นิยามและกฎเกณฑ์ (Definitions & Rules)

แบบงานทางด้านวิศวกรรม (Engineering Drawing) เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการสื่อสารระหว่างผู้ออกแบบ (Designer) ผู้ผลิต (Manufacturer) ผู้ตรวจสอบ (Inspector) โดยใช้รูปภาพ (Picture) และสัญลักษณ์ (Symbol) ในการสื่อความหมายเป็นหลัก ทำให้ผู้ปฏิบัติงานในส่วนต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับแบบงานจำเป็นต้องมีความเข้าใจในสัญลักษณ์และข้อกำหนดต่างๆ ที่ใช้ในการเขียนแบบ ซึ่งการเขียนแบบตามมาตรฐานจะมีนิยามและกฎเกณฑ์ต่างๆ เพื่อให้การแปลความหมายของแบบงานเป็นไปในทิศทางเดียวกัน ลดความผิดพลาดจากความเข้าใจผิดของผู้อ่านแบบ ซึ่งมาตรฐานระดับนานาชาติที่เกี่ยวข้องกับการเขียนแบบมีหลายมาตรฐาน เช่น

• • ASME Y14.1-2000 Engineering Drawing Practices

  • ASME Y14.5-2009 Dimensioning and Tolerancing

  • ASME Y14.5.1M-1994 Mathematical Definition of Dimensioning and Tolerancing Principles

  • ASME Y14.36M-1996 Surface Texture Symbol

  • ISO 4287-1997 Geometrical Product Specifications (GPS) - Surface Texture - Profile Method - Terms, Definitions and Surface Texture Parameters

  • ISO 1101-2004 Geometrical Product Specifications (GPS) - Geometrical Tolerancing - Tolerances for Form, Orientation, Location and Run-out

แต่ละมาตรฐานจะมีนิยาม ข้อกำหนดและกฎเกณฑ์ในการเขียนแบบที่ใกล้เคียงกัน ซึ่งบทความนี้จะใช้นิยาม ข้อกำหนดและกฎเกณฑ์ในการเขียนแบบ ที่อ้างอิงตามมาตรฐานของสมาคมวิศวกรรมเครื่องกลของประเทศอเมริกา (The American Society of Mechanical Engineers, ASME) เป็นหลัก

ฟีเจอร์ออฟไซซ์ (Feature of Size) เป็นนิยามของพื้นผิวอีกลักษณะหนึ่ง ได้แก่ พื้นผิวคู่ขนานแบนราบ 2 พื้นผิวที่มีตำแหน่งตรงข้ามกัน พื้นผิวทรงกระบอก 1 พื้นผิวหรือพื้นผิวทรงกลม 1 พื้นผิว ซึ่งมีการกำหนดความสัมพันธ์ของพื้นผิวดังกล่าวด้วยขนาด (Size Dimension) ดังแสดงภาพที่ 2-2 โดยจะเรียกพื้นผิวที่มีลักษณะดังกล่าวว่า เรกกูล่าฟีเจอร์ออฟไซซ์  (Regular Feature of Size)  โดยการวิเคราะห์แบบงานจะมีการพิจารณาเรกกูล่าฟีเจอร์ออฟไซซ์เป็นระนาบกลาง (Plane) แกนกลาง (Axis) หรือจุดกึ่งกลาง (Point) ตามลักษณะของพื้นผิว

นอกจากนี้ พื้นผิวที่สามารถวิเคราะห์เป็นระนาบกลาง แกนกลาง หรือจุดกึ่งกลาง นอกเหนือจากลักษณะของพื้นผิวดังที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้น จะเรียกว่า ไอเรกกูล่าฟีเจอร์ออฟไซซ์ (Irregular Feature of Size) เช่น พื้นผิวที่มีลักษณะเป็นกรวย (Conical Surface) ซึ่งผู้อ่านแบบสามารถพิจารณาเป็นแกนกลางของรูปทรงกรวยได้ ดังแสดงในภาพที่ 2-3

ขนาด (Dimension)

ขนาด คือ ตัวเลขหรือสมการคณิตศาสตร์ที่มีการระบุหน่วย (Unit) ในการทำงานที่ชัดเจน เพื่อใช้ในการบ่งบอกคุณลักษณะของชิ้นงานด้านรูปทรง (Form) การจัดวางทิศทาง (Orientation) ตำแหน่ง (Location) หรือระยะระหว่างพื้นผิว (Size) โดยที่การกำหนดขนาดของพื้นผิว ระนาบกลาง แกนกลางหรือจุดกึ่งกลางของชิ้นงานจะประกอบด้วยลักษณะของรูปทรง (Form) ได้แก่ ความตรง ความราบ ความกลมและความเป็นทรงกระบอก ลักษณะของการจัดวางทิศทาง (Orientation) ได้แก่ ความตั้งฉาก ความขนานและความเป็นมุม ลักษณะของการจัดวางตำแหน่ง (Location) ได้แก่ ตำแหน่ง ความสมมาตรและความร่วมศูนย์ร่วมแกน ลักษณะของขนาด (Size) ได้แก่ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ขนาดรัศมี เป็นต้น

