Введение

Тип технического чертежа, используемый для определения требований к изделиям, разработанным в рамках инженерных проектов.

Инженерный чертеж – это тип технического чертежа, предназначенный для передачи информации об объекте. Он часто используется для определения геометрии, необходимой для изготовления компонента, и называется детальным чертежом. Как правило, для полного описания даже простого компонента требуется несколько чертежей. Эти чертежи объединяются в "главный чертеж". Этот "главный чертеж" чаще известен как сборочный чертеж. Сборочный чертеж содержит номера чертежей отдельных деталей, необходимые количества, материалы и, возможно, трехмерные изображения для определения местоположения элементов. Хотя инженерные чертежи в основном состоят из графических изображений, для краткости используются сокращения и условные обозначения, а также могут быть добавлены текстовые пояснения для передачи необходимой информации. Процесс создания инженерных чертежей часто называют техническим черчением или проектированием. Чертежи обычно содержат несколько проекций компонента, а также дополнительные виды в разрезе или местные виды для более детального отображения отдельных элементов. На чертеже указывается только необходимая информация. Важные данные, такие как размеры, обычно приводятся только в одном месте, чтобы избежать повторений и возможных расхождений. Для критических размеров указываются соответствующие допуски, обеспечивающие возможность изготовления и функционирования компонента. На основе информации, представленной в инженерном чертеже, могут быть созданы более подробные производственные чертежи. Чертежи содержат штамп с информацией о разработчике, утверждающем лице, единицах измерения, значениях проекций, наименовании чертежа и его номером.

История

Технический рисунок существует с древних времен. В эпоху Возрождения создавались сложные технические рисунки, такие как рисунки Леонардо да Винчи. Современный инженерный чертёж, с его точными условными обозначениями орфографической проекции и масштаба, возник во Франции в период становления промышленной революции. В биографии Изамбарда Кингдома Брунеля, написанной Л. Т. К. Ролтом, о его отце, Марке Изамбарде Брунеле, говорится: «По всей видимости, чертежи Марка его блочной машины (1799 года) внесли вклад в британскую инженерную технику, превосходящий значимость самих машин. Можно с уверенностью предположить, что он овладел искусством представления трёхмерных объектов на двухмерной плоскости, которое мы сейчас называем машиностроительным черчением. Оно было разработано Гаспаром Монже из Мезьера в 1765 году, но оставалось военной тайной до 1794 года и, следовательно, было неизвестно в Англии». Таким образом, левый вид располагается слева, а верхний – сверху; и элементы, наиболее близкие к передней части трёхмерного объекта, будут располагаться ближе всего к переднему виду на чертеже. Третья угловая проекция преимущественно используется в Соединённых Штатах и Канаде, где она является системой проекции по умолчанию в соответствии со стандартом ASME Y14.3M. До конца XIX века в Северной Америке и Европе нормой была первая угловая проекция; однако примерно в 1890-х годах третья угловая проекция распространилась среди инженерных и производственных сообществ Северной Америки настолько, что стала общепринятым стандартом. Обычно используется лишь столько видов, сколько необходимо для ясного и экономичного представления всей требуемой информации. Передний, верхний и правый виды обычно рассматриваются как основная группа видов, включаемых по умолчанию, но любая комбинация видов может быть использована в зависимости от требований конкретной конструкции. Помимо шести основных видов (передний, задний, верхний, нижний, правый, левый), могут быть включены любые вспомогательные виды или разрезы, служащие для определения детали и её представления. Линии прорыва или линии сечений (линии со стрелками, обозначенными «АА», «ББ» и т.д.) определяют направление и местоположение вида или сечения. Иногда примечание указывает читателю, в какой зоне (ах) чертежа следует искать вид или разрез.

Вспомогательные виды

Вспомогательный вид – это орфографическая проекция, проецируемая на плоскость, отличную от одной из шести основных проекций. Такие проекции обычно используются, когда объект содержит наклонную плоскость. Использование вспомогательного вида позволяет отобразить эту наклонную плоскость (и любые другие важные элементы) в их истинном размере и форме. Истинный размер и форма любого элемента на инженерном чертеже могут быть определены только тогда, когда линия визирования (LOS) перпендикулярна рассматриваемой плоскости. Вспомогательный вид отображает объект, как трехмерный. Вспомогательные виды часто используют аксонометрическую проекцию. Если вспомогательный вид представлен отдельно, его иногда называют пикториальной проекцией.

