なぜ許容範囲と適合性という概念があるのですか? すべての工業製品は、どんなに高度な設備を使用し、どんなに努力をしても、その寸法や形状が理論値と完全に一致することはありません。 これが理想と現実のギャップ！
では、部品の互換性要件を満たすにはどうすればよいでしょうか? つまり、同じ仕様の部品またはコンポーネントのバッチのうち、いずれか 1 つを選択したり追加の変更を加えたりすることなく、指定された性能要件を満たすことができます。 これには、製造される部品の寸法が許容公差範囲内にある必要があります。
01
公差に関する用語
部品の加工においては、工作機械の精度、工具の磨耗、測定誤差などの影響により、部品の寸法を完全に正確に加工することは不可能です。 互換性を確保するためには、部品サイズの加工誤差を一定の範囲に抑え、サイズの変動量を規定する必要があります。
1) 基本サイズ
部品の強度と構造要件に応じて、サイズは設計時に決定されます。
2) 実寸
採寸による寸法です。
3) 制限サイズ
許容されるサイズの変動に対する 2 つの制限値。 基本サイズに基づいて決定されます。 2 つの制限値のうち大きい方を最大制限サイズと呼びます。 小さい方のサイズを最小制限サイズと呼びます。
4) サイズの偏差（偏差といいます）
次元からその基本次元を引いた代数差。 寸法の偏差は次のとおりです。
上限偏差=最大制限サイズ - 基本サイズ
下限偏差=最小制限サイズ - 基本サイズ
上限偏差と下限偏差は総称して限界偏差と呼ばれ、上限偏差と下限偏差は正、負、またはゼロになります。
国家規格では、ホールの上部偏差のコード名は ES、ホールの下偏差のコード名は EI と規定されています。 シャフトの上側偏差のコード名はes、シャフトの下側偏差のコード名はeiです。
▲ 公差帯図
5) 寸法許容差(略称の許容差)
許容されるサイズの変動量。
寸法公差=最大制限サイズ - 最小制限サイズ
= 上限偏差 - 下限偏差
最大制限サイズは常に最小制限サイズより大きいため、つまり、上限偏差は常に下限偏差より大きいため、寸法公差は正の値でなければなりません。
6) ゼロライン、PRゾーン、トレランスゾーンの図
ゼロラインは、公差帯図における偏差を求めるための基準となる線、すなわち偏差ゼロラインである。 通常、ゼロラインは基本サイズを表します。 ゼロ線の左端に「0」、「プラス」、「-」をマークします。ゼロ線より上の偏差は正です。 ゼロラインより下の偏差は負です。 許容範囲は、上限と下限の偏差を表す 2 本の直線で定義される領域です。 公差ゾーンの幅と位置は、公差ゾーンを構成する 2 つの要素です。
7) 標準公差と標準公差等級
標準公差は、公差ゾーンのサイズを決定するために国家規格にリストされている公差です。 標準公差等級は、寸法精度の程度を決定する等級です。 標準公差はIT01、IT0、IT1～IT18の2つの0等級に分かれており、標準公差を表し、アラビア数字は標準公差等級を表しており、IT01等級が最も高く、等級が低くなり、 IT18グレードは最下位です。 特定の基本サイズでは、標準公差レベルが高くなるほど、標準公差値が小さくなり、サイズの精度が高くなります。
8) 基本偏差
これは、ゼロライン位置に対する公差ゾーンの上限または下限の偏差を決定するために使用されます。 一般的にはゼロラインに近い偏差を指します。 公差ゾーンがゼロラインより上にある場合、基本偏差は下側の偏差となります。 許容範囲がゼロ線よりも下にある場合、基本偏差は上部偏差となります。
実際のニーズに応じて、国家規格では、下図に示すように、穴とシャフトそれぞれに 28 種類の異なる基本偏差が規定されています。 穴とシャフトの基本的な偏差値は、関連する表から見つけることができます。
▲基礎偏差値シリーズ
上の図から次のことがわかります。
