部品モデルを構想し終わったとき、次に図面作成に移ると思います。機械図面の書き方のルールは基本的に「JISにもとづく機械設計製図便覧」に記載されています。ですが、これまで何千枚、何万枚と図面を見ていると、どうやら抑えるべきポイントが抜けている人が多いように思います。そこで今回は一から学ぶと題して、初心者から中級者まで学べる製図のポイントを書いていこうと思います。

部品の３面図展開を軽く考えていませんか？

２次元はもちろん、３次元設計を行っていても図面は書くと思います。３次元でモデルを作って２次元の図面に落とし込むときはカチッ、カチッ、カチッとマウスを数回クリックするだけで３面図展開ができるようになりました。そして、すぐに寸法線が引ける状態になっている。実はココに大きな落とし穴があるのだと私は考えています。

その昔、ドラフターを使って手書きで図面を書いていた時代がありました。ドラフターを知らない人もいるかもしれませんが、要は縦横スライドする定規を使って手書きで図面を書いていた時代です。そのときは、一から線を引いて書いていきます。最初の１本目の線を引くときの緊張感を今でも思い出します。

図面を書くときに大事なことは、１本目の線に意味を持たせるということです。意味を持たせるとき必ず人はその理由について考えます。

 どの部品のどこの線なのか
 なぜこの場所なのか
 なぜこの正面図を選んだのか

そういったことをツールの進化によって考えなくても良くなってしまったという時代背景はあるとしても、この意識を忘れてしまってはいけないのだと感じています。

もし忘れてしまったのなら、３次元設計を一旦やめて、２次元設計に戻られることをおすすめします。

３面図の正面図って何？

３面図展開する重要性というのは、何となく感じてもらえたでしょうか。きちんと意味を持って配置させましょうねってことですね。では、３面図にはそれぞれどんな意味があるのかわかりますか？

 正面図
 側面図
 上面図

まぁ、その名の通りですが、正面図を選ぶときにあなたはどんな基準で正面図を決めているでしょうか？

・３次元CADでモデルを作った正面を部品図の正面とした？
・たまたま開いた状態のモデルを正面とした？
・一番面積の広い面を正面図とした？

先ほどの解説にもあったとおり、必ず意味を持たせてください。たまたまとか、適当にではダメですよ。正面図は一番見せたい形状を正面図にするようにしましょう。図面を見る人がパッと目に入る場所ですぐに形が想像できる面です。正面図という役割は、ぱっと見て形状をわからせる面となるので、意識して配置してみてください。形状がわかる面なので、必然的に１つのビューに寸法が集中してしまいますよね。

こういったところを意識して３面図展開して寸法を入れていくだけでも、図面を読み取る人にとっては見やすい図面になります。またこれはドラフター時代の作業をすればするほど自然と身に付いていき、３次元ツールを使えばこの意識が薄れていきます。なので、定期的に２次元設計と３次元設計を行き来するといいのかなと思います。目的は１本の線に意味を持たせることです。

これら前提条件の上で、本題となる製図の抑えておきたい12個のポイントを紹介したいと思います。

現役エンジニアが機械図面を書くときに注意している12のルール

私が図面を書くときに普段意識していることを12のルールとして紹介していきます。当たり前なところが多々あると思いますが、１つでも気づきがあれば幸いです。

部品の３面図展開のルールを理解する

先にも書きましたが、３面図展開にはきちんと意味を持たせましょうということです。

 どの部品のどこの線なのか
 なぜこの場所なのか
 なぜこの正面図を選んだのか

具体的には、正面図をどのように決めるのか？この１点だけだと思います。私個人的なルールとしては、正面図は一番見せたい形状を正面図にするが答えになります。その部品の形状が一目でわかる向きを正面図とします。そこを基準に側面図や正面図、詳細図や断面図が決まってくる感じです。

尺度を決める

部品図を作成する上で次に大事なことは、尺度です。用紙サイズごとに最大の尺度を見つけるように心がけましょう。基本的には以下のような手順でサイズを決めていきます。

1.実物大1:1で図枠に入るか
2.次に1:2で図枠に入るか
3.入るなら、2:3にできないか、入らないなら1:3にできないか
etc

ここでA4サイズを使う場合は、尺度は1:1です。A4で1:2の尺度で作図するのはNGです。一応JISには機械図面の尺度が決められています。ただ、それだとあまりにも大まかすぎるため参考程度にしか見ていません。