พิกัดความคลาดเคลื่อน (Tolerance)

พิกัดความคลาดเคลื่อน คือ ความเบี่ยงเบนของรูปร่างรูปทรง (Form Deviation) ความเบี่ยงเบนของการจัดวางทิศทาง (Orientation Deviation) ค่าความเบี่ยงเบนของการจัดวางตำแหน่ง (Location Deviation) หรือค่าความเบี่ยงเบนของขนาด (Size Deviation) ที่มากที่สุดที่ยอมให้เกิดขึ้นได้ของสิ่งที่ถูกควบคุม ได้แก่ พื้นผิว ระนาบกลาง แกนกลางหรือจุดกึ่งกลาง

การวิเคราะห์พิกัดความคลาดเคลื่อนจะต้องวิเคราะห์ทั้งขอบเขตพิกัดความคลาดเคลื่อน (Tolerance Zone) ค่าพิกัดความคลาดเคลื่อน (Tolerance Value) และระดับความเป็นอิสระ (Degree of Freedom) ของขอบเขตพิกัดความคลาดเคลื่อน

สภาวะเนื้อวัสดุ (Material Condition)

สภาวะเนื้อวัสดุจะเกิดขึ้นเมื่อมีการวิเคราะห์ฟีเจอร์ออฟไซซ์ (Feature of Size) เสมอ โดยการวิเคราะห์สภาวะเนื้อวัสดุจะพิจารณาจากปริมาณเนื้อวัสดุของชิ้นงานที่เปลี่ยนไปจากการกำหนดขนาดและค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนที่ระบุในแบบงาน สภาวะเนื้อวัสดุแบ่งออกเป็น 3 สภาวะ คือ

• สภาวะเนื้อวัสดุมากสุด (Maximum Material Condition, MMC) 

• สภาวะเนื้อวัสดุน้อยสุด (Least Material Condition, LMC)

• สภาวะที่ไม่คำนึงถึงเนื้อวัสดุ (Regardless of Feature Size, RFS)

สภาวะเนื้อวัสดุมากที่สุด เป็นสภาวะที่ขนาดและค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนของฟีเจอร์ออฟไซซ์ ส่งผลให้ปริมาณเนื้อวัสดุของชิ้นงานมีค่ามากที่สุด เช่น ขนาดของรูที่เล็กที่สุดหรือขนาดของเพลาที่ใหญ่ที่สุด โดยใช้สัญลักษณ์ M ที่อยู่ในวงกลม เป็นสัญลักษณ์ของสภาวะเนื้อวัสดุมากสุดในการเขียนแบบ

สภาวะเนื้อวัสดุน้อยที่สุด เป็นสภาวะที่ขนาดและค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนของฟีเจอร์ออฟไซซ์ ส่งผลให้ปริมาณเนื้อวัสดุของชิ้นงานมีค่าน้อยที่สุด เช่น ขนาดของรูที่ใหญ่ที่สุดหรือขนาดของเพลาที่เล็กที่สุด โดยใช้สัญลักษณ์ L ที่อยู่ในวงกลม เป็นสัญลักษณ์ของสภาวะเนื้อวัสดุน้อยสุดในการเขียนแบบ

สภาวะที่ไม่คำนึงถึงเนื้อวัสดุ เป็นการวิเคราะห์ฟีเจอร์ออฟไซซ์ในสภาวะที่เกิดขึ้นจริง โดยไม่ต้องคำนึงว่าขนาดและค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนของฟีเจอร์ออฟไซซ์ส่งผลให้ฟีเจอร์ออฟไซซ์นั้นๆ มีปริมาณเนื้อวัสดุเป็นเท่าไร ภาพที่ 2-4 แสดงตัวอย่างของการวิเคราะห์ชิ้นงานในสภาวะเนื้อวัสดุในสภาวะต่างๆ โดยในสภาวะเนื้อวัสดุมากสุด รูมีขนาด Ø 16.0 ส่วนเพลามีขนาด Ø 16.0 ในสภาวะเนื้อวัสดุน้อยสุด รูมีขนาด Ø 16.5 ส่วนเพลามีขนาด Ø 15.5 และในสภาวะที่ไม่คำนึงถึงเนื้อวัสดุ รูจะมีขนาดจริงที่อยู่ระหว่าง Ø 16.5 ถึง Ø 16.0 ส่วนเพลาจะมีขนาดจริงอยู่ระหว่าง Ø 16.0 ถึง Ø 15.5

สภาวะขอบเขตวัสดุ (Material Boundary)

