模块1 制图基础知识

单元1 制图的基本知识

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图样是现代机器制造过程中重要的技术文件之一，是工程界的技术语言。设计师通过图样设计新产品，工艺师依据图样制造新产品。此外，图样还广泛应用于技术交流。

为了在各工业部门进行科学的生产和管理，需要对图样的各个方面（如图幅的安排、尺寸注法、图纸大小、图线粗细等）有统一的规定，这些规定称为制图标准。制图标准常按照适用范围分为国家标准、行业标准等。

图1-1为连接套的零件工作图，即表达该零件制造、检验等相关信息的图样。绘制这样的一张图样需要遵循制图的基本理论及相关国家标准。国家标准一般由国家质量监督检验检疫总局批准发布和实施。用AutoCAD绘制的连接套的三维造型如图1-2所示。

1.1 基本制图标准

1.1.1 图纸幅面和格式

1.图纸幅面

国家标准GB/T 14689—2008《技术制图图纸幅面和格式》对图纸的幅面尺寸和格式做出了规定。

绘图时先要选取图纸幅面大小，以便于图纸资料的装订和管理。图纸的基本幅面分为A0、A1、A2、A3、A4五种幅面。表1-1为基本幅面的尺寸，图纸的宽用B表示，长用L表示，图框外的周边分别用c、a或e表示。图1-4为基本幅面的尺寸关系。

2.图框

图纸上必须用粗实线画图框，其格式一般分为留装订边和不留装订边两种，但同一产品的图样只能采用同一种格式的图框，如图1-5（a）、（b）所示。

3.看图方向和对中符号

标题栏在图框的右下角，标题栏中的文字方向为看图方向。如果使用预先印制好的图纸，需要改变标题栏的方位时，必须将其旋转至图纸的右上角。这时要按方向符号看图，即在图纸下边对中点处画上一个等边三角形作为方向符号，如图1-6所示。

4.标题栏

国家标准GB/T 10609．1—2008《技术制图标题栏》对技术图样中标题栏的内容、格式及尺寸做了统一规定。图1-7所示为标题栏应用最多的格式，图1-8为简易的标题栏格式。

1.1.2 比例

比例是指图样中图形与其实物相应要素的线性尺寸之比。国家标准GB/T 14690—1993《技术制图比例》对制图比例及标注方法做了规定。绘图时尽可能按表1-2在第一系列中选取适当的比例，必要时也允许选取第二系列中的比例。用不同比例绘制的图形如图1-9所示。

1.1.3 字体

国家标准GB/T 14691—1993《技术制图字体》对图样中的汉字、数字、字母的结构形式与基本尺寸做出了规定。书写时必须做到：字体工整、笔画清楚、间隔均匀、排列整齐。字体的号数即为字体的高度h，分为八种：20、14、10、7、5、3．5、2．5、1．8（单位为mm）。

汉字应写成长仿宋体字，并应采用国务院正式推行的《汉字简化方案》中规定的简化字。其书写要领为：横平竖直、注意起落、结构均匀、填满方格。汉字的高度h不应小于3．5 mm，其宽高比为，可近似看成宽/高=2/3。

字母和数字分为A型和B型。其中A型字体的笔画宽度（d）为字高（h）的1/14，B型字体的笔画宽则为字高的1/10。字母和数字可写成斜体和直体。斜体字字头向右倾斜，与水平基准线成75°。绘图时，一般用B型斜体字。在同一图样上，只允许选用一种字体。示例字体如图1-10所示。

1.1.4 图线

国家标准GB/T 17450—1998《技术制图图线》、GB/T 4457．4—2002《机械制图图样画法 图线》对图线的名称、型式、结构、标记及画法做出了规定。机械制图中常用到的图线的线型及其应用示例如表1-3和图1-11所示。机械图样中采用粗细两种图线宽度，其比例为2∶1，粗线宽度通常采用d=0．5 mm或0．7 mm。

1.1.5 尺寸标注

国家标准GB/T 16675．2—1996《技术制图简化表示法 第2部分：尺寸注法》、GB/T 4458．4—2003《机械制图尺寸注法》对图样中标注尺寸的方法做出了规定。

图形只能表示物体的形状结构，物体的大小通过标注尺寸来确定。

1.标注尺寸的总则

（1）图样上标注的尺寸数值必须是物体的真实大小，与图形的绘图比例和精度无关。

（2）图样中的尺寸以mm为单位，不必注明。如用其他单位则必须注明单位符号。

（3）所标注的尺寸数值是物体的最后完工尺寸。

（4）对机件的每一尺寸，一般只标注一次。

2.尺寸标注的要素

尺寸标注由尺寸界线、尺寸线和尺寸数字三个要素组成，如图1-13所示。

1）尺寸界线

尺寸界线用细实线绘制，并应由图形的轮廓线、轴线或对称中心线处引出。也可利用轮廓线、轴线或对称中心线作为尺寸界线。尺寸界线一般应与尺寸线垂直，并超出尺寸线终端2 mm左右。

