Geometrical product specifications (GPS) — Geometrical tolerancing — Datums and datum systems

ISO 5459:2011 specifies terminology, rules and methodology for the indication and understanding of datums and datum systems in technical product documentation. It also provides explanations to assist the user in understanding the concepts involved. ISO 5459:2011 defines the specification operator (see ISO 17450-2) used to establish a datum or datum system. The verification operator (see ISO 17450-2) can take different forms (physically or mathematically) and is not the subject of ISO 5459:2011. The detailed rules for maximum and least material requirements for datums are given in ISO 2692.

Spécification géométrique des produits (GPS) — Tolérancement géométrique — Références spécifiées et systèmes de références spécifiées

L'ISO 5459:2011 spécifie la terminologie, les règles et la méthodologie pour indiquer les références spécifiées et les systèmes de références spécifiées dans la documentation technique de produits. Elle fournit également des explications aidant l'utilisateur à la compréhension des concepts considérés. L'ISO 5459:2011 définit l'opérateur de spécification utilisé pour établir une référence spécifiée ou un système de références spécifiées. L'opérateur de vérification qui peut prendre différentes formes (physique ou mathématique) ne fait pas l'objet de l'ISO 5459:2011.

General Information

Status
Published
Publication Date
09-Aug-2011
Current Stage
9093 - International Standard confirmed
Start Date
05-Mar-2018
Completion Date
05-Mar-2018
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ISO 5459:2011 - Geometrical product specifications (GPS) -- Geometrical tolerancing -- Datums and datum systems
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ISO 5459:2011 - Spécification géométrique des produits (GPS) -- Tolérancement géométrique -- Références spécifiées et systemes de références spécifiées
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5459
Second edition
2011-08-15
Geometrical product specifications
(GPS) — Geometrical tolerancing —
Datums and datum systems
Spécification géométrique des produits (GPS) — Tolérancement
géométrique — Références spécifiées et systèmes de références
spécifiées
Reference number
ISO 5459:2011(E)
ISO 2011
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 5459:2011(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2011

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,

electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or

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Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2011 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 5459:2011(E)
Contents Page

Foreword ............................................................................................................................................................iv

Introduction.........................................................................................................................................................v

1 Scope......................................................................................................................................................1

2 Normative references............................................................................................................................1

3 Terms and definitions ...........................................................................................................................2

4 Symbols..................................................................................................................................................6

5 Role of datums.......................................................................................................................................7

6 General concepts ..................................................................................................................................9

6.1 General ...................................................................................................................................................9

6.2 Intrinsic characteristics of surfaces associated with datum features...........................................10

6.2.1 General .................................................................................................................................................10

6.2.2 A single datum established from a single feature ...........................................................................10

6.2.3 Common datum established from two or more single features simultaneously..........................10

6.2.4 Datum systems established in a defined sequence from two or more single features...............12

6.3 Single datums, common datums and datum systems ....................................................................12

6.3.1 General .................................................................................................................................................12

6.3.2 Single datums ......................................................................................................................................12

6.3.3 Common datums .................................................................................................................................14

6.3.4 Datum systems ....................................................................................................................................14

7 Graphical language .............................................................................................................................17

7.1 General .................................................................................................................................................17

7.2 Indication of datum features ..............................................................................................................17

7.2.1 Datum feature indicator ......................................................................................................................17

7.2.2 Datum feature identifier ......................................................................................................................18

7.2.3 Datum targets ......................................................................................................................................18

7.3 Specification of datums and datum systems ...................................................................................21

7.4 Indication and meaning of rules ........................................................................................................21

7.4.1 General .................................................................................................................................................21

7.4.2 Rules.....................................................................................................................................................22

Annex A (normative) Association for datums................................................................................................37

Annex B (informative) Invariance classes ......................................................................................................47

Annex C (informative) Examples .....................................................................................................................49

Annex D (informative) Former practices.........................................................................................................71

Annex E (informative) Examples of a datum system or a common datum established with

contacting features .............................................................................................................................73

Annex F (normative) Relations and dimensions of graphical symbols ......................................................79

Annex G (informative) Relationship to the GPS matrix model .....................................................................80

Bibliography......................................................................................................................................................81

© ISO 2011 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 5459:2011(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies

(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO

technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been

established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and

non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the

International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.

International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.

The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards

adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an

International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent

rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.

ISO 5459 was prepared by Technical Committee ISO/TC 213, Dimensional and geometrical product

specification and verification.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 5459:1981), which has been technically revised.

iv © ISO 2011 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 5459:2011(E)
Introduction

ISO 5459 is a geometrical product specification (GPS) standard and is to be regarded as a general GPS

standard (see ISO/TR 14638). It influences the chain links 1 to 3 of the chain of standards on datums.

The ISO/GPS Masterplan given in ISO/TR 14638 gives an overview of the ISO/GPS system of which this

standard is a part. The fundamental rules of ISO/GPS given in ISO 8015 apply to this standard and the default

decision rules given in ISO 14253-1 apply to specifications made in accordance with this standard unless

otherwise indicated.

For more detailed information of the relation of this International Standard to the GPS matrix model, see

Annex G.

For the definitive presentation (proportions and dimensions) of symbols for geometrical tolerancing, see

ISO 7083.

The previous version of ISO 5459 dealt only with planes, cylinders and spheres being used as datums. There

is a need to consider all types of surfaces, which are increasingly used in industry. The definitions of classes

of surfaces as given in Annex B are exhaustive and unambiguous.

This edition of ISO 5459 applies new concepts and terms that have not been used in previous ISO GPS

standards. These concepts are described in detail in ISO/TR 14638, ISO 17450-1 and ISO 17450-2; therefore,

it is recommended to refer to these standards when using ISO 5459.