Мнения секции

Проекционные виды (вспомогательные или многопролетные), показывающие поперечное сечение исходного объекта по заданной плоскости разреза. Эти виды обычно используются для более ясного отображения внутренних элементов, чем обычные проекции или скрытые линии, а также для уменьшения их количества. На сборочных чертежах элементы крепежа (например, гайки, винты, шайбы) обычно не секционируются. Разрез – это полувид объекта сбоку.

Масштаб

Планы обычно являются "рисунками в масштабе", что означает, что планы составляются в определенном соотношении относительно фактического размера места или объекта. Для различных рисунков в наборе могут использоваться разные масштабы. Например, план этажа может быть выполнен в масштабе 1:50 (1:48 или 1/4″ = 1′ 0″), а детальный вид – в масштабе 1:25 (1:24 или 1/2″ = 1′ 0″). Планы участков часто выполняются в масштабе 1:200 или 1:100. Масштаб – это тонкий вопрос при использовании инженерных чертежей. С одной стороны, общим принципом инженерных чертежей является их проектирование с использованием стандартизированных, математически определенных методов и правил проецирования. Поэтому инженеры прилагают большие усилия для того, чтобы чертеж точно отображал размер, форму, конфигурацию, соотношение сторон элементов и т.д. И все же, с другой стороны, существует еще один общий принцип инженерного чертежа, который почти диаметрально противоположен всем этим усилиям и намерениям – принцип, согласно которому пользователи не должны масштабировать чертеж для определения не указанного размера. Это строгое предупреждение часто повторяется на чертежах в виде стандартной примечания в штампе, сообщающего пользователю: "НЕ МАСШТАБИРОВАТЬ ЧЕРТЕЖ". Объяснение того, почему эти два почти противоположных принципа могут сосуществовать, заключается в следующем. Первый принцип – чертежи должны быть выполнены настолько тщательно и точно – служит главной цели существования инженерного чертежа, а именно – успешной передаче определения детали и критериев приемки, включая "то, как деталь должна выглядеть, если она изготовлена правильно". Достижение этой цели и создает чертеж, который можно масштабировать и получить точный размер. И поэтому возникает большое искушение сделать это, когда размер необходим, но не указан. Второй принцип – хотя масштабирование чертежа обычно работает, его все же не следует делать – служит нескольким целям, таким как обеспечение полной ясности относительно того, кто имеет право интерпретировать конструкторские намерения, и предотвращение ошибочного масштабирования чертежа, который изначально не был выполнен в масштабе (обычно обозначается как "чертеж не в масштабе" или "масштаб: NTS"). Когда пользователю запрещено масштабировать чертеж, он должен обратиться к инженеру (за ответами, которые он искал бы при масштабировании), и он никогда не будет ошибочно масштабировать то, что по своей сути не может быть точно масштабировано. Но в некотором смысле, наступление эпохи CAD и MBD ставит под сомнение эти предположения, сформировавшиеся много десятилетий назад. Когда определение детали задается математически с помощью твердотельной модели, утверждение о том, что нельзя запросить информацию у модели – прямой аналог "масштабирования чертежа" – становится абсурдным; потому что, когда определение детали задано таким образом, чертеж или модель не могут быть "не в масштабе". Двумерный эскиз, выполненный карандашом, может быть неточно укорочен и искажен (и, следовательно, не в масштабе), но все же оставаться полностью допустимым определением детали, пока используемые размеры являются указанными, и масштабирование чертежа пользователем не производится. Это связано с тем, что чертеж и его обозначения на самом деле являются символом желаемого, а не его точной копией. (Например, эскиз отверстия, который явно не является круглым, все же точно определяет деталь как имеющую истинно круглое отверстие, если обозначение гласит "10 мм DIA", потому что "DIA" неявно, но объективно сообщает пользователю, что искаженный нарисованный круг является символом, представляющим идеальный круг.) Но если математическая модель – по сути, векторная графика – объявлена официальным определением детали, то любое "масштабирование чертежа" может иметь смысл; в модели все еще может быть ошибка в том смысле, что то, что было задумано, не отображено (смоделировано); но не может быть ошибки типа "не в масштабе", потому что математические векторы и кривые являются репликами, а не символами, элементов детали. Даже в отношении 2D-чертежей производственный мир изменился с тех пор, как люди обращали внимание на соотношение масштаба, указанное на чертеже, или рассчитывали на его точность. В прошлом чертежи печатались на плоттере в точном масштабе, и пользователь мог знать, что линия на чертеже длиной 15 мм соответствует размеру детали 30 мм, потому что в поле "масштаб" штампа чертежа было указано "1:2". Сегодня, в эпоху повсеместной печати с настольных компьютеров, когда оригинальные чертежи или отпечатанные в масштабе чертежи часто сканируются на сканере и сохраняются в виде PDF-файла, который затем печатается с любым процентом увеличения, который пользователь считает удобным (например, "по размеру страницы"), пользователи практически перестали обращать внимание на соотношение масштаба, указанное в поле "масштаб" штампа чертежа. Что, в соответствии с правилом "не масштабировать чертеж", и так не особо им помогало.