2）尺寸线

尺寸线用细实线绘制。尺寸线必须单独画出，不能与图线重合或在其延长线上。

尺寸线的终端有箭头（通常机械图样用）和斜线（通常土建图样用）两种，如图1-14所示，一般同一图样中只能采用一种尺寸线终端形式。

3）尺寸数字

尺寸数字一般注写在尺寸线的上方或中断处，并尽量避免在图示30°范围内（见图1-1（3 b））标注尺寸，当无法避免时，可按图1-13（c）所示标注。尺寸数字不可被任何图线所通过，否则必须把图线断开，如图1-15中的尺寸φ50、φ30及50。

在标注尺寸时，应尽可能使用符号和缩写词。常用的符号和缩写词如表1-4所示。

常用尺寸标注法的基本规则，参见表1-5。

1.2 绘图仪器及工具的使用

正确有效地使用绘图仪器和工具可以提高绘图的速度和图形的准确性。下面介绍几种常用的绘图工具及其用法。

1.2.1 图板、丁字尺、三角板

图板、丁字尺、三角板的使用示意图如图1-16所示。

（1）图板：用来贴放图纸，板面要求平整，左边为导边，必须平直。图纸用胶带纸固定在图板上，当图纸较小时应将图纸铺贴在图板靠近左上方的位置。

（2）丁字尺：由尺头和尺身构成，主要用来画水平线，与三角板配合使用可画铅垂线以及与水平线成 30°、45°、60°的倾斜线。使用时尺头内侧必须紧贴图板的导边，上下移动，由左向右画水平线，铅笔前后方向应与纸面垂直，而在画线前进方向倾斜约30°，如图1-17所示。

（3）三角板：一副三角板由30°（60°）、45°两块三角板组成，三角板的角分为45°和30°、60°。三角板可配合丁字尺画铅垂线及15°倍角的斜线，或用两块三角板配合画任意角度的平行线或垂直线，如图1-18所示。

1.2.2 圆规、分规

1.圆规

圆规用来画圆和圆弧。画圆时，圆规的钢针应将有台阶的一端朝下，以避免图纸上的针孔不断扩大，并使笔尖与纸面垂直，圆规的使用方法如图1-19所示。

2.分规

分规的两个针尖并拢时应对齐，分规主要用来量取线段长度或等分已知线段。分规的两个针尖应调整平齐。用分规等分线段时，通常要用试分法，如图1-20所示。

1.2.3 绘图铅笔

绘图用铅笔的铅芯分别用“B”和“H”表示其软硬程度，绘图时根据不同使用要求来选择。其中：

H（Hard）：表示硬的铅芯，分为H、2H…等，数字越大的铅笔，其铅芯越硬。通常用H或2H的铅笔打底稿和加深细线。该类铅笔打磨时一般磨成圆锥形，如图1-21（b）所示。

B（Black）：一般理解为软（黑）的铅芯，分为B、2B…等，数字越大的铅笔，其铅芯越软。通常用B或2B的铅笔描深粗实线。该类铅笔打磨时一般磨成扁平状，其断面为矩形状，如图1-21（c）所示。

HB：用HB标示的铅笔，其铅芯软硬适中，多用于写字。

1.2.4 其他工具

绘图时还需备有削铅笔的小刀、磨铅芯的砂纸、橡皮，以及固定图纸的胶带纸等。

1.3 绘制平面图形

机件的轮廓形状是由点、线、面这些最简单的几何要素构成的，因此在绘制图样时，必须熟练掌握几何作图的方法，提高图面质量和绘图速度。

几何作图内容包括：等分线段，等分圆周，斜度和锥度及圆弧连接等。

1.3.1 几何作图方法

1.等分圆周作内接正多边形

（1）圆周的三等分和六等分：使用圆规的作图方法如图1-22（a）、（b）所示。也可用丁字尺、三角板直接绘制。

（2）圆内接正五边形的画法，如图1-23所示。作图步骤如下：

① 作出已知圆半径OC的中垂线AB，得到半径中点D；

② 以D点为圆心作圆弧EF，则直线EF即为正五边形的边长；

③ 以直线EF的长度值等分圆周得1、2、3、4点，顺次相连E—1—2—3—4—E，即得圆的内接正五边形。

2.斜度和锥度

斜度和锥度的画法及标注如表1-6所示。

（1）斜度：直线（平面）对另一直线（平面）的倾斜程度，在图样中以1∶n的形式标注。其符号中斜线的方向应与斜度的方向一致。斜度符号的夹角为30°，高度与字高相等。

（2）锥度：正圆锥的底圆直径与圆锥高度之比，如果是圆台则为上下两底圆的直径差与圆台高度的比值，在图样中以1∶n的形式标注。其符号所示的方向应与锥度的方向一致。锥度符号的顶角为30°，高度与字高相等。

