핏의 유형: 엔지니어링 프로젝트에 적합성을 결정하는 방법

엔지니어링에서의 적합성이란 무엇인가요?

핏은 두 가지 등급으로 나눌 수 있습니다. 구성 요소 간의 간섭이나 간격이 방해가 되는지, 아니면 매력의 원천이 되는지 등에 따라 구분됩니다. ‘밀착’을 예로 들어보겠습니다. 이는 압입식 베어링 어셈블리에서처럼 부품이 한 곳에 잘 연결되어 있는 경우에 적합합니다. 또는 샤프트가 회전하는 베어링처럼 부품이 자유롭게 움직일 수 있는 ‘느슨한 맞춤’이 필요할 수도 있습니다.

부품의 핏은 슬라이드, 롤, 잠금 등 부품의 작동 방식을 정의합니다. 따라서 적합성 설계 작업은 좋은 디자인뿐만 아니라 그에 맞는 경첩을 제작하여 장기적인 적용을 보장하는 작업으로 한정됩니다. 엔지니어는 부품을 조립할 때 다양한 방법을 사용합니다. 이를 통해 올바른 핏을 적용함으로써 디자인의 역학 및 기능성을 향상시킬 수 있습니다.

핏의 기초: 홀 및 샤프트 시스템

기계 공학에는 정밀한 피팅이 필요합니다. 피팅은 조립품이 작동하고 오래 사용할 수 있게 해줍니다. 이러한 피팅을 표준화하는 데 일반적으로 사용되는 두 가지 시스템은 홀과 샤프트 기반 시스템입니다. 따라서 각 시스템은 적절한 공차를 사용하여 다양한 정도의 느슨하거나 단단한 맞춤을 달성할 수 있는 구조를 만듭니다.

홀 베이스 시스템

이것은 엔지니어링 커스터마이징 분야에서 가장 자주 사용되는 기술입니다. 구멍 직경은 모든 크기의 기본이 되는 사용된 시스템에서 동일하고 균일합니다. 그런 다음 샤프트의 치수를 조정하여 필요한 핏을 갖도록 합니다. 간섭 핏을 통해 여유 공간을 확보하거나 더 단단하게 조립할 수 있습니다. 표준 구멍의 치수는 최소 편차가 0인 가장 작은 크기로 사용됩니다. 이 방법은 표준 드릴 비트와 리머를 사용하여 항상 올바른 크기로 구멍을 뚫을 수 있으므로 선호됩니다.

샤프트 베이스 시스템

샤프트의 직경을 고정하는 홀 베이스 시스템과 달리, 샤프트 베이스 시스템은 홀의 직경을 기본 치수로 유지합니다. 구멍의 크기를 변경하면 샤프트가 구멍에 제대로 맞습니다. 이 시스템은 사전 가공된 샤프트나 빠른 작동 속도를 위해 정밀한 밸런싱이 필요한 샤프트와 같이 초기 생산 후 샤프트를 만들 수 없는 경우에 이상적입니다. 여기서 기본 크기는 샤프트의 측정치이며, 상단 편차는 +/- 0입니다. 이 방법은 드물지만 반제품 또는 재료 사전 사이징을 수행해야 하는 응용 분야에서는 매우 중요합니다.

기계 공학에서 다양한 핏 유형에 이름을 지정하는 방법?

기계 공학에서 다양한 핏 유형에 정확한 이름을 지정하는 것은 제품 조립 시 적절한 핏을 선택하는 데 매우 중요합니다. 명명 규칙은 국제 표준화 기구(ISO)에서 영숫자 코드 시스템을 통해 표준화했습니다. 이 시스템은 핏의 유형을 식별할 뿐만 아니라 허용 오차 수준도 알려줍니다.

코드는 알파벳과 숫자 섹션으로 나뉩니다. 알파벳 부분은 사양이 홀을 가리키는지 샤프트를 가리키는지 구분합니다. 대문자는 홀을 나타내고 소문자는 샤프트를 나타냅니다. 예를 들어 “H7/h6″이라는 코드가 이에 해당합니다:

“H7″은 구멍의 허용 오차 범위입니다.

“h6″는 샤프트의 허용 오차 범위입니다.

이 표준 코딩을 통해 엔지니어는 홀과 샤프트 모두에 대한 최대 및 최소 크기를 쉽게 찾을 수 있습니다. 정확한 조립을 돕고 부품이 서로 맞도록 보장합니다.

