ピンの圧入部の設計について教えて下さい

Question

A5052板に、位置決めピンを圧入した、位置決め用ジグを作ろうとしています。ピンはA5052、D5、ピンの突き出し長さは2ミリです。
こういう場合で、
ピンの長さ（板に何ミリくらい差し込まれるかが妥当かわからない）
挿入される穴の深さは、どれ位にするのが妥当でしょうか？
板には、ピンが入る最小限の深さが妥当でしょうか？
また、穴とピンの公差は、H７、ｐ6でいいのでしょうか？

Accepted Answer

＞穴とピンの公差は、H７、ｐ6

今だに機械設計教科書にあるかもな都市伝説。モノになりません。
　　http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=210539&event=QE0004
φ5 H7/p6 とほぼ同程度。材質は SS400 としている。

＞2025kgは圧入力です

少し考えればどういう荷重なのかお解りでしょう。

φ5 H7/p6　  0/+0.012　　+0.020/+0.012　締めシロ 0～0.020

φ5 H5/m6　　0/+0.005　　+0.012/+0.004　　　-0.001～0.012

φ5 H6/n5　　0/+0.008　　+0.013/+0.008　　　　　 0～0.013

なので下ふたつにすべきです。
しかし本件 A5052 同士なのが問題。軟らかい同材質を圧入しようとすると簡単にカジります。ピンも曲がりやすくて叩けず、結局、圧入は殆ど不可能と思ったほうがよいです。代替手段はロックタイトなどでの接着。

市販ダウエルピンを使うなら異種材質および焼入でカジリにくく、変形しないから叩ける。アルミの方はヘタリやすいから、それなりの圧入になります。
突出し高さは適当に圧入した後に研削で揃えるか、所望厚の板にバカ穴を明けて敷き、面一まで叩く方法。
ミスミの様々な形状をしたピンもほぼ同様に使えます。座付きなら高さは突き当て。

加工精度について疎いヒトは、厳しい（と思う）精度を図面に書くと、出来るのか？ い加工費にならないか？ と心配なため、計算では成立たないのに、ついつい数十年前の加工精度に拠った H7/p6 を使ってしまうのです。

http://www.pin-otsuka.co.jp/catalogue/pdf/dawell.pdf　　
軸に市販ダウエルピンを使うなら、精度は決まるので加工を知る必要は殆ど無い。
尚、焼入無の平行ピンを使うのは殆どダメなことも重要ノウハウ
　　http://www.pin-otsuka.co.jp/catalogue/pdf/parallel.pdf

穴は冶具本体の図面で指定せねばならず、上記の必要性が生じる。
加工法はリーマ。

＞リーマは、基本的にはH8と教えてもらいました
とか言うヒトは圧入を使うべきでないと思いますよ。

加工実習でこの実技をやってもらえば、はめあい公差、圧入　について体で理解してもらえるのですが

圧入に要する長さについて。
径比１以上を原則とします。それより小さいと横方向の荷重を穴側面がテコ比で拡大して受けてしまうので弱い。
それが取れない薄い板なら座付にすることにより圧入部への負荷を軽減する。接着でも面積拡大する方策となる。
長い方は径比２程度まで。３以上あっても効かなく無駄な加工となる。

計算はこれで一発。
　　同一材質の圧入荷重（異種材質版もあり）
　　http://www.hajimeteno.ne.jp/engineer/calclib/press1-1.html

締め代（半径）(δ)： 0.01 mm
軸側内径(D1)： ０ mm
軸側外径(D2)： ５ mm
穴側外径(D3)： ２０ mm
嵌合幅(B)： ５ mm
摩擦係数(μ)：0.3
材質：  アルミ

→圧入荷重(F)：3048.327 N

やはり軸が圧入力に耐えません。計算は成り立たない。

上記の高精度はめあいなら締め代0.005。さらに軸側内径(D1)をゼロ（中実）から中空のパイプ形状にすると圧入力はかなり減るが計算だけの話。カジリを防ぐには極薄にまでしないと。

Answer

仕様を明確化してください。

> A5052板に、位置決めピンを圧入した、位置決め用ジグを作ろうとしています。
これは解りました。
そして、ピンの突き出し長さは2ミリが仕様ですね。

> ピンの長さ（板に何ミリくらい差し込まれるかが妥当かわからない）
> 挿入される穴の深さは、どれ位にするのが妥当でしょうか？
ピン突き出し長さ2ミリに、何かを当ててそれを位置決めするのでしょうか？
それとも、何かを同じ径と同じピッチで穴を明けた物を差し込み、位置決めするのでしょうか？
前者の場合なら、何かを当てた場合に受ける荷重によって異なります。
何かを当てる場合の速度と質量によって、衝撃値を算出し、ピンに掛かる荷重を求めます。
その荷重を、例えば機械要素のキー溝の強度計算の要領で計算し、適量な深さを算出します。
後者は、何かに同じ径と同じピッチで穴を明ける際に、穴明け径をH7より＋公差にすれば、
ピン径である５mm程あれば、充分と思います。

> また、穴とピンの公差は、H７、ｐ6でいいのでしょうか？
前述の前者の使用方法では可で、後者の使用方法で板厚がない場合は、特殊な段付きピンで
穴とピンを0.05mm程度プラスにする手法も有効でしょう。

それと、A5052板を冶具ベースにし、ある物を滑らせながらピンに当て位置決めする手法なら、
A5052板の摩耗性を要確認することが肝要です。

質問の捉え方が、これほど異なるとは、…。
変な枕詞を使用しての批判でなければ、荒れないのだが、…。

ピンの圧入部の設計について