3小時讀通基礎機械製圖【新裝版】

榮獲日本全國學校圖書館協議會選定圖書！

臺灣大學機械工程學系副教授 蘇偉儁 審訂

想依照設計圖製作物件，關鍵就在正確製圖！
從基礎開始學3D CAD，機械製圖的關鍵！

機械製圖是在機械工程領域使用的製圖，
要實現構想中的機械，就必須要以機械設計→機械製圖→機械製造的順序進行作業。
所以，不論是機械系、機械工程系還是電機系，要想成為一名優秀的工程師，就要先搞懂機械製圖！

了解基礎的紋裡方向符號，是畫圖、看懂製圖的第一步！
＝→加工的刀痕方向與標記符號圖的投影面平行。例：牛頭刨削面
⊥→加工的刀痕方向與標記符號圖的投影面垂直。例：牛頭刨削面（側面觀看）
X→加工的刀痕方向與標記符號圖的投影面傾斜成兩個方向交叉。例：搪磨加工面。
Μ→加工的刀痕方向或者無固定方向交叉。例：研光加工面、超級精磨加工面、橫送正面銑削面或者端銑削面。
R→加工的刀痕方向與標記符號圖的中心大致成放射狀。

機械製圖並非單純地繪製圖形，而是須要結合機械設計、機械製造等廣泛知識與技術的高階作業。
今後，利用3D CAD做為製圖工具，將會愈漸普及，本書目的之一就是幫助讀者熟悉這個工具，以能夠做出原創作品。
因此，本書不僅將著墨於3D列印，也會詳盡說明有助實際製圖的基礎知識，
並實際演練如何繪製螺絲、齒輪、彈簧與軸承，幫助讀者瞭解實際的繪製方法。
本書以全彩、豐富的插圖進行解說，不用死記硬背各種知識，內容簡單易懂，讀完馬上就能上手活用！
設計圖畫得好，後續作業才能事半功倍！

門田和雄
1968年生，完成東京學藝大學大學院教育學研究科修士課程（專攻技術教育），以及東京工業大學大學院綜合理工程研究科博士課程（專攻機械微觀工程）。擁有工程博士學位。現任教於東京工業大學附屬科學技術高等學校機械系統領域。以機械技術教育的實踐與研究作為活動基礎，致力於有關機械與機器人等各種教育研究活動。還有許多日文著作，如《從基礎開始學的機械工程》、《螺絲支撐生活的秘密》(科學眼新書出版)等。

譯者簡介
衛宮紘
清華大學原子科學院學士班畢。現為自由譯者。譯作有《上司完全使用手冊》（東販）、《超慢跑入門》（商周）、《男人懂了這些更成功》（潮客風）、《世界第一簡單電力系統》（世茂）……等。

從機械設計到機械製作，過程中肯定會碰到形形色色的圖面。若無法利用圖面正確地呈現欲製作的機械零件形狀，也就不曉得該從何著手製造。尤其是物件製作的場合，設計與製作多半由不同人負責，向他人傳達欲作物件的構圖是重要的環節。而設計與製作由同一人進行的場合，將複數機械零件組成1台機具時，若沒有明確指示各零件的製作尺寸，後續可能會碰到問題。每次加工都得配合現有物件修正形狀的話，是非常缺乏效率的形為。為了避免這樣的情形，我們宜需要學習機械製圖，描繪適切的構圖。

過去的機械製圖，一般是使用鉛筆或者自動鉛筆搭配尺規來繪圖。機械系、建築系的學生，多是在可與製圖板保持平行的製圖桌上跟圖面奮鬥，再將製圖用紙捲成圓柱狀裝入製圖筒後帶著走。
後來，電腦支援設計的CAD（Computer Aided Design）問世，以2D CAD從事2次元的作圖，再以3D CAD完成物件的立體構圖。近年，原本高價難以入手的3D CAD逐漸降低價格，免費軟體也對外開放。最近當紅的3D列印機，對3D CAD的普及也有極大的貢獻。

