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Partie B · Références · Chapitre 7

Six degrés de liberté Six degrees of freedom

Une pièce libre peut bouger de six façons. Mettre une pièce en référence, c’est supprimer ces mouvements par étapes, dans l’ordre que le plan impose.

Voir et manipuler :Animation · Six degrés de liberté

Publié · version 1.0 · 17 octobre 2026. Validé par l’éditeur : liens et cohérence vérifiés à chaque construction. Pour une décision contractuelle, la règle se lit dans le texte de la norme.

Niveau de lecture

Identifiant ch07Version 1.0Publié le 17 octobre 2026Validation : éditeur

Étapes de la chaîne traitées par ce chapitre : Interprétation, Pièce réelle, CMM / MMT.

Sur cette page

Six mouvements possibles

Dans l’espace, un solide peut glisser le long de trois axes et tourner autour de chacun d’eux. Ces six mouvements sont ses degrés de liberté. Tant qu’un mouvement reste libre, aucune distance ni aucun angle ne peut être évalué dans cette direction.

Figure 7.1Les six mouvementsPerspective cavalière, schéma de principe
Les six degrés de liberté d’un blocUn bloc et ses trois axes : X vers la droite, Y vers le fond, Z vers le haut. Flèches droites bleu nuit : translations Tx, Ty, Tz. Flèches courbes orange : rotations Rx, Ry, Rz autour de chaque axe.TzTxTyRzRxRy

Translations : la pièce glisse le long d’un axe Rotations : la pièce tourne autour d’un axe

Figure 7.1. Trois translations, notées T, et trois rotations, notées R. Repère direct, comme sur une MMT : X vers la droite, Y vers le fond, Z vers le haut.
Hypothèses et unités de la figure
Repère
Direct : X vers la droite, Y vers le fond, Z vers le haut.
Statut
Graphique : redessiné. Technique : validé (v1.0).
Les six degrés de liberté d’une pièce posée à plat, Z vertical.
DegréMouvementSur une pièce posée à plat, Z vertical
TxTranslation le long de XGlisse dans le sens de sa longueur
TyTranslation le long de YGlisse dans le sens de sa largeur
TzTranslation le long de ZMonte ou descend
RxRotation autour de XBascule vers l’avant ou vers l’arrière
RyRotation autour de YPenche vers la gauche ou vers la droite
RzRotation autour de ZPivote à plat

Pièce ou zone de tolérance ? La norme ISO raisonne sur la zone de tolérance, dont les références bloquent les degrés de liberté. L’atelier, comme ASME Y14.5, raisonne sur la pièce, que les références immobilisent. Le mouvement relatif est le même : ce chapitre le décrit du point de vue de la pièce, plus simple à se représenter.

La méthode 3-2-1

Pour immobiliser un bloc, six points d’appui suffisent : trois sur une première face, deux sur une deuxième, un sur une troisième. Chaque groupe de points matérialise une référence et supprime une partie des mouvements.

Figure 7.2Mise en position 3-2-1Schéma de principe, pas à l’échelle

Six points d’appui

Les six points d’appui du blocBloc vu en transparence : trois points A1, A2, A3 sous la pièce, deux points B4, B5 sur la face arrière, un point C6 sur le flanc gauche.A1A3A2B4B5C6XZYA1, A2, A3 sous la pièceB4, B5 sur la face arrièreC6 sur le flanc gauche

Mouvements encore libres (vues de dessus)

Après AVue de dessus : la pièce peut encore glisser en X et en Y et pivoter autour de Z.

Après A
Restent Tx, Ty, Rz

Après A puis BLa face arrière B est en appui : seule reste la translation en X.

Après A puis B
Reste Tx

Après A, B puis CLe flanc gauche C est aussi en appui : plus aucun mouvement.

