エンジニアリング図面の概要と必須構成要素：設計意図を正確に伝える技術

絵を描くことは、自分の考えを伝える優れた技法です。インダストリアルデザインの広い概念の中で、エンジニアリング図面または技術図面は、実際のオブジェクトの生産に携わる設計者にとって必須のスキルです。

エンジニアリング図面は、標準化された言語と記号を使用して、製品や部品の製造に必要なすべての情報を正確かつ視覚的に伝達します。

このガイドは、あなたの設計意図をサプライヤーに正確に伝える、明確なエンジニアリング図面の理解を作成するのに役立つように設計されています。

エンジニアリング図面とは

エンジニアリング図面は、機械図面、製造図面、ブループリント、図面などとも呼ばれ、部品の形状、構造、寸法、公差、精度、その他の要件を計画の形で示す技術図面です。エンジニアリング部品の要件を定義し、設計コンセプトを伝えるのに役立ちます。

エンジニアはエンジニアリング図面を使用して、特定のオブジェクトに関する情報を伝達します。「詳細図」という用語は、コンポーネントの構築に必要な幾何学を指定するために一般的に使用される図面を指します。最も基本的なコンポーネントであっても、完全に記述するには多くの図面が必要です。

エンジニアリング図面は、より包括的な製造図面、製造ブループリント、機械図面、寸法図などの作成の出発点として使用できます。図面に関する詳細情報（誰が描いたか、誰が承認したかなど）は、タイトルブロックまたは情報ボックスに含まれます。

なぜエンジニアリング図面を使用するのか

単一の部品のエンジニアリング図面は、部品の構造、寸法、公差、その他の要件を視覚的に表現します。製造業界では、単一の部品図がしばしば加工の単位として使用されます。

エンジニアは、組立図を使用して、特定の機能を達成するために複数の部品から組み立てられた機械/装置を示すことができます。組立図は、個々の部品の実際の生産が組立要件を満たしているかどうかを検証するためによく使用されます。

エンジニアリング図面の準備方法

エンジニアリング図面には、手書き図面とコンピュータ図面の2つの一般的な方法があります。

製図板、紙、定規、ノギス、丸ゲージは手書き図面に不可欠なツールです。大学の授業に適しており、大学生の空間想像力と概念的スキルを発展させ、創造的思考の基盤となる重要な役割を果たします。

コンピュータ図面は、一般的にCADソフトウェアで使用され、現代の製造業界により適しています。CNCシステムを搭載したCNC加工センターは、デジタルファイルからデータと情報を直接読み取り、それに応じて加工プログラムを生成できるため、時間と労力を節約できます。同時に、コンピュータ図面は図面の修正を容易にし、一方で設計のさまざまなバージョンを保持でき、他方で手書き図面の面倒なプロセスを排除します。

3Dモデルも加工センターで使用できますが、材料、公差、特別要件などの重要な情報を伝えるためにエンジニアリング図面が必要です。通常、3Dモデルとエンジニアリング図面を併用することを推奨します。

エンジニアリング図面の基本構成要素

タイトルブロック

エンジニアリング図面のブロック内の文書タイトルは、ページの右下隅にあります。情報ブロックとしても知られ、部品名、部品に携わった人の名前（設計、チェック、承認）、会社名、図面番号、その他の関連情報が含まれます。

さらに、測定単位、投影角法、表面仕上げ基準、スケール、構造材料などの技術的詳細も含まれます。タイトルブロックは、技術図面のすべての部分をよりよく理解するために使用されます。

座標

大規模または複雑な技術図面では、座標が一般的に使用され、図面の境界に沿って配置されます。図面の内容について議論する際、これらの参照点がガイドとして機能します。

線の種類

エンジニアリング図面ではすべての線が等しいわけではありません。部品の可視境界と隠れ境界、中心線、その他の詳細を、さまざまな選択肢で表示できます。以下は線の種類です。

実線

図面線、または実線が最も一般的です。オブジェクトの物理的境界の視覚的表現です。言い換えれば、実線は実際のオブジェクトを描くために使用されます。線の太さに変化があり、外側の輪郭には太い線、内側の輪郭には細い線が使用されます。

