Mechanical Design I

(1)

Bong-Kee Lee

School of Mechanical Systems Engineering Chonnam National University

Mechanical Design I

4. Tolerances & Fits

Tolerance

 공차(tolerance)

– 기준치수 or 호칭치수: 설계에 의하여 도면에 기 입된 치수

– 실제 가공된 제품의 치수: 가공정밀도에 영향을 받음

– 오차 = 기준치수 – 실제치수

– 오차의 허용 범위를 결정하여 제품의 핚계치수를 정하여야 함

(2)

School of Mechanical Systems Engineering

Mechanical Design I

Tolerance

 공차(tolerance)

– 공차 = 최대 허용치수 – 최소 허용치수

0 +

-

공차역

(치수)공차 치수차

위 치수 허용차

아래 치수 허용차

Tolerance

 IT(ISO tolerance) 기본공차

– 제품의 정밀도에 따라 구분된 치수공차 – Ref. Table 4-6 in textbook

(3)

Mechanical Design I

Tolerance

 공차역(tolerance zone)

– 기준치수로부터의 상대적인 공차의 위치를 나타 냄

– Ref. Table 4-8 & 4-9 in textbook

Tolerance

 Examples 4.1 & 4.2 in textbook

– 축 Φ40p11

• 기준치수 = 40mm (지름)

• p: 공차역 → +26μm

• 11: IT11 등급 → 160μm

• 최대 핚계치수 = 40 + 0.026 + 0.160 = 40.186mm

• 최소 핚계치수 = 40 + 0.026 = 40.026mm

(4)

Mechanical Design I

Tolerance

 Examples 4.1 & 4.2 in textbook

– 구멍 Φ130N4

• 기준치수 = 130mm (지름)

• N: 공차역 → -27μm + 4μm = -23μm

• 4: IT4 등급 → 12μm

• 최대 핚계치수 = 130 - 0.023 = 129.977mm

• 최소 핚계치수 = 130 - 0.023 – 0.012 = 129.965mm

Tolerance

 공차 표기법

위 치 수 허 용 차 아 래 치 수 허 용 차

기준치수

025 . 0

50

0





최 대 허 용 치 수



최 소 허 용 치 수

50 025 . 50



7 f

30

^

 







 041 . 0

020 . 0 7 f

30 



 



 959 . 29

980 . 29 7 f 30

(5)

Mechanical Design I

Fit

 끼워맞춤(fit)

– 틈새(clearance): 구멍이 크고 축이 작은 ‘헐거운 끼워맞춤(clearance fit)’의 치수차

– 죔새(interference): 구멍이 작고 축이 큰 ‘억지 끼 워맞춤(interference fit)’의 치수차

Fit

 끼워맞춤의 분류

끼워맞춤

(fit) 중갂 끼워맞춤 (slide fit)

억지 끼워맞춤 (interference fit) 헐거운 끼워맞춤

(clearance fit)

구멍의 최소 치수 > 축의 최대 치수

 얶제나 틈새가 생기는 끼워맞춤

구멍의 최대 치수 < 축의 최소 치수

 얶제나 죔새가 생기는 끼워맞춤 구멍의 최대 치수 > 축의 최대 치수 틈새 구멍의 최소 치수 < 축의 최소 치수

 다듬질 치수에 따라 틈새가 생길 수도 있고, 죔새가 생길 수도 있는 끼워맞춤

(6)

Mechanical Design I

Fit

 최소/최대 틈새/죔새

최소 틈새 = 구멍의 최소 치수 – 축의 최대 치수

최대 틈새 = 구멍의 최대 치수 – 축의 최소 치수 최대 죔새 = 축의 최대 치수 – 구멍의 최소 치수 최소 죔새 = 축의 최소 치수 – 구멍의 최대 치수

Fit

 끼워맞춤의 치수 기입

– 기준치수 + 구멍의 공차역/정밀도 등급 + 축의 공차역/정밀도 등급

50H8/f6

 f6 -

 50H8

f6 50 H8



(7)

Mechanical Design I

Fit

 끼워맞춤 방식

– 가공하기 어려운 형체를 기준으로 하고, 가공하기 쉬운 형체의 치수를 조절하여 공차역 등급을 선 택 → 구멍기준 끼워맞춤

– 구멍의 공차역을 H(구멍의 아래치수 허용차 = 0) 로 결정 → 필요핚 죔새 혹은 틈새에 따라 축의 공차역을 결정

Fit

 구멍기준 끼워맞춤

– Table 4-10(a) in textbook

(8)

Mechanical Design I

Fit

 축기준 끼워맞춤

– Table 4-10(b) in textbook

Fit

 Examples 4-6 & 4-7 in textbook

– 구멍 Φ70JS7 [mm] & 축 Φ70h7 [mm]

• 구멍

– (최대) 70+0.030/2=70.015 [mm] – (1) – (최소) 70-0.030/2=69.985 [mm] – (2)

• 축

– (최대) 70+0=70.000 [mm] – (3) – (최소) 70-0.030=69.970 [mm] – (4)

– (1)-(4)=70.015-69.970=0.045 [mm] → 최대틈새 0.045mm

– (2)-(3)=69.985-70.000=-0.015 [mm] → 최대죔새 0.015mm

– 중갂 끼워맞춤

(9)

Mechanical Design I

Fit

 Examples 4-6 & 4-7 in textbook

– 구멍 Φ50H7 [mm] & 축 Φ50p6 [mm]

• 구멍

– (최대) 50+0.025=50.025 [mm] – (1) – (최소) 50-0=50.000 [mm] – (2)

• 축

– (최대) 50+0.042=50.042 [mm] – (3) – (최소) 50+0.026=50.026 [mm] – (4)

– (1)-(4)=50.025-50.026=-0.001 [mm] → 최소죔새 0.001mm – (2)-(3)=50.000-50.042=-0.042 [mm] → 최대죔새 0.042mm – 억지 끼워맞춤

Limit Gauge

 핚계 게이지(limit gauge)

– 공차 검사를 위핚 전용 게이지

(10)

Mechanical Design I

Geometric Tolerance

 기하공차(geometric tolerance)

– 기하편차(geometric deviation)

• 규제 대상물의 모양편차, 자세편차, 위치편차 및 흔들 림 편차

• 기하학적으로 정확핚 위치나 모양으로부터 벖어남의 크기를 의미함

– 기하공차: 기하편차의 허용값

Geometric Tolerance

 기하공차

– Fig 4-15 in textbook

dh d_l d_l dh

dh

dl

dh

dl

(11)

Mechanical Design I

Geometric Tolerance

 기하공차의 종류와 기호

– Table 4-17 in textbook

공차의 종류 기호 적용하는 형체

형상공차 (form)

직짂도(straightness)

평면도(flatness) 단독형체 짂원도(circularity) 원통도(cylindricity) 선의 윤곽도(line profile)

단독형체 또는 관련형체 면의 윤곽도(surface profile)

자세공차 (orientation)

평행도(parallelism) 직각도(perpendicularity)

경사도(angularity)

위치공차 (location)

위치도(position)

 Reading Assignment

– Table 4-13

– Chapter 4.7 – Chapter 4.8-10