機械製図道場

【機械製図道場・中級編】はめあい公差の表示方法を習得!

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はめあい公差の書き方と製図練習問題

前回の【機械製図道場・中級編】では、“寸法公差”に関する解説と例題演習を行いました。

機械部品の多くは組立てる中で相方部品との関係が発生します。
公差の設定が不適切であると、うまく動くことができない、部品が外れて抜け落ちてしまう、などの不具合が発生します。
相方部品との関係の中で多く見られるのは、穴と軸を互いに組合せる関係です。
これを「はめあい」といいます。

1.はめあいの種類

はめあいには、下記の3種類があります。

(1)すきまばめ

穴の内径が軸外径より大きく穴と軸の間に必ず隙間があります。

  • 用途: 穴と軸が互いに摺動したり、回転したりする場合。すべり軸受など
  • 最小隙間: 穴の最小許容寸法―軸の最大許容寸法
  • 最大隙間: 穴の最大許容寸法―軸の最小許容寸法

 

(2)しまりばめ

穴の内径が軸外径より小さく、軸を穴に挿入するために、穴側を膨らませる(ヤキバメ、圧入)か、軸側を縮ませる(冷やしばめ)必要があります。

  • 用途: 一度組み立てると通常は分解しない場合。軸と軸継手、軸と軸受内輪など
  • 最小しめしろ: 軸の最小許容寸法―穴の最大許容寸法
  • 最大しめしろ: 軸の最大許容寸法―穴の最小許容寸法

 

(3)中間ばめ

すきまばめとしまりばめの中間で、穴の内径と軸の外径の寸法公差によっては、すきまばめになることも、しまりばめになることもあります。

  • 用途: 遊びやガタなく組立てるが分解も可能。ハブやボスと軸の嵌合など

はめあい
【(左から)すきまばめ、しまりばめ】

 

2.はめあい公差に関する必須前提知識

(1)公差域の位置

基準寸法からの公差の離れ具合のことを「公差域の位置」といいます。
穴は大文字アルファベットAからZC、軸は小文字アルファベットaからZCで表し、数字とまぎらわしいI,L,O,Q,Wは用いません。穴のH、軸のhが基準寸法と一致します。

穴はHより前(A~G)は基準寸法より大きく、H以降(J~ZC)は基準寸法より小さく、いずれもHから遠ざかるほど基準寸法からの離れ具合が増していきます。

軸はhより前(a~g)は基準寸法より細く、h以降(j~zc)は基準寸法より太く、いずれもHあるいはhから遠ざかるほど基準寸法からの離れ具合が増していきます。

公差域の位置
 

(2)公差等級

JIS寸法公差は、「IT基本公差」に基づいています。ITは”ISO Tolerance”の略号です。
JISでは3150mm以下の寸法を区分して、寸法数字の区分ごとにIT基本公差に基づく公差を、IT1からIT18まで付与しています。
一般的な穴と軸のはめ合いに用いられるのがIT5~IT10です。

IT基本公差の一部を表1(公差表)に示します。
数字が小さいほうが公差は厳しくなります。
基準寸法が大きくなれば、同じ等級に対する公差も大きくなります。
公差表
 

(3)公差域クラス

公差域の位置記号(アルファベット)と、公差等級数字を組合せ表示します。

例: 穴 φ45H7 軸φ45g6

公差域位置記号H、hは基準寸法と一致しますから、はめ合いの基準とする側に位置記号Hまたはhを設定し、はめあい種類に応じて相方の位置記号を選択します。
そして要求精度に応じて等級数字を選択します。

多く使われる穴基準のはめ合いの一部を表2に示します。

Tolerance class
 

【例題】はめあい公差の表示

《 問題 》

図のような軸に、3つの部品を3種類のはめあい方法で取り付けます。
穴軸それぞれの直径を、公差域クラスを用いて表示してください。
公差域クラスは、表2を参考に任意に選択してください

公差域問題

 

《 解答 》

解答例はここをクリック

公差域問題解答

 

《 例題の解説 》

解説はここをクリック

公差域クラスは設計に応じて組合せを選択します。
回答例の場合は、中間ばめH7/k6、すきまばめH8/f7、しまりばめH6/n6の組合せとしました。

  • 中間ばめ:最大すき間0.018-0.001=0.017 最大しめしろ0.012-0=0.012
  • すきまばめ:最大すき間0.039+0.050=0.089 最小すき間0+0.025=0.025
  • しまりばめ:最大しめしろ0.028-0=0.028 最小しめしろ0.015-0.013=0.002

回答例では、公差域クラス記号の後に、小文字で上下の具体的な寸法許容差を付け加えています。
記号を書けば、「常用するはめあいで用いる穴・軸の寸法許容差」一覧表から数値はわかりますが、現場で加工作業者がいちいち表を見て確認しなくて済むことと、寸法照合や検査の際にも数値を併記するほうが便利で親切です。

穴・軸の寸法許容差一覧は、JISB0401に掲載されていますので、例題回答例に記入してある数値も含めて適宜参照ください。

 

【関連知識】穴基準と軸基準

はめあい部の公差を決める際に、穴の公差域を、基準寸法に一致するHの中から等級を決め、対応する軸の公差域クラスを、はめあい方式と要求精度に応じて選択する方法を「穴基準」といいます。
一方、軸の公差域を、基準寸法に一致するhの中から等級を決め、対応する穴の公差域クラスを、はめあい方式と要求精度に応じて選択する方法を「軸基準」といいます。

例題回答例は、穴基準を用いてはめあい公差を設定しています。

特別な理由がない限りは穴基準を使用します。
特に基準寸法が小さい場合はこの原則を適用してください。
なぜなら、穴よりも軸のほうが、加工と測定がしやすく、指定した公差域クラスの軸を比較的容易に作り出すことができるためです。

一方、内径の小さい穴は、ドリルで穴加工した後、リーマで指定の等級に仕上げるのが一般的です。

※別連載”機械設計マスターへの道”シリーズの「加工しやすさを考えよう」の 2.も関連しますので併せてご参照ください。

はめあいの公差を設定する際にも、加工のことを考えながら、寸法と公差の図面表示に反映しましょう。

 
(アイアール技術者教育研究所 S・Y)
 

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