図番や名称、材質など図枠を記入する

図枠には必ず図番や部品名称を書く欄があると思います。その記入欄に必要事項を記載します。板厚や材質など素材情報を記載することで、仕上げ記号などを記載することが出来ます。

板金か加工品か仕上げや注記を書く

素材を決めた時点で、加工法も決まってくると思います。その時点でそれらの仕上げ記号を記載しましょう。板金であれば仕上げ記号は必要なくなりますし、加工品であれば一発か二発か、研磨仕上げかなどを決めていきます。また黒皮でよい部分も決めていきます。

全体寸法、大きい寸法から入れていく

寸法の入れ方は人それぞれだと思いますので、参考程度に読んでいただきたいです。私の場合だと、一番外の外寸から記載していきます。理由は、寸法として一番知りたい情報であり、抜けがあっては困る寸法であり、どの寸法よりも干渉が少ない寸法だからです。他の寸法はその外寸の内側に記載していく感じですね。そのルールをもって寸法を整えていくようにしています。

寸法を入れるときは、縦・横・高さの順番で

寸法を入れると画面に集中するあまり、１つのビューに視野を固定しやすいです。ですが１つのビューに固定してしまうと、寸法モレが多く発生してしまいます。私が気を付けていることは、「縦・横・高さ、あなたは誰？の順番」で寸法を引いていくということです。正面図や側面図、上面図を行ったり来たりで寸法を引いていきます。

何年経っても寸法モレがある人は、１つのビューずつ寸法を入れていく人が多いのではないでしょうか？思い付きでここに寸法入れてみたいな。これだと、どの部分のどこまで寸法が引かれているのかが頭の中で記録できません。そのため、寸法モレが発生しても不思議ではないのです。自分の中で心当たりがある方はぜひ「縦・横・高さ、あなたは誰？の順番」で寸法を引くように意識してみてはいかがでしょうか？

寸法をどのビューを基準に入れていくのか

寸法はできるだけ正面図に集中して記入していきましょう。これも一番パっと見でわかる特徴ある面を正面図としているので、寸法が必然的に集中しますよね。それとは別に加工屋さんへの配慮の意味もあります。

３面図の場合、ビューは少なくとも３つあります。加工屋さんは寸法が見つからないときに、他の２つのビューから探さないといけません。１つの部分の寸法を知りたいときに、右も左も、上も下も探さないといけないと大変です。

そのため、正面図を基準に寸法を記入していき、他の２つのビューに寸法を入れた方が分かりやすいなという場合に側面図や上面図に寸法を入れていくとよいでしょう！

２重寸法は括弧表示のルール

基本的に２重寸法と呼ばれるものは入れない方がいいです。というのは基本的なルールとしてご存じかと思います。２重寸法を公に許してしまうと、寸法に矛盾が生じてしまったり、寸法が多くなり見づらくなるからですね。

ですが、それら弊害がない上で、あえて括弧表示させて記入させてほしい場合もあります。

・全体寸法から引き算すればわかるが、計算量が多い場合
・左右対称に見えて、実は左右の寸法に違いがある場合

私はあえてこういった場合に、括弧寸法で２重寸法表記を入れるようにしています。

並列寸法表記のルール

並列に寸法を記入する場合の注意点として、寸法線が重ならないようにします。特に矢印が相向かいになったときは、黒丸を使ったりします。また、並列寸法の数が多い場合は、ピッチ表記で代表寸法のみ記入するようにしています。

形状内にできるだけ寸法を配置しない

これは寸法の多さによりけりなんですが、基本的には図形の外側に寸法を配置するようにしています。スペースに余裕があり、どこでも配置できるにも関わらず寸法を形状内に配置することはしないようにしましょう。理由としては、形状情報が見づらくなる、認識しづらくなるからです。これはあくまで基本ルールですので、絶対ではありません。実際に寸法の置き場所がないため形状内に寸法を配置することは多々あります。基本ルールとして理解してください。

穴ピッチを相手部品と比較する

これは面倒な作業ですが、必ず行うようにしています。キリ穴やザグリ穴、タップなど相手部品と組み合わせがある場合には、必ず相手図面のピッチも一緒に確認します。部品が実際に製作されてからピッチの間違いに気づくのを防ぐためです。これはどれだけ過去に痛い目にあったかどうかでやる、やらないは決まるのかなと思います。

