エンジニアリングの適合

エンジニアリング フィットは、一般的に、部品またはアセンブリを設計する際の幾何学的寸法および公差の一部として使用されます。エンジニアリング用語では、「フィット」とは、2 つの嵌合部品間のクリアランスであり、このクリアランスのサイズによって、スペクトルの一方の端で部品が互いに独立して移動または回転できるか、もう一方の端で部品が一時的または永久的に結合されるかが決まります。エンジニアリング フィットは、一般的に「シャフトと穴」の組み合わせとして説明されますが、必ずしも円形のコンポーネントだけに限定されるわけではありません。ISOは、エンジニアリング フィットを定義する国際的に認められた標準ですが、北米では依然として ANSI が使用されることがよくあります。

ISO と ANSI はどちらも、はめあいをクリアランス、位置または遷移、干渉の 3 つのカテゴリに分類しています。各カテゴリには、穴またはシャフトのサイズ制限を定義する複数のコードがあり、その組み合わせによってはめあいの種類が決まります。はめあいは通常、設計段階で、かみ合う部品を正確に配置する必要があるか、自由にスライドまたは回転できるか、簡単に分離できるか、分離に抵抗する必要があるかに応じて選択されます。コストもはめあいを選択する上で重要な要素です。より正確なはめあいは製造コストが高く、よりタイトなはめあいは組み立てコストが高くなるためです。

望ましい適合性を達成するために要求される公差で作業を行う方法は、最も広い公差での鋳造、鍛造、穴あけから、最も狭い公差でのブローチング、リーマ加工、フライス加工、旋削、ラッピング、ホーニングまで多岐にわたります。^[1]

国際標準化機構のシステムでは、穴とシャフトのサイズの許容限度に基づいて、3 つの主なカテゴリをいくつかの個別のフィットに分割しています。各フィットには、数字と文字で構成されるコードが割り当てられており、エンジニアリング図面では、詳細領域の混乱を減らすために、サイズの上限と下限の代わりに使用されます。

フィットは、フィットを決定するためにどのパーツのサイズが制御されるかに応じて、シャフト ベースまたは穴ベースとして指定されます。穴ベースのシステムでは、穴のサイズは一定のままで、フィットを決定するためにシャフトの直径が変更されます。逆に、シャフト ベースのシステムでは、シャフトのサイズは一定のままで、フィットを決定するために穴の直径が変更されます。

ISO システムでは、英数字コードを使用してはめあいの許容範囲を示します。大文字は穴の許容範囲を表し、小文字はシャフトを表します。たとえば、H7/h6 (よく使用されるはめあい) では、H7 は穴の許容範囲を表し、h6 はシャフトの許容範囲を表します。これらのコードを使用すると、機械工やエンジニアは穴またはシャフトの上限と下限のサイズをすばやく識別できます。クリアランスまたは干渉の潜在的な範囲は、最大の穴から最小のシャフト直径を減算し、最小の穴から最大のシャフトを減算することで見つけることができます。

フィットには次の 3 つのタイプがあります。

1. クリアランス: 穴はシャフトよりも大きく、組み立て時に2つの部品がスライドしたり回転したりできるようにします（例：ピストンとバルブ）。
2. 位置/遷移: 穴はシャフトよりわずかに小さく、組み立て/分解には軽い力が必要です。例: シャフトキー
3. 干渉：穴がシャフトより小さく、組み立て/分解に高い力や熱が必要（例：ベアリングブッシュ）

例えば、直径50mmのH8/f7近接フィットを使用する場合 ：^[1]

• H8（穴）公差範囲 = +0.000  mm ～ +0.039 
• f7（シャフト）公差範囲 = −0.050  mm ～ −0.025  mm
•  潜在的なクリアランスは+0.025 mmから+0.089  mmの間になります

例えば、 直径50mmのH7/k6の類似フィットを使用する場合：^[1]

