۱۶ قانون اساسی طراحی مکانیکی
قوانین اساسی زیادی در طراحی مکانیکی وجود دارد و ASME Y14.5-2009، 16 قانون اساسی را تصریح میکند که همه باید هنگام طراحی، خواندن یا بررسی نقشهها بدانند. در ادامه، این 16 قانون اساسی یک به یک معرفی میشوند.
ماده ۱: به جز ابعاد مرجع، ابعاد حداکثر و حداقل یا مواد اولیه، همه ابعاد باید تلرانس داشته باشند. ابعاد مرجع عموماً تلرانس ندارند. چرا؟ زیرا ابعاد مرجع عموماً ابعاد تکراری یا ابعاد بسته روی نقشهها هستند و فقط به عنوان اطلاعات مرجع استفاده میشوند. ابعاد مرجع نه برای هدایت تولید و نه برای هدایت بازرسی استفاده نمیشوند، بنابراین وقتی ابعاد مرجع را روی نقشهها میبینید، میتوانید مستقیماً آنها را نادیده بگیرید. ما اغلب روش علامتگذاری حداکثر MAX یا حداقل MIN را روی نقشهها میبینیم. آیا این ابعاد تلرانس دارند؟ پاسخ مثبت است. برای بعد MAX، حد تلرانس پایین آن 0 است و برای بعد MIN، حد تلرانس بالای آن بینهایت است. بنابراین، وقتی بعد MAX یا MIN را مشخص میکنیم، باید کاملاً در نظر بگیریم که آیا در انحراف حد، بر تابع تأثیر میگذارد یا خیر. به عنوان مثال، اگر یک فیلت را به عنوان R1MAX علامتگذاری کنیم، باید در نظر بگیریم که آیا وقتی فیلت 0 است (یعنی فیلتی وجود ندارد) بر تابع تأثیر میگذارد یا خیر. اگر چنین است، باید حد تلرانس پایین مناسب را مشخص کنیم. همچنین ابعاد نظری زیادی (یعنی ابعاد اساسی) در نقشهها وجود دارد، بنابراین آیا آنها تلرانس دارند؟ بُعدِ به اصطلاح نظری به مقداری اشاره دارد که برای تعریف اندازه، شکل، خطوط مرزی، جهت یا موقعیتِ از نظر تئوری صحیح یک شکل یا مرجع هدف استفاده میشود. هنگامی که این بُعد نظری برای تعریف اندازه، شکل، خطوط مرزی، جهت یا موقعیت یک شکل استفاده میشود، تلرانس آن توسط تلرانس هندسی مربوطه آن شکل تعریف میشود. هنگامی که این بُعد نظری برای تعریف اندازه، شکل یا موقعیتِ مبنای هدف استفاده میشود، تلرانس آن باید مطابق با معیارهای تلرانس گیج و فیکسچر ASMEY14.43 تعیین شود. بنابراین، ابعاد نظری نیز دارای تلرانس هستند. روشهای مختلفی برای علامتگذاری تلرانسهای ابعاد در نقشهها وجود دارد:
· حد ابعاد یا مقدار تلرانس ابعاد را مستقیماً روی ابعاد علامت گذاری کنید
· علامت گذاری به شکل تلرانس ابعاد هندسی
· تعریف تلرانس برای ابعاد مشخص شده در یادداشتها یا جداول
· تعریف تلرانس برای اشکال یا فرآیندهای مشخص شده در سایر فایلهای ارجاع شده توسط نقشه
· تعریف تلرانس برای تمام ابعاد بدون تلرانس در ستون تلرانس عمومی
ماده ۲: ابعاد و تلرانسها باید به طور کامل تعریف شوند تا تمام ویژگیهای هر شکل به طور کامل قابل درک باشند. ویژگیهای یک شکل شامل اندازه، شکل، جهت و موقعیت است. ابعاد و تلرانسهای تمام ویژگیهای هر شکل باید در نقشه تعریف شوند. ابعاد و مقادیر تلرانس را میتوان با نقشههای مهندسی بیان کرد یا توسط پایگاههای داده تعریف محصول CAD تعریف کرد. تعیین اندازه با اندازهگیری نقشه یا حدس زدن مجاز نیست.
ماده ۳: فقط تمام ابعاد لازم برای بیان محصول را علامت بزنید. منظور از تمام ابعاد لازم این است که ابعاد روی نقشه نباید بیشتر یا کمتر باشند، فقط به اندازهای که تمام ویژگیهای همه اشکال را به طور کامل بیان کنند. هیچ ابعاد اضافی، مانند ابعاد بسته، نباید در نقشه وجود داشته باشد. همانطور که قبلاً ذکر شد، میتوانیم از هر بعد مرجعی صرف نظر کنیم، بنابراین ابعاد مرجع باید تا حد امکان در نقشه کمتر استفاده شوند. ابعاد مرجع هیچ معنایی جز ایجاد حس شلوغی در نقشه ندارند.
