การ ออกแบบเครื่องจักร (Machine Design) คือกระบวนการวางแผน วิเคราะห์ คำนวณ และเลือกวัสดุ/ชิ้นส่วน เพื่อสร้างเครื่องจักรหรือชิ้นส่วนเครื่องจักรให้ทำงานได้ตามวัตถุประสงค์อย่าง ปลอดภัย แข็งแรง ประหยัด และใช้งานได้จริง ในภาคอุตสาหกรรม
🔧 ขั้นตอนการออกแบบเครื่องจักร (Machine Design Process)
1. ระบุปัญหาและวัตถุประสงค์
- เครื่องจักรจะใช้ทำอะไร? (เช่น ขึ้นรูปโลหะ, บรรจุภัณฑ์, ขนส่ง)
- ต้องการความเร็ว, กำลัง, แรงบิดเท่าไร?
2. กำหนดข้อจำกัดและเงื่อนไข
- โหลดที่ต้องรับ (แรง, แรงบิด, แรงเฉือน)
- ความเร็วรอบ, แรงสั่นสะเทือน, อุณหภูมิ, พื้นที่
- งบประมาณและเวลาผลิต
3. เลือกวัสดุ
- ต้องรับแรงแค่ไหน?
- ทนต่อการสึกหรอหรือไม่?
- ราคากับความสามารถในการผลิต
4. วิเคราะห์แรง และออกแบบชิ้นส่วนหลัก
- เพลาขับ (Shaft): รับแรงบิดจากมอเตอร์
- ตลับลูกปืน (Bearing): รองรับและลดแรงเสียดทาน
- เฟือง (Gear): ส่งแรงและเปลี่ยนความเร็ว/แรงบิด
- สายพาน/โซ่ (Belt/Chain): ส่งกำลังระยะไกล
- โครงสร้างรองรับ (Frame): รับน้ำหนักและแรงต่าง ๆ
- ระบบยึด: สลัก, น๊อต, รอยเชื่อม
5. คำนวณทางวิศวกรรม
- ความเค้น (Stress) = แรง / พื้นที่
- แรงบิด (Torque) = กำลัง × 9549 / ความเร็วรอบ
- ความปลอดภัย: คิดเผื่อโดยใช้ Factor of Safety (FoS)
6. การเขียนแบบ (CAD Drawing)
- วาด 2D/3D ด้วยโปรแกรมเช่น SolidWorks, AutoCAD
- แสดงขนาด, ความอดทน (Tolerances), วัสดุ
7. การทดสอบและปรับปรุง
- ทดสอบจริง / วิเคราะห์ด้วยซอฟต์แวร์ (เช่น ANSYS)
- ปรับขนาด ลดน้ำหนัก หรือเสริมความแข็งแรง
การออกแบบเครื่องจักรกลเป็นศิลปะของการพัฒนาทางด้านความคิดใหม่ๆ ทางด้านเครื่อง จักรกล แล้วแสดงความคิดนั้นลงบนกระดาษในรูปของแบบ เครื่องจักรกลใหม่ๆ เกิดขึ้นได้ก็เพราะ ความต้องการในการใช้งาน และเกิดจากมโนภาพที่ได้จากบุคคลหลายฝ่าย เช่น ผู้ใช้เครื่องจักรกล ผู้ผลิตเครื่องจักรกล
วิศวกรออกแบบเครื่องกลมีหน้าที่หลายด้านและมีความสำคัญในกระบวนการพัฒนาผลิตภัณฑ์หรือระบบที่ใช้เครื่องกลในการทำงาน วิศวกรออกแบบเครื่องกลต้องมีความรู้และทักษะทางวิศวกรรมทั้งทฤษฎีและปฏิบัติ และต้องสามารถทำงานร่วมกับทีมวิศวกรและผู้อื่นในทีมได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากต้องมีความรู้ทางด้านวิศวกรรมแล้วยังต้องมีทักษะในการใช้ซอฟต์แวร์ เช่น AutoCAD, SolidWorks, CATIA, หรือโปรแกรมอื่น ๆ ที่ใช้ในการออกแบบ มีความเข้าใจในวัสดุที่ใช้ในการผลิต มีทักษะในการสื่อสาร สามารถอธิบายผลงานได้ดี มีความกระตือรือร้นในการเรียนรู้ และพัฒนาทักษะใหม่ ๆ อยู่เสมอ
