มาตรฐานการเขียนแบบ

ทำไมต้องรู้

แบบวิศวกรรมเป็นภาษากลางระหว่างผู้ออกแบบ ช่างพิมพ์ และผู้ตรวจ ถ้าอ่านภาพฉายสลับกัน ชิ้นงานจะกลับด้าน ถ้าไม่บอกค่าพิกัด ช่างจะไม่รู้ว่ายอมให้คลาดได้เท่าใด แล้วชิ้นส่วนที่พิมพ์มาอาจประกอบไม่ได้ วิชานี้ใช้กรณีสมมติเดียวตลอด: แล็บออกแบบและพิมพ์ขายึดกล้องและแขนโดรนต้นแบบจาก PLA ตัวเลขเป็นข้อมูลสมมติ ยกเว้นที่ระบุแหล่ง โค้ด Python ดาวน์โหลดได้ที่ /downloads/uat-208/

ภาพฉายและเส้น

ชุดมาตรฐาน ISO 128 (ฉบับปี 2020) กำหนดหลักการเขียนแบบ เช่น ชนิดของเส้นและการแสดงภาพตัด ISO 5456-2 กำหนดการจัดภาพฉายตั้งฉาก ซึ่งมีสองระบบที่ต้องแยกให้ออก

• มุมที่หนึ่ง (first angle) ใช้มากในยุโรปและเอเชีย ภาพด้านบนวางใต้ภาพด้านหน้า และภาพด้านซ้ายวางทางขวา
• มุมที่สาม (third angle) ใช้มากในอเมริกาเหนือ ภาพด้านบนวางเหนือภาพด้านหน้า และภาพด้านซ้ายวางทางซ้าย

แบบต้องมี สัญลักษณ์การฉาย (รูปกรวยตัดกับวงกลมซ้อน) ในช่องตาราง เพื่อบอกว่าใช้ระบบใด ส่วนการบอกขนาดใช้หลักตาม ISO 129-1 ตำราของ Giesecke และคณะ (2023) อธิบายทั้งสองระบบพร้อมตัวอย่าง

ค่าพิกัดความเผื่อทั่วไปและการสะสม

ทุกขนาดมี ค่าพิกัดความเผื่อ (tolerance) คือช่วงที่ยอมให้ขนาดจริงคลาดจากขนาดระบุ ถ้าไม่เขียนกำกับทุกขนาด ใช้ ค่าพิกัดทั่วไป ตาม ISO 2768-1 โดยเขียนในช่องตาราง เช่น “ISO 2768-m” ตารางกำหนดค่าตามช่วงขนาดและระดับ f (ละเอียด), m (ปานกลาง), c (หยาบ), v (หยาบมาก) มาตรฐานยังระบุว่าชิ้นงานที่เกินค่าพิกัดทั่วไปไม่ถูกปฏิเสธอัตโนมัติถ้าไม่กระทบการใช้งาน

เมื่อหลายชิ้นซ้อนกัน ค่าคลาดจะ สะสม วิธี กรณีเลวร้ายที่สุด (worst case) รวมค่าพิกัดตรง ๆ ปลอดภัยแต่ระมัดระวังเกินไป วิธี RSS ถือว่าค่าคลาดของแต่ละชิ้นอิสระกันและกระจายรอบค่ากลาง จึงรวมแบบรากที่สองของผลรวมกำลังสอง ได้ค่าแคบกว่าแต่ยอมให้มีโอกาสเกินเล็กน้อย

import math

ISO2768 = {                                   # ระดับ: [(ขอบบนของช่วง mm, ค่าพิกัด ± mm), ...]
    "f": [(3, 0.05), (6, 0.05), (30, 0.1), (120, 0.15), (400, 0.2), (1000, 0.3)],
    "m": [(3, 0.1), (6, 0.1), (30, 0.2), (120, 0.3), (400, 0.5), (1000, 0.8)],
    "c": [(3, 0.2), (6, 0.3), (30, 0.5), (120, 0.8), (400, 1.2), (1000, 2.0)],
}

def general_tol(size_mm, cls="m"):
    return next(t for upper, t in ISO2768[cls] if size_mm <= upper)

for size in (2.5, 5, 25, 60, 150):
    print(f"{size:>5} mm: f ±{general_tol(size, 'f')}, m ±{general_tol(size, 'm')}, c ±{general_tol(size, 'c')}")

plates = [3.0] * 4
slot = 12.5
t_plate = [general_tol(p) for p in plates]
t_slot = general_tol(slot)
gap = slot - sum(plates)
worst = t_slot + sum(t_plate)
rss = math.sqrt(t_slot ** 2 + sum(t * t for t in t_plate))
print(f"nominal gap {gap:.2f} mm, worst case ±{worst:.2f} -> min {gap - worst:+.2f} mm")
print(f"RSS ±{rss:.3f} -> min {gap - rss:+.3f} mm")

