樹脂成形品の寸法公差の決め方——収縮・吸湿と測る状態の指定

金属の普通公差の考え方をそのまま当てはめない

機械加工品なら、個別の公差を書かない寸法は普通公差の等級で縛るのが基本である。ただし、その普通公差の規格（JIS B 0405）に対応する国際規格 ISO 2768-1 が対象にしているのは、金属の除去加工と板金成形の部品で、樹脂の射出成形品は想定の外にある。この点は普通公差（JIS B 0405）の等級指定で扱っている。金属でも、プレス・板金品の板厚や曲げ角度には別の考え方が要り、それはプレス・板金品の普通公差の指定で扱う。

樹脂成形品の公差を扱う国際規格 ISO 20457 の 2018 年版は、序文で、成形品は金属材料に比べて寸法・形状・位置の偏差がかなり大きくなると見込まれること、変形しやすく剛性が低いといった性質から、経済的に作るための機能上の精度要求は金属よりずっと低いことを述べる。そのうえで、金属部品に適用される公差の規格は樹脂の構造物には採用できないか、ごく限られた範囲でしか適用できず、それがこの規格を作った理由だとしている^[2]。

購買の立場では、図面に「普通公差 JIS B 0405 中級」とだけ書かれた樹脂部品の発注は、規格の想定の外にある部品へ金属の表を当てはめていることになる。成形先が見積の段階で「この公差は取れない」と言ってこなければ、量産が始まってから寸法の外れが続き、そのたびに合否で揉める。

樹脂の寸法公差に関わる規格

樹脂成形品の寸法には、目的の違う規格がいくつか関わる。版の状況とあわせて整理する。

ISO 20457 は 2026 年版に置き換わっているので、新しく取り決めるときは 2026 年版の本文で中身を確かめる。この記事では、2018 年版の公開されている範囲（序文と箇条 5 の冒頭）で読める考え方だけを引き、等級や数値の表には触れない。

JIS K 7109 は「表を引く規格」ではない

JIS K 7109 を開くと、等級ごとの許容差の表は載っていない。この規格は、品質工学の損失関数の考え方で許容差を決める手順を定めている^[1]。本文の 3.1〜3.6 の流れをまとめると、次の 4 段階になる。

1. 使う段階での限界と損失を見積もる
寸法が基準値からどれだけずれると、組み立てる側（組立者）や製品を使う人（使用者）で不具合が出るか（許容限界値）と、そのときに生じる損失の平均（平均損失）を、組立者と使用者の両方の段階で推定する。

2. 厳しいほうを選ぶ
平均損失を許容限界値の 2 乗で割った比例定数を比べ、大きいほうの段階の値を採る。

3. 部品の価格から許容差を計算する
組立者が生産者から買う価格（生産者側の損失）を見積もり、許容差＝許容限界値×√（部品の価格÷平均損失）で計算する。

4. 作れるか・測れるかを確かめる
附属書に沿って加工能力と計測能力を検討し、能力が足りなければ改善し、改善できなければ許容差を見直し、それも無理なら全数検査とする。

規格の本文にある音響製品の部品の例を、数値のまま並べると次のようになる^[1]。

購買の実務で読むべきなのは計算の細部より、この規格の順番である。まず「どれだけずれると、誰に、いくらの損が出るか」を決め、そこから許容差を出し、最後に成形先がその許容差を作れるか、測れるかを確かめる。図面の数値が先にあり、成形先が後から「取れない」と言う順番とは逆になっている。改善の例では、金型温度と冷却時間の効果が大きいと分かり、最適な条件で工程能力指数が上がったとしている^[1]。寸法は材料だけでなく成形条件で決まる、ということでもある。

寸法を動かすもの

樹脂成形品の寸法が、同じ金型・同じ材料でもそろわない理由は、規格と論文でおおむね整理されている。

成形収縮は方向で違い、試験片の値は部品の値ではない

JIS K 7152-4 は、成形収縮率を、乾燥状態の試験片とそれを成形した金型キャビティとの寸法の差として定義し、溶融樹脂の流れる方向に平行な値と直角な値を分けて求める。試験片は 60 mm×60 mm×2 mm の平板で、成形後は室温まで冷ましてから 23 ± 2 ℃で 16 時間から 24 時間置き、23 ± 2 ℃で測る。この規格の成形収縮率は吸湿の影響を含まず、金型内で拘束を受けない自由収縮なので、拘束された収縮の最大値と考えてよいとしている^[4]。