This International Standard provides tools to express location or orientation constraints, or both, for a

tolerance zone. It does not provide information about the relationship between datums or datum systems and

functional requirements or applications.
© ISO 2011 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 5459:2011(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Geometrical
tolerancing — Datums and datum systems
1 Scope

This International Standard specifies terminology, rules and methodology for the indication and understanding

of datums and datum systems in technical product documentation. This International Standard also provides

explanations to assist the user in understanding the concepts involved.

This International Standard defines the specification operator (see ISO 17450-2) used to establish a datum or

datum system. The verification operator (see ISO 17450-2) can take different forms (physically or

mathematically) and is not the subject of this International Standard.

NOTE The detailed rules for maximum and least material requirements for datums are given in ISO 2692.

2 Normative references

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated

references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced

document (including any amendments) applies.

ISO 128-24:1999, Technical drawings — General principles of presentation — Part 24: Lines on mechanical

engineering drawings

ISO 1101:2004, Geometrical Product Specifications (GPS) — Geometrical tolerancing — Tolerances of form,

orientation, location and run-out

ISO 1101:2004/Amd 1:— , Geometrical Product Specifications (GPS) — Geometrical tolerancing — Tolerances

of form, orientation, location and run-out — Amendment 1: Representation of specifications in the form of a 3D

model

ISO 2692:2006, Geometrical product specifications (GPS) — Geometrical tolerancing — Maximum material

requirement (MMR), least material requirement (LMR) and reciprocity requirement (RPR)

ISO 3098-0, Technical product documentation — Lettering — Part 0: General requirements

ISO 3098-5, Technical product documentation — Lettering — Part 5: CAD lettering of the Latin alphabet,

numerals and marks

ISO 14660-1:1999, Geometrical Product Specifications (GPS) — Geometrical features — Part 1: General

terms and definitions

ISO 17450-1, Geometrical product specifications (GPS) — General concepts — Part 1: Model for geometrical

specification and verification

ISO 17450-2, Geometrical product specifications (GPS) — General concepts — Part 2: Basic tenets,

specifications, operators and uncertainties

ISO 81714-1, Design of graphical symbols for use in the technical documentation of products — Part 1: Basic

rules
1) To be published.
© ISO 2011 – All rights reserved 1
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ISO 5459:2011(E)
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 1101, ISO 2692, ISO 14660-1,

ISO 17450-1, ISO 17450-2 and the following apply.
3.1
situation feature

point, straight line, plane or helix from which the location and orientation of features, or both, can be defined

3.2
datum feature
real (non-ideal) integral feature used for establishing a datum

NOTE 1 A datum feature can be a complete surface, a portion of a complete surface, or a feature of size.

NOTE 2 An illustration showing the relations between datum feature, associated feature and datum is given in Figure 4.

3.3
associated feature
associated feature for establishing a datum

ideal feature which is fitted to the datum feature with a specific association criterion

NOTE 1 The type of the associated feature is by default the same as the type of the nominal integral feature used to

establish the datum (for an exception see 7.4.2.5).

NOTE 2 The associated feature for establishing a datum simulates the contact between the real surface of the

workpiece and other components.

NOTE 3 An illustration showing the relations between datum feature, associated feature and datum is given in Figure 4.

3.4
datum

one or more situation features of one or more features associated with one or more real integral features

selected to define the location or orientation, or both, of a tolerance zone or an ideal feature representing for

instance a virtual condition

NOTE 1 A datum is a theoretically exact reference; it is defined by a plane, a straight line or a point, or a combination

thereof.

NOTE 2 The concept of datums is inherently reliant upon the invariance class concept (see Annex A and Annex B).

NOTE 3 Datums with maximum material condition (MMC) or least material condition (LMC) are not covered in this

International Standard (see ISO 2692).

NOTE 4 When a datum is established, for example, on a complex surface, the datum consists of a plane, a straight line

or a point, or a combination thereof. The modifier [SL], [PL] or [PT], or a combination thereof, can be attached to the datum

letter to limit the situation feature(s) taken into account relative to the surface.

NOTE 5 An illustration showing the relation between datum feature, associated feature and datum is given in Figure 4.

3.5
primary datum
datum that is not influenced by constraints from other datums
3.6
secondary datum

datum, in a datum system, that is influenced by an orientation constraint from the primary datum in the datum

system
2 © ISO 2011 – All rights reserved
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ISO 5459:2011(E)
3.7
tertiary datum

datum, in a datum system, that is influenced by constraints from the primary datum and the secondary datum

in the datum system
3.8
single datum

datum established from one datum feature taken from a single surface or from one feature of size

NOTE The invariance class of a single surface can be complex, prismatic, helical, cylindrical, revolute, planar or

spherical. A set of situation features defining the datum (see Table B.1) corresponds to each type of single surface.

3.9
common datum
datum established from two or more datum features considered simultaneously

NOTE To define a common datum, it is necessary to consider the collection surface created by the considered datum

features. The invariance class of a collection surface can be complex, prismatic, helical, cylindrical, revolute, planar or

spherical (see Table B.1).
3.10
datum system

set of two or more situation features established in a specific order from two or more datum features

NOTE To define a datum system, it is necessary to consider the collection surface created by the considered datum

features. The invariance class of a collection surface can be complex, prismatic, helical, cylindrical, revolute, planar or

spherical (see Table B.1).
3.11
datum target

portion of a datum feature which can nominally be a point, a line segment or an area

NOTE Where the datum target is a point, a line or an area, it is indicated as a datum target point, a datum target line

or a datum target area, respectively.
3.12
moveable datum target
datum target with a controlled motion
3.13
collection surface
two or more surfaces considered simultaneously as a single surface

NOTE 1 Table B.1 is used to determine the invariance class of a datum or datum systems when using a collection of

surfaces.

