2015年 7月

実務者のためのCAD読本

寸法(サイズ)と幾何(カタチ)の違い【世界で戦えるGLOBALエンジニアになるための製図技術 5th STEP/第1回】

機械系CAD 講師:山田学

シリーズ記事

1 寸法(サイズ)と幾何(カタチ)の違い

4thステップでは、設計意図として重要寸法を示唆するための寸法公差の考え方や記入法、また表面粗さの記入テクニックを学んだ。
5thステップでは、さらに設計意図を明確にするためのテクニックである幾何公差について解説する。この幾何公差は、海外で部品を製作するうえで必要不可欠なものであり、図面を描く設計者以外に、加工や部品検査の担当者までが理解しなければいけない内容である。

第1回は、寸法公差と幾何公差の違いについて説明する。幾何公差を理解するうえで、寸法公差と幾何公差の違いを知っておかないと、解釈に混乱を生じるからである。

寸法の概念

JISによると、「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」と定義される。
また、寸法公差のうち、「長さ寸法公差は、形体の実寸法(2点測定による)だけを規制し、その形状偏差(例えば、円筒形体の真円度、真直度または平行二平面の表面の平面度)は規制しない(ISO 286/1参照)。」、「角度寸法公差は、線または表面を構成している線分の一般的な姿勢だけを規制し、それらの形状偏差を規制するものではない。」と定義される。

一般的には寸法計測にノギスが使われる。

ノギスについての図解

ノギスを使った寸法計測例を見て、寸法が2点間で測定されていることを理解しよう(図1)。

図1

2点間による寸法計測例

2点間による寸法計測例

寸法は簡便に測定できるメリットがある半面、デメリットも存在する。
そのデメリットとは、カタチの崩れを判断できない点なのである。

その実例を見てみよう(図2)。
例えば、細長い軸を設計する場合、CAD画面上には、真っすぐな円柱を描く。
しかし、実際に加工されたものを見てみると、加工反力や切削による熱の影響などにより反った軸が手元に届く可能性がある。
直径に寸法公差を指定する場合、設計者が予測する形状は、直径のみがばらつきによって変化する状態である。
しかし、直径の大きさがばらつく以外に、軸が反るというカタチの崩れを失念し、想定外の物理的な占有領域になってしまうことがある。

図2

軸のサイズばらつきとカタチのばらつき

軸のサイズばらつきとカタチのばらつき