สภาวะขอบเขตวัสดุจะเกิดขึ้นเมื่อมีการวิเคราะห์ดาตั้มที่เป็นฟีเจอร์ออฟไซซ์ (Feature of Size) โดยการวิเคราะห์สภาวะขอบเขตวัสดุจะพิจารณาจากขอบเขตของดาตั้มอ้างอิงที่เปลี่ยนไป จากการกำหนดขนาดและค่าพิกัดความคลาดเคลื่อน ทั้งพิกัดความคลาดเคลื่อนของขนาดและพิกัดความคลาดเคลื่อนของรูปร่างรูปทรง สภาวะขอบเขตวัสดุสามารถแบ่งออกได้ทั้งสิ้น 3 สภาวะ คือ

• สภาวะขอบเขตวัสดุมากสุด (Maximum Material Boundary, MMB) 

• สภาวะขอบเขตวัสดุน้อยสุด (Least Material Boundary, LMB) 

• สภาวะที่ไม่คำนึงถึงขอบเขตวัสดุ (Regardless of Material Boundary, RMB)

สภาวะขอบเขตวัสดุมากที่สุด เป็นสภาวะที่ค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนของขนาดและค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนของรูปร่างรูปทรงของดาตั้มอ้างอิง ส่งผลให้เกิดขอบเขตสมบูรณ์แบบที่เสมือนว่าดาตั้มเกิดปริมาณเนื้อวัสดุมากที่สุด โดยใช้สัญลักษณ์ M ที่อยู่ในวงกลม เป็นสัญลักษณ์ของสภาวะขอบเขตวัสดุมากสุดในการเขียนแบบ

สภาวะขอบเขตวัสดุน้อยที่สุด เป็นสภาวะที่ค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนของขนาดและค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนของรูปร่างรูปทรงของดาตั้มอ้างอิง ส่งผลให้เกิดขอบเขตสมบูรณ์แบบที่เสมือนว่าดาตั้มเกิดปริมาณเนื้อวัสดุน้อยที่สุด โดยใช้สัญลักษณ์ L ที่อยู่ในวงกลม เป็นสัญลักษณ์ของสภาวะขอบเขตวัสดุน้อยสุดในการเขียนแบบ

สภาวะที่ไม่คำนึงถึงขอบเขตวัสดุ เป็นการวิเคราะห์ขอบเขตของดาตั้มอ้างอิงในสภาวะที่เกิดขึ้นจริง โดยไม่ต้องคำนึงว่าขนาดและค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนของดาตั้มอ้างอิงนั้นๆ จะส่งผลให้เกิดขอบเขตที่มีขนาดเป็นเท่าไร ภาพที่ 2-5 แสดงตัวอย่างของการวิเคราะห์ชิ้นงานในสภาวะขอบเขตวัสดุในสภาวะต่างๆ โดยในสภาวะขอบเขตวัสดุมากสุดส่งผลให้ขอบเขตของดาตั้มอ้างอิงมีขนาด Ø 15.2 ในสภาวะขอบเขตวัสดุน้อยสุดส่งผลให้ขอบเขตของดาตั้มอ้างอิงมีขนาด Ø 15.0 และในสภาวะที่ไม่คำนึงถึงขอบเขตวัสดุจะไม่คำนึงถึงขอบเขตของดาตั้มอ้างอิงแต่จะใช้แกนกลางของพื้นผิวทรงกระบอกเป็นดาตั้มอ้างอิง

ขนาดที่แท้จริงในแต่ละแนวการตรวจสอบ (Actual Local Size)

ขนาดที่เกิดจากการตรวจสอบด้วยเครื่องมือวัดพื้นฐาน เช่น เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์หรือไมโครมิเตอร์ จะมีลักษณะในการตรวจสอบขนาดด้วยการหาค่าระยะที่สั้นที่สุดระหว่างตำแหน่งของพื้นผิวด้านหนึ่งไปยังตำแหน่งของพื้นผิวอีกด้านหนึ่ง โดยไม่คำนึงถึงความเบี่ยงเบนของรูปทรง (Form Deviation) ความเบี่ยงเบนของการจัดวางทิศทาง (Orientation Deviation) หรือความเบี่ยงเบนของการจัดวางตำแหน่ง (Location Deviation) ซึ่งขนาดที่ได้ในแต่ละแนวการตรวจสอบจะมีค่าที่แตกต่างกัน โดยขนาดที่เกิดจากการตรวจสอบในลักษณะนี้เรียกว่า ขนาดที่แท้จริงในแต่ละแนวการตรวจสอบ (Actual Local Size, ALS) ดังแสดงในภาพที่ 2-6

ขอบเขตในสภาวะประกอบที่ไม่อ้างอิงดาตั้ม (Unrelated Actual Mating Envelope)