隠れ線

肉眼では見えない線は、設計によって隠されていた情報を明らかにできます。旋削部品の内部段差の長さは、断面図や切り欠き図の代わりに隠れ線で示せます。

中心線

穴や対称形状を持つ部品は、中心線を使用して示せます。対称性は図面の寸法数を減らし、視覚的に魅力的にし、読者が理解しやすくします。

寸法線

補助線は収集されるデータを記述するために使用されます。2つの矢印が、寸法線上の補助線を、上部の測定値（または画像上部のように内部）から分離します。

断面表示線

ビューが分割されるとき、分割線が現れます。長さ3000mm、幅10mmで同じ幾何学的特性を持つ部品の場合、分解図はスペースを取りすぎずにすべての情報を提供します。

CNCマシンはワークピースの完全なビューを必要とし、それを切削します。あるいは、製造エンジニアが測定値だけから部品全体を再作成しなければなりません。

切断面線

切断面線は、切り欠きビューでの切り欠きの経路を示します。ここではA-A切断線が両タイプの穴を表示しています。

寸法と測定

寸法とは、関連する測定単位で、部品のサイズ、位置、向き、形状、またはその他の幾何学的特性を表す数値です。したがって、寸法記入とは、線、数字、記号、注記などを用いて、図面上にオブジェクトのサイズおよびその設計と操作に不可欠なその他のデータを描写するプロセスです。

オブジェクトの形状とサイズを知るまで、それを構築することはできません。その結果、オブジェクトの形状、寸法、その他の関連データを描写するエンジニアリング図面が必要です。オブジェクトのさまざまな特徴のサイズと位置は、寸法を提供することで示されます。例えば、オブジェクトの寸法、部品名、穴の直径を決定するために使用されます。

さらに、部品を機械加工する際、10mmの長さを100% 10mmにすることを保証するのはしばしば困難で、最終製品は9.9mmまたは10.2mmになる可能性があります。これは、上下限偏差を制限する公差を定義し、サプライヤーが重要な寸法を理解するのを助けることで対処できます。

ビューの種類

部品形状の外部構造を表現するために使用されます。基本ビューと補助ビューがあり、後者には向きビュー、部分ビュー、斜視図が含まれます。

正投影図

正投影図はエンジニアリング図面の内容の核心です。三次元オブジェクトの二次元表現を正投影図または正投影と呼びます。

したがって、2Dビューは部品の生産に必要なすべての情報を提供しなければなりません。この表現では長さの歪みが回避されます。

すべての必要な情報を伝える最も一般的な方法として、多面図には通常3つのビューが含まれます：

• 正面図
• 上面図
• 側面図

すべての情報を表示するために、いくつかの追加ビューが必要な場合があります。少ない方が確実に良いです。

地域によって、ビューは少し異なります。この画像を見て、米国とISOのレイアウトを比較してください。

ISOと米国の図面レイアウトは互いに正反対です。

左側は第1角法と呼ばれます。この配置には上面図、正面図、側面図などがあります。ヨーロッパではISO規格が最も一般的に使用されます。

画像の右側には第3角法が見られます。これらすべての画像は時系列で配置されています。米国とカナダは特にこの配置を好みます。

等角投影図

上図は等角投影図の例です。等角投影図は三次元オブジェクトを描写します。正面図と比較すると、すべての垂直線は垂直のまま、平行線は30度の角度で描かれます。

垂直線と平行線は正しい長さを持ちます。定規と画像のスケーリングを使用して、例えば紙の図面の長さを簡単に測定できます。角度のついた線は同じではありません。

等角投影図と透視図の違いを知ることは重要です。芸術では、透視図は人間の目に映るオブジェクトを描写します。エンジニアは光学的錯覚に頼らず、事実に基づきます。

部分ビュー

部分ビューは、オブジェクトの一部を基本投影面に投影して得られるビューです。矢印と文字を使用して表現する部分と投影方向を示し、ビューの名前を示します。局所ビューは基本ビューの形で配置するか、向きビューの形で配置してマークできます。

詳細ビュー

他のビューでのコールアウトやセグメントとして、詳細ビューはモデル全体を示します。詳細ビューは、親ビューよりもはるかに細かいレベルでモデルを描写することがよくあります。