ماده ۴: ابعاد باید مطابق با عملکرد و تطابق محصول انتخاب شوند و نباید تفسیرهای چندگانه وجود داشته باشد. آنچه در اینجا تأکید میشود این است که ابعاد و تلرانسهای تعریفشده در طول طراحی باید بر اساس فرض برآورده کردن الزامات عملکردی و الزامات تطابق محصول باشند. الزامات قابلیت ساخت و قابلیت تشخیص باید در طول فرآیند طراحی در نظر گرفته شوند، اما نه به قیمت نادیده گرفتن الزامات عملکردی.
ماده ۵:روش پردازش نباید روی نقشه محصول مشخص شود. نقشه محصول فقط باید ابعاد و الزامات عملکردی را که عملکرد محصول را برآورده میکنند، مشخص کند. در مورد نحوه پردازش و تولید، این کار بر عهده ... است. مهندسی ساخت و تولیدبه عنوان یک طراح، شما باید به پرسنل تولید آزادی کامل بدهید. چیزی که باید در نظر بگیریم، حداکثر محدوده تلرانس با فرض برآورده کردن الزامات عملکردی محصول است، به طوری که ظرفیت تولید کافی برای تولید وجود داشته باشد، نه اینکه روش تولید را مشخص کنیم. به عنوان مثال، برای یک سوراخ، ما فقط باید قطر را علامت گذاری کنیم، بدون اینکه مشخص کنیم که آیا سوراخ کاری شده، پانچ شده، فرزکاری شده، تراشکاری شده، سنگ زنی شده یا فرآیندهای دیگر. مهم نیست از چه روش فرآیندی استفاده شود، تا زمانی که محصول نهایی بتواند الزامات تلرانس قطر را برآورده کند، خوب خواهد بود. فقط زمانی که فرآیند تولید بخش ضروری از ویژگیهای محصول باشد، باید در نقشه یا سند مرجع شرح داده شود. به عنوان مثال، به دلیل نیازهای عملکردی، سوراخ باید تلرانس قطر را برآورده کند و علائم پردازش مارپیچی نداشته باشد. میتوان در نقشه نشان داد که سوراخ باید سنگ زنی شود.
ماده ۶: هنگام ارائه اندازه نهایی محصول، مجاز است ابعاد پارامترهای فرآیند غیر اجباری که اطلاعاتی مانند هزینه پردازش را ارائه میدهند، علامتگذاری شوند. این ابعاد باید به عنوان غیر اجباری علامتگذاری شوند. به طور کلی، پارامترهای فرآیند نیازی به علامتگذاری روی نقشه ندارند. اگر نیاز به علامتگذاری دارند، باید به عنوان غیر اجباری علامتگذاری شوند. همانطور که قبلاً ذکر شد، این کار مهندسی تولید است و باید به آنها آزادی کامل داده شود.
ماده ۷: ابعاد باید به طور معقولی مرتب شوند تا خوانایی مطلوب حاصل شود. ابعاد باید روی نقشه واقعی کانتور مرتب شده و روی خط کانتور قابل مشاهده علامت گذاری شوند. این یک الزام اساسی برای ترسیم است که در اینجا به آن پرداخته نخواهد شد.
ماده ۸: سیمها، لولهها، صفحات، میلهها یا سایر مواد اولیه تولید شده توسط گیجها یا برندها باید با ابعاد خطی مانند قطر یا ضخامت علامتگذاری شوند. گیج یا برند محصول باید بعد از اندازه در داخل پرانتز مشخص شود. این مقاله برای مواد اولیه است. هر ماده اولیه استاندارد مربوط به خود را برای مشخص کردن روش علامتگذاری دارد.
ماده ۹: خط مرکزی و خط کانتور شکل بدون علامت گذاری به صورت زاویه قائمه در نقاشی نمایش داده میشوند. مقدار پیشفرض ۹۰ درجه است. روابط ۹۰ درجه پیشفرض زیادی در نقاشی وجود دارد. تلرانس ۹۰ درجه پیشفرض باید طبق تلرانس زاویه علامت گذاری نشده کنترل شود.
ماده ۱۰: خط مرکزی یا سطح شکل آرایه که توسط بُعد پایه قرار گرفته یا تعریف شده است، اگر بدون علامتگذاری به صورت زاویه قائمه در نقشه نمایش داده شود، به طور پیشفرض به بُعد پایه ۹۰ درجه اختصاص داده میشود. شکل آرایه به گروهی (دو یا چند) از اشکال ابعادی با شکل و اندازه یکسان و توزیع شده در یک الگوی منظم اشاره دارد. هنگامی که مرکز این اشکال توسط بُعد پایه تعریف یا تعیین میشود، تلرانس زاویه پایه ۹۰ درجه پیشفرض توسط تلرانس هندسی مربوطه کنترل میشود.
