แบบงานทางด้านวิศวกรรม (Engineering Drawing)

แบบงานทางด้านวิศวกรรม (Engineering Drawing) จัดเป็นรูปแบบของการสื่อสารในงานวิศวกรรมรูปแบบหนึ่ง ซึ่งแบบงานทางด้านวิศวกรรมจะแสดงถึงความต้องการทางด้านขนาด (Dimension) รูปร่างรูปทรง (Geometry) ค่าพิกัดความคลาดเคลื่อน (Tolerance) และคุณสมบัติของชิ้นงาน (Material Properties) โดยในแบบงานจะประกอบด้วยรูปภาพ 3 มิติ (Pictorial View) รูปภาพ 2 มิติ (Orthographic View) สัญลักษณ์ (Symbol) ตัวเลข (Number) รหัส (Code) ที่บ่งบอกถึงความต้องการต่างๆ ของผู้ออกแบบ (Designer) ดังแสดงในภาพที่ 1-1

ผู้ทำงานที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับแบบงานทางด้านวิศวกรรม ไม่ว่าจะเป็นผู้ที่อยู่ทางด้านการออกแบบ (Design) ด้านการผลิต (Manufacture) ด้านการตรวจสอบ (Inspection) หรือการควบคุมคุณภาพ (Quality Control) ต้องมีความเข้าใจความหมายของรูปแบบเส้น ประเภทของขนาดและสัญลักษณ์ที่ปรากฏในแบบงาน ดังนั้นกฎเกณฑ์ ข้อกำหนดและมาตรฐานต่างๆ ในการเขียนแบบจึงได้ถูกกำหนดขึ้นมาเพื่อให้ผู้มีส่วนเกี่ยวข้องสามารถแปลความหมายของแบบงานได้อย่างถูกต้อง

การแปลความหมายของแบบงาน (Drawing Interpretation)

ผู้อ่านแบบงานทางด้านวิศวกรรมต้องมีการแปลความหมายของขนาดและสัญลักษณ์ต่างๆ จากการกำหนดค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนในแบบงาน (Defined Tolerance) นอกจากนี้ยังจะต้องแปลความหมายแบบงานในตำแหน่งที่ผู้เขียนแบบไม่ได้กำหนดขนาดลงไปในแบบงานโดยตรง ได้แก่ การแปลความหมายจากค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนทั่วไป (General Tolerance) หรือการแปลความหมายจากค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ (Automatic Geometric Tolerance) ที่เกิดขึ้นจากกฎเกณฑ์ในการกำหนดขนาด นอกจากนี้ผู้อ่านแบบจะต้องมีการวิเคราะห์ด้วยว่าขนาดและข้อกำหนดต่างๆ ในแบบงานสอดคล้องกับเงื่อนไขการใช้งานหรือไม่

ภาพที่ 1-2 เป็นตัวอย่างในการแปลความหมายของแบบงานจากภาพที่ 1-1 โดยที่ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง Ø38 ในแบบงานที่ 1-1 ไม่มีการกำหนดค่าพิกัดความคลาดเคลื่อน ซึ่งการแปลความหมายในภาพที่ 1-2 พบว่าขนาด Ø38 มีค่าพิกัดความคลาดเคลื่อน ±0.3 ซึ่งได้จากค่าพิกัดความเคลื่อนทั่วไป (General Tolerance) ที่ถูกกำหนดในตำแหน่งของกรอบข้อกำหนดทั่วไป (Title Block) ในแบบงาน

มาตรฐานของกระดาษเขียนแบบ (Standard of Drawing Paper)

ขนาดของกระดาษเขียนแบบที่ใช้ในการเขียนแบบทางด้านวิศวกรรมใช้ขนาดของกระดาษที่อ้างอิงตามมาตรฐาน เช่น มาตรฐาน ISO 216 หรือมาตรฐาน DIN 476 ขนาดของกระดาษเขียนแบบทางด้านวิศวกรรมจะใช้มาตรฐาน A ซึ่งกระดาษในมาตรฐาน A มีรหัสตั้งแต่ A0 - A10 โดยที่กระดาษรหัส A0 เป็นการะดาษที่มีพื้นที่ 1 ตารางเมตรและมีสัดส่วนในแต่ละด้านของกระดาษที่มีหลักการจากการใช้ขนาดของรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีอัตราส่วนระหว่างด้านสั้นต่อด้านยาวเป็น 1:√2 ขนาดของกระดาษตามมาตรฐาน A แสดงไว้ในตารางที่ 1-1