• H7（穴）許容範囲 = +0.000  mm ～ +0.025  mm
• k6（シャフト）公差範囲 = +0.002  mm ～ +0.018  mm
•  潜在的なクリアランス/干渉は+0.023 mmから-0.018  mmの間になります。

例えば、直径50mmのH7/p6プレスフィットを使用する場合：^[1]

• H7（穴）許容範囲 = +0.000  mm ～ +0.025  mm
• p6（シャフト）公差範囲 = +0.042  mm ～ +0.026  mm
•  潜在的な干渉は -0.001 mm ～ -0.042  mmの範囲になります。

0～120mmのサイズの一般的な許容範囲^[2]

干渉嵌合は、プレス嵌めまたは摩擦嵌合とも呼ばれ、内側の部品が外側の部品よりも大きい 2 つの部品間の締結方法です。干渉嵌合を実現するには、組み立て時に力を加える必要があります。部品が結合されると、合わせ面は摩擦による圧力を感じ、完成したアセンブリの変形が見られます。

フォースフィットは、嵌合部品間の圧力を制御するように設計されており、接合点を通じて力やトルクが伝達される箇所で使用されます。干渉嵌合と同様に、フォースフィットは部品の組み立て時に力を加えることによって実現されます。^[3]

FN1からFN5

焼きばめは力ばめと同じ目的を果たしますが、一方の部材を加熱して膨張させ、もう一方の部材を冷やすことで実現します。部品はほとんど力を加えずに簡単に組み立てることができますが、冷却して収縮すると、力ばめと同じ寸法の干渉が生じます。力ばめと同様に、焼きばめの範囲は FN 1 から FN 5 です。^[3]

位置合わせは、通常は互いに対して移動しないパーツに使用します。

LN 1 から LN 3 (または LT 7 から LT 21? ^{[引用が必要]} )

LT 1 ～ LT 6 のロケーション フィットは、スライド フィットよりも比較的フィット感が優れています。

LC1からLC11まで

RCの数字が小さいほどクリアランスは小さくなり、よりタイトなフィットになり、RCの数字が大きいほどクリアランスは大きくなり、より緩いフィットになります。^[4]

この種のフィットは、目立った遊びなく組み立てる必要のある部品の正確な配置を目的としています。

このタイプのフィットは、正確な位置を意図していますが、クラス RC1 よりも最大クリアランスが大きくなっています。このフィットに合わせて作られた部品は、簡単に回転したり移動したりできます。このタイプは、フリーラン用に設計されていません。大きなサイズのスライド フィットは、熱膨張や熱収縮の余裕がほとんどないため、わずかな温度変化で固まることがあります。

この種のはめあいは、自由に動作することが期待できる最も密接なはめあいです。精密はめあいは、低速、低ベアリング圧力、および軽いジャーナル圧力での精密作業を目的としています。RC3 は、顕著な温度差が発生する場所には適していません。

この種のはめあいは、主に、中程度の表面速度、ベアリング圧力、ジャーナル圧力で、正確な位置と最小限の遊びが求められる精密機械での実行用です。この種のはめあいは、クリアランスが小さく、精密なはめあいに対する要件が高いとも言えます。

この種のはめあいは、より高速で稼働し、かなりのベアリング圧力と重いジャーナル圧力がかかる機械向けに設計されています。この種のはめあいは、はめあい精度に関する一般的な要件を備えた、より大きなクリアランスで記述することもできます。

この種のはめあいは、精度が重要でない場合に使用します。温度変化が大きい場合に適しています。このはめあいは、シャフトを特定の穴に正確に導くための特別な要件がなくても使用できます。

この種のはめあいは、シャフトに広い商業的許容差が要求される場合に使用することを目的としています。これらのはめあいでは、クリアランスが大きい部品には大きな許容差が伴います。緩いはめあいは、腐食、ほこりによる汚染、熱または機械的な変形の影響を受ける可能性があります。

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