Показываются размеры

Требуемые размеры элементов передаются посредством размеров. Расстояния могут быть указаны одним из двух стандартизированных видов размеров: линейным и ординатным. При линейных размерах на каждой из определяемых поверхностей показаны две параллельные линии, называемые "линиями выноски", расположенные на расстоянии между этими поверхностями. Линия, перпендикулярная линиям выноски, называемая "линией размера", с наконечниками стрелок на концах, располагается между линиями выноски и заканчивается на них. Значение расстояния указывается численно в середине линии размера, либо рядом с ней, либо в предусмотренном для этого месте. При ординатных размерах одна горизонтальная и одна вертикальная линия выноски устанавливают начало координат для всего чертежа. Начало координат обозначается нулями, расположенными на концах этих линий выноски. Расстояния вдоль осей X и Y до других элементов указываются с помощью других линий выноски, а значения расстояний указываются численно на их концах. Размеры круглых элементов указываются либо диаметральными, либо радиальными размерами. Радиальные размеры используют букву "R", за которой следует значение радиуса; диаметральные размеры используют символ диаметра – окружность с диагональной линией, направленной вперед – за которым следует значение диаметра. Линия, радиально направленная к круглому элементу и заканчивающаяся наконечником стрелки, называемая "выносной линией", используется как с диаметральными, так и с радиальными размерами. Все типы размеров обычно состоят из двух частей: номинального значения, которое является "идеальным" размером элемента, и допуска, который определяет величину, на которую значение может отклоняться в большую или меньшую сторону от номинального. Геометрическое размерное и позиционное допущение – это метод определения функциональной геометрии объекта.

Размеры чертежей

Размеры чертежей обычно соответствуют одному из двух различных стандартов: ISO (международный стандарт) или ANSI/ASME Y14.1 (американский). Метрические размеры чертежей соответствуют международным форматам бумаги. Это получило дальнейшее развитие во второй половине двадцатого века, когда фотокопирование стало доступным. Инженерные чертежи можно было легко увеличить (или уменьшить) вдвое и разместить на следующем большем (или, соответственно, меньшем) формате бумаги без отходов. Кроме того, размеры стержней метрических технических ручек выбирались таким образом, чтобы можно было вносить детали или изменения в чертеж, изменяя толщину линии примерно в √2 раза. Полный набор ручек включал стержни следующих размеров: 0,13, 0,18, 0,25, 0,35, 0,5, 0,7, 1,0, 1,5 и 2,0 мм. Однако Международная организация по стандартизации (ISO) рекомендовала использовать четыре толщины линий и установила для каждой цветовую кодировку: 0,25 (белый), 0,35 (желтый), 0,5 (коричневый), 0,7 (синий); эти стержни создавали линии, соответствующие различным высотам символов текста и форматам бумаги ISO. Все форматы бумаги ISO имеют одинаковое соотношение сторон – 1 к √2, что означает, что документ, разработанный для определенного формата, можно увеличить или уменьшить до любого другого формата, и он идеально подойдет. Учитывая такую простоту изменения размеров, обычно копируют или печатают документ на разных форматах бумаги, особенно в серии, например, чертеж на A3 может быть увеличен до A2 или уменьшен до A4. В США формат "A" соответствует формату "letter", а формат "B" – формату "ledger" или "tabloid". Ранее существовали и британские форматы бумаги, которые имели названия, а не буквенно-цифровые обозначения. Стандарты Американского общества инженеров-механиков (ASME) ANSI/ASME Y14.1, Y14.2, Y14.3 и Y14.5 часто используются в США.

