엔지니어링 공차 설명: 정의, 종류 및 실무 응용

기계 공학에서 공차는 할당된 치수에서 허용되는 편차를 설정합니다. 공차 사용은 최종 제품이 쉽게 사용 가능하도록 보장하는 데 도움이 되며, 특히 더 큰 조립품의 일부인 경우에 중요합니다.

중요 영역에 공차를 설정하지 않으면 각 제조 방법이 일정 수준의 부정확성을 가지므로 설계 의도에 따라 부품을 사용할 수 없게 될 수 있습니다.

그러나 적절한 공차를 정확히 지정하면 제조 회사가 생산 공정의 몇 가지 특정 포인트를 더 주의를 기울여 처리해야 함을 알 수 있습니다. 이는 완벽하게 결합하는 부품과 스크랩 금속의 차이를 만듭니다.

엔지니어링 공차란?

엔지니어링 공차는 기준 치수에서 파생된 측정값의 허용 가능한 변동입니다.

공차는 다양한 단위에 적용될 수 있습니다. 예를 들어 작업 조건은 온도(°C), 습도(g/m³) 등에 대한 공차를 가질 수 있습니다. 기계 공학에서는 주로 선형, 각도 및 기타 물리적 치수에 적용되는 공차를 다룹니다.

단위에 관계없이 공차는 기준점(공칭 값)에서 허용 가능한 측정 범위를 나타냅니다. 3.5mm 자갈을 2.5mm 자갈에서 분리하는 체를 설계한다고 가정해 보겠습니다. 작은 자갈은 구멍으로 빠져나가고 큰 자갈은 체에 남기를 원합니다.

큰 돌 조각의 크기는 3.3mm~3.7mm 사이에서 변합니다. 작은 것들은 2.3~2.7mm 범위입니다. 모든 작은 자갈이 구멍을 통과하고 큰 자갈이 체에 남도록 하려면 구멍 직경의 공칭 값을 2.8mm로 설정할 수 있습니다. 동시에 제조 정밀도로 인해 일부 구멍이 2.6mm가 될 수 있습니다.

하한 -0mm, 상한 +0.3mm를 추가하면 모든 구멍이 직경 2.8~3.1mm 사이에 있음을 보장합니다.

핵심 요약

엔지니어링 공차는 다음의 허용 가능한 한계 또는 한계들입니다:

• 물리적 치수;
• 재료, 제조 대상, 시스템 또는 서비스의 측정된 값 또는 물리적 특성;
• 기타 측정된 값(온도, 습도 등);
• 공학 및 안전 분야에서 물리적 거리 또는 공간(공차), 예: 다리 아래 트럭(로리), 기차 또는 보트, 터널 안의 기차(구조 게이지 및 적재 게이지 참조);
• 기계 공학에서 볼트와 너트 또는 구멍 사이의 공간 등.

치수, 특성 또는 조건은 시스템, 기계, 구조 등의 작동에 크게 영향을 주지 않고 어느 정도 변동할 수 있습니다. 공차를 벗어나는 변동(예: 너무 뜨겁거나 너무 차가운 온도)은 비준수, 거부 또는 공차 초과라고 합니다.

공차 설정 시 고려사항

주요 관심사는 다른 요인이나 공정 결과에 영향을 주지 않으면서 공차가 얼마나 넓을 수 있는지 결정하는 것입니다. 이는 과학적 원리, 공학적 지식, 전문적 경험을 사용하여 수행할 수 있습니다. 실험적 조사는 공차의 효과를 조사하는 데 매우 유용합니다: 실험 설계, 공식 공학 평가 등.

사양에 있는 좋은 엔지니어링 공차 세트만으로는 그 공차 준수가 달성될 것이라고 암시하지 않습니다. 모든 제품의 실제 생산(또는 시스템 운영)에는 입력과 출력의 고유한 변동이 수반됩니다.

측정 오차와 통계적 불확실성도 모든 측정에 존재합니다. 정규 분포에서 측정된 값의 꼬리는 공정 평균에서 플러스/마이너스 3 표준 편차 훨씬 너머까지 확장될 수 있습니다. 한쪽(또는 양쪽) 꼬리의 상당 부분이 지정된 공차를 넘어설 수 있습니다.

시스템, 재료, 제품의 공정 능력은 지정된 엔지니어링 공차와 호환되어야 합니다. 공정 통제가 마련되어 있고, 종합 품질 관리와 같은 효과적인 품질 관리 시스템이 실제 생산을 원하는 공차 내에 유지해야 합니다.

공정 능력 지수는 공차와 실제 측정된 생산 간의 관계를 나타내는 데 사용됩니다.

공차 선택은 의도된 통계적 샘플링 계획과 그 특성(허용 품질 수준 등)에도 영향을 받습니다. 이는 공차가 극도로 엄격해야 하는지(100% 준수에 대한 높은 신뢰) 아니면 때때로 소량의 비준수가 허용될 수 있는지의 질문과 관련됩니다.

공차의 종류

오늘날 기호 수로 14가지 기하 공차 유형이 있고, 분류 기준으로는 15가지 유형이 있습니다.

이들은 형상 공차, 방향 공차, 위치 공차, 런아웃 공차로 그룹화되며, 모든 형상을 나타내는 데 사용될 수 있습니다.

측정에 사용되는 세 가지 공차 유형은 다음과 같습니다:

• 편측 공차
• 양측 공차
• 복합 공차

1. 편측 공차

두 한계 치수가 공칭 크기 위에만 있거나(그림과 같이) 공칭 크기 아래에만 있는 경우 공차를 편측 공차라고 합니다.

2. 양측 공차

두 한계 치수가 공칭 크기 위와 아래에 있는 경우 공차를 양측 공차라고 합니다.

3. 복합 공차

복합 공차는 설정된 공차들, 즉 하나 이상의 공차 유형 조합에 의해 결정됩니다. 다양한 공차 유형은 각도, 측면 등이 될 수 있습니다.

예: 그림에서 치수 l의 공차는 L, h, θ의 공차에 의존합니다. 'l'에 대한 이 복합 공차는 이 세 공차의 결합 효과입니다. 'l'에 대한 최소 공차는 L-b, θ+∝, h+c에 해당합니다.

자주 묻는 질문

엔지니어링 공차란 무엇인가요?

엔지니어링 공차는 기준 측정에서 파생된 측정값의 허용 가능한 변동입니다. 공차는 다양한 단위에 적용될 수 있습니다.

공차의 종류는 무엇인가요?

공차의 종류
1. 편측 공차
2. 양측 공차
3. 복합 공차.