2012年 9月

実務者のためのCAD読本

寸法がばらつくことを忘れるな【世界で戦えるGLOBALエンジニアになるための製図技術 ~製図実践基本テクニック~ 2nd STEP/第4回】

機械系CAD 講師:山田学

シリーズ記事

4.寸法記入テクニック~寸法がばらつくことを忘れるな

寸法公差のない寸法の合否判定は?

前回は、形状を表す寸法補助記号でも、意外と知らないJISで定められた記入ルールがあり、設計現場の使い方と違っていることを知った。
今回は、普段何気なく記入している寸法にもJISに決められたルールがあること、寸法の記入の仕方によっては、設計機能や組立に影響を与えてしまうばらつきが発生してしまうことの2点を理解しよう。

寸法とは、「決められた方向での、対象部分の長さ、距離、位置、角度、大きさを表す量」とJISで定義される。例えば直方体に寸法を記入する場合、100人の設計者がいると100人が図1に示すように寸法を記入する。
これは、直方体の大きさを表すために、六面体のそれぞれの対辺の距離を寸法線で記入したものである。

ここで、図面を描く設計者の立場ではなく、部品検査をする検査担当者の視点で、この図面を見るとどうであろうか?寸法を検査するのに、ノギスなどの計測機器で検査するのはいいが、これらの寸法通りに部品が出来上がっているかというと、決してそうではない。加工によって、部品は図面に示した数値ジャスト±0で出来上がるわけではなく、多少のばらつきが発生する。

設計者はCADで形状を描いていると、暗示にかかり、大きさのばらつきに対して麻痺してしまうことが多々ある。
CADの形状はバーチャル(仮想)な世界の創造物、つまりCADの中に描いた形状は「絵に描いた餅」であり、設計者が描いた通りの大きさの物体が画面の中に出来上がる。
しかし、現物の部品はリアルな世界の創造物であり、加工に伴いばらつきのある物体が出来上がってしまうのである。

寸法がばらつく要因に、次のようなものが関係している。

【加工要因】

  • 加工機械の種類と加工方法
  • 加工者の技能や経験
  • 加工時に発する熱による変形
  • 材料や工具の剛性不足
  • 加工機械や治具のがたつき、工具の摩耗など

【計測要因】

  • 計測器の種類と計測方法
  • 計測器の分解能
  • 計測者の技能や経験
  • 測定時の温度(室温)など

加工にしろ計測にしろ、寸法がばらつくのに対して、測定結果を合否判定するのに基準が必要である。

その基準として、図面に寸法公差の表示がない場合に、表1に示す普通許容差(JIS B 0405)を適用する。
表1の規格は、金属の除去加工(一般的に切削加工を指す)または板金成形の部品に適用され、国際規格にも掲載される標準規格である。また、これらの公差は金属以外に適用してもよいと明記されている。