ขนาดของกระดาษที่ใช้ในการเขียนแบบด้านวิศวกรรมจะใช้กระดาษรหัส A4, A3, A2, A1 และ A0 ในการเขียนแบบ ซึ่งการเลือกใช้ขนาดของกระดาษจะขึ้นอยู่กับขนาดและรายละเอียดของชิ้นงานที่ผู้เขียนแบบต้องการกำหนดลงในแบบงาน

กรอบข้อกำหนดทั่วไป (Title Block)

กระดาษเขียนแบบทางด้านวิศวกรรมจะมีกรอบของแบบงาน ซึ่งพื้นที่ด้านล่างขวาของกระดาษเขียนแบบจะเป็นตำแหน่งของข้อกำหนดทั่วไป (Title Block) รูปแบบของข้อกำหนดทั่วไปจะแตกต่างกันตามลักษณะการใช้งานของแบบงานนั้นๆ ข้อกำหนดหรือข้อมูลทั่วไปอาจจะประกอบด้วย ผู้เขียนแบบ (Drawn) ผู้ออกแบบ (Design) ผู้ตรวจสอบ (Checked) ผู้อนุมัติ (Approved) วิศวกรผู้รับผิดชอบ (Engineer) ชื่อชิ้นงาน (Part Name) รหัสชิ้นงาน (Drawing No.) ชื่อโครงการ (Project Name) มุมมองตามมาตรฐาน (Projection View) มาตราส่วน (Scale) ตารางค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนทั่วไป (General Tolerance) วัสดุชิ้นงาน (Material) การปรับปรุงคุณสมบัติพื้นผิวของวัสดุ (Heat Treatment) ความแข็งที่ต้องการ (Hardness) เป็นต้น

ภาพที่ 1-3 เป็นตัวอย่างของกรอบข้อกำหนดทั่วไปในแบบงานทางด้านวิศวกรรม ซึ่งอาจจะมีรูปแบบที่แตกต่างกันไปในแต่ละบริษัทหรือหน่วยงาน โดยที่รูปแบบของข้อกำหนดทั่วไปจะมีการกำหนดข้อมูลที่จำเป็นต่อการทำงาน เช่น เงื่อนไขการใช้งาน วิธีการผลิต วิธีการตรวจสอบของชิ้นงานหรือข้อกำหนดพิเศษของชิ้นงาน

เส้นที่ใช้ในการเขียนแบบ (Drawing Lines)

การเขียนแบบทางด้านวิศวกรรมจะมีการกำหนดรูปแบบเส้นที่ใช้ในการเขียนแบบที่แตกต่างกัน ซึ่งรูปแบบของเส้นจะส่งผลต่อการตีความในการทำงาน ได้แก่ เส้นเต็ม เส้นประ เส้นศูนย์กลาง เส้นลูกโซ่ เส้นตัดชิ้นงานบางส่วนและเส้นตัดชิ้นงานทั้งหมด ดังแสดงในภาพที่ 1-4

• • เส้นเต็ม (Visible Line) ใช้แสดงพื้นผิวหรือขอบของชิ้นงานในส่วนที่สามารถมองเห็นได้ในมุมมองนั้น

  • เส้นประ (Hidden Line) ใช้แสดงพื้นผิวหรือขอบเขตของชิ้นงานในส่วนที่ถูกบังในมุมมองนั้น

  • เส้นศูนย์กลาง (Center Line) ใช้แสดงตำแหน่งของแนวระนาบกลาง แกนกลางหรือจุดกึ่งกลางของชิ้นงาน

  • เส้นลูกโซ่ (Phantom Line) ใช้แสดงรูปร่างของชิ้นงานที่ไม่ได้เกิดขึ้นจริง ณ เวลาที่ทำการพิจารณาชิ้นงานนั้นๆ

  • เส้นตัดชิ้นงานบางส่วน (Soft Breaking Line) ใช้แสดงแนวตัด (Section) บางส่วนของชิ้นงาน

  • เส้นตัดชิ้นงานทั้งหมด (Hard Breaking Line) ใช้แสดงแนวตัดชิ้นงานเพื่อเขียนรูปร่างชิ้นงานให้สั้นกว่าความจริง

ภาพ 3 มิติ (Pictorial View)