  2.5 mm: f ±0.05, m ±0.1, c ±0.2
    5 mm: f ±0.05, m ±0.1, c ±0.3
   25 mm: f ±0.1, m ±0.2, c ±0.5
   60 mm: f ±0.15, m ±0.3, c ±0.8
  150 mm: f ±0.2, m ±0.5, c ±1.2
nominal gap 0.50 mm, worst case ±0.60 -> min -0.10 mm
RSS ±0.283 -> min +0.217 mm

Fit และรูเผื่อสกรู

เมื่อเพลาต้องใส่ในรู เช่น เพลาของตลับลูกปืนหรือบานพับ ใช้ ระบบ fit ของ ISO 286 รูและเพลามีรหัสบอกตำแหน่งและความกว้างของแถบค่าพิกัด ตาม ISO 286-2 ขนาดช่วง 6–10 mm รู H7 มีค่า 0 ถึง +15 µm และเพลา g6 มีค่า −5 ถึง −14 µm ซึ่งเป็น fit แบบมีช่องว่างเล็กน้อยให้หมุนได้

สำหรับรูยึดสกรู ISO 273 กำหนดขนาดรูเผื่อสามระดับ เช่น M3 ใช้รู 3.2 mm (fine), 3.4 mm (medium) และ 3.6 mm (coarse)

HOLE_H7 = (0.0, 0.015)                   # mm, ช่วง 6–10 mm ตาม ISO 286-2
SHAFT_G6 = (-0.014, -0.005)
c_min = HOLE_H7[0] - SHAFT_G6[1]
c_max = HOLE_H7[1] - SHAFT_G6[0]
print(f"8 H7/g6: clearance {c_min * 1000:.0f} to {c_max * 1000:.0f} µm")

ISO273_M3 = {"fine": 3.2, "medium": 3.4, "coarse": 3.6}
for series, hole in ISO273_M3.items():
    print(f"M3 {series:<6}: hole {hole} mm, diametral clearance {hole - 3.0:.1f} mm")

8 H7/g6: clearance 5 to 29 µm
M3 fine  : hole 3.2 mm, diametral clearance 0.2 mm
M3 medium: hole 3.4 mm, diametral clearance 0.4 mm
M3 coarse: hole 3.6 mm, diametral clearance 0.6 mm

ปฏิบัติการประจำโมดูล

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

สรุป

• มุมที่หนึ่งวางภาพบนไว้ใต้ภาพหน้า มุมที่สามวางไว้เหนือ ต้องมีสัญลักษณ์การฉายเสมอ
• ISO 2768-1 ให้ค่าพิกัดทั่วไปตามช่วงขนาด เช่น ระดับ m ช่วง 6–30 mm เท่ากับ ±0.2 mm
• การสะสมแบบกรณีเลวร้ายที่สุดรวมตรง ๆ แบบ RSS รวมแบบรากที่สองของผลรวมกำลังสอง
• fit 8 H7/g6 มีช่องว่าง 5–29 µm และรู M3 ตาม ISO 273 คือ 3.2/3.4/3.6 mm

แบบฝึกตรวจความเข้าใจ

1. ในมุมที่สาม ภาพด้านบนวางไว้ที่ใด
2. ขนาด 45 mm ตาม ISO 2768-m ยอมให้คลาดเท่าใด
3. ห้าชิ้นแต่ละชิ้น ±0.1 mm สะสมแบบกรณีเลวร้ายที่สุดและแบบ RSS ได้เท่าใด
4. รู H7 และเพลา h6 ขนาด 8 mm (h6 = 0 ถึง −9 µm) มีช่องว่างต่ำสุดเท่าใด
5. รูเผื่อสกรู M3 ระดับ medium ตาม ISO 273 มีขนาดเท่าใด