NOTE 2 Two intersecting planes may be considered together or separately. When the two intersecting planes are

considered simultaneously as a single surface, that surface is a collection surface.

3.14
feature of size
geometrical shape defined by a linear or angular dimension which is a size

NOTE The features of size can be a cylinder, a sphere, two parallel opposite surfaces, a cone or a wedge.

[ISO 14660-1:1999, 2.2]

NOTE In this International Standard, features which are not features of size according to ISO 14660-1 are used to

establish a datum as a feature of size, e.g. a truncated sphere (see the example in C.1.4).

© ISO 2011 – All rights reserved 3
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ISO 5459:2011(E)
3.15
objective function
objective function for association
formula that describes the quality of association

NOTE 1 In this International Standard, the term “objective function” refers to “objective function for association”.

NOTE 2 The objective functions are usually named and mathematically described: maximum inscribed, minimum zone,

etc.
3.16
association

operation used to fit ideal feature(s) to non-ideal feature(s) according to an association criterion

[ISO 17450-1:—, 3.2]
3.17
constraint
limitation on the associated feature

EXAMPLE Orientation constraint, location constraint, material constraint or intrinsic characteristic constraint.

3.17.1
orientation constraint
limitation to one or more rotational degrees of freedom
3.17.2
location constraint
limitation to one or more translational degrees of freedom
3.17.3
material constraint

additional condition to the location of the associated feature, relative to the material of the feature, while

optimizing an objective function

NOTE For example, an association constraint can be that all distances between the associated feature and the

datum feature are positive or equal to zero, i.e. the associated feature is outside the material.

3.17.4
intrinsic characteristic constraint

additional requirement applied to the intrinsic characteristic of an associated feature whether it is considered

fixed or variable
3.18
association criterion
objective function with or without constraints, defined for an association
NOTE 1 Several constraints may be defined for an association.

NOTE 2 Association results (associated features) may differ, depending upon the choice of association criterion.

NOTE 3 Default association criteria are defined in Annex A.
3.19
integral feature
surface or line on a surface
NOTE An integral feature is intrinsically defined.
[ISO 14660-1:1999, 2.1.1]
4 © ISO 2011 – All rights reserved
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ISO 5459:2011(E)
3.20
contacting feature

ideal feature of any type which is different from the nominal feature under consideration and is associated with

the corresponding datum feature
See Figure 1.

a) Contacting feature on nominal model b) Contacting feature on real workpiece

Key

1 contacting feature: ideal sphere in contact with the datum feature or the feature under consideration

2 features under consideration: nominal trapezoidal slot (collection of two non-parallel surfaces)

3 datum feature: real feature corresponding to the trapezoidal slot (collection of two non-parallel surfaces)

Figure 1 — Example of a contacting feature
3.21
invariance class

group of ideal features for which the nominal surface is invariant for the same degrees of freedom

NOTE There are seven invariance classes (see Annex B).
3.22
theoretically exact dimension
TED

dimension indicated on technical product documentation, which is not affected by an individual or general

tolerance

NOTE 1 For the purpose of this International Standard, the term “theoretically exact dimension” has been abbreviated

TED.

NOTE 2 A theoretically exact dimension is a dimension used in an operation (e.g. association, partition, collection, …).

NOTE 3 A theoretically exact dimension can be a linear dimension or an angular dimension.

NOTE 4 A TED can define
⎯ the extension or the relative location of a portion of one feature,
⎯ the length of the projection of a feature,

⎯ the theoretically exact orientation or location of one feature relative to one or more other features, or

⎯ the nominal shape of a feature.
NOTE 5 A TED is indicated by a value in a rectangular frame.
[ISO 1101:2004/Amd 1:—, 3.7]
© ISO 2011 – All rights reserved 5
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ISO 5459:2011(E)
4 Symbols

Table 1 gives symbols to identify the datum feature or datum target used to establish a datum.

Table 2 gives the list of modifier symbols, which can be associated the datum letter.

Table 1 — Datum features and datum target symbols
Description Symbol Subclause
Datum feature indicator 7.2.1
Datum feature identifier Capital letter (A, B, C, AA, etc.) 7.2.2
Single datum target frame 7.2.3.2
Moveable datum target frame 7.2.3.2
Datum target point 7.2.3.3
Closed datum target line 7.2.3.3
Non-closed datum target line 7.2.3.3
Datum target area 7.2.3.3
6 © ISO 2011 – All rights reserved
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ISO 5459:2011(E)
Table 2 — Modifier symbols
Symbol Description Subclause
[PD] Pitch diameter 7.4.2.1
[MD] Major diameter 7.4.2.1
[LD] Minor diameter 7.4.2.1
[ACS] Any cross section 7.4.2.4
[ALS] Any longitudinal section 7.4.2.4
[CF] Contacting feature 7.4.2.5
[DV] Variable distance (for common datum) 7.4.2.7
[PT] (situation feature of type) Point 7.4.2.8
[SL] (situation feature of type) Straight line 7.4.2.8
[PL] (situation feature of type) Plane 7.4.2.8
For orientation constraint only 7.4.2.8
><
Projected (for secondary or tertiary datum) 7.4.2.10
Least material requirement See ISO 2692
Maximum material requirement See ISO 2692
5 Role of datums
Datums form part of a geometrical specification (see ISO 1101).
Datums are established from real surfaces identified on a workpiece.

Datums allow tolerance zones to be located or orientated (see Examples 1 and 2) and virtual conditions to be

defined (for example maximum material virtual condition Ⓜ according to ISO 2692). The datums can be seen

as a means to lock degrees of freedom of a tolerance zone. The number of degrees of freedom of the

tolerance zone which are locked depends on the nominal shape of the features utilized to establish the datum

or datum system; whether the datum is primary, secondary or tertiary; and on the toleranced characteristic

indicated in the geometrical tolerance frame.