1) 基本偏差コードはラテン文字で表され、大文字は基本偏差コード、小文字は軸の基本偏差コードを表します。 基本偏差は、図では公差ゾーンのサイズを示すためにのみ使用されるため、公差ゾーンの一端は開口部として描かれています。
2) A～H の偏差は下限偏差、J～ZC は上限偏差、JS の上限偏差は +IT/2、下位偏差はそれぞれ +IT/2、-IT/2 となります。
3) 軸の基本偏差は、a~h の上偏差、j~zc の下偏差で、js の上下偏差はそれぞれ +IT/2T、-IT/2 となります。 穴と軸の別の偏差は、基本偏差と標準公差から計算できます。
02
関連用語
機械の組み立てにおいて、基本寸法が同じで組み合わされた穴と軸の公差範囲の関係をはめあいといいます。 穴とシャフトの実寸の違いにより、組立後に「ガタ」や「干渉」が生じる場合があります。 穴と軸のはめあいにおいて、穴のサイズから軸のサイズを引いた代数差が正の場合は正、負の場合はしめしろとなります。
(1) 連携の種類
はめあいは、ギャップや干渉に応じて 3 つのカテゴリに分類されます。
写真
1) すきまばめ
穴の公差ゾーンはシャフトの広報ゾーンより上にあり、上の図 a に示すように、穴のペアとシャフトの一致はクリアランス (最小クリアランス ゼロを含む) のあるはめあいになります。
2) しまりばめ
上の図 b に示すように、穴の公差ゾーンはシャフトの公差ゾーンよりも低く、穴とシャフトの任意のペアはしめしろ (ゼロの最小クリアランスを含む) を伴うはめあいとして一致します。
3) 過学習
上の図 c に示すように、穴の公差ゾーンはシャフトの公差ゾーンと重なり、穴とシャフトの任意のペアが一致しますが、隙間や締まりばめが存在する場合があります。
(2) 連携ベンチマークシステム
国家規格では、下図に示すように 2 つのベンチマーク システムが規定されています。
写真
▲ 2つのベンチマークシステム
1) ベースホールシステム
基本偏差は、図aに示すように、ある穴の公差域と基本偏差のシャフトの公差域が一種の連携を構成するシステムです。 つまり、同じ基本サイズのはめあいでは穴の公差域の位置は固定されており、シャフトの公差域の位置を変えることで異なるはめあいが得られます。 基準穴によって作られた穴を基準穴といいます。 国家規格では、基準穴の下側偏差はゼロであると規定されており、「H」は基準穴の基本偏差コードです。
2) ベースシャフト方式
基本偏差とは、図bに示すように、あるシャフトの公差域と、基本偏差が異なる穴の公差域とが様々なはめあいの系を構成する系です。 つまり、同じ基本サイズのはめあいにおいて、シャフトの公差域の位置は固定されており、穴の公差域の位置を変えることにより、異なるはめあいが得られる。 ベースシャフトの中心に開けられた穴を基準シャフトスリーブといいます。 国家規格では基準軸の上限偏差はゼロと規定されており、「h」は基準軸の基本偏差コードです。
基本的な偏差系列図から次のことがわかります。
ベース穴方式は基準穴Hを軸に合わせ、すきまばめにa～h（計11種類）を使用します。 j～n（全5種類）は主に過度のフィットに使用します。 （n、p、rは過嵌合または締り嵌めの場合があります）。 p～zc（全12種類）は主にしまりばめに使用されます。
基本軸系は基準軸hと穴を一致させ、すきまばめにはA～H（計11種類）を使用します。 J～N（全5種類）は主に過度なフィット感に使用します。 （N、P、Rは過嵌合または締り嵌めの場合があります）。 P～ZC（全12種類）は主にしまりばめに使用されます。
03
形状公差
形状公差とは、単一の実際の要素の形状によって許容される変動の合計を指します。 形状公差は形状公差ゾーンで表されます。 形状公差域には、公差域の形状、方向、位置、大きさの４つの要素が含まれます。 形状公差の項目には、真直度、平面度、真円度、円筒度、線形、面形が含まれます。
1) 真直度