เมื่อชิ้นงานที่ผลิตเกิดความเบี่ยงเบนทางด้านรูปทรง (Form Deviation) จะทำให้ขอบเขตในสภาวะการประกอบ (Mating Envelope) เปลี่ยนไป โดยขนาดที่เกิดจากขอบเขตด้านนอก (External Feature) เช่น เพลา จะมีขอบเขตในการประกอบชิ้นงานจริงที่โตขึ้น ในขณะที่ขนาดที่เกิดจากขอบเขตด้านใน (Internal Feature) เช่น รู จะมีขอบเขตในการประกอบชิ้นงานจริงที่เล็กลง เมื่อมีการประกอบแบบไม่อ้างอิงดาตั้ม ซึ่งขอบเขตในการประกอบที่เปลี่ยนไปเกิดจากผลกระทบของความเบี่ยงเบนทางด้านรูปทรงเพียงอย่างเดียว เราจะเรียกขอบเขตนี้ว่า ขอบเขตในสภาวะประกอบที่ไม่อ้างอิงดาตั้ม (Unrelated Actual Mating Envelope, U-AME) ดังแสดงไว้ในภาพที่ 2-7

ขอบเขตในสภาวะประกอบที่อ้างอิงดาตั้ม (Related Actual Mating Envelope)

เมื่อชิ้นงานที่ผลิตเกิดความเบี่ยงเบนทางด้านการจัดวางทิศทาง (Orientation Deviation) หรือความเบี่ยงเบนด้านการจัดวางตำแหน่ง (Location Deviation) จะส่งผลให้ขอบเขตในสภาวะการประกอบที่สัมพันธ์กับดาตั้มอ้างอิงเปลี่ยนไป ขนาดที่เกิดจากขอบเขตด้านนอก (External Feature) เช่น เพลา มีขอบเขตในการประกอบชิ้นงานจริงที่โตขึ้น ในขณะที่ขนาดที่เกิดจากขอบเขตด้านใน (Internal Feature) เช่น รู มีขอบเขตในการประกอบชิ้นงานจริงที่เล็กลง การประกอบที่มีการอ้างอิงดาตั้ม โดยขอบเขตที่เปลี่ยนไปจะเกิดจากผลกระทบของความเบี่ยงเบนทางด้านการจัดวางทิศทางหรือการจัดวางตำแหน่ง เราจะเรียกขอบเขตนี้ว่าขอบเขต ในสภาวะประกอบที่อ้างอิงดาตั้ม (Related Actual Mating Envelope, R-AME) ดังแสดงไว้ในภาพที่ 2-8

สภาวะเสมือนการประกอบ (Virtual Condition)

ขอบเขตในสภาวะการประกอบที่เลวร้ายที่สุด (Worst Case Boundary) ของชิ้นงานจะเกิดขึ้นเมื่อชิ้นงานอยู่ในสภาวะเนื้อวัสดุมากที่สุด (Maximum Material Condition) และเกิดค่าความเบี่ยงเบนของรูปร่างรูปทรง (Form Deviation) ความเบี่ยงเบนของการจัดวางทิศทาง (Orientation Deviation) หรือความเบี่ยงเบนจากการจัดวางตำแหน่ง (Location Deviation) มากที่สุด ซึ่งเราจะเรียกขอบเขตที่เลวร้ายที่สุดนี้ว่า สภาวะเสมือนการประกอบ (Virtual Condition, VC)

ภาพที่ 2-9 เป็นการวิเคราะห์สภาวะเสมือนการประกอบของชิ้นงานที่เป็นเพลา สภาวะเลวร้ายที่สุดเกิดขึ้นเมื่อเพลามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับ Ø 15.0 และเกิดค่าความเบี่ยงเบนของตำแหน่งเท่ากับ 0.05 ทำให้ขอบเขตในการประกอบที่ใหญ่ที่สุดมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับ Ø 15.1 นั้นคือพื้นผิวของเพลาจะไม่ควรที่จะเหลื่อมล้ำออกนอกขอบเขตดังกล่าว

ภาพที่ 2-10 เป็นการวิเคราะห์สภาวะเสมือนการประกอบของชิ้นงานที่เป็นรู สภาวะเลวร้ายที่สุดเกิดขึ้นเมื่อรูมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับ Ø 15.0 และเกิดค่าความเบี่ยงเบนของตำแหน่งเท่ากับ 0.05 ทำให้ขอบเขตในการประกอบที่ใหญ่ที่สุดมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับ Ø 14.9 นั้นคือพื้นผิวของรูจะไม่ควรที่จะเหลื่อมล้ำเข้าไปในขอบเขตดังกล่าว

กฎข้อที่ 1 ขอบเขตของขนาด (Rule #1 Envelope Principle)

ถ้าในแบบงานมีการกำหนดเฉพาะค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนของขนาด (Size Tolerance) เพียงอย่างเดียว ตำแหน่งของพื้นผิวด้านนอก (External Feature) เช่น เพลา ที่เกิดความเบี่ยงเบนทางด้านรูปทรง จะต้องไม่เหลื่อมล้ำออกนอกขอบเขตของชิ้นงานที่อยู่ในสภาวะเนื้อวัสดุมากที่สุดที่มีความสมบูรณ์แบบทางด้านรูปร่างรูปทรง (Perfect Form at MMC) หรือพื้นผิวด้านใน (Internal Feature) เช่น รู ที่เกิดความเบี่ยงเบนทางด้านรูปทรง จะต้องไม่เหลื่อมล้ำเข้าไปในขอบเขตของชิ้นงานที่อยู่ในสภาวะเนื้อวัสดุมากที่สุดที่มีความสมบูรณ์แบบทางด้านรูปร่างรูปทรง ดังแสดงในภาพที่ 2-11

