2.1Créer un assemblage : insertion & contraintes (coïncidence, concentrique…)
Après la pièce, l'assemblage : le document où l'on positionne plusieurs pièces les unes par rapport aux autres pour former un mécanisme ou un produit. Point capital à comprendre d'emblée : un assemblage ne contient pas les pièces, il les référence — chaque composant reste un fichier .SLDPRT indépendant, et l'assemblage enregistre où il se trouve et comment il est contraint. C'est pourquoi la gestion des fichiers est cruciale (déplacer une pièce sans son assemblage « casse » les références — nous y reviendrons). On construit un assemblage en insérant des composants (le premier inséré est généralement fixe — ancré à l'origine, il sert de référence stable ; les suivants arrivent « flottants », libres de bouger). Puis on les contraint.
Les contraintes d'assemblage (mates) sont le cœur du sujet. Elles suppriment des degrés de liberté : une pièce libre dans l'espace en a six (trois translations, trois rotations) ; chaque contrainte en retire, jusqu'à ce que la pièce soit soit complètement fixée, soit libre exactement selon le mouvement voulu. Les contraintes standard les plus utilisées : coïncidence (deux faces/arêtes/points qui se touchent ou s'alignent — la plus fréquente), concentrique (deux cylindres/perçages partagent le même axe — pour un axe dans un trou), parallèle, perpendiculaire, tangente, et distance/angle (avec une valeur, comme les cotes d'esquisse). L'idée directrice : reproduire les liaisons mécaniques réelles. Un axe dans un palier = concentrique (il peut tourner et coulisser) + éventuellement une coïncidence pour le buter ; une vis dans un trou taraudé = concentrique + coïncidence de l'appui de tête. Bien contraindre, c'est traduire la mécanique réelle en relations géométriques. SolidWorks aide avec les SmartMates (contraintes automatiques par glisser-déposer intelligent) et détecte les degrés de liberté restants et les interférences (pièces qui se chevauchent — un défaut de conception à corriger). Un assemblage bien contraint se comporte comme le vrai mécanisme : ce qui doit bouger bouge, ce qui doit être fixe est fixe — et c'est la base de toute vérification cinématique et de tout montage virtuel.
Vocabulaire de la section
- Assemblage (référence)
- Document positionnant plusieurs pièces par des contraintes ; il RÉFÉRENCE les fichiers pièces (ne les contient pas) — d'où l'importance de la gestion des fichiers.
- Composant fixe / flottant
- Le premier composant inséré est généralement fixe (ancré à l'origine, référence stable) ; les suivants arrivent flottants, à contraindre.
- Degrés de liberté
- Les six mobilités d'une pièce libre (3 translations + 3 rotations) ; chaque contrainte en supprime, jusqu'à fixation ou mouvement voulu.
- Contrainte (mate)
- Relation géométrique entre composants (coïncidence, concentrique, parallèle, distance…) reproduisant une liaison mécanique et supprimant des degrés de liberté.
- Interférence
- Chevauchement physique de deux pièces (matière commune) ; défaut détectable par l'outil dédié, à corriger avant fabrication.
Que fait réellement un assemblage vis-à-vis des pièces ?
En pratique — Assembler et contraindre un mécanisme simple
- Créez un assemblage et insérez une première pièce (elle devient fixe) puis les composants suivants (flottants).
- Contraignez un axe dans un perçage : contrainte concentrique (même axe) + coïncidence pour le positionner en longueur.
- Ajoutez une visserie ou une plaque avec coïncidence de faces ; utilisez une contrainte de distance pour un jeu contrôlé.
- Lancez la détection d'interférences et vérifiez les degrés de liberté restants (déplacez les pièces libres pour voir ce qui bouge encore).
Points clés à retenir
- L'assemblage RÉFÉRENCE les pièces (fichiers .SLDPRT indépendants), il ne les contient pas — la gestion des fichiers est donc critique.
- Le 1er composant est FIXE (référence stable) ; les contraintes (mates) suppriment les DEGRÉS DE LIBERTÉ des suivants.
- Contraintes clés : COÏNCIDENCE (touche/aligne), CONCENTRIQUE (même axe), parallèle, tangente, distance/angle — reproduire les LIAISONS MÉCANIQUES réelles.
- Vérifier les degrés de liberté restants (ce qui bouge encore) et détecter les INTERFÉRENCES (pièces qui se chevauchent) — défaut à corriger.
Questions fréquentes
Mon assemblage est « sur-contraint » ou les pièces bougent bizarrement : comment bien contraindre ?
