畫法幾何及工程制圖研究

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摘要：畫法幾何及工程制圖是工科院校開設(shè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，主要是繪制二維工程圖樣。AutoCAD是通用的計(jì)算機(jī)繪圖軟件，二維繪圖功能強(qiáng)大。將AutoCAD軟件的二維繪圖功能用于畫法幾何及工程制圖的課程中，把兩者有機(jī)結(jié)合，可以提高繪圖效率，便于圖形的編輯修改和輸出。在教學(xué)實(shí)踐中，總結(jié)出一些新的繪圖技巧和教學(xué)方法，便于學(xué)生更好地掌握繪圖要領(lǐng)，為生產(chǎn)實(shí)踐服務(wù)。

關(guān)鍵詞：畫法幾何及工程制圖；AutoCAD；模塊；教學(xué)

畫法幾何及工程制圖是工科院校學(xué)生必修的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，主要目的是培養(yǎng)學(xué)生空間想象力和思維能力，繪制二維平面圖形，為設(shè)計(jì)和生產(chǎn)服務(wù)。AutoCAD軟件是美國歐特克公司于1982年開發(fā)的繪圖軟件，它具有良好的用戶界面，通過交互式菜單或命令，進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，輸入命令便可以進(jìn)行各種操作，無需編程，直接用于機(jī)械圖樣和工程圖樣的繪制，被全球廣泛應(yīng)用。

一、畫法幾何及工程制圖與AutoCAD課程的有機(jī)結(jié)合

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，畫法幾何及工程制圖與AutoCAD是兩門獨(dú)立的課程，大多采用獨(dú)立的教學(xué)模式。這兩門課程是分開授課。單一的畫法幾何及工程制圖教學(xué)，教師在課堂上用多媒體課件授課，多媒體課件一般是用Authorware軟件或者Powerpoint軟件編制的一套獨(dú)具匠心的電子課件。該課件先用AutoCAD畫出二維圖形，在二維界面中可以插入三維模型，同時(shí)對(duì)模型進(jìn)行翻轉(zhuǎn)、平移、剖切、分解等操作。通過學(xué)習(xí)，學(xué)生能掌握手工繪圖的基本要領(lǐng)。畫法幾何及工程制圖最重要部分是繪制零件圖和裝配圖。本門課程的后期，增加了制圖綜合訓(xùn)練，學(xué)生要在圖板上繪制零件圖和裝配圖。這種方式的弊端是學(xué)生搬圖板不方便，而且在圖板上畫圖，線條不均勻、圖面不清晰，學(xué)生感到疲倦、厭煩，消耗了大量的時(shí)間，出圖效率低。這樣的教學(xué)模式比較簡單，便于學(xué)生理解，但導(dǎo)致計(jì)算機(jī)繪圖與畫法幾何及工程制圖課程分離教學(xué)情形的出現(xiàn)。學(xué)生在學(xué)習(xí)AutoCAD課程時(shí)，只會(huì)用命令去畫圖，不能把制圖的內(nèi)容融入AutoCAD中。因此，實(shí)施教學(xué)模式改革創(chuàng)新，把畫法幾何及工程制圖與AutoCAD兩門課程內(nèi)容進(jìn)行整合，合并為一門課程，同時(shí)講解，將理論教學(xué)與技能訓(xùn)練融合在一起，以理論指導(dǎo)學(xué)習(xí)實(shí)踐，通過實(shí)踐來驗(yàn)證理論。教師可以將畫法幾何及工程制圖與AutoCAD課程的基本知識(shí)、基本理論、畫圖方法、國家標(biāo)準(zhǔn)要求等內(nèi)容進(jìn)行精講以后，引導(dǎo)學(xué)生自己來畫圖。這樣，通過反復(fù)系統(tǒng)地訓(xùn)練，學(xué)生的空間想象能力、形體分析能力就會(huì)得到質(zhì)的飛躍。

二、AutoCAD繪制機(jī)械圖的技巧

畫法幾何及工程制圖是一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科，國家對(duì)圖樣中的線條、字體、尺寸、標(biāo)注等內(nèi)容，都有嚴(yán)格的規(guī)定。為了畫出一張符合國家標(biāo)準(zhǔn)的工程圖樣，必須在AutoCAD界面中，進(jìn)行一系列的設(shè)置，其中不乏許多技巧，需要在講課中介紹給學(xué)生。