ภาพ 3 มิติ (Pictorial View) คือ ภาพที่แสดงลักษณะรูปร่างรูปทรงของชิ้นงานได้เหมือนหรือใกล้เคียงกับภาพที่ผู้มองสามารถมองเห็นได้จริง ภาพ 3 มิติจะแสดงรายละเอียดและความสัมพันธ์ระหว่างพื้นผิวของชิ้นงานได้อย่างชัดเจนในแต่ละมุมมองภาพ ภาพ 3 มิติที่นิยมใช้ในการเขียนแบบทางด้านวิศวกรรมเครื่องกลจะมีหลายลักษณะ เช่น Isometric, Dimetric, Trimetric, Oblique หรือ Perspective ดังแสดงในภาพที่ 1-5

ข้อดีของภาพ 3 มิติ คือ ผู้อ่านแบบสามารถแปลความหมายและตีความเกี่ยวกับรูปร่างลักษณะของชิ้นงานได้ง่าย แต่จะมีข้อเสียคือการกำหนดขนาดในแบบงานทำได้ยาก

ภาพฉาย (Orthographic View)

ภาพฉาย (Orthographic View) คือ ภาพที่เกิดขึ้นในแต่ละมุมมองที่ผู้ออกแบบต้องการพิจารณา ซึ่งโดยทั่วไปจะมีมุมมองหลักๆ อยู่ 6 มุมมอง คือ ด้านหน้า (Front) ด้านหลัง (Back) ด้านซ้าย (Left) ด้านขวา (Right) ด้านบน (Top) และด้านล่าง (Bottom) การเขียนแบบจะต้องมีการจัดวางภาพในแต่ละมุมมองให้มีความสัมพันธ์กัน ทำให้ผู้อ่านแบบสามารถวิเคราะห์ขนาดของชิ้นงานได้ง่ายขึ้น

ภาพฉายจะมีข้อดี คือ ผู้เขียนแบบสามารถกำหนดขนาดได้ง่ายและเป็นขนาดที่สามารถแปลความหมายทางด้านรูปร่างรูปทรงได้อย่างชัดเจน แต่มีข้อเสีย คือ ผู้อ่านแบบจะต้องมีทักษะและประสบการณ์ในการอ่านแบบ เนื่องจากภาพฉายจะมีมาตรฐานในการจัดวางภาพที่แตกต่างกันอยู่ 2 มาตรฐาน ตัวอย่างภาพฉาย แสดงในภาพที่ 1-6

การจัดวางภาพฉายตามมาตรฐานสากลในปัจจุบันมี 2 วิธี คือ หลักการจัดวางภาพฉายในมุมมองที่ 1 (First Angle Projection) และหลักการจัดวางภาพฉายในมุมมองที่ 3 (Third Angle Projection) โดยในแบบงานจะมีการกำหนดสัญลักษณ์ว่าภาพฉายในแบบงานมีการจัดวางภาพในมุมมองที่ 1 หรือมุมมองที่ 3 ดังแสดงในภาพที่ 1-7

การจัดวางภาพฉายในมุมมองที่ 1 มีหลักการคือ มุมมองใดๆ ที่เกิดจากภาพหลักจะถูกจัดวางไว้ด้านตรงข้าม เช่น มุมมองด้านบนของภาพหลักจะถูกจัดวางไว้ด้านล่างของภาพหลัก ดังแสดงในภาพที่ 1-8 มาตรฐานที่กำหนดการจัดวางภาพฉายในมุมมองที่ 1 ได้แก่ มาตรฐานสากล (ISO_E) มาตรฐานเยอรมัน (DIN) มาตรฐานอุตสาหกรรมประเทศไทย (TIS)

การจัดวางภาพฉายในมุมมองที่ 3 มีหลักการคือ มุมมองใดๆ ที่เกิดจากภาพหลักจะถูกจัดวางไว้ด้านนั้นๆ เช่น มุมมองด้านขวาของภาพหลักจะถูกจัดวางไว้ด้านขวาของภาพหลักเช่นกัน ดังแสดงในภาพที่ 1-9 มาตรฐานที่กำหนดการจัดวางภาพฉายในมุมมองที่ 3 ได้แก่ มาตรฐานสากล (ISO_A) มาตรฐานเครื่องกลอเมริกา (ASME) มาตรฐานญี่ปุ่น (JIS)

ภาพช่วย (Auxiliary View)

ภาพช่วย (Auxiliary View) คือ ภาพฉายในมุมมองอื่นๆ นอกเหนือจากมุมมองที่อยู่ในแนวตั้งฉากหรือขนานกับภาพหลัก (Parent View) เช่น มุมมองด้านหลัง (Back View) มุมมองด้านซ้าย (Left View) มุมมองด้านขวา (Right View) มุมมองด้านบน (Top View) และมุมมองด้านล่าง (Bottom View) โดยที่ภาพช่วยจะทำให้การอธิบายละเอียดของชิ้นงานในมุมมองนั้นๆ ชัดเจนยิ่งขึ้น ดังแสดงในภาพที่ 1-10