Ces deux symptômes opposés — sur-contrainte et sous-contrainte — sont les difficultés classiques de l'assemblage, et les résoudre demande de raisonner en degrés de liberté. Rappel : une pièce libre a six degrés de liberté (elle peut translater selon X, Y, Z et tourner autour de X, Y, Z). Contraindre, c'est en retirer juste ce qu'il faut. Sous-contrainte (« les pièces bougent bizarrement ») : il reste des degrés de liberté non maîtrisés, donc la pièce flotte de façon imprévue quand vous la manipulez ou quand l'assemblage se recalcule. Diagnostic : SolidWorks affiche les composants « sous-contraints » (souvent un signe (-) devant leur nom dans l'arbre) ; vous pouvez aussi glisser une pièce pour voir dans quelles directions elle bouge encore. Solution : ajoutez la ou les contraintes qui suppriment les mouvements indésirables — mais attention, seulement ceux qui doivent l'être (une pièce mobile DOIT garder son degré de liberté de mouvement !). Sur-contrainte (« mate en conflit ») : vous avez ajouté des contraintes redondantes ou contradictoires — vous imposez deux fois la même chose, ou deux choses incompatibles. SolidWorks refuse et signale le conflit. Cause fréquente : vouloir « tout bloquer » par excès de prudence, en empilant coïncidences et parallèles qui se recouvrent. Solution : supprimez les contraintes redondantes ; il n'en faut que le strict nécessaire. La bonne méthode, celle qui évite les deux écueils : pensez à la liaison mécanique réelle AVANT de contraindre. Demandez-vous « comment cette pièce est-elle liée dans la réalité, et que doit-elle pouvoir faire ? ». Un axe dans un palier tourne et coulisse → une seule contrainte concentrique suffit (elle laisse la rotation et la translation le long de l'axe). Un axe qui ne doit pas coulisser → concentrique + une coïncidence pour le buter. Une pièce entièrement fixe → il faut supprimer les six degrés de liberté (typiquement : coïncidence de trois faces, ou une combinaison équivalente). En raisonnant liaison par liaison — « qu'est-ce qui doit être libre, qu'est-ce qui doit être bloqué ? » — vous mettez exactement les bonnes contraintes, ni trop (sur-contrainte) ni trop peu (sous-contrainte). Un dernier conseil pratique : contraignez dans un ordre logique (commencez par positionner grossièrement, ajoutez d'abord les concentriques et coïncidences principales, finissez par les distances/angles de réglage), et vérifiez au fur et à mesure plutôt que de tout empiler d'un coup — il est plus facile de diagnostiquer une pièce à la fois.
Faut-il tout contraindre entièrement, ou laisser des pièces mobiles ?
Cela dépend de la nature de la pièce dans le mécanisme, et cette distinction est essentielle — car contraindre entièrement une pièce qui devrait bouger vous empêcherait de vérifier le fonctionnement du mécanisme. Il y a deux grandes catégories de composants dans un assemblage. (1) Les composants fixes/structurels : ceux qui ne bougent pas les uns par rapport aux autres (le bâti, un carter, une plaque boulonnée, un composant vissé en place). Ceux-là, on les contraint ENTIÈREMENT — zéro degré de liberté restant — pour qu'ils soient stables et déterminés. C'est le cas de la majorité des pièces d'un assemblage typique. (2) Les composants mobiles : ceux qui DOIVENT pouvoir bouger dans le mécanisme (un piston qui coulisse, un arbre qui tourne, un bras articulé, un engrenage). Ceux-là, on les contraint de façon à leur laisser EXACTEMENT le(s) degré(s) de liberté de leur mouvement réel — un arbre garde sa rotation, un piston garde sa translation, une biellette garde ses rotations. Contraindre entièrement une telle pièce serait une erreur : le mécanisme deviendrait figé et vous ne pourriez ni le manipuler, ni vérifier sa cinématique (qu'il n'y a pas de collision au cours du mouvement), ni l'animer (Motion Study, niveau 4). C'est précisément l'intérêt d'un assemblage bien fait : en laissant les mobilités réelles, vous pouvez attraper une pièce mobile et la déplacer pour tester le mouvement, détecter les interférences dynamiques (deux pièces qui se percutent au cours du cycle), et vérifier les courses. Concrètement, votre assemblage doit donc être un mélange : le squelette fixe entièrement contraint, et les organes mobiles laissés libres selon leur liaison (une rotation, une translation, une combinaison). Une nuance utile : pendant la construction, il peut être commode de « fixer » temporairement une pièce mobile pour la positionner, puis de la « libérer » ; et à l'inverse, pour figer une position particulière le temps d'une capture ou d'une mise en plan, on peut fixer momentanément un mobile. Enfin, pour les mouvements complexes (came, engrenage, vis sans fin), SolidWorks propose des contraintes mécaniques dédiées (section 2-3) qui reproduisent la cinématique réelle. Le principe directeur reste : votre assemblage virtuel doit se comporter comme le vrai — donc fixe là où c'est fixe, mobile là où ça bouge, ni plus ni moins.