très courant en mécanique (guidage tournant). On distingue trois familles d'assemblage :

Le système à alésage normal (l'alésage est en H, l'arbre porte la variation) est le plus répandu car il limite le nombre d'outils de perçage/alésage à gérer. La norme de référence est la NF EN ISO 286-1 et 286-2, publiée par l'ISO et l'AFNOR.

Une pièce peut avoir toutes ses cotes dimensionnelles bonnes et rester inutilisable : un arbre au bon diamètre mais tordu, une face au bon écartement mais non perpendiculaire. La spécification géométrique des produits (GPS) encadre la forme, l'orientation et la position réelles des éléments. La norme centrale est la NF EN ISO 1101.

Les tolérances géométriques se rangent en quatre grandes catégories :

Chaque spécification s'écrit dans un cadre de tolérance : symbole géométrique, valeur de la zone de tolérance, éventuellement lettre(s) de référence spécifiée (datum). Les références (A, B, C…) définissent le système d'axes à partir duquel on mesure orientation et position.

La rugosité décrit les micro-irrégularités d'une surface usinée. Elle conditionne le frottement, l'étanchéité, l'adhérence d'un revêtement, la tenue en fatigue ou l'aspect. Sur le plan, elle s'indique par un symbole avec des paramètres chiffrés. Les plus courants :

• Ra : écart moyen arithmétique du profil. Le paramètre le plus utilisé, robuste et facile à mesurer (ex. Ra 1,6 µm).
• Rz : hauteur maximale du profil (moyenne des hauteurs pic-vallée sur plusieurs longueurs de base). Plus sensible aux défauts isolés.
• Rmax, Rp, Rq… : paramètres complémentaires selon les besoins fonctionnels.

La normalisation des états de surface a évolué : la série ISO 21920 (parties 1, 2 et 3, publiée à partir de 2021) remplace progressivement l'ancienne ISO 4287 (et l'ISO 4288 pour les règles de mesure). Le qualiticien peut donc rencontrer les deux référentiels selon l'ancienneté des plans : il faut vérifier la version citée dans le cartouche.

Deux grands systèmes de cotation coexistent dans l'industrie mondiale. Un qualiticien travaillant avec des donneurs d'ordre internationaux doit savoir les distinguer :

• Système ISO / GPS : dominant en Europe (ISO 1101, ISO 286, ISO 5459 pour les références…).
• Système ASME Y14.5 (GD&T) : d'origine nord-américaine, très utilisé en aéronautique et automobile US. Concepts proches mais notations et règles parfois différentes (ex. traitement du principe d'enveloppe, condition matière MMC/LMC).

Enfin, certaines cotes portent un symbole de caractéristique spéciale : elles ont un impact sur la sécurité (ex. freinage, tenue mécanique) ou le respect d'une réglementation. Elles imposent une surveillance renforcée : contrôle systématique, traçabilité accrue, capabilité démontrée.

« La spécification géométrique des produits (GPS) est l'ensemble des règles permettant de définir sans ambiguïté la géométrie d'un produit et d'en contrôler la conformité. »

— Principe des normes de la série ISO GPS (ISO 1101, ISO 286, ISO 8015)