製作や組み立てを想像しながら気づいたらモデルを修正する

作図は、単純に決められた図形に寸法を書いていき、寸法漏れがないかを注力すればいいのですが、設計者はこの作図の時点で最終チェックを行っていくべきだと思います。自分自身の最後の砦の時間になります。間違いや変更が見つかった場合にはここからモデルを変更して、図面にも反映させていきましょう。これは部品製作、組立を騒動できないと気づかない部分もあるため、しっかりイメージしましょう。

仮に上司の検図が通ったとしても、ミスが起こりケツを拭くのは自分自身ですから。

加工品の場合、表面粗さと幾何公差の数値とのバランスをチェックする

すべてのパターンに対して記事を書いてはいられないため、最後に表面粗さと幾何公差について解説していきます。
これ結構、若い子で理解していない子がいたので、参考にしてほしいです。基本的に表面粗さを示す加工記号（▽記号）と幾何公差は比例の関係にあります。理解しやすくするために極端な例で解説していきます。

■仕上げ記号が▽で平行度0.005は出せない
加工記号が▽１発の場合、表面粗さRyは100μmになります。その表面粗さ指示で平行度という幾何公差0.005は到底出ません

■仕上げ記号が▽▽ではめあい公差φ20h7は出せない
φ20のh7は＋0.02～+0.041になります。▽▽２発の場合、表面粗さRyは25μmになります。そのためφ20h7の公差には入りません。

■直角度ABを0.05で出したいなら、表面粗さは▽▽▽３発で仕上げ面の指示を記入する
▽▽の仕上げだとRyで25μmなので、A面とB面の直角度を50μmで出すには不安があります。なので、３発を図面で指示しましょう。

まとめ

学校では教えてくれない図面の書き方を紹介しました。現役なのでそのまま明日から使えるルールになってはいると思います。各企業によってルールが違うと思いますので、自分のルールと比較しながら読んでもらえればいいのかなと思います。

図面は読み手（加工業者さん）がいて、業者さんのとの打ち合わせの中で細かな書き方などは決められます。図面表記とはそれら業者さんが理解できる表現が正解であって、それがJISと異なっていたとしてもそれが正解なのかもしれません。特にコメントなどはそういったことが顕著に表れます。

これから図面を書く人は、基本的なルールを理解した上で経験を積むことで、より成長のスピードが早くなりますし、常に今のルールを疑って確認してみることをおすすめします。

最後まで読んでいただき、ありがとうございました。

図面の中に表記される括弧寸法ですが、みなさんどのようにお使いですか？何を今更と思われる方は良いのですが、ちょっと使い方が不安と思っている方は、この記事を機におさらいをしてみましょう。私の主観たっぷりのコンテンツをぜひご覧下さい。

参考書には載っていない寸法記入の正しい入れ方とは？

図面の寸法記載は基本的な部分ですので、興味のない方はスルーしていただいて結構です。ただ、おさらいを兼ねて読んでみたいと思われる方はこのままお読みください。

図面寸法記入について細かな内容は、どこかの参考書や機械JIS便覧を見ればわかると思います。ここでは、細かな線一本一本の書き方ではなく、もっと抽象的な内容で、結局何を意識して描くのかという抽象度の高い部分について筆者の想いを書いていきます。
 

私は前職で工作機械メーカに１０年務め、今は退社しています。工作機械メーカなので、図面の書き方は厳しかった記憶があります。今思うと、結局何が大切かというと、”作り手の立場に立つ”この言葉に尽きると思います。
 
図面の書き方には細かなルールがたくさんあり、それらを覚えることはとても大切なんですが、それよりも、”作り手の立場に立つ”この考えが一番大切だと思うのです。
 
 加工図を書きたいなら、切削加工を知ること
 板金図を書きたいなら、板金加工を知ること
 製缶部品図を書きたいなら、溶接を知ること
 
これらが図面を正しく書くための一番の近道だということです。
 
その後で、細かなルールを覚えていけばいいのです。
その時に、ルールの意味も理解できるようになるのです。
 
一般的に正面図に寸法を集中させますが、それはなぜでしょうか？”正面図に寸法を集中させる”というルールだけを覚えると、極力寸法を集中させてどうしても書ききれない寸法だけを側面図や上面図に分散させるといった図面になります。
 