つまり、材料の成形収縮率の数値は、決まった形の板を決まった条件で作り、決まった時間おいて測った値である。肉厚・形・ゲートの位置が違う実際の部品で同じ値になる保証はない。ISO 20457 の 2018 年版の序文も、発注の後に、成形収縮の計算値を成形先と金型の製作者（必要に応じて材料メーカー）のあいだで合意すべきだとしている^[2]。

ガラス繊維などの強化材が入ると、方向の違いはさらに大きくなる。精密工学会誌の解説（1986 年）は、強化材の配向による影響はベースポリマーに比べて数十倍から数百倍といわれ、寸法と強度の等方性が損なわれると述べている^[6]。強化グレードに切り替える提案を受けたら、寸法の出方が変わる前提で評価する。グレードの代替の承認は樹脂のグレード指定と代替グレードの承認で扱っている。

成形した後にも寸法は動く

同じ解説は、寸法の変化として成形収縮のほかに熱による伸び縮みと後変化を考える必要があり、後変化の要因として結晶化と吸水の 2 つを挙げている。吸水はナイロンのように吸水率の大きい樹脂に特有の問題と考えられてきたが、アクリル・ポリカーボネート・ポリエステルのように吸水の少ない樹脂でも問題になる例が出ているとしている^[6]。JIS K 7152-4 も、吸湿はあと収縮率に影響を与えることがあると書き、あと収縮率を測るときの処理の条件（温度・湿度など）は材料規格の定めか受渡当事者間の合意によるとしている^[4]。

射出成形品の寸法ばらつきを調べた論文（1982 年）は、成形品の寸法精度を、設計値に対するずれ（絶対寸法精度）、平面度や真円度（形状精度）、成形の 1 回ごとのばらつき、経時変形などの寸法安定性の 4 つに分け、これらが金型の製作と摩耗、成形収縮率の見積もりの精度、成形条件とその変動、材料のばらつきなどに左右されると整理している^[7]。同じ論文の実験では、金型温度を上げると成形品の重量は増えたのに寸法は小さくなった^[7]。成形条件の変更は、寸法の変更でもある。

「どの状態で測るか」を発注時に決める

寸法が動く材料では、測る前の状態を決めないと、仕入先の出荷検査と受入検査で数値が合わない。決めておく項目と、規格の既定の考え方を並べる。

JIS K 7100 は、状態調節の時間は材料の関連する仕様に書くものとし、関連する規格に定めがない場合は、23/50 か 27/65 の雰囲気で 88 時間以上、18〜28 ℃の周囲温度で 4 時間以上という条件を当てるとしている。附属書では、ある種のポリアミドのように水分の平衡に長時間かかる材料では、この時間が適切でないことがあるとして、別の手順を示している^[5]。ISO 20457 の 2018 年版も、樹脂の標準雰囲気を ISO 291 による 23 ℃ ± 2 K・相対湿度 50 % ± 10 % としている^[2]。

前出の 1982 年の論文は、成形品を成形後 48 時間デシケーターに保管してから、25 ℃の雰囲気で定圧のマイクロメータで測っている^[7]。研究の条件をそのまま使う必要はないが、「成形から何時間後」「どこに保管して」「何度で」「何で測ったか」を一組で書く、という書き方の手本になる。

測定器の誤差も公差のうちに入る

JIS K 7109 の附属書は、許容差に対して十分な計測能力があるかを検討し、計測の誤差の割合が大きい場合は計測方法の改善を検討するとしている。例として、普通のマイクロメータとプラスチック用マイクロメータを比べ、後者のほうが計測の誤差による損失が小さく、年間の生産 135 万個の条件で約 34 万円の差になるという計算を示している^[1]。同じ規格の例では、許容差 0.027 mm の部品に対し、プラスチック用マイクロメータを使っても総合した誤差は約 ±9 μm と見積もられている^[1]。測定器の誤差は公差の一部を確実に使う。受入でどの測定器を使うかは、仕入先と同じものにそろえるか、少なくとも互いの測定器の誤差を確かめてから合否を決める。

