許容差圧入とは何か、いつ使用するのか?

安全で信頼性の高い組み立てを実現するために最も一般的に使用される方法の 1 つは、公差圧入です。しかし、公差圧入とは正確には何であり、いつ使用すればよいのでしょうか。この記事では、公差圧入の概念、利点、用途、考慮事項を詳細に検討し、この重要な技術をいつどのように適用するかを理解できるようにします。

許容差圧入とは何ですか?

圧入は、2 つの部品を干渉嵌合で挿入する機械的な接合方法です。つまり、部品は、しっかりと接続するために、サイズがわずかに異なるように設計されています。許容差圧入では、部品が正確かつ確実にフィットするように、部品の寸法が慎重に管理されます。

「公差」という用語は、部品のサイズまたは寸法の許容される変動を指します。公差圧入では、部品 (多くの場合、シャフトと穴) 間の干渉が特定の公差範囲内で慎重に制御され、適切なフィットが実現されます。これらの公差は通常、直径で指定され、H7、H8 などの用語がフィットの特性を定義するために使用されます。

プレスフィットの例: 次の表は、さまざまな種類のエンジニアリングフィットの許容差クラスを示しています。

フィットのタイプ	説明	穴ベース	シャフトベース
すきまばめ
	ゆるいランニング	H11/c11	C11/h11
	フリーランニング	H9/d9	D9/h9
	クローズランニング	H8/f8	F8/h8
	スライディング	H7/g6	G7/h6
	場所のクリアランス	H7/H6	–
トランジションフィット
	類似画像	H7/k6	K7/h6
	一定	H7/n6	N7/h6
	イベント	H7/p6	P7/h6
干渉フィット
	運転	H7/s6	S7/h6
	強制的な	H7/u6	7/h6 は

プレスフィットの許容差が重要なのはなぜですか?

プレス フィットの許容差により、部品が正しくフィットし、スムーズで安全な組み立てが可能になります。許容されるサイズのばらつきを定義し、プレス フィット接続のパフォーマンスと耐久性に不可欠な強度、安定性、適切な位置合わせを実現します。

プレスフィットを使用する利点:

• 安全で信頼性の高い接続。
• 追加の留め具は必要ありません。
• 高ストレスアプリケーションに使用できます。
• 組み立て時間とコストを削減します。

許容差圧入はどのように機能しますか?

部品を別の部品に押し込むと、干渉嵌合により圧力を受けて部品がわずかに変形します。外部部品 (シャフトなど) は通常、内部部品 (穴やボアなど) よりわずかに大きく、一緒に押し込むと干渉によってしっかりと固定され、ネジやボルトなどの追加の留め具を必要とせずに部品が固定されます。

許容差圧入は、部品が正確な許容差で製造される、高度に制御された機械加工プロセスによって実現されます。これにより、コンポーネント間のフィットがきつすぎたり緩すぎたりすることがなくなります。干渉が大きすぎると、部品に過度のストレスや損傷が生じる可能性があり、干渉が小さすぎると、接続が十分に安全でない可能性があります。

プレスフィットのフィットには、主に次の 2 つのタイプがあります。

1. 干渉嵌合（プレスフィット）： 挿入された部品の直径は穴の直径よりわずかに大きいです。部品が押し付けられると、表面間の摩擦によりしっかりと固定されます。
2. トランジションフィット: クリアランス フィットと干渉フィットを組み合わせたトランジション フィットでは、許容差に応じてわずかな干渉またはクリアランスが許容され、組み立ての容易さと確実なフィットのバランスが保たれます。

許容差圧入はいつ使用すればよいですか?