（一）圖層的設(shè)置

一張圖紙包含多種圖線，常用粗實(shí)線、細(xì)實(shí)線、點(diǎn)劃線、尺寸線、虛線等，在AutoCAD界面中，根據(jù)不同的線型，建立不同的圖層。圖層相當(dāng)于透明的玻璃板，不同的圖層有不同的屬性。粗實(shí)線層的線型設(shè)置成Continuous，線寬為0.5mm；細(xì)實(shí)線層的線型也是Continuous，線寬為系統(tǒng)默認(rèn)的；點(diǎn)劃線層線型推薦用Center2，線寬為系統(tǒng)默認(rèn)；虛線圖層的線型推薦用Dashed2，線寬也是系統(tǒng)默認(rèn)的；尺寸線圖層的線型用Continuous，線寬也是系統(tǒng)默認(rèn)的，如圖1所示。圖層設(shè)置好以后，在繪圖區(qū)，把狀態(tài)欄中的“線寬”選項(xiàng)打開，同時(shí)要調(diào)整線寬的顯示比例，這樣畫出的線條才符合機(jī)械制圖線型的要求，美觀清晰。否則，設(shè)置的線寬在繪圖區(qū)不顯示。

（二）狀態(tài)欄的設(shè)置

機(jī)械圖樣畫線是常用的基本命令，AutoCAD繪線方法多種，常用的是直角坐標(biāo)系中的相對(duì)坐標(biāo)法，但必須輸入相對(duì)坐標(biāo)值，比較麻煩。本文介紹一種新的畫線方式，當(dāng)輸入畫線命令Line后，直接輸入長度數(shù)值，視圖就能出現(xiàn)所需的線段。繪圖中，常見的是水平線或垂直線，為了避免線條傾斜，在畫線的同時(shí)，打開狀態(tài)欄中的“正交”選項(xiàng)，光標(biāo)直接走水平線或垂直方向，很快畫出線條。繪制三視圖是工程制圖基本功能，要求各部分結(jié)構(gòu)必須保證“長對(duì)正，高平齊，寬相等”的原則。為了做到這一點(diǎn)，在畫圖時(shí)，要把狀態(tài)欄中的“對(duì)象捕捉”和“對(duì)象追蹤”功能打開，鼠標(biāo)移至要對(duì)正的點(diǎn)，會(huì)出現(xiàn)投影對(duì)正的直引線（虛線），如圖2所示，在虛線位置單擊，就能保證投影關(guān)系。

（三）尺寸標(biāo)注設(shè)置

一張完整的圖紙，必須正確、完整、清晰、合理地標(biāo)注出所有尺寸，不能多一個(gè)，也不能少一個(gè)。尺寸標(biāo)注包括定形尺寸，定位尺寸和總體尺寸。標(biāo)注尺寸的同時(shí)要考慮到零件加工，測量和檢驗(yàn)的要求，不能標(biāo)注封閉的尺寸鏈。根據(jù)以上要求，在AutoCAD界面中標(biāo)注尺寸，要先進(jìn)行尺寸設(shè)置。技巧是在菜單選項(xiàng)中，選擇“標(biāo)注”→“樣式”，如圖3所示。在新建的標(biāo)注樣式中，設(shè)置“直線和箭頭”的數(shù)值，要求尺寸界限超出尺寸線為4，箭頭大小為5，其余選項(xiàng)默認(rèn)；“文字”選項(xiàng)中，文字樣式為Standard，文字高度推薦為5，文字對(duì)齊方式為“與尺寸線對(duì)齊”，其余選項(xiàng)默認(rèn)；“調(diào)整”選項(xiàng)中，尺寸標(biāo)注一般選用“文字或箭頭，取最佳效果”。標(biāo)注圓的直徑或半徑時(shí)，常用的是圖4形式，但系統(tǒng)原有的設(shè)置不符合要求，因此必須重新設(shè)置。通過長期摸索，總結(jié)出標(biāo)注設(shè)置新方法：如圖4（a）的標(biāo)注樣式，在圖3對(duì)話框的“調(diào)整”標(biāo)簽按鈕下，要選擇“文字和箭頭”；圖4（b）的標(biāo)注樣式，該項(xiàng)要選擇“文字或箭頭，取最佳效果”，同時(shí)在“文字”選項(xiàng)中，設(shè)置文字對(duì)齊方式為“ISO標(biāo)準(zhǔn)”，其余選項(xiàng)默認(rèn)。

三、構(gòu)建帶屬性的模塊

AutoCAD繪圖軟件，其功能雖然強(qiáng)大，但缺少制圖中常用的圖形庫，這樣給繪圖帶來許多不便。為了提高繪圖效率，必須建立帶屬性的模塊作為圖形庫，畫圖時(shí)，可以隨意調(diào)用。下面介紹兩種常用模塊的建立方法。