By default, a datum locks all the degrees of freedom of the tolerance zone that it can lock given its shape and

which

⎯ are required by the geometrical characteristic indicated in the tolerance frame, and

⎯ have not already been locked by the preceding datum(s) in the datum system.

When a datum locks only orientation degrees of freedom, this shall be indicated by the modifier ><.

EXAMPLE 1 The tolerance zone, which is the space between two parallel planes 0,1 mm apart, is constrained in

orientation by a 75° theoretically exact angle from the datum. Here, the datum is the situation feature of a cylinder (axis of

associated cylinder). See Figure 2.
© ISO 2011 – All rights reserved 7
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ISO 5459:2011(E)
Dimensions in millimetres
a) Indication on the drawing b) Illustration of tolerance zone
Key
1 datum A constituted by the axis of the associated cylinder
Figure 2 — Example of tolerance zone constrained in orientation from a datum

EXAMPLE 2 The tolerance zone, which is the space between two parallel planes 0,2 mm apart, is constrained in

orientation by a 70° angle from a datum, and in location by the distance 20 mm from the gauge plane positioned

perpendicular to the axis of 40° cone where its local diameter is 30 mm. Here, the datum consists of the set of situation

features of the cone with a fixed angle of 40°, i.e. the cone axis and the point of intersection between the gauge plane and

that axis. See Figure 3.
Dimensions in millimetres
a) Indication on the drawing b) Illustration of tolerance zone
Key

1 datum A constituted by the axis of the associated cone, the point of intersection of the gauging plane and this axis

Figure 3 — Example of a tolerance zone constrained in location from a datum
8 © ISO 2011 – All rights reserved
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ISO 5459:2011(E)
6 General concepts
6.1 General

Datums and datum systems are theoretically exact geometric features used together with implicit or explicit

TEDs to locate or orientate
a) tolerance zones for toleranced features, or

b) virtual conditions, e.g. in the case of maximum material requirement (see ISO 2692).

A datum consists of a set of situation features for an ideal feature (feature of perfect form). This ideal feature

is an associated feature which is established from the identified datum features of a workpiece. Datum

features may be complete features, or identified portions thereof (see Clause 7).

A datum system consists of more than one datum.

The geometrical type of these associated features belongs to one of the following invariance classes:

⎯ spherical (i.e. a sphere);
⎯ planar (i.e. a plane);
⎯ cylindrical (i.e. a cylinder);
⎯ helical (e.g. a threaded surface) ;
⎯ revolute (e.g. a cone or a torus);
⎯ prismatic (e.g. a prism);
⎯ complex (e.g. a free-form surface).

Each single or collection feature belongs to one invariance class (for an explanation of invariance classes,

invariance degree, and degree of freedom, see Annex B).

Associated features are established from the real or extracted single features used for the datum. The

associated feature can be defined by an operation of association including constraints coming from the feature

itself or from one or more other features. The situation features that make up the datum are defined from

these associated features. The default association methods are given in Annex A.

One or more single features can be used to establish a datum. If only one single feature is used, it establishes

a single datum. If more than one single feature is used, they can either be considered simultaneously to

establish a common datum or in a predefined order to establish a datum system (see 6.3).

The datum feature(s) to be used for establishing each datum shall be designated and identified.

The single datums (see 6.3.2), common datums (see 6.3.3) or datum systems (see 6.3.4), as applicable, shall

be specified for each geometrical specification.

When applicable, any additional constraints shall be defined for the association.

2) Helical surfaces as such are not considered in this International Standard. They are regarded as cylindrical surfaces

because, in most functional cases where helical surfaces (threads, helical slope, endless screw, etc.) are involved, the

combined rotation and translation of the helix is not needed for datum purposes. In these cases, the pitch cylinder surface

is used to establish the datum. The major or minor cylindrical surface can also be considered and specified.

© ISO 2011 – All rights reserved 9
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ISO 5459:2011(E)

NOTE Datums and datum systems are geometrical features, not coordinate systems. Coordinate systems can be

built on datums, but this International Standard does not provide the means to express them.

EXAMPLE In Figure 4, the datum is indicated as a single datum derived from a nominal feature, a cylinder, used to

orientate or locate a tolerance zone. In order to derive the datum, the following sequence of operations is performed:

⎯ a partition to define the real integral surface corresponding to the nominal feature [see Figure 4 b)];

⎯ an extraction to provide the extracted integral feature [see Figure 4 c)];
⎯ a filtration (see Annex A);

⎯ an association (see Annex A for association method) to define the associated feature. (In this case, its type is the

same as the nominal feature.) The associated feature [see Figure 4 d)] is established from the non-ideal surface (in

the specification process) or from the extracted feature (in the verification process).

The datum is defined as the situation feature (the axis) of the associated cylinder [see Figure 4 e)].

6.2 Intrinsic characteristics of surfaces associated with datum features
6.2.1 General

The default intrinsic characteristic constraint (variable or fixed) shall be as defined in

...

NORME ISO
INTERNATIONALE 5459
Deuxième édition
2011-08-15
Spécification géométrique des produits
(GPS) — Tolérancement géométrique —
Références spécifiées et systèmes de
références spécifiées
Geometrical product specifications (GPS) — Geometrical tolerancing —
Datums and datum systems
Numéro de référence
ISO 5459:2011(F)
ISO 2011
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 5459:2011(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2011

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de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.

