در دنیای مهندسی مکانیک و ساخت و تولید، نقشه‌های فنی به‌عنوان زبان مشترک بین طراحان، مهندسان و تکنسین‌های تولید شناخته می‌شوند. برای تولید یک قطعه دقیق و بدون خطا، مهندسان نیاز دارند که نقشه‌ها را به درستی تفسیر کرده و استانداردهای مرتبط با اندازه‌گیری و تلرانس‌ها را رعایت کنند.
یکی از بخش‌های مهم نقشه‌خوانی، درک مفاهیم تلرانس‌های هندسی و ابعادی است که تضمین‌کننده قابلیت ساخت و مونتاژ قطعات هستند. در این مقاله، به بررسی اصول نقشه‌خوانی مهندسی، انواع تلرانس‌ها و نحوه استفاده از آن‌ها در طراحی و تولید پرداخته خواهد شد.
بخش اول: نقشه‌خوانی مهندسی
۱.۱. مفهوم نقشه‌خوانی در مهندسی
نقشه‌های فنی، تصاویر دوبعدی از یک قطعه سه‌بعدی هستند که شامل اطلاعاتی مانند ابعاد، تلرانس‌ها، زبری سطح و مشخصات مواد می‌شوند. این نقشه‌ها توسط نرم‌افزارهای طراحی مانند AutoCAD، SolidWorks، و CATIA تهیه شده و به‌عنوان مبنای ساخت قطعات صنعتی استفاده می‌شوند.
۱.۲. اجزای اصلی یک نقشه فنی
هر نقشه مهندسی شامل بخش‌های مختلفی است که اطلاعات ضروری را به کاربر منتقل می‌کند:
• نمای اصلی (Main View): دید کلی از قطعه را ارائه می‌دهد.
• نماهای جانبی (Side Views): نمایش جزئیات در زوایای مختلف.
• مقیاس (Scale): نسبت ابعاد نقشه به ابعاد واقعی قطعه.
• خطوط و نشانه‌ها: شامل خطوط محور، خطوط برش، خطوط مخفی و غیره.
• جدول مشخصات (Title Block): اطلاعاتی مانند نام قطعه، شماره نقشه و واحد اندازه‌گیری.
۱.۳. انواع نماها در نقشه‌خوانی
در نقشه‌خوانی مهندسی، چندین نوع نما برای نمایش یک قطعه استفاده می‌شود:
• نمای ایزومتریک: نمایش سه‌بعدی از قطعه.
• نمای روبه‌رو، بالا و جانبی: نمایش دوبعدی از زوایای مختلف.
• برش‌ها: نشان‌دهنده جزئیات داخلی قطعه.
بخش دوم: انواع تلرانس‌ها در نقشه‌های مهندسی
۲.۱. تعریف تلرانس (Tolerance)
تلرانس به معنای محدوده مجاز انحراف از مقدار اسمی یک اندازه است. به دلیل خطاهای اجتناب‌ناپذیر در فرآیندهای تولید، هیچ قطعه‌ای نمی‌تواند دقیقاً برابر مقدار اسمی طراحی شده باشد، بنابراین تلرانس‌ها برای اطمینان از کارکرد صحیح قطعات درنظر گرفته می‌شوند.
۲.۲. انواع تلرانس‌های مهندسی
تلرانس‌ها به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:
۲.۲.۱. تلرانس‌های ابعادی (Dimensional Tolerances)
این تلرانس‌ها به کنترل اندازه‌های قطعه، مانند طول، عرض، قطر و ضخامت، مربوط می‌شوند.
انواع تلرانس‌های ابعادی:
۱. تلرانس یک‌طرفه (Unilateral Tolerance): مقدار مجاز انحراف فقط در یک جهت است.
۲. تلرانس دوطرفه (Bilateral Tolerance): مقدار مجاز انحراف در هر دو جهت است.
۳. تلرانس حدی (Limit Tolerance): حد بالا و پایین مشخص شده و قطعه باید بین این دو مقدار باشد.