กฎข้อที่ 1 จะควบคุมพื้นผิวโดยอัตโนมัติกับการควบคุมฟีเจอร์ออฟไซซ์ เช่น พื้นผิวแบนราบที่ขนานกัน 2 พื้นผิว พื้นผิวทรงกระบอก พื้นผิวทรงกลม  โดยกฎข้อที่ 1 จะไม่ควบคุมใน 4 กรณีต่อไปนี้

• • ชิ้นงานไม่ใช่วัตถุแข็งเกร็ง (Non-Rigid Body)

  • ชิ้นงานเป็นวัตถุดิบ (Stock Size)

  • มีการระบุข้อความยกเลิกกฎข้อที่ 1 ลงในแบบงาน

  • มีการกำหนดสัญลักษณ์ GD&T ความตรง (Straightness) หรือสัญลักษณ์ GD&T ความราบ (Flatness) ที่ใช้ควบคุมฟีเจอร์ออฟไซซ์ในแบบงาน

กฎข้อที่ 2 การใช้สัญลักษณ์ปรับปรุงของสภาวะเนื้อวัสดุ (Rule #2 Applications of Modifier)

ในกรณีที่มีการกำหนดสัญลักษณ์ GD&T เพื่อควบคุมรูปร่างรูปทรง การจัดวางหรือตำแหน่งของฟีเจอร์ออฟไซซ์ จะต้องมีการกำหนดสภาวะเนื้อวัสดุ (Material Condition) โดยการกำหนดสัญลักษณ์ M ที่อยู่ในวงกลม สำหรับการวิเคราะห์สิ่งที่ถูกควบคุมในสภาวะเนื้อวัสดุมากที่สุด (Maximum Material Condition, MMC) หรือกำหนดสัญลักษณ์ L ที่อยู่ในวงกลม สำหรับการวิเคราะห์สิ่งที่ถูกควบคุมในสภาวะเนื้อวัสดุน้อยที่สุด (Least Material Condition, LMC) ถ้าไม่มีการระบุสัญลักษณ์ใดๆ ลงในแบบงานจะเป็นการวิเคราะห์ชิ้นงานในสภาวะที่ไม่คำนึงถึงเนื้อวัสดุ (Regardless of Feature Size, RFS) ดังที่อธิบายในภาพที่ 2-12

ในกรณีที่มีการกำหนดฟีเจอร์ออฟไซซ์เป็นดาตั้มอ้างอิง จะต้องมีการกำหนดสภาวะขอบเขตวัสดุ (Material Boundary) โดยการกำหนดสัญลักษณ์ M ที่อยู่ในวงกลม สำหรับการวิเคราะห์ดาตั้มในสภาวะขอบเขตเนื้อวัสดุมากที่สุด (Maximum Material Boundary, MMB) หรือกำหนดสัญลักษณ์ L ที่อยู่ในวงกลม สำหรับการวิเคราะห์ดาตั้มในสภาวะขอบเขตเนื้อวัสดุน้อยที่สุด (Least Material Boundary, LMB) ถ้าไม่มีการระบุสัญลักษณ์ใดๆ ลงในแบบงานจะเป็นการวิเคราะห์ดาตั้มอ้างอิงในสภาวะที่ไม่คำนึงถึงขอบเขตวัสดุ (Regardless of Material Boundary, RMB) ดังที่อธิบายในภาพที่ 2-12

มีข้อยกเว้นสำหรับสัญลักษณ์ GD&T ความกลม (Circularity) ความเป็นทรงกระบอก (Cylindricity) ความสมมาตร (Symmetry) ความร่วมศูนย์ร่วมแกน (Concentricity) ความเบี่ยงเบนเนื่องจากการหมุนในแต่ละระนาบ (Circular Runout) ความเบี่ยงเบนเนื่องจากการหมุนทั้งหมด (Total Runout) รูปโครงร่างของเส้นใดๆ (Profile of a Line) และรูปโครงร่างของพื้นผิวใดๆ (Profile of a Surface) จะสามารถกำหนดได้เฉพาะสภาวะที่ไม่คำนึงถึงเนื้อวัสดุ (Regardless of Feature Size) หรือสภาวะที่ไม่คำนึงถึงขอบเขตวัสดุ (Regardless of Material Boundary) ได้เพียงเท่านั้น

การควบคุมตำแหน่งของเกลียว (Thread Position)