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Publié en Suisse
ii © ISO 2011 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 5459:2011(F)
Sommaire Page

Avant-propos .....................................................................................................................................................iv

Introduction.........................................................................................................................................................v

1 Domaine d'application ..........................................................................................................................1

2 Références normatives.........................................................................................................................1

3 Termes et définitions ............................................................................................................................2

4 Symboles................................................................................................................................................6

5 Rôle des références spécifiées............................................................................................................7

6 Concepts de base..................................................................................................................................9

6.1 Généralités .............................................................................................................................................9

6.2 Caractéristiques intrinsèques des surfaces associées aux éléments de référence....................10

6.2.1 Généralités ...........................................................................................................................................10

6.2.2 Référence spécifiée simple établie à partir d'un élément simple...................................................10

6.2.3 Référence spécifiée commune établie simultanément à partir de deux éléments simples

ou plus..................................................................................................................................................12

6.2.4 Systèmes de références établis dans un ordre défini à partir de deux éléments simples ou

plus .......................................................................................................................................................12

6.3 Références spécifiées simples, références spécifiées communes et systèmes de

références spécifiées..........................................................................................................................12

6.3.1 Généralités ...........................................................................................................................................12

6.3.2 Références spécifiées simples ..........................................................................................................12

6.3.3 Références spécifiées communes.....................................................................................................14

6.3.4 Systèmes de références spécifiées...................................................................................................14

7 Langage graphique .............................................................................................................................17

7.1 Généralités ...........................................................................................................................................17

7.2 Indication des éléments de référence ...............................................................................................18

7.2.1 Indicateur d'élément de référence .....................................................................................................18

7.2.2 Identifiant d'élément de référence .....................................................................................................18

7.2.3 Références partielles ..........................................................................................................................18

7.3 Spécification des références spécifiées ou des systèmes de références spécifiées..................21

7.4 Indication et signification des règles ................................................................................................22

7.4.1 Généralités ...........................................................................................................................................22

7.4.2 Règles...................................................................................................................................................23

Annexe A (normative) Association pour références spécifiées ..................................................................38

Annexe B (informative) Classes d'invariance ................................................................................................48

Annexe C (informative) Exemples ...................................................................................................................50

Annexe D (informative) Pratiques révolues....................................................................................................72

Annexe E (informative) Exemples de système de références spécifiées ou de référence spécifiée

commune établies à partir d'éléments de contact ...........................................................................74

Annexe F (normative) Relations et dimensions des symboles graphiques ...............................................80

Annexe G (informative) Relation avec la matrice GPS..................................................................................81

Bibliographie.....................................................................................................................................................82

© ISO 2011 – Tous droits réservés iii
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ISO 5459:2011(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de

normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée

aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du

comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non

gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec

la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.

Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,

Partie 2.

La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes

internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur

publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres

votants.

L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne

pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.

L'ISO 5459 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 213, Spécifications et vérification dimensionnelles

et géométriques des produits.

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 5459:1981), qui a fait l'objet d'une

révision technique.
iv © ISO 2011 – Tous droits réservés
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ISO 5459:2011(F)
Introduction

L'ISO 5459 est une norme de spécification géométrique des produits (GPS) qui doit être considérée comme

une norme GPS générale (voir l'ISO/TR 14638). Elle influence les maillons 1 à 3 de la chaîne de normes sur

les références spécifiées.

Le schéma directeur ISO/GPS de l'ISO/TR 14638 donne une vue d'ensemble du système ISO/GPS, dont le

présent document fait partie. Les principes fondamentaux du système ISO/GPS, donnés dans l'ISO 8015,

s'appliquent au présent document et les règles de décision par défaut, données dans l'ISO 14253-1,

s'appliquent aux spécifications faites conformément au présent document, sauf indication contraire.

Pour de plus amples informations sur les relations entre la présente Norme internationale et la matrice GPS,

voir l'Annexe G.

Pour la présentation définitive (proportions et dimensions) des symboles pour le tolérancement géométrique,

voir l'ISO 7083.

La précédente version de l'ISO 5459 ne traitait que des plans, cylindres et sphères sur lesquels étaient

établies des références spécifiées. Il y a un besoin de tenir compte de tous les types de surfaces qui sont de

plus en plus utilisées dans l'industrie. Les définitions des classes de surfaces données dans l'Annexe B sont

exhaustive et univoques.

La présente édition de l'ISO 5459 applique de nouveaux termes et concepts qui n'ont jamais été utilisés dans

les normes ISO GPS passées. Ces concepts sont décrits en détail dans l'ISO/TR 14638, l'ISO 17450-1 et

l'ISO 17450-2; il est donc recommandé de se référer à ces normes lorsque l'on utilise l'ISO 5459.

La présente Norme internationale fournit des outils permettant d'exprimer des contraintes de position et

d'orientation pour une zone de tolérance. Elle ne donne pas d'information sur la relation entre les références

spécifiées ou les systèmes de références spécifiées, et les exigences ou applications fonctionnelles.

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NORME INTERNATIONALE ISO 5459:2011(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) —
Tolérancement géométrique — Références spécifiées et
systèmes de références spécifiées
1 Domaine d'application

La présente Norme internationale spécifie la terminologie, les règles et la méthodologie pour indiquer les

références spécifiées et les systèmes de références spécifiées dans la documentation technique de produits.

La présente Norme internationale fournit également des explications aidant l'utilisateur à la compréhension

des concepts considérés.

La présente Norme internationale définit l'opérateur de spécification (voir l'ISO 17450-2) utilisé pour établir

une référence spécifiée ou un système de références spécifiées. L'opérateur de vérification (voir

l'ISO 17450-2), qui peut prendre différentes formes (physique ou mathématique), ne fait pas l'objet de la

présente Norme internationale.

NOTE Les règles détaillées relatives aux exigences du maximum de matière (MMR) et du minimum de matière

(LMR) pour les références spécifiées sont données dans l'ISO 2692.
2 Références normatives

Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les

références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du

document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).