果たしてそうでしょうか？
 
作り手の立場に立った場合、加工や製作に必要な寸法を間違いが起こらないようにできるだけ集中させるというルールであれば、例え寸法が分散してもそこには意味があるわけです。
 
ある部分の加工を行うとき、作り手が図面の右を見て、左を見て、上を見てとなると、注意が散漫してしまってミスを起こしやすくなりますよね。最低限どこか２面を見れば読み取れるような寸法の入れ方がベストだと思います。
 
 こういった解釈ならば、”正面図に寸法を集中させる”というルールもすんなり理解できますし、わざわざ正面図ばかりにこだわる必要もなくなるわけです。
 
ルール通り寸法記入することだけでは作り手は喜びません。ルール通りじゃなくても、作り手の立場を理解した図面はルールに沿っていなくても読みやすい図面となるのです。
 
すなわち、自分が作り手の立場になって図面を見ることを念頭に置いて、寸法を入れていくということです。

括弧寸法の正しい使い方と意味とは？

『作り手の立場に立って図面を書く』ことの重要性をご理解いただけたでしょうか？ここで、もう１つ着目したいルールの中に括弧寸法というものがあります。括弧寸法とは、寸法のうち参考寸法を意味します。そこで、参考寸法についておさらいします。

作り手の立場に立った場合、書き手側はどういったことに注意すべきでしょう。それは、作り手にわざわざ計算をさせないことだったり、製作上、寸法の矛盾となる図面を書かないことです。

”計算”とは、作り手にとって必要となる寸法の直接寸法が記載されておらず、周りの寸法から計算して間接的に必要寸法を導き出すことを指します。

また寸法の矛盾とは、正面図に記載されている寸法と側面図に記載されている寸法が違っているという意味の他に、一般公差や寸法公差、幾何公差が図示通り製作すると矛盾が生じるという意味もあります。

これはよくあることで、基準面を決めずに寸法入れした場合や、全体寸法を分割して寸法入れした場合に発生します。

ひとつ簡単な例でご紹介します。

この図をパッと見て違和感を感じない人は、寸法の矛盾に付いて理解していない、もしくは理解に乏しい人です。例では、幅９００ｍｍという平鋼に２ヶ所タップが立っています。３００ｍｍピッチで３ヶ所寸法が入っています。

作り手はこういった加工品を製作する場合、かならず基準面を設けます。
今回は、左側の面を基準面とします。

基準面について詳しく知りたい方は、こちらの記事を読んで下さい。
⇒【機械図面】基準面を決めて寸法を引く理由

 
平鋼の幅９００ｍｍの一般公差は±０．５なので、実寸が８９９．５～９００．５までならばＯＫとなります。今回は、実測で８９９．５だったとします。
 
次にタップの位置ですが、３００ｍｍの一般公差は±０．３です。加工誤差として、最大３００．３まではＯＫということになります。
 
仮に１個目のタップと２個目のタップとも３００．３になってしまったらどうでしょう。２個目のタップの位置は左の基準面から６００．６の位置に加工されたことになります。必然的に右側面との距離は、８９９．５－６００．６＝２９８．９ｍｍとなります。
 
一方で図中に記載されている寸法は３００ｍｍの一般公差、すなわち、２９９．７～３００．３となっているため、ここで矛盾が生じているわけです。これは極端な例ですが、こういったことは図面を書いていて良くあります。
 
こういった寸法の矛盾をなくしてくれる役割が括弧寸法となります。括弧寸法はご存知の通り”参考寸法”ですので、例え寸法が記載されていても、その効力は薄いのです。先ほどの例で示した、２９９．７～３００．３ｍｍという公差範囲は無視して構わなくなります。いや～、とても便利ですね。
 
作り手にわざわざ計算させたくない、でも寸法を入れてしまうと重複や寸法の矛盾が発生してしまう、そんなときに括弧寸法をぜひ入れて下さい。

ここで１つの疑問が頭を過ぎる

寸法記入の一般原則の中には、以下の文面があります。

 ・寸法は重複記入を避ける
 ・寸法のうち、参考寸法については、寸法数値に括弧を付ける

これ、疑問に思った方も多いと思います。一方では、”記入しない”と言っていて、もう一方では括弧を付けて”記入する”と言っているのです。そもそも重複記入する場合は括弧を付けて表記しますよね。

