第1章 制图基础.doc

第1章制图的基本知识和技能本章提要本章主要介绍基本制图标准、绘图工具及其使用方法、常用几何图形画法等绘制图样必须具备的基本知识，并初步掌握绘图的基本技能。1.1 绘图工具及其用法正确使用绘图工具，能提高图面质量、加快绘图速度。下面介绍几种常用的绘图工具及其使用方法。1.1.1图板和丁字尺图板是铺放和固定图纸的。绘图时，用胶带纸将图纸固定在图板左下方适当位置(图1-1)，不要使用图钉固定图纸，以免损坏板面。丁字尺用于画水平线以及与三角板配合画垂直线及各种150倍数角的斜线。丁字尺由尺头与尺身两部分组成，画图时，应使尺头靠紧图板左侧的工作边。画水平线时应自左向右画，笔尖应紧贴尺身，笔杆略向右倾斜。将丁字尺沿图板导边上下移动，可作得一系列相互平行的水平线。1.1.2 三角板一副三角板包括450450和300600各一块，一般用透明有机玻璃板制成。三角板与丁字尺配合可画出一系列不同位置的铅垂线，还可画出与水平线成300、450、600以及150倍数的各种倾斜线，如图1-2所示。1.1.3 圆规和分规1、分规用于量取尺寸和等分线段。分规两腿的端部均为钢针，当两腿合拢时，两针尖应对齐，其使用方法如图1-3所示。2、圆规用于画圆和圆弧。圆规有一条固定腿和一条活动腿。固定腿上装有两端形状不同的钢针。画图时，应使用带有台肩的一端，台肩可防止图纸上的针孔扩大；当作分规使用时，则用圆锥形的一端。在圆规的活动腿上，可根据需要装上铅笔插脚、墨线笔插脚或钢针插脚，分别用于画铅笔线的圆、墨线的圆或当作分规使用。活动腿上的肘形关节可向内侧弯折，画圆时，可通过调节肘形关节保持铅芯与纸面垂直。用铅笔插脚画圆时，应先调整好铅芯与针尖的高低，使针尖略长于铅芯，然后按所规定长度调整针尖与铅芯距离，并调整肘形关节使铅芯与纸面垂直。1.1.4 铅笔绘图铅笔的铅芯有软硬之分，分别用字母B和H表示。B前的数字愈大表示铅芯愈软，H前的数字愈大表示铅芯愈硬，HB表示铅芯软硬适中。绘图时，应根据不同的用途选不同软硬的铅芯，并将其削磨成一定的形状。1.1.5 其它常用绘图工具1、曲线板曲线板是用来画非圆曲线的工具。曲线板的轮廓线是由多段不同曲率半径的曲线所组成。 使用曲线板画曲线时，必须分几次完成。画曲线的步骤如下： (1)将需要连接的各点求出来，徒手用细线顺次地连接起来，如图1-5所示。 (2)由曲线上曲率半径较小的部分开始，选择曲线板上曲率适当的部分，逐段描绘。每次连接应至少通过三至四个点，并留一段下次再描，如图1-5所示。 (3)描下一段时，其前面应有一段与上次所描的线段重复，后面应留一段待第三次再描，如图1-5所示。 (4)按照上述方法逐段描绘，直到描完曲线为止。 2、比例尺 比例尺又叫三棱尺，是刻有不同比例的直尺，用来量取不同比例的尺寸。它的三个棱面上刻有六种不同比例的刻度，使用时，可按所需的比例量取尺寸。图1-5所示的型式，是最常见的一种比例尺。1.2 国家标准有关制图的基本规定图样是生产中重要的技术文件，是工程界交流技术的“语言”。因此，必须对图样的格式、画法、尺寸注法等作出统一规定，这些规定就是有关制图的国家标准。这里将摘要介绍我国发布的国家标准机械制图及国家标准技术制图中的有关内容。工程操作人员必须严格遵守、认真执行国家标准。国家标准简称“国标”，用代号“GB”表示。代号“GBT则表示推荐使用的国家标准。1.2.1 图纸幅面与格式(GBT 14689-1993) 为便于图样的保管和使用，国标对图纸幅面尺寸和格式以及有关的附加符号作了统一规定。1、图纸幅面绘图时，应优先采用表中所规定的5种基本幅面。必要时，可按规定加长。表1-2 图纸幅面尺寸幅面代号A0A1A2A3A4BL8411189594841420594297420120297e2010c105a25图纸的5种基本幅面中，以A0为全张，自A1开始依次是前一种幅面大小的一半。如图1-62、图框格式不留装订边的图纸，其图框格式如图1-7a所示 留有装订边的图纸，其图框格式如图1-7b所示3、标题栏1.2.2 比例(GBT 14690-1993)图中图形与其实物相应要素的线性尺寸之比，称为比例。绘图时，尽可能采用原值比例(比值为重的比例，即1:1。根据实物的形状、大小及结构复杂程度不同，也可选用规定的缩小或放大的比例。