機械設計では、部品の寸法に誤差が生じることは避けられません。製造過程での微小なズレや加工誤差を考慮して、設計者は「公差」を設定します。特に、一般公差は、図面上に明記されない場合でも適用される標準的な寸法許容範囲を意味します。
一般公差は、部品の加工の精度を維持しながら、製造コストの最適化を図るために重要な役割を果たします。この記事では、一般公差の基本概念、各等級（f、m、c、v）について、具体的な許容範囲を表形式で解説します。
一般公差とは？
一般公差とは、設計図に明示的な公差が記載されていない寸法に適用される許容範囲を指します。これは、部品の製造における精度とコストのバランスを取るために設定されており、JIS B 0405規格などに基づいて定義されています。図面に個別の公差が記載されていない場合、一般公差が自動的に適用されます。
一般公差の等級について
一般公差には、部品の用途や加工精度に応じた4つの等級があります。これらは次のように分類されます：
f（精密等級）
非常に高い精度が求められる部品に使用されます。精密機械や高性能な製品に適しています。
m（中等級）
一般的な機械部品に使われる標準的な精度です。
c（粗等級）
比較的大きな許容範囲が必要な部品や、精度がそれほど重要でない場合に使用されます。
v（非常に粗等級）
荒加工された部品や、外観には影響しない部分で適用されます。
f、m、c、v等級の寸法公差表
以下は、ISO 2768-1に基づいたf、m、c、v等級における公差範囲の表です。寸法範囲に応じて、それぞれの等級における許容誤差が異なります。
| 寸法範囲 (mm) | f（精密等級） | m（中等級） | c（粗等級） | v（非常に粗等級） |
|---|---|---|---|---|
| 0.5以上 3以下 | ±0.05 | ±0.10 | ±0.20 | – |
| 3 を超え 6以下 | ±0.05 | ±0.10 | ±0.30 | ±0.50 |
| 6を超え 30以下 | ±0.10 | ±0.20 | ±0.50 | ±1.00 |
| 30を超え 120以下 | ±0.15 | ±0.30 | ±0.80 | ±1.50 |
| 120を超え 400以下 | ±0.20 | ±0.50 | ±1.20 | ±2.50 |
| 400を超え 1000以下 | ±0.30 | ±0.80 | ±2.00 | ±4.00 |
| 1000を超え 2000以下 | ±0.50 | ±1.20 | ±3.00 | ±6.00 |
| 2000を超え 4000以下 | – | ±2.00 | ±4.00 | ±8.00 |
一般公差の適用例
f等級（精密等級）
- 高精度が要求されるベアリングハウジングや、高速回転するシャフトなどでは、f等級が適用されます。
- 寸法の誤差が極めて少なくなり、部品同士が精密にフィットします。
m等級（中等級）
- 通常の機械部品や部品の組み立てにおいて、m等級が最も一般的に使用されます。
- ねじ穴の位置やフレーム部品などで使用されます。
c等級（粗等級）
- 精度がそれほど重要でないフレームや大型の部品においては、c等級が適用されます。
- 大きな寸法誤差が許されるため、加工コストが抑えられます。
v等級（非常に粗等級）
- 溶接部品や大まかな位置決めで使用される部品には、v等級が適用されることが多いです。
- 寸法の許容誤差が大きいため、簡単な加工で済みます。
公差等級の選定ポイント
公差等級を選定する際には、部品の機能や用途に加えて、コストとのバランスを考慮することが重要です。精密等級を必要以上に設定すると、製造コストが大幅に上昇するため、用途に応じた最適な公差等級を選定する必要があります。
一般公差と個別公差の使い分け
公差は、機械設計において部品の製造精度を示す重要な指標です。正確な公差設定は、機械の性能やコストに大きく影響します。この記事では、一般公差と個別公差の使い分けについて解説します。
一般公差とは？
一般公差は、特定の公差が図面に個別に記載されていない場合に適用される標準的な許容値です。主に以下の場合に使用されます：
- 寸法の重要度が低い箇所
- 製造コストを抑えたい場合
- 製図の効率を上げたい場合
例えば、 JIS B 0405 などの規格に従って、部品全体に適用される公差を一括指定します。これにより、図面記載の手間が省けます。
例：m等級（中等級）の場合
- ±0.3 mm（寸法範囲：30～120 mm の一般公差）
個別公差とは？
個別公差は、部品の特定の寸法や機能において特別な精度が求められる場合に設定される公差です。主に以下の場合に使用されます：
- 部品の機能に直接影響する箇所
- 他部品との組み合わせが重要な箇所（嵌合部など）
- 高い精度が必要な場合
図面上で特定の寸法に個別の公差を記載します。これにより、重要な箇所に必要な精度が確保されます。
例：
- ±0.01 mm（シャフトの直径など）
一般公差と個別公差の使い分け
| 項目 | 一般公差 | 個別公差 |
|---|---|---|
| 適用範囲 | 寸法の重要度が低い部分 | 機能や嵌合に影響を与える重要な部分 |
| 記載方法 | 図面に一括で指定 | 寸法ごとに個別に記載 |
| コスト | 製造コストを抑える | 高精度の加工が必要なためコストが高くなる |
| 精度要求 | 通常の製造許容範囲内 | 高精度な寸法管理が必要 |
| 例 | ボルト穴や外形寸法 | 軸受けや嵌合部、密閉部 |
使い分けのポイント
機能に基づく判断
- 重要度が低い寸法には一般公差を適用し、コストを削減します。
- 一方、部品の機能に直結する箇所には個別公差を設定し、必要な精度を確保します。
製造プロセスとコストを考慮
- 一般公差は加工の手間を減らし、製造コストを抑えるために活用されます。
- 過剰な個別公差の設定は製造コストを大幅に上昇させるため注意が必要です。
図面の簡略化
- 図面全体に一般公差を設定することで、図面記載を簡略化できます。
- ただし、重要な箇所には必ず個別公差を記載し、設計意図を明確に伝えます。
一般公差と個別公差を適切に使い分けることで、設計精度と製造コストのバランスを最適化できます。特に図面を通じて製造現場に設計意図を正しく伝えるためには、各公差の役割と適用箇所を明確にすることが重要です。効率的で品質の高い設計のために、公差設定を戦略的に行いましょう。
まとめ
機械設計において、一般公差は部品の製造精度を定義し、設計者が意図する性能を達成するための重要な要素です。特に、f、m、c、vの4つの等級に基づく寸法許容範囲は、部品の用途や精度要求に応じて選択され、製造コストとのバランスを取ることが求められます。最適な公差等級を設定することで、部品の信頼性とコスト効率を高めることが可能です。
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