Технические надписи

Техническая буквенность — это процесс формирования букв, цифр и других символов в техническом черчении. Она используется для описания или предоставления детальных спецификаций объекта. С целью обеспечения читаемости и единообразия стили стандартизированы, а умение писать буквы не связано с обычным почерком. На инженерных чертежах применяется готический шрифт без засечек, формируемый серией коротких штрихов. Строчные буквы редко встречаются на большинстве чертежей машин. Шаблоны ISO Lettering, разработанные для использования с техническими ручками и карандашами и соответствующие размерам бумаги ISO, создают символы буквенности в соответствии с международным стандартом. Толщина штриха связана с высотой символа (например, для символов высотой 2,5 мм толщина штриха, соответствующая размеру пера, составляет 0,25 мм, для 3,5 мм — 0,35 мм и так далее). Набор символов ISO (шрифт) имеет засечку в единице, перечеркнутую семёрку, открытые четвёрку, шестёрку и девятку, а также закруглённую верхнюю часть тройки, что повышает читаемость, например, при уменьшении чертежа формата A0 до A1 или даже A3 (и, возможно, последующем увеличении, воспроизведении, факсимильном копировании или микрофильмировании и т. д.). Когда чертежи CAD стали более популярными, особенно при использовании американского программного обеспечения, такого как AutoCAD, шрифтом, наиболее близким к этому стандарту ISO, был Romantic Simplex (RomanS) — проприетарный шрифт формата shx, ширина которого вручную корректировалась (с помощью override), чтобы он максимально соответствовал буквенности ISO для чертежной доски. Однако, из-за закрытой четвёрки и изогнутых шестёрки и девятки, шрифт формата shx мог быть трудно читаем при уменьшении. В более поздних версиях программных пакетов шрифт TrueType ISOCPEUR надёжно воспроизводит оригинальный стиль трафарета для чертежной доски, однако многие чертежи перешли на повсеместно используемый Arial.ttf.

Блок пересмотров

Блок ревизий (rev block) — это табличный перечень изменений (версий) чертежа, отражающий управление ревизиями. Традиционно блок ревизий располагают в верхнем правом углу (наиболее часто) или рядом с основной надписью.

Следующая сборка

Следующий монтажный блок, который часто также называют "где применяется" или иногда "блок соответствия", представляет собой перечень узлов более высокого уровня, в составе которых используется изделие, представленное на текущем чертеже. Этот блок обычно располагается рядом с основной надписью.

Список примечаний

Список примечаний содержит пояснения для пользователя чертежа, дополняющие информацию, не указанную в выносках на поле чертежа. Он может включать общие примечания, предупреждающие примечания или их сочетание. Традиционно список примечаний располагают вдоль краев поля чертежа.

Общие замечания

Общие примечания (G/N, GN) относятся ко всему содержанию чертежа, а не только к отдельным номерам деталей, поверхностям или элементам.

Флагманские примечания

Флаг-примечания или примечания с флажком (FL, F/N) – это примечания, которые применяются только к месту, на которое указывает выносная линия с флажком, например, к конкретным поверхностям, элементам или номерам деталей. Обычно выносная линия включает в себя значок флажка. Некоторые компании называют такие примечания "дельта-примечаниями", а номер примечания заключен в треугольный символ (похожий на заглавную греческую букву дельта, Δ). "FL5" (флаг-примечание 5) и "D5" (дельта-примечание 5) – типичные способы сокращения при использовании только символов ASCII.

Список материалов, список материалов, список деталей

Список материалов (L/M, LM, LoM), спецификация материалов (B/M, BM, BoM) или перечень деталей (P/L, PL) – это (обычно табличный) перечень материалов, используемых для изготовления детали, и/или деталей, используемых для изготовления узла. Он может содержать инструкции по термообработке, финишной обработке и другим процессам для каждого номера детали. Иногда такие LoM или PL оформляются как отдельные документы от самого чертежа. Традиционно спецификации материалов (LoM/BoM) располагают над штампом или в отдельном документе.

Таблицы параметров

Некоторые чертежи указывают размеры с использованием имен параметров (то есть переменных, таких как "A", "B", "C"), а затем приводят табличные данные со значениями параметров для каждого номера детали. Традиционно таблицы параметров, если они используются, располагаются вблизи краев поля чертежа, либо рядом с штампом, либо в другом месте по краям поля.