۲.۲.۲. تلرانس‌های هندسی (Geometric Tolerances)
تلرانس‌های هندسی برای کنترل موقعیت، جهت‌گیری و شکل قطعات مکانیکی استفاده می‌شوند. این تلرانس‌ها با استاندارد GD&T (Geometric Dimensioning and Tolerancing) شناخته می‌شوند و شامل دسته‌های زیر هستند:
۱. تلرانس‌های فرم (Form Tolerances)
این تلرانس‌ها برای کنترل شکل کلی قطعات به کار می‌روند:
• راستایی (Straightness): کنترل میزان انحراف یک خط از حالت ایده‌آل.
• تختی (Flatness): میزان ناهمواری یک سطح را مشخص می‌کند.
• گردی (Roundness): تلرانس دایره‌ای برای اطمینان از یکنواختی سطح مقطع.
• استوانه‌ای بودن (Cylindricity): تلرانس کلی برای کنترل استوانه‌ای بودن قطعات.
۲. تلرانس‌های جهت‌گیری (Orientation Tolerances)
این تلرانس‌ها جهت و زاویه قطعات را کنترل می‌کنند:
• توازی (Parallelism): مشخص می‌کند که یک سطح نسبت به سطح دیگر چقدر موازی است.
• عمودیت (Perpendicularity): میزان انحراف یک سطح از زاویه ۹۰ درجه را کنترل می‌کند.
• زاویه‌داری (Angularity): میزان دقت زاویه‌ای بین دو سطح را تعیین می‌کند.
۳. تلرانس‌های موقعیت (Location Tolerances)
این تلرانس‌ها برای کنترل مکان سوراخ‌ها، شیارها و سایر ویژگی‌های قطعه استفاده می‌شوند:
• مکان‌یابی (Position): میزان انحراف موقعیت یک ویژگی مانند سوراخ از مقدار اسمی.
• هم مرکز (Concentricity): میزان هم‌مرکزی دو دایره را کنترل می‌کند.
بخش سوم: اهمیت تلرانس‌ها در تولید و مونتاژ
۳.۱. تأثیر تلرانس‌ها در قابلیت ساخت (Manufacturability)
تلرانس‌های سخت‌گیرانه ممکن است باعث افزایش هزینه‌های تولید شوند، زیرا نیاز به ماشین‌کاری دقیق‌تر و کنترل کیفیت بالاتری دارند. در مقابل، تلرانس‌های بازتر می‌توانند هزینه‌ها را کاهش داده اما دقت عملکرد را کاهش دهند.
۳.۲. تلرانس‌ها در مونتاژ قطعات
یکی از مهم‌ترین کاربردهای تلرانس‌ها، ایجاد قابلیت مونتاژ قطعات با یکدیگر است. اگر تلرانس‌ها به‌درستی انتخاب نشوند، ممکن است قطعات به‌درستی در کنار یکدیگر قرار نگیرند یا اصطکاک بیش از حد ایجاد شود.
۳.۲.۱. سیستم‌های تلرانسی مونتاژ
در فرآیند مونتاژ، دو سیستم تلرانسی متداول وجود دارد:
۱. سیستم محور مبنا (Shaft Basis System): قطر محور ثابت است و قطر سوراخ متغیر.
۲. سیستم سوراخ مبنا (Hole Basis System): قطر سوراخ ثابت است و قطر محور متغیر.
مثال کاربردی:
• در ساخت بلبرینگ‌ها از سیستم سوراخ مبنا استفاده می‌شود تا همواره یاتاقان‌ها به‌درستی در جای خود قرار گیرند.
بخش چهارم: استانداردهای تلرانس‌گذاری در نقشه‌های مهندسی
۴.۱. استانداردهای بین‌المللی تلرانس‌گذاری
برای اطمینان از یکپارچگی در نقشه‌های مهندسی، چندین استاندارد بین‌المللی برای تلرانس‌گذاری وجود دارد:
• ISO 2768: استاندارد تلرانس‌های عمومی برای قطعات ماشینی.
• ASME Y14.5: استاندارد تلرانس‌گذاری هندسی و ابعادی.
• DIN 7168: استاندارد تلرانس‌های عمومی در اروپا.