真直度は、部品上の直線要素の実際の形状が理想的な直線を維持している状態を指します。 これは一般に平坦性と呼ばれるものです。 真直度公差は、実際の直線と理想的な直線との最大許容誤差です。 つまり、図面上で実際の線処理誤差の許容変動範囲を制限するために使用されます。
写真
▲パターン例 1: 指定された平面内で、距離が 0.1mm の 2 本の平行な直線の間の領域が公差領域でなければなりません。
写真
▲パターン例2：公差値の前に記号φを付ける場合、公差範囲は直径0.08mmの円筒面の範囲内となります。
2) 平面度
平面度とは、部品の平面要素の実際の形状と、理想的な平面が維持されている状態を指します。 これは一般に滑らかさと呼ばれるものです。 平坦度公差は、平面に対する実際の表面によって許容される最大の変動です。 つまり、実際の表面加工誤差の許容変動範囲を制限するために図面上に与えられているのである。
写真
▲パターン例: 許容範囲は、0.08mm の距離にある 2 つの平行な平面間の領域です。
3) 真円度
真円度は、パーツの中心から等距離にある円を表すフィーチャーの実際の形状の状態です。 それは一般に真円度と呼ばれます。 真円度公差は、同じ断面上の理想的な円に対する実際の円によって許容される最大の変動です。 つまり、図面上で、実際の円の加工誤差の許容変動範囲を制限するために使用されます。
写真
▲パターン例: 公差ゾーンは同じ法線断面上にある必要があり、半径の差は公差値 0.03mm の 2 つの同心円の間の領域です。
4) 円筒度
円筒度は、部品上の円筒面の輪郭上の各点がその軸から等距離に保たれることを意味します。 円筒度公差は、理想的な円筒面に対して実際の円筒面が許容する最大のばらつきです。 つまり、図面上で実際の円筒面の加工誤差の許容変動範囲を制限するために使用されます。
写真
▲パターン例: 半径差0.1mmの2つの同軸円筒面間の領域が公差域となります。
5) ラインプロファイル
ライン プロファイルは、任意の形状の曲線が部品の特定の平面上で理想的な形状を維持する条件です。 ライン プロファイル許容差は、非円形曲線の実際の輪郭線の許容可能な変動を指します。 つまり、図面上で与えられる実際の曲線加工誤差の許容変動範囲を制限するために使用されます。
写真
▲パターン例: 公差ゾーンは、直径 0.04mm の一連の円を囲む 2 つのエンベロープ間の領域です。 円の中心は、理論的に正しい幾何学の線上にあります。
6) 表面形状
表面プロファイルは、部品上の任意の表面が理想的な形状を維持している状態です。 表面プロファイル公差とは、非円形表面の実際の輪郭線と理想的なプロファイル表面との許容可能な変動を指します。 つまり、図面上で与えられ、実際の表面加工誤差の変動範囲を制限するために使用されます。
写真
▲パターン例: 公差ゾーンは、直径 0.02mm の一連のボールを包む 2 つのエンベロープの間にあります。 ボールの中心は、理論的には理論的に正しい幾何学的形状の表面上に位置する必要があります。
04
位置公差
位置公差とは、データムに対する関連する実際の要素の位置によって許容される変動の合計量を指します。
(1) 方向公差
方向許容差とは、関連する実際のフィーチャーによってその方向にデータムに対して許容される変動の合計量を指します。 この公差には、平行度、直角度、傾きの 3 つの項目が含まれます。
1) 平行度
平行度は一般に平行度と呼ばれ、部品上の測定された実際の要素がデータムから等距離に保たれている状態を示します。 平行度公差は、測定要素の実際の方向とデータムに平行な理想的な方向との間の最大許容変動です。
写真
▲パターン例：公差値の前に記号φを付けると、基準平行径φ0.03mmの円筒面内が公差域となります。
2) 垂直性
直角度は、一般に 2 つの要素間の直交度として参照され、部品上の測定要素が基準要素に対して正確な 90 度の角度を維持していることを意味します。 直角度公差は、測定要素の実際の方向とデータムに垂直な理想的な方向との間で許容される最大の変動です。
