기하공차에서의 기준면(FDatum) 설정 방법 알아보기

기하공차(Geometric Dimensioning and Tolerancing)는 단순한 치수 표시를 넘어, 형상과 조립 기능을 통제하는 고급 설계 언어입니다. 기준면은 설계자가 "이 피처는 이 면을 기준으로 공차를 적용해 달라"라고 지시하는 일종의 기준 좌표 역할을 합니다. Datum이 잘못 설정되면 전체 부품의 공차 체계가 무너지고, 조립 불량이나 기능 실패로 이어질 수 있습니다. 이 글에서는 기하공차에서의 기준면 설정 방법을 실제 설계와 도면 작성 기준에 맞춰 상세히 설명합니다. 초보자도 이해할 수 있도록 단계별로 설명하며, 실무 적용 팁도 함께 제공합니다.

 

 

1. 기준면(Datum)의 정의와 역할

"기준면(Datum)"이란 기하공차에서 형상 공차를 해석하고 적용하기 위한 기준 좌표계입니다. 도면에서는 일반적으로 대문자 A, B, C 등으로 명명되며, 도형 옆에 "기준 기호 (□A, □B 등)"로 표시됩니다.

 1). 기준면의 핵심 역할

  - 형상 공차의 기준 방향 제공

  - 위치 공차 적용 시 기준점 또는 기준축 설정

  - 측정 기준을 명확히 하여 검사의 일관성 확보

  - 조립 기능을 위한 기준 위치 확보

예를 들어, "위치 공차 0.1mm | 기준 A, B, C"라고 쓰여 있으면, 부품의 특정 형상이 기준 A, B, C를 기반으로 0.1mm 이내에 있어야 한다는 의미입니다.

 

2. 기준면의 종류와 사용 원칙

기준면은 목적에 따라 다음 세 가지로 구분됩니다.

 1). 1차 기준면 (Primary Datum)

  - 가장 먼저 설정되는 기준

  - 보통 평면 형상 또는 가장 안정적인 면 사용

  - 고정 기준으로 가장 중요함

 2). 2차 기준면 (Secondary Datum)

  - 1차 기준에 직각으로 만나는 면

  - 보통 두 번째로 안정적인 접촉면

 3). 3차 기준면 (Tertiary Datum)

  - 1차, 2차 기준면과 각각 직각을 이루는 면

  - 위치를 완전히 고정하는 세 번째 요소

이 세 기준면은 각각의 역할을 하며, 기준면 설정 시 일반적으로 1차 > 2차 > 3차 순서로 안정성 및 접촉성이 좋은 면을 선택해야 합니다.

 

3. 기준면 설정 순서와 실무 적용 예시

도면에서 기준면을 설정하는 것은 단순히 "기호를 붙이는 것"이 아닙니다. 설계 의도, 조립 관계, 측정 가능성을 고려하여 논리적으로 결정해야 합니다. 아래에 기준면 설정 순서입니다.

 1). 기능 면 파악

  – 부품이 조립되는 면, 맞닿는 면, 위치 결정에 중요한 면을 파악

 2). 접촉 안정성 고려

  – 기준면은 측정 장비 또는 고정 장치에 잘 고정되어야 함

 3). 형상 대칭성 고려

  – 대칭 부품의 경우 중심선을 기준면으로 설정 가능

 4). 검사 가능성 확인

  – 실제 측정 시 기준면이 사용 가능한 구조인지 확인 필요

예시문:

  - 하우징 케이스의 경우, 평평한 바닥면 → 기준 A

  - 옆면(조립 위치 결정) → 기준 B

  - 구멍 중심선(축 결합용) → 기준 C

 

4. 공차 프레임과 기준면 연결 방법

기하공차에서 기준면은 공차 프레임과 함께 사용됩니다. 공차 프레임은 도면 상의 사각형 박스로 나타나며, 다음과 같은 구조로 나타납니다.

⌖

0.1

A B C

  - 첫 칸: 공차 기호 (예: 위치도, 평행도 등)

  - 두 번째 칸: 공차값 (예: 0.1mm)

  - 세 번째~다섯 번째 칸: 기준면 (예: A, B, C 순서)

이 공차 프레임은 기준면과 관련된 피처 옆에 리더선 또는 직접 연결선을 통해 배치됩니다. 기준면은 순서가 중요하며, 의미를 갖는 방향성이 있기 때문에 혼동해서는 안 됩니다.

 1). 중요 포인트

  - 기준 A, B, C의 순서에 따라 부품의 위치와 방향 제어가 달라짐

  - 기준이 빠지거나 잘못 설정되면 공차 적용 오류 발생

 

5. 기준면 설정 시 주의사항과 팁

 1). 반드시 기능적 의미를 고려하라

  - 단순히 면이 넓다고 기준면으로 설정하면 안 됩니다.

  - 부품의 조립, 기능, 사용 목적에 따라 결정되어야 합니다.

 2). 기준면은 측정 가능해야 한다

  - 기준면으로 설정한 요소는 측정기 또는 게이지로 접촉 가능하고 명확해야 합니다.

 3). 기준면은 도면에 반복 사용 가능

  - 한번 설정한 기준 A는 여러 공차 프레임에 재사용할 수 있으며, 통일성 있는 도면 작성이 중요합니다.

 4). 기준면이 추상적일 경우 중심선으로도 가능

  - 구멍, 원통형 피처 등은 중심선 또는 중심면으로 기준 설정 가능

 5). ASME vs ISO 차이 고려

  - ASME: 기준면은 반드시 실제 형상에서 유도된 피처

  - ISO: 이상 형상을 기준으로 허용 가능 (단, 명확히 표기해야 함)

 

기준면 설정은 기하공차의 시작이자 핵심이다

기하공차의 모든 공차 적용은 기준면에서 출발합니다. 정확한 기준면 설정은 설계 의도를 전달하고, 제조, 검사, 조립의 기준점을 제공하며, 제품의 정밀도와 품질을 높이는 핵심 요소입니다. 도면 작성 시 기준면을 어떻게 설정하느냐에 따라 부품의 운명이 바뀔 수 있습니다. 따라서 단순히 표시하는 수준을 넘어, 설계와 기능을 고려한 전략적 기준면 설정이 필요합니다. 기준면 설정 능력을 키우면, 기하공차 도면 해석 능력도 함께 성장하며, 고급 설계자로서의 역량을 갖출 수 있습니다.