치수와 공차 완벽 정리

1. 치수(Dimensions)란?

① 치수의 정의

치수(Dimension)란 제품이나 부품의 크기, 길이, 지름, 높이 등을 수치로 표현한 값을 의미합니다.
일반적으로 기계 설계 도면에 표기되며, 제조 및 검사 과정에서 중요한 기준이 됩니다.

✔ 치수 표기의 기본 요소

• 길이(Length), 폭(Width), 높이(Height)
• 직경(Diameter, Ø), 반지름(Radius, R)
• 각도(Angle, °)
• 중심 거리(Center Distance)

② 치수의 종류

치수는 사용 목적에 따라 여러 가지 유형으로 분류됩니다.

치수 유형설명

기준 치수 (Basic Dimension)	공차 없이 정확하게 정의되는 치수
정밀 치수 (Exact Dimension)	반드시 동일한 값을 가져야 하는 치수
공차 적용 치수 (Tolerance Dimension)	허용 오차를 포함하는 치수
기능적 치수 (Functional Dimension)	제품이 작동하는 데 필수적인 치수
참조 치수 (Reference Dimension)	추가적인 정보 제공을 위한 치수 (치수값 옆에 괄호 표기)

---

2. 공차(Tolerance)란?

① 공차의 정의

공차(Tolerance)란 설계된 치수 값에서 허용할 수 있는 최대·최소 오차 범위를 의미합니다.
즉, 완벽하게 같은 치수로 가공하는 것은 불가능하기 때문에, 허용 가능한 범위를 설정하는 것입니다.

✔ 예시

• 목표 치수: Ø10 mm
• 허용 공차: ±0.02 mm
• 실제 가공 가능 범위: 9.98 mm ~ 10.02 mm

공차를 설정함으로써 가공 및 조립이 가능하면서도 경제적인 제조가 가능해집니다.

---

② 공차의 중요성

✔ 제품 품질 유지: 공차 범위를 벗어나면 부품이 정상적으로 작동하지 않습니다
✔ 제조 비용 절감: 너무 정밀한 공차는 가공 비용 증가로 이어집니다
✔ 조립성 향상: 부품 간 결합이 원활하게 이루어지도록 조정

---

3. 공차의 종류

공차는 일반 공차와 기하 공차로 나뉩니다.

① 치수 공차 (Dimensional Tolerance)

치수 공차는 부품의 길이, 직경, 두께 등에서 허용되는 오차 범위를 지정합니다.
이는 기계 가공 및 제조 시 가장 기본적으로 사용됩니다.

치수 공차 유형설명예시 (단위: mm)

대칭 공차	± 값으로 균등하게 허용 범위 설정	10 ± 0.02 → (9.98 ~ 10.02)
비대칭 공차	한쪽 방향으로만 오차 허용	10 +0.03/-0.01 → (9.99 ~ 10.03)
한계 치수	허용되는 최대·최소 값 직접 표기	9.98 ~ 10.02

---

② 기하 공차 (Geometric Tolerance)

기하 공차는 부품의 형상, 위치, 방향, 진직도 등을 정밀하게 정의하는 공차입니다.
이는 ISO 1101 및 ASME Y14.5 표준을 따릅니다.

기하 공차 기호공차 유형설명

⚪(원형도)	원형도(Roundness)	원의 형상이 정확한지 평가
〰 (평면도)	평면도(Flatness)	표면이 일정한 평면을 유지하는지 검사
⬜ (직각도)	직각도(Perpendicularity)	두 개의 면이 90°를 유지하는지 확인
⊥ (평행도)	평행도(Parallelism)	두 면이 평행을 유지하는지 측정
⇢ (위치도)	위치도(Position)	구멍, 축 등의 위치가 정확한지 검사
∅ (동심도)	동심도(Concentricity)	원형 부품의 중심이 일정한지 확인

---

4. 공차의 국제 표준 (ISO vs. JIS vs. ASME)

공차는 국제 표준에 따라 정의됩니다.
대표적인 공차 표준은 ISO 286, JIS B 0401, ASME Y14.5 등이 있습니다.

표준국가/기관설명

ISO 286-1, 286-2	국제 표준 (ISO)	기하 공차 및 치수 공차 정의
JIS B 0401	일본 (JIS)	일본 공업 규격에 따른 공차 규정
ASME Y14.5	미국 (ASME)	GD&T(Geometric Dimensioning and Tolerancing) 기준

ISO 286과 JIS B 0401은 공차 기호와 허용 범위가 유사하지만, 세부적인 표기법에서 차이가 있습니다.
ASME Y14.5는 미국 표준으로 GD&T 개념을 강하게 적용합니다.

---

5. 공차 선택 시 고려해야 할 요소

공차를 설정할 때는 기능, 조립성, 제조 비용 등을 고려해야 합니다.

✔ 기능적 중요도: 부품이 기능적으로 정확한 작동을 해야 하는가?
✔ 조립성: 부품 간 조립이 쉬워야 하는가?
✔ 제조 비용: 너무 정밀한 공차는 생산 비용을 증가시킴
✔ 검사 가능성: 너무 적은 공차는 측정이 어렵고 검사 비용이 증가

예제 1:

• 엔진 부품 → 정밀 공차 필요 (±0.005 mm)
• 가구 부품 → 비교적 큰 공차 허용 (±0.5 mm)

---

6. 공차 적용 예시

✔ 볼트와 너트 결합
볼트와 너트의 나사산 공차가 너무 타이트하면 조립이 어려워지고, 너무 크면 헐거워짐.

• 표준 나사 공차: ISO 965-1 (M6 × 1.0 – 6g)

✔ 베어링과 축의 조립
베어링이 너무 타이트하면 마찰이 증가하고, 너무 헐거우면 유격이 발생함.

• 표준 축 공차: h7 (ISO 286-2)