맞춤 유형

기계 공학에서 맞춤이라는 용어는 결합하는 두 부품 사이의 공차가 얼마나 가까운지를 나타냅니다. 이 관계는 부품이 얼마나 잘 맞고 쉽게 결합되는지를 결정할 수 있습니다. 올바른 핏을 선택하는 것은 사물이 얼마나 잘 작동하고 얼마나 오래 지속되는지에 영향을 미치기 때문에 중요합니다. 엔지니어링에는 클리어런스 핏, 간섭 핏, 트랜지션 핏의 세 가지 유형의 핏이 있습니다. 이러한 범주는 주어진 애플리케이션 환경에 대해 충족해야 하는 기계적 요구 사항에 따라 선택되는 서로 다른 목적을 가지고 있습니다.

여유 공간 적합성

클리어런스 핏에서는 두 결합 부품 사이에 항상 공간이 존재하며, 이는 구멍의 직경이 해당 샤프트보다 크다는 것을 의미합니다. 이 유형의 맞춤의 주요 목적은 구성 요소 간의 이동을 허용하면서 조립과 분해를 쉽게 하는 것입니다.

유형:

• 루즈 러닝 핏: 정확도가 중요하지 않고 약간의 오염이 가능한 경우에 사용합니다. 직경 25mm의 최소 간격은 0.11mm입니다. 최대는 0.37mm입니다. 일반적으로 먼지가 많거나 부식된 곳, 구부러진 힌지 등에 사용합니다.
• 프리 러닝 핏: 온도 변화와 빠른 속도에서 사용하기 위한 제품입니다. 직경 25mm의 경우 0.065mm~0.169mm의 간극을 제공합니다. 플레인 베어링이 있고 회전이 적은 샤프트에 일반적으로 사용됩니다.
• 러닝 핏을 닫습니다: 적당한 정확도를 위해 작은 간격을 제공합니다. 중간 속도/압력용입니다. H8/f7 핏은 최소 0.020mm의 간극을 제공합니다. 최대는 0.074mm입니다. 공작 기계 및 스핀들의 슬라이딩 로드용입니다.
• 슬라이딩 핏: 슬라이딩 부품의 정밀한 상대적 이동이 필요할 때 작은 간격을 유지합니다. 25mm 샤프트용 H7/g6 핏은 0.007mm~0.041mm의 간극을 제공합니다. 공작 기계의 가이드 샤프트, 슬라이딩 기어, 슬라이드 밸브, 자동차 부품 및 클러치 디스크에 이상적입니다.
• 위치 간격 맞춤: 매우 작은 간격을 제공합니다. 부품을 정확하게 배치한 후에도 부품 간에 큰 움직임이 발생하지 않습니다. 직경 25mm의 H7/h6 핏은 최소 0.000mm, 최대 0.034mm의 간극을 제공합니다. 이 핏은 일반적으로 롤러 가이드에 사용되며 샤프트를 정확하게 가이드하는 데 사용됩니다.

트랜지션 핏

트랜지션 핏은 특정 부품의 개별 허용 오차에 따라 간격 또는 간섭을 제공할 수 있습니다. 이 속성은 약간의 움직임 정밀도가 필요한 시나리오에 적용할 수 있습니다. 또한 공차도 고려합니다.

유형:

• 비슷한 핏: 최소한의 또는 시각적 간격을 허용하며, 큰 힘 없이 고무 망치로 함께 던져 조립할 수 있습니다. 이 설계는 정밀한 정렬이 필요하지만 높은 하중 범위에는 속하지 않는 부품에 적합할 수 있습니다. 25mm 크기의 H7/k6의 경우 간극 값은 최대 0.019mm, 간섭은 최대 0.015mm입니다. 허브, 기어, 풀리 및 베어링 빌딩에 사용할 수 있습니다.
• 고정 맞춤: 이 핏은 최소한의 간격으로 정밀한 정렬을 제공하며 조립 시 가벼운 힘만 필요합니다. 영구 설치에 적합하지만 쉽게 분해할 수 있습니다. 앞서 언급한 25mm 직경의 경우, H7/n6 등급은 0.006mm의 간격과 0.028mm의 차이를 허용합니다. 이 폼 핏은 테이퍼형 부시, 플러그, 커플링 및 슬리브 베어링과 함께 자주 사용됩니다.

간섭 맞춤

간섭 맞춤(프레스 맞춤 또는 마찰 맞춤이라고도 함)을 사용하려면 샤프트가 구멍보다 커야 합니다. 이를 통해 조립을 위해 힘을 사용하거나 가열 또는 냉각과 같은 특수 처리를 할 수 있습니다. 이 연결은 동력을 전달하기 위해 고강도의 단단한 결합이 필요하거나 전단 하중을 견딜 수 있을 때 사용됩니다.

