板金加工は、金属板を切断、曲げ、プレスなどの加工によって所望の形状に成形する技術であり、自動車、航空機、家電製品、建築など、様々な産業分野で広く利用されています。高品質な板金製品を製造するためには、設計図面に基づいて正確な寸法と形状に仕上げることが重要となります。
しかし、実際の加工においては、材料の特性、加工方法、工具の精度、作業者の熟練度など、様々な要因によって寸法や形状に誤差が生じることが避けられません。そこで、板金加工においては、「公差」と呼ばれる許容される誤差の範囲を規定することで、製品の品質を管理しています。
こちらでは、板金加工における公差の種類、表記方法、限界、そして品質管理における重要性について解説していきます。
公差とは何か？
公差とは、設計図面に記載された寸法に対して許容される誤差の範囲を数値で示したものです。言い換えれば、製品の寸法がどの程度ずれていても 許容できるかを示す基準となります。公差は、通常、プラスまたはマイナスの値で表され、例えば「10 ± 0.2 mm」のように表記されます。これは、基準寸法である 10 mm に対して、+0.2 mm から -0.2 mm の範囲内の寸法であれば許容されることを意味します。
公差の設定は、製品の機能、性能、互換性、そして製造コストに大きく影響します。公差が厳しすぎると、製造コストが上昇し、歩留まりが低下する可能性があります。一方、公差が緩すぎると、製品の品質が低下し、機能や性能に問題が生じる可能性がありま
板金加工における公差の種類
板金加工においては、様々な種類の公差が使用されます。主な公差の種類は以下の通りです。
一般公差（普通公差）
JIS B 0405「長さ寸法の許容差方式及び表示」で規定されている公差です。個々の寸法を一括して指定することができ、加工の種類や材料の大きさによって誤差の範囲が定められています。精級、中級、粗級などの級があり、製品や材料の用途に応じて使い分けられます。
寸法公差
設計図面で指定される特定の寸法に対して適用される公差です。設計者は、製品の機能や性能を考慮して、必要な精度に応じて許容誤差を指定します。
幾何公差
形状、輪郭、姿勢、位置、同軸度、振れなどの幾何学的特性に対して適用される公差です。JIS B 0415「幾何特性仕様（GPS）−幾何公差表示方式」で規定されており、寸法公差だけでは定義できない誤差を制御するために用いられます。
はめあい公差
軸と穴など、互いに組み合わされる部品間のクリアランス（隙間）または干渉量を規定する公差です。JIS B 0401「はめあい」で規定されており、すきまばめ、しまりばめ、中間ばめなど、用途に応じて適切なはめあいを選択することで、部品の接合強度や動作精度を制御することができます。
板金加工における公差の表記方法
板金加工における公差表記は、主に以下の2種類に分けられます。
片側公差
基準寸法からプラス方向またはマイナス方向のいずれか一方にのみ誤差を許容する表記方法です。例えば、「8.0 +0, -0.05 mm」のように表記されます。
両側公差
基準寸法からプラス方向とマイナス方向の両方に誤差を許容する表記方法です。例えば、「8.0 ± 0.1 mm」のように表記されます。
板金加工における公差の限界
板金加工における公差の限界は、加工方法、材料の特性、工具の精度、作業者の熟練度など、様々な要因によって異なります。
曲げ加工
曲げ加工における寸法公差は、一般的に ±0.15 mm 程度が限界とされています。曲げ角度の公差は、±0.5°程度が要求されることがあります。
レーザー加工
レーザー加工による穴あけ加工では、穴径の公差は 0～+0.05 mm 程度、穴の中心間距離の公差は ±0.05 mm 程度が達成可能とされています。
切削加工
切削加工における寸法公差は、加工条件によって異なりますが、軸の直径で ±0.01 mm 程度、部品の長さで ±0.03 mm 程度が限界とされています。
公差と品質管理
板金加工において、公差は製品の品質を管理するための重要な要素です。適切な公差を設定することで、製品の機能、性能、互換性を確保し、不良品の発生を抑制することができます。
公差の設定は、製品の設計段階で行われることが一般的です。設計者は、製品の用途、使用環境、要求される精度などを考慮し、適切な公差を決定します。また、製造部門と連携し、加工能力や測定方法などを考慮することも重要です。
製造現場では、作業者は設計図面に記載された公差を遵守し、寸法や形状を正確に測定しながら加工を進める必要があります。また、品質管理部門は、完成した製品が公差を満たしているかどうかを検査し、品質基準を満たさない製品は出荷しないように管理する必要があります。