เมื่อมีการควบคุมตำแหน่งของเกลียว (Thread) ด้วยขนาดที่ใช้ควบคุมตำแหน่ง (Location Dimension) หรือสัญลักษณ์ GD&T เพื่อควบคุมตำแหน่ง (Tolerance of Position) จะเป็นการควบคุมตำแหน่งของเส้นผ่านศูนย์กลางพิตช์ (Pitch Diameter) ถ้าต้องการควบคุมตำแหน่งของเส้นผ่านศูนย์กลางอื่นๆ ของเกลียว ผู้เขียนแบบจะต้องมีการระบุว่าเป็นการควบคุมตำแหน่งของเส้นผ่านศูนย์กลางใดของเกลียว เช่น MAJOR DIA หมายถึง Major Diameter ของเกลียว หรือ MINOR DIA หมายถึง Minor Diameter ของเกลียว ดังแสดงในภาพที่ 2-13

ขอบเขตพิกัดความคลาดเคลื่อน (Tolerance Zone)

ขอบเขตพิกัดความคลาดเคลื่อน (Tolerance Zone) คือ ขอบเขตที่ถูกกำหนดขึ้นมาเพื่อควบคุมขนาด รูปร่างรูปทรง การจัดวางทิศทางหรือการจัดวางตำแหน่ง โดยที่สิ่งที่ถูกควบคุมจะต้องไม่ออกนอกขอบเขตดังกล่าวจึงจะสามารถยอมรับ (Accept) ชิ้นงานนี้ ภาพที่ 2-14 มีการระบุขนาดเริ่มต้นที่ต้องการ (Nominal Dimension) เท่ากับ 35 มม. โดยมีการกำหนดค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนของขนาด (Tolerance Value) เท่ากับ ±0.2 มม. จากการวิเคราะห์ขนาดและค่าพิกัดความคลาดเคลื่อน ของแบบงานพบว่า ขนาดโตสุด (Maximum Value) ของชิ้นงานที่สามารถยอมรับได้คือ 35.2 มม. และขนาดเล็กสุด (Minimum Value) ของชิ้นงานที่สามารถยอมรับได้คือ 34.8 มม. ซึ่งก่อให้เกิดขอบเขตพิกัดความคลาดเคลื่อน (Tolerance Zone) ที่มีลักษณะเป็นระนาบคู่ขนาน (2 Parallel Planes) ที่มีความกว้างเท่ากับ 0.4 มม. หรือ ±0.2 มม.

ค่าความเบี่ยงเบน (Deviation)

ค่าความเบี่ยงเบน (Deviation) คือ ปริมาณที่ผิดไปจากค่าที่กำหนดของขนาด (Size) รูปทรง (Form) การจัดวางทิศทาง (Orientation) และการจัดวางตำแหน่ง (Location) ของชิ้นงานที่ได้ทำการผลิตขึ้นมา ซึ่งผู้ตรวจสอบจะใช้ค่าความเบี่ยงเบนของขนาดและรูปร่างรูปทรงจากการตรวจสอบเพื่อวิเคราะห์ว่า จะทำการยอมรับ (Accept) หรือทำการปฏิเสธ (Reject) ชิ้นงานนั้นๆ หรือไม่ ภาพที่ 2-16 เป็นตัวอย่างของชิ้นงานที่ผลิตได้จริง (Actual Part) มีขนาดที่ได้จากการตรวจสอบค่าจริง (Actual Size) ได้ค่าเท่ากับ 35.15 มม. ซึ่งมีค่าเกินจากขนาด 35 มม. ที่กำหนดไว้ในแบบงานอยู่ 0.15 มม. เราจะเรียกค่า 0.15 ว่า ค่าความเบี่ยงเบนของขนาด (Size Deviation) ดังนั้นค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนที่กำหนดในแบบงานก็คือค่าความเบี่ยงเบนของชิ้นงานที่มากที่สุดที่สามารถยอมรับได้ การผลิตชิ้นงานชิ้นนี้จึงสามารถยอมรับการเกิดค่าเบี่ยงเบนของขนาดได้มากที่สุดเท่ากับ 0.2 มม.

ตัวอย่างในภาพที่ 2-17 เป็นตัวอย่างของการวิเคราะห์ค่าความเบี่ยงเบนของตำแหน่ง (Position Deviation) โดยแบบงานมีการกำหนดตำแหน่งของแกนกลางรูในแนวแกน X เท่ากับ 35 มม. และตำแหน่งของแกนกลางรูในแนวแกน Y เท่ากับ 22 มม. ซึ่งตำแหน่งแกนกลางรูของชิ้นงานที่ผลิตได้จริงมีระยะห่างจากตำแหน่งที่ได้กำหนดในแบบงานเป็นระยะ 0.05 มม. เราจะเรียกค่า 0.05 ว่า ค่าความเบี่ยงเบนของตำแหน่ง (Position Deviation) ซึ่งกรณีของการควบคุมตำแหน่ง ค่าความเบี่ยงเบนมากที่สุดที่ผู้ตรวจสอบสามารถยอมรับได้จะมีค่าเป็นครึ่งหนึ่ง ของค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนที่ถูกกำหนดด้วยสัญลักษณ์ GD&T ในแบบงาน เนื่องจากการเกิดความเบี่ยงเบนของตำแหน่งสามารถเกิดขึ้นได้ในทุกทิศทาง โดยมีตำแหน่งจริง (True Position) ที่มีการระบุตำแหน่งด้วยขนาดในอุดมคติ (Basic Dimension) เป็นตำแหน่งอ้างอิงในการวิเคราะห์หาค่าความเบี่ยงเบนที่เกิดขึ้น