ISO 128-24:1999, Dessins techniques — Principes généraux de représentation — Partie 24: Traits utilisés

pour les dessins industriels

ISO 1101:2004, Spécification géométrique des produits (GPS) — Tolérancement géométrique —

Tolérancement de forme, orientation, position et battement

ISO 1101:2004/Amd.1:— , Spécification géométrique des produits (GPS) — Tolérancement géométrique —

Tolérancement de forme, orientation, position et battement — Amendement 1: Représentation des

spécifications sous forme d'un modèle 3D

ISO 2692, Spécification géométrique des produits (GPS) — Tolérancement géométrique — Exigence du

maximum de matière (MMR), exigence du minimum de matière (LMR) et exigence de réciprocité (RPR)

ISO 3098-0, Documentation technique de produits — Écriture — Partie 0: Prescriptions générales

ISO 3098-5, Documentation technique de produits — Écriture — Partie 5: Écriture en conception assistée par

ordinateur de l'alphabet latin, des chiffres et des signes

ISO 14660-1:1999, Spécification géométrique des produits (GPS) — Éléments géométriques — Partie 1:

Termes généraux et définitions
1) À publier.
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ISO 5459:2011(F)

ISO 17450-1, Spécification géométrique des produits (GPS) — Concepts généraux — Partie 1: Modèle pour

la spécification et la vérification géométriques

ISO 17450-2, Spécification géométrique des produits (GPS) — Concepts généraux — Partie 2: Principes de

base, spécifications, opérateurs et incertitudes

ISO 81714-1, Création de symboles graphiques à utiliser dans la documentation technique de produits —

Partie 1: Règles fondamentales
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 1101, l'ISO 2692,

l'ISO 14660-1, l'ISO 17450-1 et l'ISO 17450-2 ainsi que les suivants s'appliquent.

3.1
élément de situation

point, droite, plan ou hélice, qui permet de définir la position ou l'orientation des éléments, ou les deux

3.2
élément de référence
élément intégral (non idéal) réel utilisé pour établir une référence spécifiée

NOTE 1 Un élément de référence peut être une surface complète ou une portion de cette surface, ou une entité

dimensionnelle.

NOTE 2 Une illustration montrant les relations entre élément de référence, élément associé et référence spécifiée est

donnée à la Figure 4.
3.3
élément associé
élément associé pour établir une référence spécifiée

élément idéal qui est ajusté à l'élément de référence avec un critère d'association spécifique

NOTE 1 Le type de l'élément associé est par défaut le même que le type de l'élément intégral nominal utilisé pour

établir la référence spécifiée (pour une exception, voir 7.4.2.5).

NOTE 2 L'élément associé pour établir une référence spécifiée simule le contact entre la surface réelle de la pièce et

d'autres composants.

NOTE 3 Une illustration montrant les relations entre élément de référence, élément associé et référence spécifiée est

donnée à la Figure 4.
3.4
référence spécifiée

un ou plusieurs éléments de situation d'un ou de plusieurs éléments associés à un ou plusieurs éléments

intégraux réels, utilisés pour définir la position ou l'orientation d'une zone de tolérance, ou les deux, ou la

position d'un élément idéal représentant par exemple une condition virtuelle

NOTE 1 Une référence spécifiée est une référence théorique exacte; elle est définie par un plan, une droite ou un point,

ou une combinaison de ceux-ci.

NOTE 2 Le concept de références spécifiées est directement lié au concept de classe d'invariance (voir Annexes A

et B).

NOTE 3 Les références spécifiées comportant des conditions du maximum de matière (MMC) ou du minimum de

matière (LMC) ne font pas l'objet de la présente Norme internationale (voir l'ISO 2692).

NOTE 4 Si une référence spécifiée est établie, par exemple sur une surface complexe, elle consiste en un plan, une

droite, un point, ou une combinaison de ceux-ci. Le modificateur [SL], [PL] ou [PT], ou une combinaison de ceux-ci, peut

être utilisé attaché à la lettre de la référence spécifiée pour limiter le ou les éléments de situation pris en compte en

relation avec la surface.

NOTE 5 Une illustration montrant les relations entre élément de référence, élément associé et référence spécifiée est

donnée à la Figure 4.
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ISO 5459:2011(F)
3.5
référence spécifiée primaire

référence spécifiée qui n'est pas contrainte par les autres références spécifiées

3.6
référence spécifiée secondaire

référence spécifiée, dans un système de références spécifiées, qui est contrainte en orientation par la

référence spécifiée primaire du système de références spécifiées
3.7
référence spécifiée tertiaire

référence spécifiée, dans un système de références spécifiées, qui est contrainte par la référence spécifiée

primaire et par la référence spécifiée secondaire du système de références spécifiées

3.8
référence spécifiée simple

référence spécifiée établie à partir d'un élément de référence d'une surface considérée seule ou d'une entité

dimensionnelle

NOTE La classe d'invariance d'une surface considérée seule peut être complexe, prismatique, hélicoïdale,

cylindrique, de révolution, plane ou sphérique. Un ensemble d'éléments de situation définissant la référence spécifiée (voir

Tableau B.1) correspond à chaque type de surface considérée comme seule.
3.9
référence spécifiée commune

référence spécifiée établie à partir d'au moins deux éléments de référence considérés simultanément

NOTE Pour définir une référence spécifiée commune, il est nécessaire de considérer la collection de surfaces créée

par les éléments de référence spécifiée considérés. La classe d'invariance d'une collection de surfaces peut être

complexe, prismatique, hélicoïdale, cylindrique, de révolution, plane ou sphérique (voir Tableau B.1).

