サイズ（寸法）公差と幾何公差を用いた「世界に通用する機械図面」の作成と正しい使い分けのポイント

はじめに

機械図面は、製造業において非常に重要な役割を果たします。
特に、国際的な製造拠点やサプライチェーンが絡む現代では、「世界に通用する」図面の作成が求められます。
その中で、サイズ（寸法）公差と幾何公差の正しい使い分けは、製品の品質や製造効率に直結する重要な課題となります。

サイズ（寸法）公差とは

サイズ公差とは、機械部品の寸法がどの程度の範囲で許容されるかを示すものです。
例えば、シャフトの直径が50mm±0.1mmと指定された場合、49.9mmから50.1mmの範囲内であれば合格とされます。

サイズ公差の重要性

サイズ公差は、部品が他の部品と組み合わさる際の適合性を保証します。
過度に厳しい公差は製造コストを上昇させる可能性があり、逆に緩すぎる公差は製品の性能や品質に悪影響を与えることがあります。
つまり、適切なサイズ公差の設定は、コストと品質のバランスを取るために不可欠です。

サイズ公差の設定方法

サイズ公差を設定する際、使用する材料の特性や製造方法、組み合わせる部品との関係などを考慮する必要があります。
CADを活用したシミュレーションや、過去の製造経験から得られたベストプラクティスを参考にすると良いでしょう。

幾何公差とは

幾何公差は、形状や位置、真直度、真円度など、部品の幾何学的な特性に対して設定される公差です。
この公差は、ISOにおいて統一されており、全世界で認識される規格です。

幾何公差の役割

幾何公差は、部品の幾何学的特性が目的の機能を達成するために必要な条件を満たすためのものです。
例えば、部品の平面度が求められる場合、幾何公差を利用することで、どの程度の平面度が必要かを明確に示すことができます。
これにより、組立後の製品が正確に機能することを確実にします。

幾何公差のメリット

幾何公差を利用することで、より厳密な製造制御が可能になり、組立時の不適合を減少させることができます。
また、同じ形状であっても、用途に応じた異なる製品設計が可能になり、市場の多様なニーズに対応できるようになります。

サイズ公差と幾何公差の正しい使い分け

サイズ公差と幾何公差を正しく使い分けることで、企業は国際競争力を高めることができます。
これは、コスト効率を考慮しつつ、製品の品質向上および信頼性を確保するために不可欠です。

判断基準

まず、サイズ公差は主に部品の寸法的な適合性を評価するために使用され、幾何公差は部品の形状や位置精度を評価するために使用されます。
このため、製品の組立てや機能の最優先要因に応じて、どちらの公差を重視するべきかを判断することが求められます。

具体的な使用例

例えば、部品同士がはめ合うシャフトと穴においては、寸法的な適合性が最優先されるため、サイズ公差が主に使用されます。
一方で、金型の位置合わせや複数のパーツが同期して動作する機構では、幾何公差が重要視される傾向があります。

実践的な機械図面の作成方法

実践的な機械図面を作成するためには、まず基本的なDR（デザインレビュー）やDFMEA（デザインフェールモード＆エフェクト解析）を通じて、図面の目的や求められる機能を明確化することが重要です。

寸法と公差の指定

CADツールを使うことで、寸法や公差を標準化された方法で正確に指定することができます。
ISO規格を準拠することで、国際的な供給チェーンにおいても理解されやすい図面を作成することが可能です。

リスク管理の重要性

特に複雑な設計や高価な部品に対しては、リスク管理が不可欠です。
製造リスクを低減するため、プロトタイプの作成や試作段階でのテストを実施し、それに基づいて図面を修正することで、品質のブレを抑制します。

結論

サイズ（寸法）公差と幾何公差を効果的に使い分けることで、製品の品質を確保しつつ、製造コストを最適化することが可能です。
製造業界においては、国際的な競争力を高めるためにも、これらの公差を正しく理解し活用することが不可欠です。
また、製造現場での実務的な知識と経験を活かし、常に最新の技術動向を取り入れた取り組みを行うことが重要です。