Après A, B puis C
Plus aucun mouvement

Légende : RéférenceMatière

Figure 7.2. À gauche, les six points d’appui sur le bloc, vu en transparence : dessous, fond et côté gauche. À droite, les mouvements encore libres après chaque référence ; en vert, les références déjà en appui.
Hypothèses et unités de la figure
Simplifications
Points d’appui de principe ; leur répartition réelle doit être aussi large que possible sur chaque face.
Statut
Graphique : redessiné. Technique : validé (v1.0).
Méthode 3-2-1. Appuis, mouvements supprimés et mouvements restants.
RéférenceAppuisMouvements supprimésMouvements restants
A, primaireTrois points : A1, A2, A3Tz, Rx, RyTx, Ty, Rz
B, secondaireDeux points : B4, B5Ty, RzTx
C, tertiaireUn point : C6TxAucun
Attention

La méthode 3-2-1 est un modèle pédagogique. Elle décrit trois faces planes perpendiculaires entre elles ; ce n’est pas la seule configuration possible d’un système de références. Sur un dessin, un élément de référence A sans autre précision est la face entière, pas trois points.

Les six appuis sont numérotés ici de 1 à 6, comme en isostatisme. Portés sur un dessin comme références partielles, ils se numérotent par lettre : A1, A2, A3, B1, B2, C1 (chapitre 8).

Exigence normativeISO 5459

La référence primaire n’est contrainte par aucune autre. La référence secondaire est contrainte en orientation par la primaire. La référence tertiaire est contrainte par la primaire et par la secondaire. Une contrainte d’orientation limite des rotations ; une contrainte de position limite des translations.

Rapporté d’après les sources publiques de la norme (registre N02) ; en cas de litige, le texte officiel fait foi.

Chaque forme de référence supprime des mouvements différents

approfondi

Un plan ne supprime pas les mêmes mouvements qu’un axe ou qu’un centre. Le tableau donne le cas d’une référence prise seule, en primaire.

Mouvements supprimés par une référence seule, en primaire. ● supprimé · ○ laissé libre.
Élément associéRéférenceTxTyTzRxRyRzCe qui reste libre
Plan, normale ZPlanlibrelibresupprimésupprimésupprimélibreGlisse et pivote dans son plan
Cylindre, axe ZAxesupprimésupprimélibresupprimésupprimélibreGlisse et tourne sur son axe
SphèrePointsupprimésupprimésupprimélibrelibrelibreTourne sur son centre
Cône, axe ZAxe et pointsupprimésupprimésupprimésupprimésupprimélibreTourne sur son axe
Deux plans parallèles, normale YPlan médianlibresupprimélibresupprimélibresuppriméGlisse et pivote dans son plan
Exigence normativeISO 5459

Une classe d’invariance regroupe les éléments idéaux dont la surface nominale ne varie pas pour les mêmes degrés de liberté. Un plan reste identique à lui-même quand il glisse dans son plan ou tourne autour de sa normale : il ne peut donc pas supprimer ces trois mouvements.

Rapporté d’après les sources publiques de la norme (registre N02) ; en cas de litige, le texte officiel fait foi.

En secondaire ou en tertiaire, une référence ne supprime que des mouvements encore libres. La méthode 3-2-1 n’est qu’un cas parmi d’autres : une bride se met très souvent en position par une face, un alésage et une rainure, et les six mouvements sont supprimés sans trois plans perpendiculaires.

Figure 7.3Une autre configuration : plan, axe, plan médianSchéma de principe, pas à l’échelle

Vue de dessus

Bride vue de dessusBride circulaire avec un alésage central B et une rainure d’indexage C sur le bord droit.BCXY

Coupe par l’axe de l’alésage

Coupe de la brideCoupe par l’axe de l’alésage : face d’appui A en bas, axe de l’alésage B perpendiculaire à A, rainure à droite.BrainureAXZ

A face d’appui : un plan · B alésage de centrage : un axe, perpendiculaire à A · C rainure d’indexage : un plan médian

Légende : RéférenceGéométrie théoriqueMatière

Figure 7.3. Face d’appui A, alésage de centrage B, rainure d’indexage C. L’axe de B est contraint à rester perpendiculaire à A ; il ne supprime que deux translations.
Hypothèses et unités de la figure
Statut
Graphique : redessiné. Technique : validé (v1.0).
Bride : face, alésage, rainure. Mouvements supprimés par chaque référence.
RéférenceÉlément de référenceMouvements supprimésMouvements restants
A, primaireFace d’appui : un planTz, Rx, RyTx, Ty, Rz
B, secondaireAlésage : un axeTx, TyRz
C, tertiaireRainure : un plan médianRzAucun
Bonne pratique métrologiqueConseil issu de la pratique, non normatif

Compter les mouvements supprimés par chaque référence, dans l’ordre du cadre. S’il en reste, vérifier que la tolérance n’en a pas besoin. Si une référence n’en supprime aucun de plus, elle est sans effet : question à poser au bureau d’études.