3.10
système de références spécifiées

ensemble de deux éléments de situation ou plus établis dans un ordre particulier à partir d'au moins deux

éléments de référence spécifiée

NOTE Pour définir un système de références spécifiées, il est nécessaire de considérer la collection de surfaces

créée par les éléments de référence spécifiée considérés. La classe d'invariance de la collection de surfaces peut être

complexe, prismatique, hélicoïdale, cylindrique, de révolution, plane ou sphérique (voir Tableau B.1).

3.11
référence partielle

partie d'un élément de référence qui peut être nominalement un point, une portion de ligne ou une zone

surfacique

NOTE Lorsque la référence partielle est un point, une ligne ou zone surfacique, elle est indiquée séparément comme

un point de référence partielle, une ligne de référence partielle ou une surface de référence, respectivement.

3.12
référence partielle mobile
référence partielle à mobilité contrôlée
3.13
collection de surfaces
deux surfaces ou plus considérées simultanément comme une surface simple

NOTE 1 Le Tableau B.1 donne la classe d'invariance des références spécifiées ou des systèmes de références

spécifiées lorsqu'on utilise une collection de surfaces.

NOTE 2 Deux plans d'intersection peuvent être considérés ensemble ou séparément. Lorsque les deux plans sécants

sont considérés simultanément comme une surface simple, cette surface est une collection de surfaces.

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ISO 5459:2011(F)
3.14
entité dimensionnelle
forme géométrique définie par une dimension linéaire ou angulaire du type taille

NOTE Les entités dimensionnelles peuvent être un cylindre, une sphère, deux surfaces parallèles opposées, un

cône ou un coin.
[ISO 14660-1:1999, définition 2.2]

NOTE Dans la présente Norme internationale, les éléments qui ne sont pas des entités dimensionnelles au sens de

l'ISO 14660-1 sont utilisés pour établir une référence spécifiée comme entité dimensionnelle, par exemple une sphère

tronquée (voir l'exemple en C.1.4).
3.15
fonction objectif
fonction objectif pour l'association
formule qui décrit la qualité de l'association

NOTE 1 Dans la présente Norme internationale, l'expression «fonction objectif» fait référence à «fonction objectif pour

l'association».

NOTE 2 Les fonctions objectifs sont habituellement appelées et décrites mathématiquement: maximum inscrit, zone

minimale, etc.
3.16
association

opération utilisée pour ajuster un (des) élément(s) idéal(aux) à un (des) élément(s) non idéal(aux) selon un

critère d'association
[ISO 17450-1:—, définition 3.2]
3.17
contrainte
limitation sur l'élément associé

EXEMPLE Contrainte d'orientation, contrainte de position, contrainte matière ou contrainte de caractéristique

intrinsèque.
3.17.1
contrainte d'orientation
limitation à un ou plusieurs degrés de liberté en rotation
3.17.2
contrainte de position
limitation à un ou plusieurs degrés de liberté en translation
3.17.3
contrainte matière

condition supplémentaire de position d'un élément associé en relation avec la matière utilisée lors de

l'optimisation d'une fonction objectif

NOTE Une contrainte d'association peut être, par exemple, le fait que toutes les distances entre les éléments

associés et l'élément de référence sont positives ou égales à zéro, c'est-à-dire que les éléments associés sont extérieurs

à la matière.
3.17.4
contrainte de caractéristique intrinsèque

exigence complémentaire appliquée à la caractéristique intrinsèque de l'élément associé, qu'il soit considéré

fixe ou variable
3.18
critère d'association
fonction objectif avec ou sans contrainte, définie pour l'association
NOTE 1 Plusieurs contraintes peuvent être définies pour une association.
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ISO 5459:2011(F)

NOTE 2 Les résultats d'association (éléments associés) peuvent différer en fonction du choix du critère d'association.

NOTE 3 Les critères d'association par défaut sont définis dans l'Annexe A.
3.19
élément intégral
surface ou ligne d'une surface
NOTE Un élément intégral est intrinsèquement défini.
[ISO 14660-1:1999, défini 2.1.1]
3.20
élément de contact

élément idéal, de tout type, différent de l'élément nominal considéré et associé à l'élément de référence

correspondant
Voir Figure 1.

a) Élément de contact sur le modèle nominal b) Élément de contact sur la pièce réelle

Légende

1 élément de contact: sphère idéale en contact avec l'élément de référence ou l'élément considéré

2 éléments considérés: gorge de section trapézoïdale (ensemble de deux surfaces non parallèles)

3 éléments de référence: élément réel correspondant à la gorge trapézoïdale (ensemble de deux surfaces non

parallèles)
Figure 1 — Exemple d'un élément de contact
3.21
classe d'invariance

groupe d'éléments idéaux pour lequel la surface nominale ne varie pas en considérant les mêmes degrés de

liberté
NOTE Il y a sept classes d'invariance (voir Annexe B).
3.22
dimension théorique exacte
TED

dimension indiquée sur la documentation technique du produit, qui n'est pas affectée par une tolérance

individuelle ou générale

NOTE 1 Pour les besoins de la présente Norme internationale, le terme «dimension théorique exacte» a été abrégé

par TED (Theoretically Exact Dimension).

NOTE 2 Une dimension théorique exacte est une dimension utilisée dans une opération (par exemple association,

partition, construction, etc.).
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ISO 5459:2011(F)

NOTE 3 Une dimension théorique exacte peut être une dimension linéaire ou une dimension angulaire.

NOTE 4 Une TED peut définir
⎯ le prolongement ou la position relative d'une partie d'un élément,
⎯ la longueur de la projection d'un élément,

⎯ l'orientation ou la position théorique exacte d'un élément par rapport à un ou plusieurs éléments, ou

⎯ la forme nominale d'un élément
NOTE 5 Une TED est indiquée par une valeur dans un cadre rectangulaire.
[ISO 1101:2004/Amd.1:—, définition 3.7]
4 Symboles

Le Tableau 1 donne les symboles pour identifier les éléments de référence ou les références partielles utilisés

pour établir une référence spécifiée.