図面・発注書に書くこと（実務の提案）

以下は規格の要求ではなく、発注側がそろえておくとよい項目の提案である。ISO 20457 の 2018 年版の序文は、成形品の設計と開発を進めるときの望ましい順番として、部品の設計者が用途・使用環境・組立の要求から機能上必要な公差を決め、成形先がその公差が使う製造技術の能力以上であることを確かめ、機能上必要な公差を常に設計文書に書いておくことを挙げている^[2]。発注側の手順も、この順番に沿わせると組み立てやすい。

1. 機能に効く寸法と、そうでない寸法を分ける

はめあい・組付け・シールに効く寸法には個別に公差を付け、それ以外は成形品向けの一般公差で扱う。ISO 20457 の 2018 年版は、契約で何も定めていない場合は個別に指示した公差だけが検証の対象になるとし、一般公差を満たさない成形品も、別段の定めや合意がなく機能を損なわないなら自動的に不合格にしなくてよいとしている^[2]。どの寸法を検査の対象にするかは、契約で明確にしておく必要がある。

2. 見積の段階で「作れるか・測れるか」を回答させる

個別公差を付けた寸法ごとに、仕入先に工程能力の見込みと、その寸法をどの測定器で測るかを回答してもらう。JIS K 7109 の手順でいえば加工能力と計測能力の検討にあたる^[1]。取れないと回答された公差は、そこで設計部門に返して見直す。量産が始まってから特別採用を繰り返すより、ずっと安く済む。

3. 測る状態を一組で書く

上の表の項目（雰囲気・時間・吸湿の扱い・測定器・置き方）を、購買仕様書か検査規格に書く。成形から測定までの時間を決めずに「成形直後に出荷検査、到着後に受入検査」とすると、その間の後変化がそのまま食い違いになる。

4. 再生材と成形条件の変更を、変更管理の対象に入れる

精密工学会誌の解説は、成形品の不具合の原因として再生品の使用に起因する問題が多いとし、再生品の使用比率は上限だけでなく幅として管理すべきだとしている。原料ロット・製品ロット・成形条件の対応の管理は最低限必要だとも書いている^[6]。成形条件で寸法が変わる以上、成形機・金型・成形条件・再生材の比率を変えるときは事前に知らせてもらう条文を入れる。

5. 外れたときの扱いを先に決める

ISO 20457 の 2018 年版は、工程に起因する偏差は避けられないとし、偏差が出たときの扱いは部品の機能によって決まり、契約で合意すべきものだとしている。扱いとして、設計で偏差をなくす（リブ・肉厚・充填の見直しなど）、型内での保持時間を延ばすなどで偏差を直す、不適合を受け入れる、の 3 つを挙げ、不適合を受け入れる場合は図面の修正、生産上の逸脱の記録、更新した基準品などの文書が要るとしている^[2]。受け入れる判断と記録の残し方は特別採用（特採）を出してよい線で扱っている。

受入で確かめること

ISO 20457 の 2018 年版は、公差の検証の手順は明確に定めて契約の一部にすべきだとし、初回のサンプル検査の報告と、量産中の定期的な報告（再認定）を分けることを勧めている^[2]。量産を始める前に仕入先に何を出してもらうかは量産承認で仕入先に何を出させるかで扱っている。

受入では、仕入先の成績書と自社の測定値を比べるとき、測る前の状態（成形からの時間・雰囲気）と測定器がそろっているかを先に確かめる。そろっていないまま数値だけを比べても、食い違いの原因が部品か測り方か分からない。金型を複数個取りにしている場合は、キャビティごとに寸法の傾向が違うことがあるので、成績書にキャビティの番号を書いてもらうとよい。

成形品のエッジに出るばり（パーティングラインのはみ出し）は、寸法とは別の項目として扱う。ISO 20457 の 2018 年版は、ひけ・望ましくない流れ模様・粗さ・接合線のような表面の不完全さは対象外だとしている^[2]。ばりの許容の書き方は図面のエッジ・バリ・面取りの指示で、外観の合否は外観の合否基準を仕入先と決めるで扱っている。

基準は発注の時点で渡す

取適法の対象となる取引では、受入の基準を発注後に厳しくして、それを理由に受け取りを拒むことはできない。公正取引委員会・中小企業庁のテキストは、委託内容が明示されていなかったり検査基準が明確でなかったりして委託内容と異なることが明らかでない場合や、発注後に検査基準を恣意的に厳しくして従来合格としていたものを不合格とする場合は、受領を拒めないとしている^[8]。「測る状態」を決めないまま、受入で吸湿後の寸法を測って不合格にする運用は、検査基準が明確でなかった場合にあたりうる。測る状態は寸法の数値と同じく、発注の時点で渡す基準の一部として書いておく。

