畫法幾何及工程制圖與AutoCAD 教學的探索

于曉丹，陳鴻飛，姚芳萍

(遼寧工業(yè)大學 機械工程與自動化學院，遼寧 錦州 121001)

畫法幾何及工程制圖是工科院校學生必修的一門專業(yè)技術基礎課，主要目的是培養(yǎng)學生空間想象力和思維能力，繪制二維平面圖形，為設計和生產服務。

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，進行人機對話，輸入命令便可以進行各種操作，無需編程，直接用于機械圖樣和工程圖樣的繪制，被全球廣泛應用。

一、畫法幾何及工程制圖與AutoCAD 課程的有機結合

傳統教學模式下，畫法幾何及工程制圖與AutoCAD 是兩門獨立的課程，大多采用獨立的教學模式。這兩門課程是分開授課。單一的畫法幾何及工程制圖教學，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，同時對模型進行翻轉、平移、剖切、分解等操作。通過學習，學生能掌握手工繪圖的基本要領。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，增加了制圖綜合訓練，學生要在圖板上繪制零件圖和裝配圖。這種方式的弊端是學生搬圖板不方便，而且在圖板上畫圖，線條不均勻、圖面不清晰，學生感到疲倦、厭煩，消耗了大量的時間，出圖效率低。

這樣的教學模式比較簡單，便于學生理解，但導致計算機繪圖與畫法幾何及工程制圖課程分離教學情形的出現。學生在學習AutoCAD 課程時，只會用命令去畫圖，不能把制圖的內容融入AutoCAD 中。因此，實施教學模式改革創(chuàng)新，把畫法幾何及工程制圖與AutoCAD 兩門課程內容進行整合，合并為一門課程，同時講解，將理論教學與技能訓練融合在一起，以理論指導學習實踐，通過實踐來驗證理論。

教師可以將畫法幾何及工程制圖與AutoCAD課程的基本知識、基本理論、畫圖方法、國家標準要求等內容進行精講以后，引導學生自己來畫圖。這樣，通過反復系統地訓練，學生的空間想象能力、形體分析能力就會得到質的飛躍。

二、AutoCAD 繪制機械圖的技巧

畫法幾何及工程制圖是一門嚴謹的學科，國家對圖樣中的線條、字體、尺寸、標注等內容，都有嚴格的規(guī)定。為了畫出一張符合國家標準的工程圖樣，必須在AutoCAD 界面中，進行一系列的設置，其中不乏許多技巧，需要在講課中介紹給學生。

（一）圖層的設置

一張圖紙包含多種圖線，常用粗實線、細實線、點劃線、尺寸線、虛線等，在AutoCAD 界面中，根據不同的線型，建立不同的圖層。圖層相當于透明的玻璃板，不同的圖層有不同的屬性。粗實線層的線型設置成Continuous，線寬為0.5 mm；細實線層的線型也是Continuous，線寬為系統默認的；點劃線層線型推薦用Center2，線寬為系統默認；虛線圖層的線型推薦用Dashed2，線寬也是系統默認的；尺寸線圖層的線型用Continuous，線寬也是系統默認的，如圖1 所示。

圖1 圖層定義對話框

圖層設置好以后，在繪圖區(qū)，把狀態(tài)欄中的“線寬”選項打開，同時要調整線寬的顯示比例，這樣畫出的線條才符合機械制圖線型的要求，美觀清晰。否則，設置的線寬在繪圖區(qū)不顯示。

（二）狀態(tài)欄的設置

機械圖樣畫線是常用的基本命令，AutoCAD 繪線方法多種，常用的是直角坐標系中的相對坐標法，但必須輸入相對坐標值，比較麻煩。本文介紹一種新的畫線方式，當輸入畫線命令Line 后，直接輸入長度數值，視圖就能出現所需的線段。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，打開狀態(tài)欄中的“正交”選項，光標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，要求各部分結構必須保證“長對正，高平齊，寬相等”的原則。為了做到這一點，在畫圖時，要把狀態(tài)欄中的“對象捕捉”和“對象追蹤”功能打開，鼠標移至要對正的點，會出現投影對正的直引線（虛線），如圖2所示，在虛線位置單擊，就能保證投影關系。

圖2 投影對正

（三）尺寸標注設置

一張完整的圖紙，必須正確、完整、清晰、合理地標注出所有尺寸，不能多一個，也不能少一個。尺寸標注包括定形尺寸，定位尺寸和總體尺寸。標注尺寸的同時要考慮到零件加工，測量和檢驗的要求，不能標注封閉的尺寸鏈。