一体どちらを守ればいいのですかね。・・・・

こういった場面になっても慌てないでください。冒頭に示した”作り手の立場に立つ”を念頭に置いていれば良いわけです。

重複記入を避ける理由はいくつかあると思いますが、例えば、このような理由が考えられます。

 ・図面修正のとき同じ寸法がいくつもあると、修正漏れが発生する
 ・実際は同じ寸法なのに、謝って違う数値が入ってしまい不具合が起きる
 ・作り手のチェックに余計な時間がかかってしまう

これは完全に主観になってしまいますが、私の場合は、極端に括弧寸法を増やすことはしませんが、２、３個程度なら入れてしまいます。パッと見、作り手の計算を省きたいという思いと、自分のチェック時にすぐにわかるようにしたいからです。

もし、検図の時、寸法記入のルールに背いていると言われても、間違った部品を製作しない、させないことを重視したと言い張ります(笑。ただ、私の主張も一貫性があり、作り手の立場に立っているという部分ではブレていないと判断しています。

括弧寸法に限らず、図面の寸法記入や表記の仕方で疑問に思うことがあると思います。私にご連絡いただければ、わかる範囲でお答えしようと思いますので、どしどしコメントください。

この記事が皆様のお役に立てると嬉しいです。最後まで読んで下さりありがとうございました。

加工図面でも板金図面でも図面を書くときに気を付けておきたいことは、基準面を意識するという作業です。基準面を意識して寸法を引いた部品図と基準面を無視して寸法を引いた部品図とでは、部品の仕上がりが全く異なってしまうのです。同じ部品形状を示す寸法なのにどうしてこういったことになってしまうのでしょう？今回はその違いについて詳しく解説していきます。図面を書くときの基本となりますので、基準面を意識するということをしっかり理解しておきたいですね。

長さ１００ｍｍ±０という加工はできないという現実

部品を製作するときには、加工部品にせよ板金部品にせよ”公差”というものが存在します。これは、長さ１００ｍｍ±０という加工が不可能だからです。もう知っていますよね。寸法±０という加工ができないことが前提としてあり、”公差”という概念が生まれているのです。

公差とは、所望する寸法に対する加工誤差を意味し、加工方法によって公差幅が違ってきます。例えば、研磨加工であれば公差幅は数ミクロンオーダーで仕上がりますし、切削加工であれば、数ミクロン～数十ミクロンオーダーで仕上がります。板金加工であれば、±０．５ｍｍほどで仕上がりますし、溶接部品であれば、数ミリ単位で仕上がります。このように加工方法によって生じる誤差の幅が異なるのです。

ですが、世の中には、ナノオーダー（ミクロンのさらに１/１０００）で仕上げることができる加工法もありますので、極力公差が０に近づけることができます。ですが、当然コストも跳ね上がりますので、一般的な部品を仕上げるために使う加工法としては選ばないかもしれません。
 

話を元に戻すと、部品を製作（加工）するときには加工誤差が必ず生じるということは、寸法を入れれば必ず誤差が生じるということを意味するのです。さらに言えば、寸法をつなげればつなげるほど、加工誤差は累積されることになるのです（※必ずしも比例的に蓄積されるとは限りません）。このような背景があることを理解した上で、基準面が持つ意味と役割について解説します。

基準面を意識した図面と意識しない図面の違い

では先ほどの加工誤差を踏まえて、基準面を意識した図面とそうでない図面の違いについて解説していきます。

その前に図面には一般公差というものが存在することをご存知でしょうか。当然設計者であれば知っていて当然なので、ここでは細かな解説は割愛しますが、先ほどの加工誤差を定量的にした加工誤差の幅を意味します。一般公差は図枠の隅に書かれていることが多く、長さによって公差域が異なっています。

例えば、以下のような公差域があります。
 
 寸法１～２０の場合、公差は±０．１
 寸法２０～１００の場合、公差は±０．２
 寸法１００～５００の場合、公差は±０．３
 寸法５００～１０００の場合、公差は±０．４
 寸法１０００～２０００の場合、公差は±０．５
 