Виды и секции

Каждый вид или разрез представляет собой отдельный набор проекций, занимающий смежную область чертежа. Обычно виды и разрезы имеют выносные указатели с перекрестными ссылками на конкретные зоны чертежа.

Зонами

Часто чертеж разделяют на зоны с помощью буквенно-цифровой сетки, с обозначениями зон по краям, например, A, B, C, D вдоль сторон и 1, 2, 3, 4, 5, 6 сверху и снизу. Таким образом, названия зон могут быть, например, A5, D2 или B1. Эта функция значительно упрощает обсуждение и указание на конкретные участки чертежа.

Сокращения и символы

Как и во многих технических областях, в инженерном черчении в течение 20-го и 21-го веков был разработан широкий спектр сокращений и условных обозначений. Например, холоднокатаная сталь часто обозначается как CRS, а диаметр – как DIA, D или ⌀. Большинство инженерных чертежей не зависят от языка: текст ограничивается титульным блоком, а вместо слов используются условные обозначения. С появлением компьютерных чертежей для производства и механической обработки многие условные обозначения устарели и вышли из широкого употребления. Это создает проблему при интерпретации старых чертежей, выполненных от руки, содержащих малоизвестные элементы, которые сложно найти в стандартных учебниках или нормативных документах, таких как стандарты ASME и ANSI. Например, ASME Y14.5M 1994 года исключает некоторые элементы, передающие важную информацию, содержащуюся в более ранних чертежах ВМС США и авиастроительных чертежах времен Второй мировой войны. Исследование назначения и значения некоторых условных обозначений может оказаться сложной задачей.

Юридические инструменты

Инженерный чертеж является юридическим документом (то есть юридическим инструментом), поскольку он содержит всю необходимую информацию о том, "что требуется", для людей, которые будут использовать ресурсы для воплощения идеи в реальность. Таким образом, он является частью договора; заказ на покупку и чертеж вместе, а также любые сопутствующие документы (заказы на инженерные изменения [ECO], спецификации) составляют договор. Следовательно, если полученный продукт окажется неверным, рабочий или производитель защищены от ответственности, если они добросовестно выполнили инструкции, содержащиеся в чертеже. Если же эти инструкции были неверными, то вина лежит на инженере. Поскольку производство и строительство обычно являются очень дорогостоящими процессами (требующими значительных капиталовложений и выплаты заработной платы), вопрос об ответственности за ошибки имеет юридические последствия.

Отношение к определению на основе модели (MBD/DPD)

На протяжении веков инженерный чертеж был единственным способом передачи информации от проектирования к производству. В последние десятилетия появился другой метод, называемый определением на основе модели (MBD) или определением цифрового продукта (DPD). В MBD информация, зафиксированная в приложении CAD, автоматически передается в приложение CAM (компьютерное сопровождение производства), которое (с использованием или без использования программ постобработки) генерирует код на других языках, например G-код, для исполнения на станке с ЧПУ (числовым программным управлением), 3D-принтере или (все чаще) на гибридном станке, использующем оба этих метода. Таким образом, сегодня информация часто поступает от конструктора непосредственно в изготовленную деталь, минуя этап кодирования в инженерный чертеж. В MBD набор данных, а не чертеж, является юридически значимым документом. Термин "пакет технических данных" (TDP) теперь используется для обозначения полного комплекта информации (в любом формате), передающего данные от проектирования к производству, включая наборы данных 3D-моделей, инженерные чертежи, распоряжения на внесение инженерных изменений (ECO), ревизии спецификаций и дополнения к ним и т.д. Для осуществления производства по-прежнему требуются программисты CAD/CAM, настройщики и операторы станков с ЧПУ, а также другие специалисты, такие как сотрудники отдела контроля качества (инспекторы) и логистики (для обработки материалов, отгрузки и приемки, а также выполнения административных функций). Эти специалисты часто используют чертежи, созданные на основе набора данных MBD, в своей работе. При соблюдении установленных процедур всегда документируется четкая иерархия, и при ознакомлении с чертежом пользователь видит примечание, указывающее, что данный чертеж не является определяющим документом (поскольку таковым является набор данных MBD). В таких случаях чертеж остается полезным документом, однако юридически он классифицируется как "только для ознакомления", что означает, что в случае возникновения каких-либо разногласий или неточностей, определяющим является набор данных MBD, а не чертеж.