기초 #08 Rule #1 : ASME Y14.5에서 가장 중요하고 기본이 되는 원칙

Rule #1이 왜 중요한가?

기계설계나 제조업에 종사한다면 ASME Y14.5 표준을 한 번쯤 들어본 적이 있을 것이다. 이 표준에는 수많은 규칙들이 있지만, 그 중에서도 특별히 중요한 두 가지 규칙이 있다. 바로 Rule #1과 Rule #2다. 오늘은 그 첫 번째인 Rule #1, 즉 엔밸로프 원칙에 대해 알아보자.

 

Rule #1은 "사이즈 피쳐의 모양 통제에 대한 기본조건"을 다룬다. 쉽게 말해, 홀이나 핀과 같이 사이즈 피쳐의 모양이 통제되는 기본조건을 규정하는 규칙이다.

엔밸로프 원칙의 핵심 내용

ASME Y14.5-2018 표준에서 Rule #1은 다음과 같이 정의되어 있다:

 

The surface or surfaces of a regular feature of size shall not extend
beyond an envelope that is a boundary of perfect form at MMC.
ASME Y14.5-2018 - para 5.8.1.(a)

 

"정형 사이즈 피쳐의 서피스는 MMC 상태면서 완벽한 형상의 경계인 엔밸로프를 넘어서는 안 된다."

 

이 문장이 처음에는 어렵게 느껴질 수 있지만, 핵심을 파악하면 의외로 간단하다. 여기서 중요한 용어들을 하나씩 살펴보자.

 

정형 사이즈 피쳐란 사이즈 피쳐 중에서 너비형, 원통형, 구형과 같이 정형적인 형태의 사이즈 피쳐를 말한다.

 

MMC(Maximum Material Condition)는 재료가 가장 많은 상태를 의미한다. 홀의 경우 가장 작을 때가 MMC이고, 핀의 경우 가장 클 때가 MMC다. 왜냐하면 홀이 작을수록, 핀이 클수록 재료가 많아지기 때문이다.

 

엔밸로프는 실제 형상이 절대 침범해서는 안 되는 가상의 경계라고 생각하면 된다.

 

결과적으로 Rule #1은 모든 정형 사이즈 피쳐의 모양을 엔밸로프까지로 제한한다.

간단한 예시로 이해하기

∅9±1로 치수가 명시된 홀을 예로 들어보자. 

 

이 홀의 허용 사이즈는 최소 8부터 최대 10까지이다. 이 경우 MMC는 ∅8다. Rule #1에 따르면, 이 홀에는 ∅8이면서 완벽하게 둥근 가상의 원통이 엔밸로프가 생성된다. 실제 홀의 어떤 부분도 이 가상의 엔밸로프를 침범해서는 안된다.

 

마찬가지로 ∅9±1로 치수가 명시된 핀의 경우, MMC는 ∅10다. 따라서 ∅10이면서 완벽하게 둥근 가상의 원통이 엔밸로프가 되고, 실제 축의 어떤 부분도 이 경계를 넘어서면 안 된다.

Rule #1의 실용적 의미

이 규칙이 왜 필요할까? 답은 부품들이 제대로 조립되도록 보장하기 위함이다.

 

생각해보자. 홀과 핀이 조립될 때, 최악의 상황은 홀이 가장 작고(MMC 상태) 동시에 모양도 불규칙한 경우다. 이런 상황에서도 핀이 들어가려면, 홀의 모양 편차가 적절히 통제되어야 한다. Rule #1은 바로 이런 최악의 상황에서도 조립이 가능하도록 모양 편차를 통제하는 역할을 한다. 설계자가 별도로 모양 공차를 정의하지 않아도, 사이즈 공차를 정의하는 것만으로 기본적으로 모양 품질이 보장되는 것이다.

꼭 기억해야 할 핵심 포인트

Rule #1을 이해할 때 가장 중요한 점은 다음과 같다:

 

첫째, 이 규칙은 별도로 명시하지 않아도 사이즈 공차가 정의된 정형적인 형태의 사이즈 피쳐에 기본으로 적용된다.

둘째, MMC 상태에서는 모양 편차가 전혀 허용되지 않는다. 피쳐가 MMC 상태라면 모양이 완벽한 형상이어야 한다는 뜻이다.

셋째, 실제 재료상태가 MMC에서 멀어지면 모양 편차가 허용된다.

 

이렇게 Rule #1은 단순해 보이지만 실제로는 제조업에서 매우 중요한 역할을 하는 규칙이다. 다음 심화편에서는 이 규칙이 실제 검사와 제조 과정에서 어떻게 다루어지는지 더 자세히 알아보자.