(一）表面粗糙度模塊

一張完整的圖紙，必須標(biāo)注零件各表面的粗糙度。粗糙度是評(píng)定零件表面質(zhì)量的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。如符號(hào)，其中Ra6.3表示該零件表面的輪廓算術(shù)平均偏差值為6.3μm。一個(gè)零件的表面可以是多個(gè)，各表面的粗糙度值不一樣，為此要建立一個(gè)模塊，再把6.3μm變成屬性變量，需要標(biāo)注不同的粗糙度時(shí)，直接輸入數(shù)值所需數(shù)值即可。模塊的建立方法：先用正多邊形Polygon命令畫出正三角形，再用Explode將三角形分解，把一個(gè)邊拉長至原來的二倍，畫水平線，寫上字母，形成符號(hào)。在菜單選項(xiàng)中，選擇“繪圖”→“塊”→“定義屬性”，彈出屬性對(duì)話框，圖5所示。在“值”框中，輸入大多數(shù)表面都是一樣的粗糙度值，把6.3作為缺省值。屬性標(biāo)記和屬性提示右側(cè)對(duì)話框輸入X，X代表不同零件表面待輸入的粗糙度數(shù)值，字體高度為12，屬性插入點(diǎn)自定，其余選項(xiàng)默認(rèn)，即可建成符號(hào)的屬性。定義完屬性以后，在菜單選項(xiàng)中，選擇“繪圖”→“塊”，彈出圖6對(duì)話框，輸入模塊名稱ccd。對(duì)話框中的選擇對(duì)象，要選圖7（a），把它定義成模塊，對(duì)話框中模塊的插入基點(diǎn)是三角形下邊的尖角。

（二）尺寸標(biāo)注設(shè)置

建成了帶屬性的模塊，畫圖可以隨時(shí)調(diào)用。如圖7（b）標(biāo)注矩形上表面的粗糙度，用“Insert”命令插入剛定義的模塊ccd，屬性值選默認(rèn)的6.3。標(biāo)注矩形左端面的粗糙度，同樣調(diào)出該模塊，插入時(shí)，把旋轉(zhuǎn)角設(shè)置為90度，屬性值x輸入12.5。機(jī)械圖樣，每張圖紙右下角都要繪制標(biāo)題欄，其格式基本是一樣的，為此可以把標(biāo)題欄建立成模塊，繪圖時(shí)直接調(diào)出來。模塊的建立方法：先按照格式要求畫出標(biāo)題欄，填寫各欄目中固定的文字，如制圖、描圖、審核、比例、數(shù)量、重量、材料、遼寧工業(yè)大學(xué)，如圖8所示。再把標(biāo)題欄中的變量，如圖名、圖號(hào)、姓名、日期、比例值、數(shù)量值、重量值、材料值設(shè)置為屬性變量。在定義帶屬性的模塊時(shí)，選擇對(duì)象一欄，要把圖8全部選中，定義成模塊，存圖。學(xué)生在后續(xù)的制圖綜合訓(xùn)練中，需要畫多張零件圖，每張零件圖，都可以調(diào)用標(biāo)題欄模塊，只需填寫個(gè)人信息和每個(gè)零件的不同屬性，其余自動(dòng)生成，減少了繁瑣的繪制和重復(fù)填寫標(biāo)題欄工作。

四、構(gòu)建樣板圖

用AutoCAD繪制機(jī)械圖樣，對(duì)于常用的與繪圖有關(guān)的內(nèi)容，可以統(tǒng)一設(shè)置好，建立一個(gè)樣板圖，上機(jī)可以直接調(diào)用樣板圖。樣板圖內(nèi)容包括：設(shè)置圖框大小、圖幅的邊框線、字體樣式、尺寸標(biāo)注樣圖8標(biāo)題欄模塊式、標(biāo)題欄樣式、圖層、線型和顏色的格式，還有各種帶屬性的模塊等，根據(jù)繪圖內(nèi)容需要，都預(yù)先設(shè)置好，然后把這個(gè)圖存為*.dwt系統(tǒng)樣板文件中（注：AutoCAD繪圖文件的后綴是*.dwg）。以后上機(jī)繪圖，可以直接調(diào)用AutoCAD系統(tǒng)樣板文件里的該文件，所有設(shè)置，都按照要求已經(jīng)保存在里面。如此避免每次上機(jī)，重復(fù)繁瑣地各種設(shè)置，可以節(jié)省大量時(shí)間和精力，直接繪制零件圖或者裝配圖。

五、結(jié)束語

用AutoCAD繪制機(jī)械圖樣，將傳統(tǒng)手工繪圖與計(jì)算機(jī)繪圖進(jìn)行了有機(jī)融合，增強(qiáng)了學(xué)生的空間思維能力、識(shí)別工程圖樣能力和標(biāo)準(zhǔn)化繪圖能力。不僅讓學(xué)生能夠熟練掌握并使用AutoCAD軟件進(jìn)行繪圖的技巧，還能加深學(xué)生對(duì)機(jī)械制圖知識(shí)的理解和鞏固，更快更好地繪制出符合實(shí)際需要的各種圖紙。為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備，為走向社會(huì)奠定良好的基礎(chǔ)。

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作者：于曉丹 陳鴻飛 姚芳萍 單位：遼寧工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院