ประเภทของขนาด (Dimension Types)

แบบงานทางด้านวิศวกรรมต้องมีการกำหนดขนาดเบื้องต้นเพื่อกำหนดสัดส่วนของชิ้นงาน ซึ่งประเภทของขนาดแบบต่างๆ ที่ถูกกำหนดลงในแบบงานจะเป็นสิ่งที่กำหนดว่า สิ่งที่ผู้ออกแบบต้องการควบคุมคืออะไร ลักษณะของการควบคุมเป็นแบบไหน รูปร่างของขอบเขตพิกัดความเคลื่อนมีลักษณะอย่างไรและขอบเขตพิกัดความคลาดเคลื่อนนั้นมีการจัดวางอย่างไร

ขนาดที่จำเป็นต่อการเขียนแบบ มีทั้งหมด 8 ประเภท ดังแสดงในภาพที่ 2-18 ได้แก่

• ขนาดกำหนดระยะห่าง (Linear Dimension) ใช้กำหนดระยะห่างระหว่างพื้นผิว

• ขนาดกำหนดตำแหน่ง (Location Dimension) ใช้กำหนดตำแหน่งของระนาบกลาง แกนกลางหรือจุดกึ่งกลาง

• ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง (Diameter) ใช้กำหนดระยะห่างระหว่างพื้นผิวด้านหนึ่งไปยังพื้นผิวอีกด้านหนึ่งของชิ้นงานที่มีลักษณะเป็นทรงกลม ทรงกระบอก วงกลมหรือทรงกรวย

• ขนาดรัศมี (Radius) ใช้กำหนดระยะห่างของจุดอ้างอิงไปยังพื้นผิว

• ขนาดลบมุมโค้งด้านนอก (External Corner or Fillet) เป็นขนาดของส่วนโค้งสัมผัส (Tangent Curve) ด้านนอกระหว่างพื้นผิว 2 พื้นผิว

• ขนาดลบมุมโค้งด้านใน (Internal Corner or Control Radius) เป็นขนาดของส่วนโค้งสัมผัสด้านในระหว่างพื้นผิว 2 พื้นผิวและลักษณะของส่วนโค้งต้องสวยงาม (Fair Curve)

• ขนาดลบมุมแบบตัดตรง (Chamfer) เป็นขนาดของการตัดขอบเป็นแนวตรงระหว่างพื้นผิว 2 พื้นผิว

• ขนาดกำหนดมุม (Angular Dimension) ใช้กำหนดมุมระหว่างพื้นผิว 2 พื้นผิว

รูปแบบของขนาด (Dimension Characteristics)

ขนาดแต่ละขนาดที่ใช้ในการเขียนแบบมีรูปแบบในการเขียนที่แตกต่างกัน ซึ่งแต่ละรูปแบบจะแตกต่างกันตามเงื่อนไขและความต้องการในกระบวนการผลิต ภาพที่ 2-19 เป็นรูปแบบของขนาดที่มักจะเจอในแบบงานทางด้านวิศวกรรม ซึ่งมีดังนี้

• ขนาดตั้งต้นในการออกแบบ (Nominal Dimension) เป็นขนาดที่ใช้กำหนดระยะห่าง ตำแหน่ง เส้นผ่านศูนย์กลาง รัศมีหรือมุมที่ผู้ออกแบบใช้ในการเริ่มต้นออกแบบ

• ขนาดที่มีการกำหนดค่าพิกัดความคลาดเคลื่อน (Defined Tolerance Dimension) เป็นขนาดที่ผู้ออกแบบกำหนดขอบเขตมากที่สุดหรือน้อยที่สุดที่สามารถยอมรับได้

• ค่าพิกัดงานสวม (Standard Tolerance / Fitting Tolerance) เป็นขนาดที่มีการระบุค่าพิกัดความคลาดเคลื่อนตามมาตรฐาน ซึ่งจะใช้ในกรณีที่ผู้ออกแบบต้องการออกแบบชิ้นส่วน 2 ชิ้นมาสวมประกอบเข้าด้วยกัน

• ขนาดขีดจำกัด (Limit Dimension) เป็นขนาดที่ประกอบด้วยค่ามากมากที่สุด (Maximum Value) เพื่อกำหนดขีดจำกัดบนและค่าน้อยที่สุด (Minimum Value) เพื่อกำหนดขีดจำกัดล่าง