Le Tableau 2 donne la liste des symboles des modificateurs qui peuvent être associés à la lettre de la

référence spécifiée.
Tableau 1 — Symboles des éléments de référence et des références partielles
Description Symbole Paragraphe
Indicateur d'élément de
7.2.1
référence
Identifiant d'élément de
Lettre majuscule (A, B, C, AA, etc.) 7.2.2
référence
Cadre de référence
7.2.3.2
partielle simple
Cadre de référence
7.2.3.2
partielle mobile simple
Point de référence
7.2.3.3
partielle
Ligne de référence
7.2.3.3
partielle fermée
Ligne de reference
7.2.3.3
partielle non fermée
Zone de référence
7.2.3.3
partielle
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ISO 5459:2011(F)
Tableau 2 — Symboles des modificateurs
Symbole Description Paragraphe
[PD] Diamètre sur flancs (Pitch Diameter) 7.4.2.1
[MD] Diamètre extérieur (Major Diameter) 7.4.2.1
[LD] Diamètre intérieur (Minor Diameter) 7.4.2.1
[ACS] Toute section droite (Any Cross Section) 7.4.2.4
[ALS] Toute section longitudinale (Any Longitudinal Section) 7.4.2.4
[CF] Élément de contact (Contact Feature) 7.4.2.5

[DV] Distance variable (pour la référence spécifiée commune) (Variable Distance) 7.4.2.7

[PT] (élément de situation de type) Point 7.4.2.8
[SL] (élément de situation de type) Droite (Straight Line) 7.4.2.8
[PL] (élément de situation de type) Plan (Plane) 7.4.2.8
>< Pour contrainte d'orientation seulement 7.4.2.8
Projection (pour une référence spécifiée secondaire ou tertiaire) 7.4.2.10
Exigence du minimum de matière Voir l'ISO 2692
Exigence du maximum de matière Voir l'ISO 2692
5 Rôle des références spécifiées

Les références spécifiées font partie des spécifications géométriques (voir l'ISO 1101).

Les références spécifiées sont établies à partir de surfaces réelles identifiées sur les pièces.

Les références spécifiées permettent aux zones de tolérances d'être positionnées ou orientées (voir

Exemples 1 et 2) et aux conditions virtuelles d'être définies (par exemple condition virtuelle du maximum de

matière Ⓜ conformément à l'ISO 2692). Les références spécifiées peuvent être vues comme les moyens de

bloquer les degrés de liberté d'une zone de tolérance. Le nombre de ces degrés de liberté bloqués dépend de

la forme nominale des éléments utilisés pour établir la référence spécifiée ou le système de références

spécifiées; selon que la référence spécifiée est primaire, secondaire ou tertiaire; et de la caractéristique

tolérancée indiquée dans le cadre de tolérance géométrique.

Par défaut, une référence spécifiée, en fonction de sa forme, bloque tous les degrés de liberté de la zone de

tolérance qu'elle peut bloquer et qui

⎯ sont exigés par la caractéristique géométrique indiquée dans le cadre de tolérance, et

⎯ n'ont pas déjà été bloqués par les références spécifiées précédentes du système de référence.

Le modificateur >< doit être utilisé quand la référence spécifiée bloque seulement les degrés de liberté en

orientation.

EXEMPLE 1 La zone de tolérance, qui est l'espace compris entre deux plans parallèles distants de 0,1 mm, est

contrainte en orientation à partir de la référence spécifiée par un angle théoriquement exact de 75°. Dans cet exemple, la

référence spécifiée est l'élément de situation d'un cylindre (l'axe du cylindre associé). Voir Figure 2.

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Dimensions en millimètres
a) Indication sur le dessin b) Illustration de la zone de tolérance
Légende
1 référence spécifiée A constituée de l'axe du cylindre associé

Figure 2 — Exemple de zone de tolérance contrainte en orientation à partir d'une référence spécifiée

EXEMPLE 2 La zone de tolérance, qui est l'espace compris entre deux plans parallèles distants de 0,2 mm, est

contrainte d'une part en orientation à partir d'une référence spécifiée par un angle de 70°, d'autre part en position par la

distance de 20 mm à partir du plan de jauge (le plan où le diamètre local du cône dont l'angle est fixé à 40° est égal à

30 mm). Dans cet exemple, la référence spécifiée est l'ensemble d'éléments de situation du cône associé dont l'angle est

fixé à 40°, c'est-à-dire l'axe de ce cône et le point d'intersection du plan de jauge et de cet axe. Voir Figure 3.

Dimensions en millimètres
a) Indication de dessin b) Illustration de la zone de tolérance
Légende

1 référence spécifiée A, qui est constituée par l'axe du cône associé et le point d'intersection du plan de jauge et de

l'axe

Figure 3 — Exemple de zone de tolérance contrainte en position à partir d'une référence spécifiée

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ISO 5459:2011(F)
6 Concepts de base
6.1 Généralités

Les références spécifiées ou les systèmes de références spécifiés sont des éléments géométriques

théoriques exacts utilisés avec des TED implicites ou explicites pour orienter et/ou positionner

a) des zones de tolérances pour des éléments tolérancés, ou

b) des états virtuels, par exemple dans le cas de l'exigence du maximum de matière (voir l'ISO 2692).

Une référence spécifiée correspond à un ensemble d'éléments de situation pour un élément idéal (élément de

forme parfaite). Cet élément idéal est un élément associé établi à partir des éléments de ré

...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.