長さが長くなるにつれて、公差域もだんだんと広くなっています。ここで話を簡単にするために、プラス側の公差幅だけを考えます。この公差域を使って基準面の役割について解説していきます。
 
 寸法１～２０の場合、公差は＋０．１
 寸法２０～１００の場合、公差は＋０．２
 寸法１００～５００の場合、公差は＋０．３
 寸法５００～１０００の場合、公差は＋０．４
 寸法１０００～２０００の場合、公差は＋０．５

例えば、長さ８００ｍｍの長尺の部品を製作するとします。長さ８００ｍｍを一本の寸法線で表現すれば、一般公差は＋０．４となります。

ただし、これは０～８００までを一本の寸法で引いた場合の公差幅です。一方で、８００ｍｍを２本の寸法に分けたとします。（現実的にはこのような寸法の引き方をしないと思いますが、今回は例え話ですのでご了承ください(汗）

すると、１本の寸法は０～４００ｍｍとなるわけですから、公差幅は＋０．３となります。これが２本になると公差幅は＋０．６となるわけです。

この寸法の引き方の意味は、１本目の寸法４００ｍｍに対しては最大４００．３ｍｍまでOKで、２本目の寸法４００ｍｍに対して最大４００．３ｍｍまでOKという意味です。ということは、最大で２本合わせて８００.６ｍｍまでＯＫという意味（部品図）になるのです。
 
同じ長さ８００ｍｍの長さの部品でも、寸法の引き方次第では、最大８００．４ｍｍにもなるし、８００．６ｍｍにもなるということです。寸法を累積するということは、加工誤差も累積するという意味なのです。こういった寸法の引き方がまさしく「基準面を意識しない寸法の入れ方」ということです。
 
ここで、「おいおい、０．４も０．６も変わらないじゃん！いちいち細かいんだよ（｀Δ´）！」という声が聞こえてきそうですが、そういうことではなく、同じ８００ｍｍという寸法を表現するのでも、こういった違いがあるという意味を理解してほしいんです。では、２本に分けた寸法を誤差を累積させずに表現するにはどうしたらいいのでしょうか？その答えが”基準面”という考え方になります。
 
長さ８００の片方の面を基準面とし、そこを基準に寸法線を引くことで加工誤差の累積が解消されるのです。

上図のように、基準面（左端にある赤の太線）から寸法を引いた場合、同じ２本の寸法線でも誤差の累積はなく、長さから生じる誤差だけになることがお分かりいただけるでしょうか？これで４００ｍｍの寸法誤差の影響を受けないことになります。
 

この考え方は、特に加工図面を書くときに必要となる考え方です。なぜなら加工部品を製作するときは、素材に対して１面加工面を作り基準面とするからです。まずはじめに加工者が行うことは基準面を仕上げることからはじまるのです。仕上げた基準面をもとに部品形状を切削加工していくのです。
 

簡単ですが以上が、基準面を意識した図面と意識しない図面の違いとなります。

基準面を決めて寸法を引く理由

この原理を理解すると、図面作成で寸法の引き方が見えてくると思います。部品の形状を表現するためだけに寸法を入れていくのではなく、誤差を極力抑えたい寸法の入れ方が自然と身に付くはずです。

もう少し具体的な例をいうと、穴位置を示す寸法が右から入れる寸法と左から入れる寸法とでは、全く仕上がりが異なるという例を紹介します。

上図の例では、１０００ｍｍ幅の板に右から２００ｍｍのところにタップがあり、左から２００ｍｍのところにタップがあります。通常タップは部品を取り付けるための役割なので、穴位置芯間が重要となりますが、もし、寸法の入れ方が右からと左からで分けてしまうと、加工誤差は大きくなることがわかりますでしょうか？
 

一般公差の場合だと、左の穴位置は、２００ｍｍなので、２００±０．３ｍｍの位置にタップがあります。ここでは、１９９．７の位置とします。一方、右側の穴位置は、１０００ｍｍの幅の誤差、１０００±０．４からさらに２００ｍｍの位置となるので、２００±０．３の位置となるのです。
 

最悪、１０００ｍｍの板材寸法が１０００．４ｍｍとなり、そこから２００のタップ位置がマイナス目になったとすると、１９９．７の位置にタップが立つことになります。つまり、左側の端からは、８００．７にタップが立つことなるので、タップ芯間としては１９９.７～８００．７となり、６０１となるわけです。単純に６００ｍｍの芯間が１ｍｍもズレた位置になってしまうわけです。 