機械製圖的學習應該從徒手繪製開始，還是從2D CAD或者3D CAD著手？這問題一直是議論紛紛。本書的定位是，活用今後將愈加普及的製圖工具3D CAD。然而，在完全沒有2D CAD的背景知識下學習3D CAD，仍然有其困難度。接觸機械製圖工具時，2D CAD的思維不可欠缺，尚有許多地方需要用到2D CAD。

本書不個別講述2D CAD與3D CAD，而是主要著墨3D CAD的活用，再穿插相關的2D CAD內容。

另外，關於本書使用的3D CAD，第1章、第2章是使用近年被評為免費且容易上手的「Fusion360」；第3章以後是使用在機械領域廣泛使用的3D CAD「SolidWorks」（達梭系統）。Fusion360在2015年11月開放免費使用。SolidWorks需要收費，但有體驗版可以試用。然而，本書的宗旨不在詳細介紹這些3D CAD的使用方式，而是將重點放在讓尚未接觸過3D CAD的人，也能夠了解機械製圖的實際繪製方法。

機械製圖並非單純地繪製圖形，而是需要結合機械設計、機械製造等廣泛知識與技術的高階作業。研讀前作《3小時讀通基礎機械設計》、《3小時讀通基礎機械製造》，再翻閱本書《3小時讀通基礎機械製圖》，相信讀者能從中習得完整的機械基礎。
門田和雄

序言 3
第1章 開始機械製圖 9
1 什麼是機械製圖？ 10
2 嘗試3D CAD 15

第2章 製圖的基礎 25
1 文字的表示方式 26
2 線條的表示方式 28
3 圖形的表示方式 30
4 圖面的大小與尺度 36
5 尺度的標註法 40

第3章 練習使用3D CAD 49
1 基本圖形的繪製 50
2 創意圖面的作成 64
1月的3D設計暨成果發表會 68
2月的3D設計暨成果發表會 76
3月的3D設計暨成果發表會 84
秋季3D設計 88
冬季3D設計 89

第4章 機械製圖的基礎 91
1 尺度公差是什麼？ 92
2 軸孔配合 96
3 幾何公差 101
4 表面織構 108

第5章 機械元件的製圖 115
1 繪製螺絲 116
2 繪製齒輪 126
3 繪製彈簧 134
4 繪製軸承 140
5 繪製軸周邊零件 144
6 熔接 148
7 板金 152

第6章 利用3D CAD進行分析 157
1 3D CAD的各種活用方式 158
2 構造解析 161
①模擬連桿機構 161
②模擬齒輪機構 169
3 強度解析 178
①應力與應變 178
②模擬應力分析 179
後記 185
索引 188

在手繪製圖時，比起鉛筆，多數人會選擇製圖用自動鉛筆。不管是選擇哪種工具，盡可能使圖形的線條濃度一致，相同大小文字的粗細均一。

再來，拉丁文字及數字通常會採用向右傾斜15 的斜體字，但不傾斜也沒有關係。另外，標註日語假名時，應統一使用片假名或者平假名。數字主要用阿拉伯數字，英文用羅馬體的大寫字母表示，如遇需特別標記其他符號的場合，則用小寫字母表示。但是，同一張圖面宜避免使用多種字體。

使用CAD製圖時，文字相關的基本原則相同。字型（Font）雖然沒有特別規定，但漢字使用全形文字；拉丁文字、數字使用半形文字。另外，字體統一使用直立體（羅馬體）或者斜體（義大利體），宜避免使用多種字體。

製圖用的線條依照形狀、粗細區分，搭配組合不同的線型。線型的種類有，表示圖形外型的輪廓線，以粗實線標記；表示圖形尺寸的尺寸線、尺寸界線、指引線等，以細實線標記；表示對象物看不見部分的隱藏線，以虛線標記；表示圖形中心的中心線，以一點細鏈線標記；表示參考用鄰接部分的假想線，以兩點細鏈線標記；表示對象物部份重疊或者部分切割界線的折斷線與剖面線，分別以不規則波浪線、鋸齒線標記。

根據線條的粗細，分為細線、粗線、極粗線，其粗細比例為1：2：4。例如，細線設為0.25mm時，則粗線應為0.5mm、極粗線應為1mm。使用CAD製圖時，線條相關的基本原則相同。