ภาพตัด (Section View)

ภาพตัด (Section View) เป็นภาพที่มีจุดประสงค์ในการแสดงรายละเอียดของโครงร่าง (Profile) หรือรายละเอียดภายในของชิ้นงาน ซึ่งถูกบังจากพื้นผิวภาพนอก หลักการเขียนภาพตัดคือการจินตนาการให้ชิ้นงานถูกตัดเนื้องานบางส่วนออกไปด้วยระนาบหรือแนวตัด (Cutting Plane) ที่ได้กำหนดไว้ และพื้นที่หน้าตัด (Section Area) ของชิ้นงานที่ถูกตัดออกไปต้องมีการเขียนเส้นลายตัด (Cross Hatch) ด้วยเส้นเต็มบางที่ทำมุม 45° กับแนวของชิ้นงานในการเขียนแบบ ในการเขียนแบบงานจะมีการอ้างอิงแนวตัดด้วยตัวอักษร เช่น A-A และมีลูกศรแสดงทิศทางของมุมมองภาพตัดหลังจากที่ได้จินตนาการว่าชิ้นงานได้ถูกตัดไปแล้ว ภาพตัดมีลักษณะการเขียนได้หลายรูปแบบ เช่น ภาพตัดเต็ม (Full Section) ภาพตัดแบบเลื่อนแนวตัด (Offset Section) ภาพตัดครึ่ง (Half Section) เป็นต้น

ภาพตัดเต็ม (Full Section) เป็นภาพที่เกิดจากการจิตนาการของชิ้นงานที่ถูกตัดเนื้องานบางส่วนออกไปด้วยระนาบตัด (Cutting Plane) เพียง 1 ระนาบตลอดทั้งความยาวชิ้นงาน ตัวอย่างภาพตัดเต็มแสดงในภาพที่ 1-11

ภาพตัดแบบเลื่อนแนวตัด (Offset Section) เป็นภาพตัดที่เกิดจากการจิตนาการของชิ้นงานที่ถูกตัดเนื้องานบางส่วนออกไปด้วยระนาบตัด (Cutting Plane) มากกว่า 1 ระนาบตลอดทั้งความยาวชิ้นงาน ตัวอย่างภาพตัดแบบเลื่อนแนวตัดแสดงในภาพที่ 1-12

ภาพตัดครึ่ง (Half Section) เป็นภาพที่เกิดจากการจิตนาการของชิ้นงานที่ถูกตัดเนื้องานบางส่วนออกไปเพียงหนึ่งในสี่ของชิ้นงาน ภาพตัดครึ่งใช้กับชิ้นงานที่มีรูปร่างสมมาตร (Symmetrical Part) เช่น ชิ้นงานที่มีรูปทรงเป็นทรงกระบอก เป็นต้น ภาพตัดครึ่งจะสามารถอธิบายรายละเอียดของพื้นผิวด้านนอกและด้านในได้ในภาพฉายเพียงภาพเดียว การเขียนภาพตัดจะนิยมเขียนที่ครึ่งล่างหรือครึ่งขวาของภาพฉาย ตัวอย่างภาพตัดครึ่งแสดงในภาพที่ 1-13

ภาพตัดหมุน 90 องศา (Rotated Section) เป็นภาพตัดที่เกิดจากการจิตนาการของชิ้นงานที่ถูกตัดเนื้องานบางส่วนออกไปด้วยระนาบตัด (Cutting Plane) ที่ตั้งฉากกับชิ้นงานและทำการเขียนภาพตัด (Section View) ที่ภาพฉายโดยตรง ทำให้การเขียนภาพตัดหมุน 90 องศาไม่ต้องระบุชื่อแนวตัดเป็นตัวอักษร ภาพตัดหมุน 90 องศาใช้กับชิ้นงานที่มีพื้นที่หน้าตัด (Section Area) สม่ำเสมอ ตัวอย่างภาพตัดหมุน 90 องศาแสดงในภาพที่ 1-14