一方、タップ芯間に直接寸法を入れると、一般公差で６００±０．４になるので、累積誤差が少なくなることがお分かりいただけると思います。

今回の例は、最悪の状態で仕上がった場合を示しましたが、この寸法で仕上がっても図面指示どおりなので加工業者に文句は言えないということです。
 
図面を作成するときは、こういったことを頭に入れながら寸法を引くことが大切になります。ただ、寸法を入れれば良いのではなく、ちゃんと部品製作のことを考慮して、必要に応じて基準面を意識すると、組立で不具合の起きない設計になることにつながります。

基準面の役割はもう一つある

基準面を決めることは、累積誤差を少なくすること以外にもう１つあります。それは、図面自体を見やすく統一性のあるものに仕上げることができるという役割です。

例えば、以下の２つの図面を見比べてください。

これは同じ形状のものを基準面を意識して寸法入れした図面とそうでない図面を比較したものです。良い例では図面は基準面を意識して書いたもので、悪い例は意識しない図面です。見比べてみてどうでしょうか？どちらが見やすいと思ったでしょうか？
 
板金部品の図面は加工部品と異なり加工基準面がありませんので、そういった意味では、基準面を設ける必要はないかもしれません。ですが、寸法の引き方として大事な面を決めて寸法入れすれば、図面として見やすいものになります。

２次元の図面では、３次元形状を表現するために三角法を用いますが、三角法で投影した配置は特に図面表記したい大事な面を配置するケースがほとんどです。ということは、この大事な面を基準面の役割として寸法を引いていくことで、図面に統一感を持たせ、より見やすい図面とすることができるのです。

三角法で配置した図の中で最も多く映し出されている線を基準面として、そこを基準に寸法を引いていくというやり方になります。

こういった寸法の引き方は加工部品のみならず、板金部品やその他すべての作図法として取り入れることができますので、見やすい図面作成に役立つ知識として取り入れてみてはいかがでしょうか？

私も学生時代に「公差って何だろう？」と疑問に思っていたことを思い出します。今では仕事柄、それこそ何千枚、何万枚という図面を書いていますので、当たり前になってしまいましたが、新米だったころはいつも図面を書くたびに手が止まってしまいました。そんな新米エンジニアに向けて、私の公差に対する考えを記事にしました。

