Obecné požadavky na výkresy součástí

V této lekci si zopakujeme základní požadavky na obsah a formu strojírenských výkresů jednotlivých součástí, které jsou z velké části dány příslušnými technickými normami. Bez dokonalé znalosti těchto norem a jejich správného výkladu není možné zpracovat výkres tak, aby podle něj mohla být součást správně a opakovaně vyráběna. Uvedeme zde také několik základních pravidel a postupů, které je vhodné při tvorbě výkresů součástí dodržovat.

 

Obsah strojírenského výkresu

Strojírenský výkres je souhrnem technických informací umožňujících správnou a opakovanou výrobu popisované součásti. Informace, které výkres obsahuje, lze rozdělit do několika hlavních kategorií:

• Informace o tvaru součásti.

• Informace o rozměrech součásti.

• Informace o přesnosti součásti.

• Informace technologického charakteru.

• Informace o materiálu a polotovaru.

• Informace sloužící k identifikaci výkresu.

Všechny tyto informace jsou velmi důležité a neuvedení kterékoliv z nich způsobí, že součást nemůže být správně vyrobena.

Informace o tvaru součásti

Tvar součásti na výkresu určujeme pomocí jejího grafického vyobrazení. Toto vyobrazení převádí prostorovou (3D) součást do zobrazení v rovině (2D) pomocí takzvaného pravoúhlého promítaní. Nejběžnější způsoby tohoto promítaní se označují jako „evropské“ (ISO-E) nebo „americké“ (ISO-A). Oba způsoby se liší v zásadě pouze umístěním jednotlivých pohledů na výkrese. Ve všech příkladech uvedených v tomto materiálu bude použito promítání ISO-E. Použitý způsob promítání je uveden na výkrese (obvykle v rohovém razítku).

Pravoúhlé promítání umožňuje každou součást zobrazit pomocí šesti základních pravoúhlých průmětů-pohledů. Jsou to tyto pohledy:

• Nárys (pohled zepředu).

• Půdorys (pohled shora).

• Levý bokorys (pohled z levé strany).

• Pravý bokorys (pohled z pravé strany).

• Pohled zdola.

• Pohled shora.

V praxi je zobrazení součásti na výkrese pomocí všech šesti pohledů spíše výjimkou. Volba potřebných pohledů se řídí v zásadě pouze požadavkem na to, aby použité pohledy jednoznačně popisovaly tvar součásti. Zároveň je nutné, aby bylo možné v použitých pohledech dostatečně a beze zbytku určit (zakótovat) všechny rozměry součásti. Protože však řada součástí obsahuje tvary (dutiny, velmi malé detaily atd.), které nelze kótovat s ohledem na zásadu zakazující kótovaní k neviditelným hranám nebo jejich velikost při zvoleném měřítku, je nutné doplnit zvolené pohledy (průměty) dalšími vyobrazeními. Mezi tato další vyobrazení patří zejména vhodně volené řezy a detailní (obvykle zvětšené) částečné pohledy umožňující přehledné kótování malých tvarů. V zásadě je tedy možno říci, že součást zobrazíme na výkrese pouze v tolika pohledech, řezech a detailech, abychom beze zbytku popsali její skutečný tvar a umožnili jeho dokonalé zakótování. Počet těchto pohledů řezů a detailů by měl být s ohledem na čitelnost a přehlednost výkresu co nejmenší. Volba počtu pohledů, řezů a detailů je při dodržení této podmínky zcela libovolná. (je např. běžné zobrazení jednoduchých rotačních součástí pouze jediným osovým řezem). Je nutné zmínit, že označování a kreslení řezů a detailních pohledů se řídí příslušnými normami a zásadami zvoleného způsobu promítání. Při zobrazování součásti na výkresech je vhodné dodržovat následující postup:

• Nejdříve rozhodneme o tom, který pohled zvolíme jako základní (je vhodné, aby to byl pokud možno ten pohled, ve kterém je zobrazeno nejvíce informací o tvaru součásti). Základním pohledem může být i řez.

• Podle základního pohledu zvolíme další pohledy, řezy a detaily tak, abychom beze zbytku popsali tvar součásti a aby bylo možno součást úplně zakótovat.

• Podle počtu a typu zvolených pohledů a řezů a jejich uspořádání s ohledem na pravidla pravoúhlého promítání zvolíme vhodný normalizovaný formát výkresu a vhodné měřítko zobrazení součásti.