よくある質問

材料メーカーの成形収縮率の値で金型を作れば、図面どおりの寸法になりますか

なるとは限らない。規格の成形収縮率は、決まった形の平板試験片を決まった条件で作って測った、拘束のない収縮の値である^[4]。実際の部品は形・肉厚・ゲートの位置が違い、強化材の配向の影響も受ける^[6]。収縮の見込みは成形先と金型の製作者で合意し^[2]、試作で寸法を確かめてから金型を仕上げる進め方を前提にする。

ナイロンの部品が、受け取ってしばらくすると寸法が大きくなっていました。不合格にできますか

発注のときに「どの状態で測るか」を決めていたかで変わる。乾燥状態で判定すると決めていたなら、その状態で測り直して判定する。吸湿後の状態で判定すると決めていたなら、決めた条件で状態調節してから測る。何も決めていなかった場合は、検査基準が明確でなかったことになりうるので、測る状態を仕入先と取り決めてから判定する^[8]。次回以降の発注には、取り決めた状態を書き込む。

図面に「普通公差 JIS B 0405」と書かれた樹脂部品を発注するときは、どうすればよいですか

見積を依頼する前に、成形先に「この公差で作れるか」を寸法ごとに回答してもらう。取れない寸法があれば設計部門に返し、機能に効く寸法の個別公差と、成形品向けの一般公差に書き分けてもらう。ISO 20457 は 2026 年版に置き換わっているので^[3]、図面で呼び出すなら版を確かめたうえで発行年まで書く。

工程能力が足りないと言われたら、全数検査にすればよいですか

JIS K 7109 の手順では、全数検査は最後の手段である。まず成形条件の改善を検討し、それでも満たせなければ許容差を見直し、それも無理なら全数検査とする順番になっている^[1]。全数検査の費用は単価に乗るので、公差を見直す余地がないかを先に設計部門と確かめる。

まとめ

樹脂成形品の寸法は、成形収縮・成形後の結晶化と吸水・成形条件で動くので、金属の普通公差の表をそのまま当てはめない。JIS K 7109 は、使う段階の損失と部品の価格から許容差を計算し、作れるか・測れるかを確かめる順番を示している。成形収縮率の規格値は平板試験片の自由収縮の値であり、部品の収縮の見込みは成形先と金型の製作者で合意する。発注の時点で、機能に効く寸法の個別公差、測る前の雰囲気と時間、吸湿の扱い、測定器と置き方、再生材と成形条件の変更管理、外れたときの扱いを書面にそろえる。測る状態は数値と同じく受入の基準の一部であり、取適法がかかる取引では、発注後に厳しい側へ変えて不合格にすることは認められない。

出典・参考資料

1. JIS K 7109:1986 プラスチックの寸法許容差の決め方（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1986 年 3 月 1 日制定・2023 年 10 月 20 日確認）
2. ISO 20457:2018 Plastics moulded parts — Tolerances and acceptance conditions（規格本文の冒頭部分の試読版）（国際標準化機構（ISO）／2018 年 9 月発行・iTeh Standards の公開サンプルで閲覧）
3. ISO 20457:2018 の規格情報（状態：廃止、置き換え：ISO 20457:2026）（スウェーデン規格協会（SIS））
4. JIS K 7152-4:2005 プラスチック－熱可塑性プラスチック材料の射出成形試験片－第 4 部：成形収縮率の求め方（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／最新改正 2006 年 2 月 20 日・2025 年 10 月 20 日確認）
5. JIS K 7100:1999 プラスチック－状態調節及び試験のための標準雰囲気（日本産業標準調査会 JIS 検索で閲覧／1999 年 7 月 20 日改正・2023 年 10 月 20 日確認）
6. 金井日出夫「プラスチック材料から見た精密成形」精密工学会誌 Vol.52, No.2（精密工学会／1986 年）
7. 吉井正樹ほか「プラスチック射出成形品の寸法バラツキの要因解析」高分子論文集 Vol.39, No.5（高分子学会／1982 年）
8. 中小受託取引適正化法テキスト「下請法」から「取適法」へ（公正取引委員会・中小企業庁／令和 7 年 11 月）

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