公差圧入は、強力で安全かつ永続的な機械的接続が必要なさまざまな用途で使用されます。次のような状況に最適です。

1. 精度が重要

公差圧入は、自動車のエンジン、タービン、電子機器など、高精度が求められる用途で使用されます。タイトフィットにより、コンポーネントが完全に位置合わせされ、位置ずれや動きによる動作障害のリスクが軽減されます。

2. 追加の留め具は不要

公差圧入の主な利点の 1 つは、ボルト、ネジ、リベットなどの外部ファスナーが不要になることです。軽量化が重要な航空宇宙産業などの業界では、ファスナーの数を減らすことで、強度を犠牲にすることなくアセンブリを軽量化できます。

3. 耐振動性が必要

許容差圧入は、振動や高い動作ストレスを受ける用途に最適です。干渉嵌合により部品がしっかりと所定の位置に保持され、時間の経過とともに緩むのを防ぎます。これは、部品が継続的に振動を受ける自動車などの業界では特に重要です。

4. 組み立てと分解の容易さ

場合によっては、アセンブリを簡単に組み立てる必要があるが、頻繁に分解する必要がない場合に、許容差圧入が使用されます。たとえば、コンポーネントをより大きなハウジングまたはケースに圧入する必要がある場合、最小限のツールでコンポーネントを所定の位置にしっかりと保持できます。

5. 長期耐久性

公差圧入の安全性により、メンテナンスを必要とせずに長期の耐久性が保証されます。これは、産業機械や高性能車両など、修理のためのダウンタイムにコストがかかる可能性がある業界では不可欠です。

6.費用対効果

公差圧入により、追加の留め具や接着剤が不要になり、組み立て時間とコストを削減できます。これは、コスト効率が優先される大量生産環境では特に有益です。

圧入の公差に影響を与える主な要素

公差圧入には多くの利点がありますが、実装する際にはいくつかの重要な考慮事項に留意する必要があります。

因子	寛容性への影響
材料特性	柔らかい材料は緩いフィットを可能にし、硬い材料はタイトなフィットを実現します。弾性と降伏強度は、プレスフィットの変形と安定性に影響します。
熱膨張	熱膨張係数 (CTE) は、温度変動により寸法変化を引き起こし、コンポーネント間のフィットに影響を与える可能性があります。
組み立てプロセス	部品の損傷や緩みを防ぐために、必要な挿入力を慎重に計算してください。精度を保つために、専用の機器を使用してください。
環境条件	温度、湿度、腐食により材料の特性と表面状態が変化し、プレスフィットの寸法と整合性に影響を及ぼす可能性があります。
加工公差	適切なフィットを実現し、故障を防ぐために、両方のコンポーネントの正確な許容誤差を確保します。

プレスフィットの許容差を測定および計算する方法は?

エンジニアは、次のようなさまざまなツールとテクニックを使用します。

1. 座標測定機 (CMM) – 複雑な寸法と許容差を正確に測定します。
2. ゲージとプラグゲージ – 合格/不合格ゲージを使用して穴の許容誤差を測定するために使用されます。
3. マイクロメーターとキャリパー – 長さ、直径、深さなどの寸法を測定します。
4. 光学測定システム - 高性能カメラを使用して直接接触せずに測定します。

一般的な手法は次のとおりです。

• 超音波厚さ測定 - 材料の厚さと変形を測定します。
• 干渉法 – 光の干渉パターンを使用して正確な測定を行います。
• X 線および CT スキャン – 内部のプレスフィット アセンブリに欠陥やずれがないか検査します。

許容差圧入チャート:

