「公差とは 定義 種類」を理解することは、設計者だけでなく加工担当者や購買担当者にとっても重要です。適切な公差は組立性を向上させ、不適切な公差は不具合・コスト増・納期遅延を招きます。本記事では、公差の基本定義から種類、図面記号の読み方、実務での考え方まで体系的に解説します。

公差の定義：なぜ誤差を許容するのか

公差とは、設計寸法に対して許容される上限値と下限値の差を指します。例えば直径10mmの軸に±0.02mmの公差が指定されている場合、9.98〜10.02mmの範囲であれば合格となります。

理論寸法と実加工の違い

加工現場では次の要因により寸法誤差が発生します。

• 工具摩耗
• 熱膨張による変形
• 機械剛性の限界
• 材料のばらつき

これらの影響を前提として許容範囲を設けることで、品質を維持しつつ量産を可能にします。

公差が存在しない場合の問題

• 部品が組み立たない
• 異音や振動が発生する
• 摩耗や破損が早まる
• 加工コストが過剰に増加する

はめあい設計の考え方については、はめあいの基礎と選定方法に関して解説で詳しく解説しています。

寸法公差の種類と読み方

寸法公差は、部品サイズの許容範囲を示す最も基本的な公差です。

代表的な表記方法

普通公差とは

図面に個別指示がない寸法に適用される許容差を普通公差と呼びます。一般的な基準はJISの規格で定められており、加工レベルに応じて粗級・中級・精級などが設定されています。

普通公差が重要な理由

すべての寸法に細かい公差を指定すると図面が複雑化し、コストも増大します。普通公差を適切に設定することで、重要寸法にのみ厳しい管理を集中できます。

幾何公差とは：形状・姿勢・位置の精度管理

寸法が正しくても、形状や位置関係がずれていれば機能は成立しません。そこで用いられるのが幾何公差です。

幾何公差で管理する要素

• 真円度・円筒度（形状）
• 平行度・直角度（姿勢）
• 同軸度・位置度（位置）
• 振れ（回転精度）

幾何公差が必要な理由

例えば軸が真円でなければ振動が発生し、穴位置がずれれば組立不能になります。幾何公差は機能を保証するための指標です。

幾何公差の基本概念については、幾何公差の読み方と基礎知識に関して解説で詳しく解説しています。

はめあい設計と公差の関係

公差設計の最も重要な目的の一つが、軸と穴の適切なはめあいを実現することです。

はめあいの種類

• すきまばめ：回転・摺動が必要
• 中間ばめ：軽圧入や位置決め
• しまりばめ：固定・高剛性接合

公差が機能に与える影響

• すきま過大 → 振動・騒音
• すきま不足 → 焼付き・摩耗
• 締めすぎ → 破損・変形

公差を厳しくしすぎるリスク

精度を高めれば品質が向上すると思われがちですが、公差を厳しくすると次の問題が発生します。

コストへの影響

• 高精度加工設備が必要
• 検査工数の増加
• 不良率の上昇

適正公差という考え方

機能を満たす範囲で最も緩い公差を設定することが、設計品質とコスト最適化の鍵です。

公差設計を成功させる実務ポイント

重要寸法と非重要寸法を分ける

全てを厳密管理するのではなく、機能に直結する寸法を重点管理します。

加工方法を考慮する

• 旋盤加工
• 研削加工
• レーザー加工

加工精度の違いを理解することで、現実的な公差設定が可能になります。

測定方法との整合性

測定できない精度を指定しても品質保証は成立しません。測定機器の能力と合わせて設定することが重要です。

まとめ：公差理解が品質・コスト・信頼性を決める

公差とは、製品機能と製造現実をつなぐ設計指標です。寸法公差はサイズの許容差を、幾何公差は形状や位置精度を管理します。適切な公差設定により、組立性向上、品質安定、コスト最適化が実現します。

重要なのは「最も厳しい精度」ではなく、「機能を満たす最適精度」を見極めることです。公差を正しく理解することで、不具合の未然防止と信頼性の高い製品設計が可能になります。