ภาพตัดหมุน (Revolved Section) เป็นภาพตัดที่เกิดจากการจิตนาการของชิ้นงานที่ถูกตัดเนื้องานบางส่วนออกไปด้วยระนาบตัด (Cutting Plane) เพียง 2 ระนาบที่ทำมุมมากกว่า 90 องศาและการเขียนภาพตัดให้จินตนาการว่าภาพตัดที่เห็นเป็นภาพที่ถูกมองในทิศทางที่ตั้งฉากกับระนาบตัดเสมอ ภาพตัดหมุนใช้กับชิ้นงานที่มีรูปร่างสมมาตรและไม่สามารถแสดงรายละเอียดของภาพตัดได้โดยใช้ระนาบตัดเพียงระนาบเดียว ตัวอย่างภาพตัดหมุนแสดงในภาพที่ 1-15

ภาพตัดโครงร่าง (Removed Section) เป็นภาพตัดที่เกิดจากการจิตนาการของชิ้นงานที่ถูกตัดเนื้องานบางส่วนออกไปด้วยระนาบตัด (Cutting Plane) เพียง 1 ระนาบเหมือนภาพตัดเต็ม แต่การเขียนภาพตัดจะแสดงเฉพาะส่วนที่เป็นรายละเอียดของพื้นที่หน้าตัด (Section Area) เท่านั้น ทำให้ใช้พื้นที่น้อยในการเขียนและสามารถเขียนได้หลายๆ แนวตัดในแบบงาน ภาพตัดโครงร่างใช้กับชิ้นงานที่มีลักษณะของหน้าตัดไม่สม่ำเสมอ เช่น ชิ้นงานหล่อ เป็นต้น ตัวอย่างภาพตัดโครงร่างแสดงในภาพที่ 1-16

ภาพตัดช่วย (Auxiliary Section) เป็นภาพตัดที่เกิดจากการจิตนาการของชิ้นงานที่ถูกตัดเนื้องานบางส่วนออกไปด้วยระนาบตัด (Cutting Plane) ที่ไม่ใช่ระนาบในแนวตั้ง (Vertical Plane) หรือแนวนอน (Horizontal Plane) ตัวอย่างภาพตัดช่วยแสดงในภาพที่ 1-17

ภาพตัดบางส่วน (Broken-Out Section) เป็นภาพตัดที่เกิดจากการจิตนาการของชิ้นงานที่ถูกตัดเนื้องานบางส่วนออกไปด้วยแนวตัดที่ไม่ใช่ระนาบและเป็นแนวตัดเฉพาะตำแหน่งที่สนใจเท่านั้น ในการเขียนแบบจะใช้เส้นโค้งอิสระ (Soft Breaking Line หรือ Free Hand Line) เพื่อระบุขอบเขตของพื้นที่หน้าตัด (Section Area) ภาพบางส่วนใช้กับชิ้นงานที่ผู้เขียนแบบต้องการแสดงรายละเอียดของภาพตัดส่วนเล็กๆ และสามารถแสดงรายละเอียดของภาพตัดได้โดยใช้ภาพฉายเพียงภาพเดียว ตัวอย่างภาพตัดบางส่วนแสดงในภาพที่ 1-18

ภาพตัดย่อส่วน (Conventional Break) เป็นภาพตัดที่เกิดจากการจิตนาการของชิ้นงานที่ถูกตัดเนื้องานตรงกลางออกไปและย่นระยะของเนื้องานทางซ้ายและเมื้องานทางด้านขวาเข้าหากัน ภาพตัดย่อส่วนจะใช้กับชิ้นงานที่มีลักษณะหน้าตัดสม่ำเสมอที่มีความยาวมากๆ และมีรายละเอียดของชิ้นงานอยู่ที่ตำแหน่งปลายชิ้นงานเท่านั้น ตัวอย่างภาพตัดย่อส่วนแสดงในตัวอย่างที่ 1-19

การเขียนภาพตัดในแบบภาพประกอบมีหลักการเช่นเดียวกับการเขียนภาพตัดในแบบงานแยกชิ้น ผู้เขียนจะแสดงความแตกต่างของชิ้นงานแต่ละชิ้นโดยการเขียนมุมและช่องว่างระหว่างเส้นลายตัด (Cross Hatch) ที่แตกต่างกัน

ชิ้นส่วนที่ไม่ต้องเขียนภาพตัดในแบบภาพประกอบได้แก่เพลากลมและชิ้นส่วนมาตรฐานต่างๆ เช่น เพลา (Shaft) สลัก (Pin) สกรู (Screw) นัท (Nut) แบริ่ง (Bearing) หมุดย้ำ (Rivet) ครีบ (Fin) ปีก (Rib) แผ่นยึด (Wed) หูยึด (Lug) ตัวอย่างภาพตัดในแบบภาพประกอบแสดงในภาพที่ 1-20