補助ビュー

補助ビューは、水平面でも垂直面でもない面に対する正投影図です。傾斜面を歪みなく表示するのに役立ちます。

斜視図

斜視図は、基本投影面に平行でない平面に投影されたオブジェクトのビューです。斜視図は通常、向きビューの形で配置され、大文字の矢印で投影方向を示し、同じ文字を対応する斜視図の上にマークします。必要に応じて、斜視図の回転配置も許可されます。ビューの名前を示す大文字は回転記号の矢印端の近くにあり、文字の後に回転角度をマークすることも許可されます。

実際の生産では、部品の形状は非常に多様で、上記のビューだけでは部品の内部と外部の形状と構造を明確に表現するには不十分です。そのため、部品の構造形状を表現するさまざまな方法があります：断面図、断面ビュー、部分拡大図など。

断面図

複雑なオブジェクト（自動車のエンジンブロックなど）の内部をよりよく描写するには、切断したように見えるオブジェクトをスケッチします。このようにして、スケッチの多くの隠れ線が消去されます。

断面法は、オブジェクトを切り離したように図示することで、オブジェクトの内部構造を描く練習です。断面法は多くの工業設計の共通機能です。

上記のブロックを断面すると、ブロックAとBになります。絵やスケッチのオブジェクトは、リンゴのように好きなように断面できます。

全断面

切断面線がオブジェクトを完全に貫通する場合、このタイプの断面を全断面と呼びます。

より詳細な観察が必要なときはいつでもオブジェクトを断面できます。このオブジェクトは2つの半分に切断されているのがわかります。

半断面図

部品に対称面がある場合、対称面に垂直な投影面に投影された図を対称中心線で境界とし、半分を断面図として、もう半分をビューとして描くことができます。この断面図を半断面図と呼びます。半断面図は、内部と外部の構造を表現する必要がある対称部材に使用されます。半断面図の境界線は一点鎖線で描かれます。図の対称性により、部品の内部構造が断面で明確に表現されているため、ビュー部分には隠れ線は描かれません。

部分断面

部分断面を持つビューは、所定の深さで材料を切り取ることでモデルの内部詳細を明らかにするために使用できます。切り取り部分は、通常スプラインである閉じたプロファイルで定義されます。ユーザーは正確な深さを入力するか、別のビューの場所を参照して深さを指定できます。

断面ビュー

オブジェクトの断面積に関して、そのオブジェクトの断面の正投影は全体積に等しいです。例えば、高さh、半径rの円筒は、中心軸に沿って直交方向から見たときにこの面積を持ちます。

部分拡大図

技術図面文書での部分ビューの使用により、部品の必要な詳細を提供しやすくなります。多くの場合、部品の部分ビューを使用すると、部品についてより詳細を示しやすくなります。

組立図

エンジニアは、組立図で各個別部品に関するすべての情報を盛り込もうとする間違いをよく犯します。これは、これらの技術図面の目的が組立プロセスを容易にすることだと心に留めておけば回避できます。

これを達成するために、断面図、番号付き部品、一般寸法、切断、詳細ビュー（クローズアップ）などのツールを利用できます。

取り付け方法に関係なく、各コンポーネントがどこに行き、どのように取り付けられるかが明確であるべきです。あなたの利益のために、部品表に部品番号、名前、数量に関する正確な情報があることを確認してください。これらすべてが、工作機械でのプロジェクトをより効率的にする組立図の設計に役立ちます。

エンジニアリング図面でよくある4つの間違い

1. 寸法の記入が不完全、乱雑、漏れ、重複している。

(1) 部品の重要寸法は直接記入しなければなりません。

(2) 閉じた寸法の出現を避けてください。

(3) 加工と測定を容易にするために寸法を記入してください。

2. ビューの誤り。ビューが正しく配置されていない、または互いに対応しておらず、設計意図を明確に表現していない。

3. ワークピースの寸法精度要求が高いのに寸法公差が記入されておらず、大きな加工誤差とスクラップワークピースが発生する。

4. 部品の技術要求（寸法公差、形状公差、表面粗さを含む）が標準化されて記入されていない。

結論

設計者、エンジニア、機械技師にとって、エンジニアリング図面はアイデアと視点を伝える最良の方法の一つです。

設計者とエンジニアは、部品特徴を明確に描き、図面を通じて重要な情報を伝達することで、サプライヤーが重要な情報を正確に把握し、設計意図を理解し、加工ソリューションを開発するのを助けます。

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