유형:

• 핏을 누릅니다: 비코팅 간섭 핏은 허브 및 볼과 같은 장치에 적합합니다. 가능한 간섭은 직경 25mm의 경우 0.001mm로 최소화됩니다. 이는 샤프트와 허브의 새들 그리드에 일반적으로 사용되는 가장 얇은 인서트 중 하나입니다.
• 드라이빙 핏: 기어와 샤프트의 확실한 맞물림을 위해 조정된 조립력의 수를 늘려야 합니다. 이는 0.014mm에서 0.048mm까지 모든 최대 및 최소 교차점에 적용해야 합니다. 이 유형의 공구는 샤프트와 기어를 영구적으로 장착하는 데 사용할 수 있습니다.
• 강제 맞춤: 고급 조립 기술 접근 방식에 따라 간섭이 심한 맞춤은 영구 조립 프로세스가 가장 가능성이 높은 경로가 됩니다. 조인트 라인은 상당한 전단 면적을 제공하지 않습니다. 따라서 25 H7/u6 핏의 보어 직경은 최소 0.027mm, 최대 0.061mm의 간섭을 갖습니다. 철도 차축이나 무거운 기어에 바퀴를 장착하는 등 기계적인 용도에 적합합니다. 이러한 부품은 동적 및 축 방향 힘을 견뎌야 합니다.

핏의 치수 허용 오차를 달성하는 방법은?

허용 오차는 매우 중요합니다. 공차는 탄성 크기와 모양이 변하는 요소를 허용합니다. 하지만 부품의 크기가 정확히 같지 않더라도 어셈블리는 여전히 고정될 수 있습니다. 공차 한계를 설정하면 엔지니어는 작은 부정확성을 고려할 수 있습니다. 이는 제조업에서는 정상적인 현상입니다. 공차 한계는 조립을 유도하여 높은 제품 품질을 보장합니다.

CNC 정밀 가공

CNC(컴퓨터 수치 제어) 정밀 가공은 산업 분야에서 생산성을 높이거나 사업을 확장하는 데 매우 중요한 놀라운 편차를 달성하기 위한 기본 방법입니다. 이러한 제어 기능을 사용하면 CNC 기계에서 추가 영역은 +/- 0.001mm가 될 수 있습니다. 부품이 정확하고 생산이 사양과 일치하도록 보장합니다. 기공사는 최적의 공구와 픽스처를 선택할 수 있습니다. 이를 통해 복잡한 어셈블리에 맞는 부품을 만들 수 있습니다. 어셈블리는 시스템의 주요 부품입니다. 어셈블리는 시스템이 작동하도록 합니다.

그라인딩

연삭은 부품을 제작하는 기본 방법입니다. 특히 최대 +/- 0.25미크론의 최고 정확도에서는 더욱 그렇습니다. 이 정확도는 최종 제품에 공차 인터페이스 맞춤이 필요한 경우에 특히 중요합니다. 허용 오차의 작은 변화도 상당한 오류로 이어질 수 있습니다. 연삭을 통해 제조업체는 평소보다 더 높은 기준을 설정할 수 있습니다. 또한 필요한 정렬 품질, 적합성 및 신뢰성을 얻을 수 있습니다.

리밍

리밍은 매우 단단한 모공을 만들 수 있습니다. 이는 많은 엔지니어링 프로젝트에서 핵심적인 부분입니다. EDM 공정은 주목할 만합니다. 충분한 양의 재료를 정확하게 제거할 수 있습니다. 이는 기계 피팅에서 엄격한 공차를 달성하는 데 중요합니다. 정밀한 리밍은 매우 중요합니다. 구멍을 맞출 수 있습니다. 이렇게 하면 최종 조립에서 응력과 정렬 불량을 최소화할 수 있습니다.

GD&T 표준 준수

제조업체는 부품이 실제 형상에서 가질 수 있는 최대 편차를 설명하는 GD&T(기하학적 치수 및 허용 오차) 표준을 따라야 합니다. 제조를 담당하는 사람은 바로 이 사람들입니다. 이들은 각 문제가 설계 사양 내에서 유지되도록 안내합니다.