Faut-il toujours supprimer les six mouvements ?

Non. Une tolérance n’exige de bloquer que les mouvements qui comptent pour elle. Les autres restent libres, et le cadre ne cite alors qu’une ou deux références.

Exigence normativeISO 5459

Les références spécifiées sont le moyen de bloquer les degrés de liberté d’une zone de tolérance. Par défaut, une référence bloque, selon sa forme, tous ceux qu’elle peut bloquer, qui sont exigés par la caractéristique du cadre et que les références précédentes n’ont pas déjà bloqués. Le modificateur >< la limite aux degrés de liberté en orientation.

Rapporté d’après les sources publiques de la norme (registre N02) ; en cas de litige, le texte officiel fait foi.

Ce que bloquent les références citées par le cadre.
CadreCe que les références bloquentCe qui reste libre
0,05A
A : un plan
Rx et Ry. Le plan A pourrait aussi bloquer Tz, mais une orientation ne l’exige pas.Les translations et la rotation autour de la normale à A : la zone garde sa direction et se place librement.
0,02A–B
A–B : un axe commun
Deux translations et deux rotations : tout ce qu’un axe peut bloquer.La rotation autour de l’axe et le glissement le long de l’axe. La pièce tourne : c’est le principe du contrôle.
Ø0,1ABC
A, B, C : trois plans
L’orientation de la zone par A, sa position par B et C.Aucun mouvement : l’axe théorique du trou est entièrement situé.
Erreur fréquente

Évaluer une tolérance dans l’alignement complet de la pièce alors que son cadre ne cite qu’une référence. Les références non citées ajoutent des contraintes que le plan ne demande pas : le résultat ne peut qu’être égal ou plus grand, et une pièce bonne peut être refusée.

Sur la MMT : de l’appui au repère

approfondi

Sur une MMT, la pièce n’est pas mise en appui sur ses éléments de référence : elle est maintenue sans être déformée, palpée, puis le logiciel construit le repère. Les trois étapes de l’alignement reprennent la même logique.

De l’appui au repère. Les trois étapes de l’alignement.
Étape de l’alignementCe qu’elle fixeDans le cas 3-2-1
Orientation dans l’espace, ou mise à niveauDeux rotationsRéférence primaire A : Rx, Ry
Rotation dans le planLa dernière rotationRéférence secondaire B : Rz
OriginesTrois translationsA donne Tz, B donne Ty, C donne Tx
Recommandation MMTStratégie de mesure conseillée, non normative

Un programme utilise souvent deux repères. L’alignement de base sert à retrouver la pièce et à piloter la machine. Le système de références d’une tolérance sert à l’évaluer. Ils peuvent coïncider, mais chaque cadre s’évalue dans le système que ses propres cases désignent.

Différence ISO / ASMEASME Y14.5

L’équivalent ASME est le datum reference frame, défini comme trois plans perpendiculaires entre eux ; le système de références ISO est un ensemble d’éléments de situation. Depuis l’édition 2009, ASME note les degrés de liberté x, y, z pour les translations et u, v, w pour les rotations ; un cadre peut indiquer entre crochets ceux que chaque référence bloque.

Rapporté d’après les sources publiques de la norme (registre N21) ; en cas de litige, le texte officiel fait foi.

Exigence normativeISO 5459:2024

L’édition 2024 ajoute un indicateur de système de coordonnées, datum coordinate system, et une annexe normative qui établit ce repère à partir d’un système de références (avant-propos de la norme). Les exemples de cette encyclopédie ne l’emploient pas : leurs repères se construisent à partir des références, dans l’ordre du cadre.

Rapporté d’après les sources publiques de la norme (registre N02) ; en cas de litige, le texte officiel fait foi.

À retenir
  • Une pièce libre a six degrés de liberté : trois translations, trois rotations.
  • Chaque référence en supprime certains, selon sa forme, son rang dans le cadre et ce que la tolérance exige.
  • ISO raisonne sur la zone de tolérance, l’atelier sur la pièce : le mouvement relatif est le même.
  • 3-2-1 est un modèle pédagogique pour trois faces planes, pas une règle générale.
  • Une tolérance s’évalue dans le système de références de son propre cadre.
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