公称サイズ	呼びピン径	ピン径、A						先端径、B		樹冠高、C	クラウン半径、R	推奨長さの範囲、bL	炭素鋼または合金鋼の単一せん断荷重（ポンド単位で計算）	推奨圧入穴径
		標準シリーズのピン			オーバーサイズ シリーズ ピン
		Basic	最大値	最小値	Basic	最大値	最小値	最大値	最小値	最大値	最小値			最大値	最小値
1/16	0.0625	0.0627	0.0628	0.0626	0.0635	0.0636	0.0634	0.0580	0.0480	0.0200	0.0080	3 / 16 - 3 / 4	400	0.0625	0.0620
5 / 64 a	0.0781	0.0783	0.0784	0.0782	0.0791	0.0792	0.0790	0.0740	0.0640	0.0260	0.0100	...	620	0.0781	0.0776
3/32	0.0938	0.0940	0.0941	0.0939	0.0948	0.0949	0.0947	0.0890	0.0790	0.0310	0.0120	5 / 16-1	900	0.0937	0.0932
1/8	0.1250	0.1252	0.1253	0.1251	0.1260	0.1261	0.1259	0.1200	0.1100	0.041	0.016	3 / 8 - 2	1600	0.1250	0.1245
5 / 32 a	0.1562	0.1564	0.1565	0.1563	0.1572	0.1573	0.1571	0.1500	0.1400	0.0520	0.0200	...	2500	0.1562	0.1557
3/16	0.1875	0.1877	0.1878	0.1876	0.1885	0.1886	0.1884	0.1800	0.1700	0.0620	0.0230	1 / 2 -2	3600	0.1875	0.1870
1/4	0.2500	0.2502	0.2503	0.2501	0.2510	0.2511	0.2509	0.2400	0.2300	0.0830	0.0310	1/2～2 1/2	6400	0.2500	0.2495
5/16	0.3125	0.3127	0.3128	0.3126	0.3135	0.3136	0.3134	0.3020	0.2900	0.1040	0.0390	1/2～2 1/2	10000	0.3125	0.3120
3/8	0.3750	0.3752	0.3753	0.3751	0.3760	0.3761	0.3759	0.3650	0.3500	0.1250	0.0470	1 / 2 - 3	14350	0.3750	0.3745
7/16	0.4375	0.4377	0.4378	0.4376	0.4385	0.4386	0.4384	0.4240	0.4090	0.1460	0.0550	7 / 8 - 3	19550	0.4375	0.4370
1/2	0.5000	0.5002	0.5003	0.5001	0.5010	0.5011	0.5009	0.4860	0.4710	0.1670	0.0630	3 / 4、1-4	25500	0.5000	0.4995
5/8	0.6250	0.6252	0.6253	0.6251	0.6260	0.6261	0.6259	0.6110	0.5950	0.2080	0.0780	1 1 / 4-5	39900	0.6250	0.6245
3/4	0.7500	0.7502	0.7503	0.7501	0.7510	0.7511	0.7509	0.7350	0.7150	0.2500	0.0940	1 1/2 2 – 6	57000	0.7500	0.7495
7/8	0.8750	0.8752	0.8753	0.8751	0.8760	0.8761	0.8759	0.8600	0.8400	0.2930	0.1090	2、2 1/2 – 6	78000	0.8750	0.8745
1	1.0000	1.0002	1.0003	1.0001	1.0010	1.0011	1.0009	0.9800	0.9600	0.3330	0.1250	2、2 2/5、6	102000	1.0000	0.9995

プレスフィットとスリップフィット: 主な違いの説明

側面	圧入	スリップフィット
しめしろ・すきま	部品間の干渉が発生します。穴はシャフトよりも小さくなります。	部品間にクリアランスを作成します。穴はシャフトよりも大きくなります。
自由度	相対的な動きはなく、部品はしっかりと固定されています。	1 つの軸に沿った相対的な動きを許可し、他の動きを制限します。
機械的変形	部品は接合面で弾性変形または塑性変形を起こす場合があります。	変形なし。スライド動作により、時間の経過とともに多少摩耗します。
組み立てと分解	力、正確な温度制御、および特殊な装置が必要です。コンポーネントが損傷する可能性があります。	手作業で簡単に組み立てられ、特別な機器は必要ありません。
製造可能性	故障を回避するには正確な許容範囲が必要です。	許容誤差はより柔軟で、製造は容易ですが、それでも精度は必要です。
アプリケーション	動きのない堅固で永久的な接続（ベアリング、ブッシングなど）に適しています。	組み立て/分解の容易さや動きの制限 (ハウジング、ピボットなど) が必要なアプリケーションに適しています。

まとめ

公差圧入は、精密工学および製造で広く使用されている強力で信頼性の高い接合方法です。その利点には、強力で安全な接合、コスト効率、汎用性などがあり、自動車、航空宇宙から医療機器、電子機器に至るまでのさまざまな用途に最適です。ただし、実装を成功させるには、最適なパフォーマンスを確保するために、材料特性、公差、挿入力、その他の要素を慎重に考慮する必要があります。

タイトフィットを必要とするアプリケーションでは、許容差圧入が検討すべき優れたソリューションです。