• Nakreslíme součást ve zvolených pohledech tak, abychom rovnoměrně využili celou plochu zvoleného formátu výkresu.

• Do nakreslených pohledů zakreslíme osy symetrie a osy všech rotačních prvků součásti (je-li to vhodné, kreslíme osy ještě před tím, než začneme kreslit obrysy součásti).

Informace o rozměrech součásti

Rozměry součásti jsou na výkrese uváděny těmito způsoby:

• Pomocí kótování.

• Pomocí rozměrových tabulek (např. tabulky souřadnic otvorů).

• Pomocí speciálních normalizovaných tabulek (ozubená kola, pružiny…).

• Pomocí poznámek a odkazů (uvedení poznámky nad rohovým razítkem, odkazem na rozměrovou normu použitého prvku atd.).

Pro uvádění rozměrů na výkresech platí dvě hlavní zásady:

• Zásada úplnosti, která říká, že na výkrese součásti musí být uvedeny ať přímo nebo nepřímo všechny její rozměry (nepřímo uvedený rozměr vyplývá z rozměrů přímo uvedených).

• Zásada jednoznačnosti, která říká, že žádný z rozměrů nesmí být na výkrese uveden více jak jedenkrát, a to ani nepřímo (rozměry nesmí být uváděny tzv. duplicitně).

Nedodržení těchto zásad způsobí, že součást nelze vyrobit (chybí potřebné rozměry), nebo součást lze vyrobit různým způsobem (různě uvedené duplicitní míry). Abychom se pokud možno vyhnuli nedodržení některé z výše uvedených zásad, je vhodné při kótovaní postupovat v těchto krocích:

• Nejdříve zakótujeme největší rozměry součásti, které budeme potřebovat při rozhodování o volbě polotovaru (u „hranatých“ součástí to jsou maximální délka, šířka a výška, u rotačních dílů je to maximální délka a největší průměr).

• Dále zakótujeme všechny funkční rozměry (většinou se jedná o ty rozměry, u kterých budeme zapisovat vyšší přesnost, než kterou udává norma o všeobecných tolerancích ISO 2768).

• Pokračujeme dalšími nezakótovanými rozměry, které se budou obrábět.

• Zakótujeme zbylé chybějící nefunkční a neobráběné rozměry (pokud takové ještě zbývají).

Informace o přesnosti součásti

Přesnost součásti je na výkrese popsána třemi základními typy údajů. Jsou to:

• Rozměrové tolerance uváděné buď přímým číselným uvedením příslušné horní a dolní mezní úchylky daného rozměru nebo pomocí tolerančních značek podle normy ISO. Není-li přesnost rozměru předepsána, platí úchylky předepsané normou ČSN ISO 2768-1.

• Údaje o drsnosti povrchu. Údaje o drsnosti se uvádějí většinou pomocí střední aritmetické odchylky profilu R_a. Na výkrese uváděné hodnoty R_a v mikrometrech jsou dány stupnicí dle ČSN ISO 468 (ČSN 01 4451).

• Údaje o geometrické přesnosti udávané pomocí úchylek tvaru a polohy. Není-li geometrické přesnost předepsána, platí úchylky tvaru a polohy předepsané normou ČSN ISO 2768-2.

Protože hodnoty drsnosti na rozdíl od rozměrových tolerancí a úchylek tvaru a polohy nejsou definovány žádnou „všeobecnou“ normou, musí mít každá plocha součásti definovanou drsnost přímo na výkrese. Abychom se u složitějších součástí vyhnuli velkému množství značek drsnosti, předepisujeme na výkrese tzv. souhrnnou značku drsnosti, kterou umístíme nad levý horní okraj rohového razítka (resp. nad levý horní okraj poznámek zapsaných nad rohovým razítkem). Tato souhrnná značka drsnosti je na výkrese umístěna vždy bez ohledu na typ výkresu (součásti i sestavy) a počet různých značek drsnosti obsažených na výkrese! Je nutné si uvědomit, že volba zbytečně vysoké přesnosti nebo malé drsnosti významným způsobem zvyšuje cenu součásti a její výrobní (technologickou) náročnost. Vzájemný vztah mezi jednotlivými rozměrovými a geometrickými tolerancemi a drsností není libovolný! Určující je vždy velikost rozměrové tolerance, od které se odvíjí možná velikost geometrických tolerancí i drsnosti povrchu. Přesnost součásti je zásadně ovlivněna použitým způsobem (technologií) výroby. Určit potřebnou přesnost součásti nelze bez znalosti funkce součásti a technologie její výroby!

