機械製図道場

【機械製図道場・上級編】幾何公差の図示を習得!幾何公差の種類・特性・記号は?データムって何?

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今回は、幾何公差についての解説と例題演習を行います。

「幾何公差」とは、品物の形状の幾何学的な精度を示す指標で、設計で意図する形状からのずれ(ゆがみ)の程度のことです。

これまでの連載で学んだ寸法公差は、寸法数字の許容誤差範囲を数値で規定します。
一方、幾何公差は形状のゆがみ具合の許容値を数値で規定します。

1.幾何公差の種類

1)単独形体

その形状に対して、単独に指定できるものを「単独形体」と呼び、単独形体に関する幾何公差を「形状公差」と呼びます。
「形状公差」には、下表のような6つの特性があり、それぞれ以下の記号で表します。

単独形体
 

2)関連形体[姿勢公差/位置公差/振れ公差]

幾何公差を設定するために、何か基準となる相手との関係が必要になるものを「関連形体」と呼びます。

関連形体に関する幾何公差には、「姿勢公差」「位置公差」「振れ公差」の3種類があります。
それぞれの特性と記号は下表の通りです。

関連形体2
 

2.データムとは?

関連形体幾何公差の定義には、「データム」という用語が使われています。
データムとは、関連形体幾何公差を決めるために設定された理論的に正確な幾何学的基準のことで、「指定された幾何公差に基づいて加工や検査をする際は、この面または線を基準としてください」、という意味です。

 

3.幾何公差の図示方法

1)幾何公差記入枠

下図のように、左に幾何公差の特性記号、右側に公差値を記入します。
データムを指定する関連形体の場合は、公差値記入枠の右にデータム指示記号を大文字アルファベットで記入します。
データム指示記号は、基準形体または寸法線に対向して▲記号と指示線でつないで表示します。

幾何公差記入枠
 

2)図面指示

線または面を対象とするときは、外形線に指示線を垂直にあてて幾何公差記入枠と結びます。
軸線または中心平面に対して幾何公差を指示する場合は、寸法線と一直線上に対向させて指示線を引き出します。公差記入枠は、必ず水平に配置します。

図面指示
【左:面を対象とする表示/右:軸線を対象とする表示】
 

3)幾何公差図示の例と意味

① 形状公差の例

平面度の図示例です。実線で表された上の面を、幾何学的平面から0.1mm以内のゆがみで仕上げることを要求しています

形状公差の例

② 姿勢公差の例

直角度の図示例です。下面をデータム(基準形体)として、右の垂直面を、データムに対して幾何学的に直角な平面から0.05mm以内の狂い(倒れ)で仕上げることを要求しています

姿勢公差の例
 

③ 位置公差の例

同軸度の例です。径の大きいほうの円筒部の軸心をデータムとして、径の小さいほうの円筒部の軸心のずれが、0.05mm以内に収まることを要求しています。
なお、軸心ではなく平面上の円中心のずれに対する幾何公差を同心度とよび、同一の記号を使用します。

位置公差の例
 

④ 振れ公差の例

全振れの例です。円筒を軸心まわりに回転すると表面の微細な凹凸により、断面には真円からのずれが生じます。
これを「振れ」といいます。

図のように、対象物をデータム軸直線まわりに回転したときの振れを、対象とする円周面の全長にわたって公差内に収めることを要求する場合を全振れといいます。
対象円周面の任意の位置の振れの場合を円周振れといいます。

振れ公差の例
では、簡単な例で演習してみましょう。
 

【例題】要求幾何公差に応じた製図

《 問題 》

図のようなシャフトがあります。

②の軸心を回転中心として回転したとき
①の円周上任意の点の振れを0.05mm以内、
②に対する⑤の軸心ずれを0.03mm以内、
③の中央部軸心に対する④の右端面の直角度を0.08mm以内、
とする必要があります。

これら要求幾何公差を正しい方法で製図してください。

幾何公差例題

 

《 解答 》

解答例はここをクリック
幾何公差解答

 

《 例題の解説 》

解説はここをクリック

データムの設定が複数になるときは、図の例のように、データム記号を変えて表示します。
例題は、2つとも軸中心線をデータムに設定しているので、幾何公差記入枠と同様に、データム記号を該当する直径の寸法線と対向させて表示します。

 

【関連知識】データムの優先順位と設定方法

(1)データムの優先順位

幾何公差を複数のデータムに対して設定する場合は、図の例のように優先度の高いデータムを左において表示します。

データムの優先順位

(2)データムの設定方法

データムは幾何学的に正確な面または軸線として設定しますが、図面にデータムを指示しても、製作誤差が生じます。

実際には、データムとする面に定盤など十分精度の高い形状をもつものを接触させて、回転軸芯は軸受けやマンドレルなど精度の高い保持部品を用いて、データムを設定します。

測定対象物のデータムに指定した面や線を「データム形体」、定盤、軸受け、マンドレルなど基準とする側の面や線を「実用データム形体」といいます。

データムの設定方法

 
寸法公差が許容値内に収まっていても、形状の歪みがあると機械の機能が損なわれることがあります。

様々な幾何公差の意味するところを正しく理解して、必要な幾何公差を適確に図面に指示するように心がけてください。
 
(アイアール技術者教育研究所 S・Y)
 

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