機械設計における公差とは？

公差とは、ものの”仕上がり寸法幅”を意味します。

例えば、１０ｍｍという仕上がり寸法に対して、「９．９ｍｍ～１０．１ｍｍ」の範囲で仕上げるといった幅となります。

この「仕上がり幅」を設定しないといけない理由は、
金属の加工において、１０ｍｍという寸法を仕上げられないからです。

１０ｍｍとは、１０．０かもしれないし、１０．００かもしれません。

１０．０００かもしれませんね。

この違い、分かりますか？

１０ｍｍとは、９．６ｍｍ～１０．４ｍｍまでを指します。
四捨五入すると、そうですよね。

１０．０ｍｍとは、９．９６ｍｍ～１０．０４ｍｍまでを指します。
小数点が付くことで小数点以下の数値を守らないといけないからですね。

１０．００ｍｍとは、９．９９６ｍｍ～１０．００４ｍｍまでを指します。
この小数点以下の桁数によって、同じ１０ｍｍでも意味合いが異なるわけです。

一方、部品を製作するためには、いろいろな加工法を使う必要があります。

例えば、板金の折り曲げだけで作る部品や
切削加工で作る部品、溶接を必要とする部品など
物の形状によって加工法を選びますよね。

この”加工法”にも当然ながら、仕上がり寸法幅があります。

「折り曲げ加工」や「溶接加工」では、ミクロン台（1/1000㍉）の精度は出ないのです。

また、寸法幅は加工法だけの要素だけなく、”一般公差”というものもあります。

これは物の大きさによって決められる公差範囲で、
「何も仕上がり寸法の指示がなければ、この範囲になりますよ」的な意味合いを持つものです。

例えば、２０００ｍｍの長さのものを
ミクロン台（1/1000㍉）で加工することは難しいです。

仕上げたい寸法公差
加工法による寸法誤差
一般公差による誤差

これらを念頭に置いて、設計者は装置として必要となる”精度”を
守らなければならないのです。

寸法公差や幾何公差とは？

金属を加工で仕上げるためには、
”仕上がり寸法幅”が必要だということをご紹介しました。

この仕上がり寸法幅とは長さ方向だけでなく、
半径方向にももちろん必要なものです。

例えば、ベアリングのような精度の良い部品には
必ず相手部品となるシャフトにも精度が要求されます。

せっかく精度ものを使っても、相手部品の精度が出ていなければ、
バランスが悪く精度ものを使っている意味がありませんからね。

例えばシャフトの寸法公差はｈ７が基本となっています。

ｈ７とは０を基準に数十ミクロンの公差範囲を半径方向で必要だという意味です。

とても厳しいはめあい公差になります。

寸法の精度だけでなく、形状の精度も重要ですよね。

シャフト１つを見ても、長さ方向や半径方向の精度が必要ですが、
形の歪（いびつ）さを保つ必要が出てきます。

シャフトの外径を見れば、丸く見えると思いますが、
拡大するとそれは真円ではありません。

歪な円になっているのです。

この歪さが大きくなると、円の形が崩れてしまうので、
形状的な制限を設ける（図面指示）必要があります。

今回の例えで言えば、「真円度」となります。
こういったものの形や位置・姿勢を決める公差を
「幾何公差」といいます。

他にもよく使われる幾何公差としては、

右と左の軸中心を合わせるための「同軸度公差」や
丸物の振れを制限するための「振れ公差」、
板と板を突き合わせて直角を制限する「直角度公差」など
さまざまな幾何公差があります。

寸法公差や幾何公差と加工誤差との関係は？

ここまでは、学生時代の図面の授業などで学べる一般的な知識ですね。

「寸法公差や幾何公差」

では、実際に図面を書く上でこれら知識を持ってしても
正しい図面が書けるのかと言うことなんですね。

ここで言う正しい図面とは、机上の空論になっていないか
ということです。

答えは、”Ｎｏ”なんですが、
理由は、簡単で加工法による仕上がり精度を知らないからなんです。

板金製作で出せる仕上がり精度はどのくらいか分かりますか？

溶接で出せる仕上がり精度はどのくらいか分かりますか？

切削加工でどんな加工ができて、どのくらいの精度が出せるかわかりますか？

研磨はどれだけの精度で仕上がるかわかりますか？

どういったものがどういった製作法で作られ、どのくらいの精度を実現できるのか

これを知らないと図面を書いても”正しい図面”とは言えないのです。
机上の空論となるわけです。

まさしくココが学生と社会人の違いで
知識として寸法公差や幾何公差を知っていてもダメなんですね。

学生時代は先生に注意されてるだけで終わりですが、
社会人になると、上司に怒られるだけでは済みませんよね。(つд⊂)

”仕上がり寸法”はどうやって決める？

実際のところ、製作法とそれらが出せる精度を調べないと
わからないわけですが、

ここでは、私の経験上で、製作法と精度をまとめました。
工作機械の業界と繊維業界を経験していますので、
大きく外れてはいないと思います。

板金加工　　　０．５～３ｍｍ程度
溶接加工　　　２、３ｍｍ程度
レーザー加工　０．１ｍｍ程度
切削加工　　　５ミクロン程度
研削加工　　　数ミクロン

加工法によって出せる精度の大体の目安となります。

なるべく具体的な数値を書こうと思い具体性を持たせたつもりですが、
あくまで目安となりますので、保証値ではありません。

ただ、このぐらいの精度で出せることを知っていれば、
設計的にもあらかじめトラブルを防ぐことができますし、

あなたが書く図面もそれなりに正しい図面となることでしょう。

お付き合いしている加工業者によっては、多少目安が違ってきますので、
できるだけ加工業者に自分で足を運んで、話を聞いて
この加工法と精度をまとめると良いと思います。

私も長年、自分の足でこれら加工精度を確認してきましたので。

また、今回の記事でご紹介した寸法公差や幾何公差については、
私も会社で常に机の上に置いている便利な本があります。

機械設計便覧

設計者にとって手放せない本であることは間違いありません。
もし、まだ持っていないなら今すぐ購入するといいでしょう。