ماده ۱۱: وقتی محور مرکزی، صفحه مرکزی یا سطح در نقشه به طور ثابت نشان داده شوند، بُعد پایه با مقدار ۰ فرض میشود و رابطه آن با تلرانس هندسی تعریف میشود. این نیز یک عقل سلیم اولیه است. تلرانس این ابعاد پایه که ۰ فرض میشوند باید با تلرانس هندسی مربوطه کنترل شود. اگر هیچ تلرانس هندسی مشخص نشده باشد، باید با تلرانس هندسی بدون علامت در ستون الزامات فنی عمومی کنترل شود.
ماده ۱۲: مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، تمام ابعاد مربوط به دمای اتاق 20 درجه سانتیگراد (68 درجه فارنهایت) است. در صورت اندازهگیری در دماهای دیگر، جبران ابعاد باید در نظر گرفته شود. توجه داشته باشید که دمای اتاق در اینجا 20 درجه است، نه 23 درجه یا 25 درجه. بنابراین، ما نیاز داریم که دمای اتاق در اتاق اندازهگیری در 20 درجه کنترل شود تا اطمینان حاصل شود که نتایج آزمایش واقعاً منعکس کننده برآورده شدن الزامات محصول است. اگر واقعاً هیچ شرطی برای اندازهگیری در دمای اتاق 20 درجه وجود ندارد، باید جبران نتایج اندازهگیری را برای تأثیر دما، به ویژه برای قطعاتی که حساسیت دمایی بالایی دارند، در نظر بگیریم.
ماده ۱۳: مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، تمام ابعاد و تلرانسها برای شرایط حالت آزاد قابل اجرا هستند. تمام ابعاد مشخص شده در نقشهها، به ابعاد قطعات در حالت آزاد با تمام تنشهای آزاد شده اشاره دارند. برای برخی از قطعات غیر صلب، میتوانیم ابعاد قطعات را پس از مقید شدن طبق مقررات علامتگذاری کنیم. روش مقید کردن قطعات باید روی نقشه علامتگذاری شود. در این زمان، اگر هنوز میخواهیم ابعاد برخی از قطعات را در حالت آزاد علامتگذاری کنیم، باید دایره نماد حالت آزاد F را علامتگذاری کنیم.
ماده ۱۴: مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، تمام تلرانسهای ابعاد هندسی برای کل طول، عرض یا عمق شکل اعمال میشوند. من معتقدم که همه با این موضوع آشنا هستند. میخواهم به همه یادآوری کنم که به دلیل کاربرد اصل شمول، طول، عرض یا عمق شکل رابطه بسیار خوبی با کنترل شکل آن دارد. یک میلگرد گرد به طول ۳ میلیمتر و یک میلگرد گرد به طول ۳۰ میلیمتر، حداکثر صافی مجاز یکسانی تحت تلرانس قطر یکسان دارند، اما شرایط خمش واقعی بسیار متفاوت است.
ماده ۱۵:تمام ابعاد و تلرانسها فقط برای سطح محصول شرح داده شده در نقشه قابل اجرا هستند. تلرانس ابعادی یک شکل خاص که در سطح نقشه شرح داده شده است (مانند نقشه قطعه) قابل اجرا نیست. ای بی اسکاملاً قابل اجرا بر روی تلرانس ابعادی شکل در سایر سطوح نقشه (مانند نقشه مونتاژ). به عبارت دیگر، ابعاد روی نقشه قطعه کاملاً قابل اجرا بر روی نقشه مونتاژ نیستند. به عنوان مثال، اگر یک براکت با دهانه 10+/-0.5 را به یک سکو جوش دهیم، به دلیل تغییر شکل جوشکاری، بستن فیکسچر جوشکاری و سایر عوامل، برآورده کردن الزام اندازه 10+/-0.5 در قطعه جوش داده شده برای این دهانه دشوار است. به عبارت دیگر، این اندازه دیگر برای نقشه قطعه جوش داده شده قابل اجرا نیست. بنابراین، نمیتوانیم از اندازه روی نقشه قطعه برای الزام اندازه همان شکل در نقشه مونتاژ استفاده کنیم. اگر لازم است شکل روی نقشه مونتاژ کنترل شود، اندازه باید در نقشه مونتاژ علامت گذاری شود.
ماده ۱۶: مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، وقتی یک سیستم مختصات روی نقشه ظاهر میشود، باید در جای درست قرار گیرد. هر محور مختصات باید علامتگذاری شود و جهت مثبت را نشان دهد.