엔지니어링에 핏 적용

애플리케이션 요구 사항

모든 엔지니어링 적합성은 특정 작업과 애플리케이션에 맞게 설계됩니다. 따라서 목표를 명확히 하는 것이 중요합니다. 섬세한 목적인지 강력한 목적인지에 따라 패턴이 어떻게 작동해야 하는지에 대한 질문을 던져보세요. 장치 자체의 기능으로 완성되어야 하는 제품의 관점에서 다양한 부품의 역할을 구분합니다.

예산 고려 사항

특히 복잡하고 정확성이 요구되는 케이스를 처리할 때 엔지니어가 맞춤 제작하는 경우 비용에 큰 차이가 발생할 수 있습니다. 허용 오차가 느슨하면 비용이 높아지는 경향이 있습니다. 그런데 시작하기 좋은 방법은 예산 평가를 수행하는 것입니다. 예산 내에서 치수 공차를 유지하려면 생산 과정에서 비용과 기능의 균형을 효율적으로 맞추는 것이 중요합니다.

허용 오차 이해

편협함(신속성)이라는 개념은 좋은 엔지니어링 적합성을 선택하는 데 있어 핵심적인 아이디어입니다. 사이트의 요구 사항에 맞게 유연성 또는 강성이 어느 정도여야 하는지 결정합니다. 세그먼트의 회전이 완전히 필요한지 아니면 단단히 고정할 필요가 없는지 결정합니다. 약간의 차이가 있는 제품을 만들면 측정 정밀도가 떨어질 수 있습니다. 이는 표준을 충족하고 허용 오차 수준을 초과하지 않도록 구성 요소를 조립할 때 매우 중요합니다.

결론

엔지니어링 분야에서는 정밀도가 가장 중요합니다. 간극 맞춤부터 간섭 맞춤까지, 각 유형은 기계 어셈블리의 최적의 성능과 수명을 보장하는 데 고유한 목적을 가지고 있습니다. 엔지니어는 공차, 비용 및 요구 사항을 이해함으로써 솔루션을 만들 수 있습니다. 이 솔루션은 품질과 기능에 대한 높은 기준을 충족합니다.

유니티와 협력하여 엔지니어링 적합성을 개선하세요. 이를 통해 어셈블리의 정밀도와 신뢰성을 새로운 차원으로 끌어올릴 수 있습니다. 기대를 뛰어넘는 솔루션을 엔지니어링하고 업계에서 새로운 표준을 정립하기 위해 협력해 보세요.

FAQ:

LMC와 MMC란 무엇인가요?

MMC는 어셈블리 공차 대화에서 사용되는 용어입니다. LMC는 하우징의 구멍에 관한 것입니다. 가장자리 근처의 구멍과 파이프의 두께에 관한 것입니다.

수당이란 무엇인가요?

기계 공학에서 공차는 구멍의 치수와 샤프트의 공칭 직경 사이의 계획된 차이입니다. 공차는 LLH – HLS로 계산되며, 여기서 LLH는 홀의 하한, HLS는 샤프트의 상한입니다. 간극 및 고착과 관련하여 적합성을 결정하기 위해 이 공식이 적용됩니다. 간극에 양수 부호가 있고 고착에 음수 부호가 있으면 모두 잘 맞는 것으로 간주합니다.

왜 홀 베이시스 시스템이 샤프트 베이시스 시스템보다 가장 일반적으로 사용되나요？

홀 기준 설정은 생산과 관련된 복잡성을 제거하기 때문에 샤프트 기준 설정에 비해 가장 적합합니다. 다양한 샤프트 크기에 걸쳐 표준화된 홀을 생성하도록 설정할 수 있는 하나의 툴을 사용하는 기계 공장은 전반적으로 제품을 더 빠르고 더 낮은 비용으로 제조할 수 있습니다.

엔지니어링 적합성 허용 오차는 어떻게 계산하나요?

엔지니어링 핏은 다양한 핏과 해당 홀, 샤프트 크기에 대한 세부 치수와 공차를 정의하는 ISO 및 ASME 표준의 치수 도면으로 결정되고 표현됩니다.

오차 등급이란 무엇인가요?

엔지니어링의 허용 오차 등급은 18개 등급에 걸친 구성 요소 정확도 수준을 나타냅니다:

• IT01 ~ IT4: 게이지와 같은 고정밀 기기에 사용됩니다.
• IT5 ~ IT7: 정밀 엔지니어링 핏에 적용됩니다.
• IT8~IT11: 일반 엔지니어링에 종사합니다.
• IT12~IT14: 금속 가공에 활용됩니다.
• IT15 및 IT16: 일반적인 절단 및 주조 작업에 사용됩니다.