Informace technologického charakteru

Informace technologického charakteru jsou obsaženy v každém výkrese (i kdybychom je tam výslovně neuváděli). Například rotační tvar napovídá, že by součást mohla být soustružena. Vyšší geometrická přesnost nebo malá hodnota drsnosti rotační plochy může být určující pro její dokončení například broušením atd. Výslovně uvádíme na výkrese technologické údaje zejména tehdy, kdy je teoreticky možné dosáhnout tvaru, přesností apod. různými výrobními postupy (technologiemi) a když by tyto různé postupy mohly vést k různým funkčním vlastnostem. Předepisovat technologii je možné i s ohledem na dosažení výsledné kalkulované ceny součásti. Technologické údaje se většinou předepisují pomocí poznámek nad rohovým razítkem nebo pomocí odkazů vztažených k prvku, kterého se týkají. Technologické údaje se nejčastěji týkají:

• Způsobu a podmínek tepelného zpracování.

• Povrchových úprav (nátěry, povlaky, pokovování, konzervování…).

• Předepsání konkrétního způsobu nebo postupu výroby celé součástí nebo jejího prvku.

• Způsobu kontroly.

Informace o materiálu a polotovaru

Údaj o materiálu a použitém polotovaru je zcela zásadním údajem. Bez udání materiálu nelze součást vyrobit, protože použitý materiál významným způsobem ovlivňuje její mechanické, a tím i funkční parametry. Volba vhodného polotovaru pak může zásadním způsobem ovlivnit zejména výrobní cenu součásti. Údaje o materiálu a polotovaru se většinou uvádí v příslušném oddílu rohového razítka.

Při volbě materiálu vychází konstruktér většinou ze zkušenosti a z odborné literatury. Předběžně navržený materiál je po konstrukčním návrhu součásti ověřen pomocí pevnostních výpočtů nebo funkčních zkoušek hotové součásti.

Volba polotovaru vždy vychází z tvaru a maximálních rozměrů hotové součásti. V některých případech musíme brát v úvahu i použitou technologii výroby (zohlednit tzv. technologické přídavky). Při volbě polotovaru platí tyto zásady:

• Přednostně volíme vždy normalizovaný polotovar.

• Volíme takový tvar a rozměr polotovaru, abychom minimalizovali požadavky na jeho další obrábění. (Je vždy levnější použít dražší polotovar, který se méně obrábí, než více obrábět levný polotovar).

• Volíme přednostně takové velikosti polotovarů, které jsou dostupné u standardních dodavatelů, protože ne všechny velikosti polotovarů uváděné v jednotlivých rozměrových normách jsou běžně vyráběny. Méně frekventované rozměry mohou být např. dodávány pouze na zvláštní objednávku, což může být za jistých okolností dražší nebo termínově hůře vyhovující, než by bylo použití méně vhodného, standardně dostupného polotovaru.

• Volba polotovaru může ovlivnit i předepisování drsnosti povrchu (rozložení neobráběných ploch), proto volíme polotovar vždy před předpisováním drsností povrchů!

Informace sloužící k identifikaci výkresu

Každý výkres je součástí výrobní dokumentace popisující konkrétní technické zařízení. Tato dokumentace a její struktura se řídí určitými pravidly, která vyžadují, aby byl každý výkres zcela jednoznačně v rámci této struktury identifikovatelný. K tomu slouží především číslo výkresu specifického tvaru, který je dán použitým systémem řízení technické dokumentace. Pro snadnější orientaci mají výkresy i názvy vycházející z tvaru nebo určení dílce. Tyto názvy by měly být pokud možno co nejkratší (jednoslovné, dvouslovné, popřípadě kombinací slovního označení a pořadového čísla). Dále je na výkrese uváděno jméno jeho autora, jména kontrolujících osob a data týkající se jeho vzniku a případných změn apod. Bez uvedení těchto identifikačních údajů je prakticky nemožné výkres vyhledat v případě opakované výroby součásti, kterou popisuje. Bez uvedení těchto údajů na výkresech součásti není možné zpracovat kusovníky na výkresech sestav, protože právě tyto údaje identifikují v kusovníku komponenty použité v sestavě.