根據以上要求，在AutoCAD 界面中標注尺寸，要先進行尺寸設置。技巧是在菜單選項中，選擇“標注”→“樣式”，如圖3 所示。

圖3 尺寸標注對話框

在新建的標注樣式中，設置“直線和箭頭”的數值，要求尺寸界限超出尺寸線為4，箭頭大小為5，其余選項默認；“文字”選項中，文字樣式為Standard，文字高度推薦為5，文字對齊方式為“與尺寸線對齊”，其余選項默認；“調整”選項中，尺寸標注一般選用“文字或箭頭，取最佳效果”。

標注圓的直徑或半徑時，常用的是圖4 形式，但系統原有的設置不符合要求，因此必須重新設置。通過長期摸索，總結出標注設置新方法：如圖4（a）的標注樣式，在圖3 對話框的“調整”標簽按鈕下，要選擇“文字和箭頭”；圖4（b）的標注樣式，該項要選擇“文字或箭頭，取最佳效果”，同時在“文字”選項中，設置文字對齊方式為“ISO標準”，其余選項默認。

圖4 圓的尺寸標注

三、構建帶屬性的模塊

AutoCAD 繪圖軟件，其功能雖然強大，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，可以隨意調用。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，必須標注零件各表面的粗糙度。粗糙度是評定零件表面質量的一個重要技術指標。如符號，其中 Ra 6.3表示該零件表面的輪廓算術平均偏差值為6.3 μm。一個零件的表面可以是多個，各表面的粗糙度值不一樣，為此要建立一個模塊，再把6.3 μm變成屬性變量，需要標注不同的粗糙度時，直接輸入數值所需數值即可。

圖5 屬性定義對話框

定義完屬性以后，在菜單選項中，選擇“繪圖”→“塊”，彈出圖6對話框，輸入模塊名稱ccd。對話框中的選擇對象，要選圖7（a），把它定義成模塊，對話框中模塊的插入基點是三角形下邊的尖角。

圖6 模塊定義對話框

（二）尺寸標注設置

建成了帶屬性的模塊，畫圖可以隨時調用。如圖7（b）標注矩形上表面的粗糙度，用“Insert”命令插入剛定義的模塊ccd，屬性值選默認的6.3。標注矩形左端面的粗糙度，同樣調出該模塊，插入時，把旋轉角設置為90度，屬性值x輸入12.5。

圖7 粗糙度模塊

（三）標題欄模塊

機械圖樣，每張圖紙右下角都要繪制標題欄，其格式基本是一樣的，為此可以把標題欄建立成模塊，繪圖時直接調出來。

模塊的建立方法：先按照格式要求畫出標題欄，填寫各欄目中固定的文字，如制圖、描圖、審核、比例、數量、重量、材料、遼寧工業(yè)大學，如圖8 所示。再把標題欄中的變量，如圖名、圖號、姓名、日期、比例值、數量值、重量值、材料值設置為屬性變量。在定義帶屬性的模塊時，選擇對象一欄，要把圖8 全部選中，定義成模塊，存圖。

圖8 標題欄模塊

學生在后 續(xù)的制圖綜合訓練中，需要畫多張零件圖，每張零件圖，都可以調用標題欄模塊，只需填寫個人信息和每個零件的不同屬性，其余自動生成，減少了繁瑣的繪制和重復填寫標題欄工作。

四、構建樣板圖

用AutoCAD 繪制機械圖樣，對于常用的與繪圖有關的內容，可以統一設置好，建立一個樣板圖，上機可以直接調用樣板圖。樣板圖內容包括：設置圖框大小、圖幅的邊框線、字體樣式、尺寸標注樣式、標題欄樣式、圖層、線型和顏色的格式，還有各種帶屬性的模塊等，根據繪圖內容需要，都預先設置好，然后把這個圖存為*.dwt 系統樣板文件中（注：AutoCAD 繪圖文件的后綴是*.dwg）。

以后上機繪圖，可以直接調用AutoCAD 系統樣板文件里的該文件，所有設置，都按照要求已經保存在里面。如此避免每次上機，重復繁瑣地各種設置，可以節(jié)省大量時間和精力，直接繪制零件圖或者裝配圖。

五、結束語

用AutoCAD繪制機械圖樣，將傳統手工繪圖與計算機繪圖進行了有機融合，增強了學生的空間思維能力、識別工程圖樣能力和標準化繪圖能力。不僅讓學生能夠熟練掌握并使用AutoCAD軟件進行繪圖的技巧，還能加深學生對機械制圖知識的理解和鞏固，更快更好地繪制出符合實際需要的各種圖紙。為后續(xù)的課程設計及畢業(yè)設計做好準備，為走向社會奠定良好的基礎。