在工业生产中有许多零部件具有斜度或锥度，例如图1-24、1-25所示为带有斜度或锥度的零件。

3.圆弧连接

1）作图原理

圆弧连接无论是弧与弧的连接还是弧与直线的连接，都要以切点连接才属于光滑连接。因此圆弧连接的作图，可归结为求连接圆弧的圆心和切点的问题。一段线段（圆弧或直线）光滑地连接另外两条已知线段（直线或圆弧）的作图原理如图1-26所示，图中的点画线表示连接圆弧的圆心轨迹。

2）作图方法

圆弧连接的作图方法有以下两种。

（1）用圆弧连接两条已知直线如图1-27所示。其中，R为圆弧的半径，O为圆弧的圆心， T1和T2为两条直线与圆弧的连接切点。在知道圆弧半径值时按图中方法找出圆心后作出连接圆弧；也可在已知连接切点时按图中方法找出圆心后作出连接圆弧。

（2）用圆弧连接两段已知圆弧有外切、内切两种方法。

① 外切时，连接弧的圆心定位：用连接弧半径分别与两被连接弧半径相加，R+R1、R+R2，再分别以O1、O2为圆心，以R+R1、R+R2为半径作弧，交点即是连接弧的圆心，如图1-28（a）所示。

② 内切时正好相反，取R−R1、R−R2为半径作弧，其他步骤与外切方法相同，见图1-28（b）所示。

1.3.2 平面图形的绘制方法

任何平面图形总是由若干线段（包括直线段、圆弧、曲线）连接而成的，每条线段又由相应的尺寸来决定其长短（或大小）和位置。一个平面图形能否正确绘制出来，要看图中所给的尺寸是否齐全和正确。因此，绘制平面图形时应先进行尺寸分析和线段分析，以明确作图步骤。

1.尺寸分析

平面图形中所标注尺寸按其作用主要可分为两类：定形尺寸和定位尺寸。

（1）定形尺寸是确定几何图形的线段长度、圆的直径或半径等数值的尺寸，如图1-29中的R10、R50、R12、R15、φ5、φ20、15等尺寸。

（2）定位尺寸是确定几何图形的线段、圆心、对称中心等位置的尺寸，如图1-29中的8、45等尺寸。

（3）有些尺寸既属于定形尺寸又属于定位，如尺寸75，既确定手柄右端长，又确定R10圆弧的圆心位置。

（4）尺寸基准是指在每个方向上标注尺寸的起始几何要素（点、线），如图1-29中指出的水平方向尺寸基准和垂直方向尺寸基准。

2.线段分析

以线段的定位、定形尺寸是否标注齐全，可将线段分为已知线段、中间线段和连接线段三类，这里的“线段”泛指图样上的直线、弧、圆、曲线等。

（1）已知线段：具有定形尺寸和定位尺寸，能直接画出的线段。如图1-29中的R10弧、R15弧、φ5圆、φ20和尺寸15组成的矩形框等线段。

（2）中间线段：有定形尺寸和一个定位尺寸的线段，它必须依靠某一端与相邻线段间的连接关系才能画出。如图1-29中的R50圆弧。

（3）连接线段：具有定形尺寸而无定位尺寸的线段，它必须依靠两端与另两相邻线段的连接关系方能画出。如图1-29中的线段R12。

3.平面图形的画法

平面图形的绘制，关键在于根据图形及所标注的尺寸进行尺寸分析及线段分析，确定尺寸基准。以手柄平面图形为例进行说明，画图步骤如图1-30所示。

1.3.3 绘制平面图的工作过程

1.画图前的准备工作

（1）准备好必需的制图工具和仪器。

（2）确定图形采用的比例和图纸幅面的大小。

（3）画图框和标题栏框。

2.画图步骤

（1）识读图形，分析图形与尺寸。

（2）画底稿图：先画作图基准，然后按已知线段—中间线段—连接线段的顺序进行图形绘制。

（3）底稿完成后先进行校对，再用铅笔描粗加深，并注意以下事项。

① 先粗后细：一般先描图中全部粗实线，再描深全部虚线、点画线及细实线；

② 先曲后直：在描深同一种线型（特别是粗实线）时，应先描深圆弧和圆，再描深直线，保证连接圆滑；

③ 先水平后垂斜：先用丁字尺自上而下画出全部相同线型的水平线，再用三角板自左向右画出全部相同线型的垂直线，最后画出倾斜的直线。

（4）画箭头，注尺寸，填写标题栏。

知识梳理与总结

本单元重点学习了机械制图国家标准中的一般规定，具体包括图幅、比例、字体、图线及尺寸标注等有关规定；常见绘图工具的使用；几何图形的画法以及平面图形的尺寸分析、线段分析和绘制技能。本单元特别强调的是平面图形的绘制要点：要在分析清楚尺寸和线段的基础上，先绘制定位基准线，再按已知线段→中间线段→连接线段的顺序完成全图。

对于初学者来说，应严格遵守机械制图国家标准的有关规定，树立标准化的观念，养成良好的绘图习惯，正确、熟练地使用绘图工具和仪器，绘制出较好图面质量的工程图样。该部分内容中最容易出错的是尺寸标注的规范性，尺寸标注的细节很多，要在以后的学习中不断强化此项技能。