写真
▲凡例の説明：公差範囲の前に記号φを付けた場合、公差範囲は基準面に垂直で、直径0.1mmの円筒面内になります。
写真
▲ 凡例: 公差ゾーンは、0.08 mm の距離にあり、基準線に垂直な 2 つの平行な平面の間に配置する必要があります。
3) 坂道
傾斜とは、部品上の 2 つのフィーチャの相対的な向きの間の任意の角度の正しい状態です。 傾き許容差は、測定されたフィーチャの実際の向きと、データムに対する任意の角度における理想的な向きとの間で許容される最大の変動です。
写真
▲凡例の説明: 測定軸の公差ゾーンは、距離が 0.08mm であり、データム面 A と理論上 60 度の角度を形成する 2 つの平行な平面の間の領域です。
写真
▲凡例の説明：公差値の前に記号φを付ける場合、公差域は直径0.1mmの円筒面内にある必要があります。 公差ゾーンは、データム A に垂直な平面 B に平行であり、データム A と理論的に正しい 60 度の角度を形成する必要があります。
(2) 位置決め公差
位置決め公差は、データムに対する関連する実際のフィーチャの位置に許容される変動の合計量です。 このような公差には、位置度、同軸度、対称度の３つの項目が含まれます。
1) 地位度
位置度は、パーツ上の点、線、面、その他の要素の理想的な位置に対する正確な状態を指します。 位置許容差は、理想的な位置に対する測定要素の実際の位置の最大許容変動です。
写真
▲凡例：公差域の前にSφを付した場合、公差域は直径0.3mmのボールの内側の領域となります。 球面公差ゾーンの中心点の位置は、データム A、B、C に対する理論的に正しい寸法です。
2) 同軸度
一般に同軸度として知られる同軸度は、部品上の測定軸が基準軸に対して同じ直線上に保たれていることを意味します。 同心度公差は、基準軸に対する測定された実際の軸の許容変動です。
写真
▲同心度公差の凡例: 公差値がマークされている場合、公差ゾーンは直径 0.08mm の円柱間の領域です。 円形公差ゾーンの軸はデータムと一致します。
3) 対称性
対称性の程度は、部品上の 2 つの対称的な中心要素が同じ中心面に保たれることを意味します。 対称許容値は、実際の要素の対称中心面 (または中心線、軸) によって理想的な対称面に対して許容される変動量です。
写真
▲凡例の説明: 公差ゾーンは、0.08 mm の距離にあり、データム中心面または中心線に対して対称に配置された 2 つの平行な平面または直線の間の領域です。
(3) 振れ許容差
振れ公差は、特定の検出方法に基づいて与えられる公差項目です。 振れ公差は円振れと完全振れに分けられます。
1) サークルたたき
円振れとは、部品上の回転面が、定義された測定平面内でデータム軸に対して固定位置を維持する状態です。 円振れ許容値は、測定される実際の要素が軸方向の移動なしに基準軸の周りを完全に回転する場合に、限られた測定範囲内で許容される最大の変動です。
写真
▲ 凡例 1: 公差ゾーンは、半径の差が 0.1mm で、中心が同じデータム軸上にある、測定面に垂直な 2 つの同心円の間の領域です。
写真
▲ 凡例 2: 公差ゾーンは、データムと同軸の任意の半径位置における測定シリンダー上の 0.1mm の距離を持つ 2 つの円の間の領域です。
2) フルビート
完全振れとは、部品を基準軸の周りで連続的に回転させたときの測定面全体に沿った振れの量を指します。 完全な振れ許容値は、インジケータがその理想的な輪郭に対して移動する間に、実際の測定要素がデータム軸の周りを連続的に回転する場合に許容される最大振れです。
写真
▲ 凡例 1: 公差ゾーンは、半径の差が 0.1 mm で、データムと同軸の 2 つの円筒面の間の領域です。
写真
▲ 凡例 2: 公差ゾーンは、半径の差が 0.1 mm で、データムに垂直な 2 つの平行な平面の間の領域です。
これは次の表です、急いで集めてください〜