• ขนาดอ้างอิง (Reference Dimension) เป็นขนาดที่มีจุดประสงค์เพื่อใช้ในการอ้างอิงเท่านั้น ซึ่งผู้ปฏิบัติงานไม่จำเป็นต้องวิเคราะห์ค่าพิกัดความเคลื่อนของขนาดอ้างอิง

• ขนาดในอุดมคติ (Basic Dimension) เป็นขนาดที่ใช้ในการกำหนดระยะหรือตำแหน่งที่ต้องการตามทฤษฎี

ระนาบกลางที่ไม่สมบูรณ์แบบและระนาบกลางที่สมบูรณ์แบบ (Median Plane and Center Plane)

ระนาบกลางที่ไม่สมบูรณ์แบบเป็นระนาบที่คด (Median Plane) ที่เกิดจากจุดกึ่งกลาง (Median Points) ของแต่ละแนวภาคตัดของพื้นผิวราบคู่ขนาน 2 พื้นผิว ซึ่งระนาบกลางที่ไม่สมบูรณ์แบบสามารถควบคุมได้ด้วยสัญลักษณ์ GD&T ความราบ (Flatness) เพียงอย่างเดียวเท่านั้น ส่วนระนาบกลางที่ราบสมบูรณ์แบบ (Center Plane) เป็นระนาบกลางของขอบเขตในสภาวะประกอบที่ไม่อ้างอิงดาตั้ม (Actual Mating Envelope, AME) ของพื้นผิวราบคู่ขนาน 2 พื้นผิวที่ต้องการพิจารณา ซึ่งระนาบกลางที่ราบสมบูรณ์แบบสามารถควบคุมได้ด้วยสัญลักษณ์ GD&T ความตั้งฉาก (Perpendicularity) ความเป็นขนาน (Parallelism) ความเป็นมุม (Angularity) และความคลาดเคลื่อนของตำแหน่ง (Tolerance of Position) เพียงเท่านั้น ระนาบกลางที่ไม่สมบูรณ์แบบและสมบูรณ์แบบแสดงไว้ในภาพที่ 2-20

แกนกลางที่ไม่สมบูรณ์แบบและแกนกลางที่สมบูรณ์แบบ (Median Line and Center Line)

แกนกลางที่ไม่สมบูรณ์แบบเป็นแนวเส้นที่คด (Median Line) ที่เกิดจากจุดกึ่งกลาง (Median Points) ของแต่ละแนวภาคตัดของพื้นผิวทรงกระบอก ซึ่งแกนกลางที่ไม่สมบูรณ์แบบสามารถควบคุมได้ด้วยสัญลักษณ์ GD&T ความตรง (Straightness) เพียงอย่างเดียวเท่านั้น ส่วนแกนกลางที่ตรงสมบูรณ์แบบ (Center Line) เป็นแกนกลางของขอบเขตในสภาวะประกอบที่ไม่อ้างอิงดาตั้ม (Actual Mating Envelope, AME) ของพื้นผิวทรงกระบอกที่ต้องการพิจารณา ซึ่งแกนกลางที่ตรงสมบูรณ์แบบสามารถควบคุมได้ด้วยสัญลักษณ์ GD&T ความตั้งฉาก (Perpendicularity) ความเป็นขนาน (Parallelism) ความเป็นมุม (Angularity) และความคลาดเคลื่อนของตำแหน่ง (Tolerance of Position) เพียงเท่านั้น แกนกลางที่ไม่สมบูรณ์แบบและสมบูรณ์แบบแสดงไว้ในภาพที่ 2-21

จุดกึ่งกลางและจุดศูนย์กลาง (Median Point and Center Point)

จุดกึ่งกลาง (Median Point) ของการควบคุมด้วยสัญลักษณ์ GD&T ความสมมาตร (Symmetry) เป็นจุดที่เกิดจากระยะกึ่งกลางของแต่ละแนวภาคตัดของพื้นผิวแบนราบคู่ขนาน 2 พื้นผิว ส่วนจุดกึ่งกลาง (Median Point) ของการควบคุมด้วยสัญลักษณ์ GD&T ความร่วมศูนย์ร่วมแกน (Concentricity) เป็นจุดที่เกิดจากระยะกึ่งกลางของแต่ละแนวเส้นผ่านศูนย์กลางของพื้นผิวทรงกระบอก ส่วนจุดศูนย์กลาง (Center Point) เป็นจุดศูนย์กลางของขอบเขตในสภาวะประกอบที่ไม่อ้างอิงดาตั้ม (Actual Mating Envelope, AME) ของพื้นผิวทรงกลมที่ต้องการพิจารณา ซึ่งควบคุมได้ด้วยสัญลักษณ์ GD&T ความคลาดเคลื่อนของตำแหน่ง (Tolerance of Position) เพียงอย่างเดียวเท่านั้น จุดกึ่งกลางของความสมมาตร จุดกึ่งกลางของความร่วมศูนย์ร่วมแกนและจุดศูนย์กลางแสดงไว้ในภาพที่ 2-22