无论采用何种比例，图样中所注的尺寸数值均应是物体的真实大小，与绘图的比例无关，如图1-9所示。图样中的比例一般应标注在标题栏的“比例”一栏内。选择比例的原则当表达对象的形状复杂程度和尺寸适中时，一般采用原值比例1:1绘制。当表达对象的尺寸较大应采用缩小比例，但要保证复杂部位清晰可读。当表达对象的尺寸较小时应采用放大比例，使各部位清晰可读。尽量优先选用表中的比例。根据表达对象的特点，必要时才选用其它的比例。选择比例时，应结合幅面尺寸选择，综合考虑其最佳表达效果和图画的审美价值。表1-3 比例原值比例1:1缩小比例1:21:51:101:210n1:510n1:110n放大比例5:1 2:1 510n:1 210n:1 110n:1图1-9 尺寸数值与绘图比例无关1.2.3 字体(GBT 146911993)1、国家标准技术制图 字体对字体作了如下规定：图样中书写的字体必须做到：字体工整、笔画清楚、间隔均匀、排列整齐。 字体高度(用h表示)的公称尺寸系列为：1.8，2.5，3.5，5，7，10，14，20mm。字体的高度代表字体的号数。汉字应写成长仿宋体字，并应采用国家正式公布推行的简化字。汉字的高度一般不应小于3.5mm，其字宽一般为h/2阿拉伯数字、罗马数字和拉丁字母等数字和字母，根据其笔画宽度d分为A型和B型。A型字体的笔画宽度(d)为字高(h)的1/14，B型字体的笔画宽度(d)为字高的1/10。一般采用B型字体。在同一图样上，只允许选用一种型式的字体。字母和数字可写成斜体或直体。斜体字字头向右倾斜，与水平基准线成750。用作指数、分数、极限偏差、注脚等的数字及字母，一般应采用小一号的字体。2、字体示例10号字字体工整 笔画清楚 间隔均匀 排列整齐7号字字体工整 笔画清楚 间隔均匀 排列整齐5号字字体工整 笔画清楚 间隔均匀 排列整齐3、阿拉伯数字示例01234567894、罗马数字示例5、大写拉丁字母PQRSTUVWXYZ6、小写拉丁字母abcdefghijklmnopqrstuvwxyz1.2.4 图线（GB/T 17450-1998 GB/T4457.4-2002）国标规定了绘制各种技术图样的基本线型。国家标准（GB/T4457.4-2002）规定机械图样图1-10 图线的部分应用中常用的线型及名称见表1-4，其应用示例如图1- 9所示。表1-4 机械图样中常用的线型及其应用插入金1.2.5 尺寸标注（GB/T16675.2-1996 GB/T 4458.4-2003）尺寸是图样的重要内容之一，必须按国标规定正确标注。为了将图样中尺寸标注得清晰、正确，下面介绍尺寸标注(GB/T 4458.4-2003)的有关规定。1基本规则机件的真实大小以图样所注的尺寸数字为依据，与图形的大小及绘图的准确度无关。图样中的尺寸以mm为单位时，不需标注计量单位的代号或名称，如采用其他单位，则必须注明相应的计量单位的代号或名称。图样中所标注的尺寸，为该图样所示机件的最后完工尺寸，否则应另加说明。机件的每一尺寸，般只标注一次，并标注在反映该结构最清晰的图形上。2尺寸的组成一个完整的尺寸应有尺寸界线、尺寸线和尺寸数字三部分组成，如图111所示。（1）尺寸界线 用以表示尺寸的范围，用细实线绘制。 图1-11 尺寸的组成及其标注示例尺寸界线应从图形的轮廓线、轴线或对称中心线处引出，也可直接利用这些线作尺寸界线，尺寸界线应超出尺寸线2-4mm(图111)。（2）尺寸线 用以表示尺寸的方向，用细实线绘制。标注线性尺寸时，尺寸线必须与所注的线段平行。尺寸线应单独画出，不能用其他图线代替，一般也不得与其他图线重合或画在其延长线上(图111)。标注线性尺寸时，尺寸线与尺寸界线一般应相互垂直(图111)，必要时才允许倾斜(图111)，同时避免尺寸线与尺寸界线相交(图111)。表示尺寸起止的尺寸线终端有箭头、斜线及单边箭头三种形式。箭头的画法如图1-12所示，适用于各种类型的图样，是机械图样中的基本形式。斜线用细实线绘制，其方向和画法如图112所示。当采用斜线形式时，尺寸线与尺寸界线必须相互垂直。根据GBT16675.2-1996规定，标注尺寸时可使用单边箭头，其画法如图112所示。 (a) 箭头 (b) 斜线 (c) 单边箭头图1-12 尺寸线终端形式2）尺寸数字 用以表示尺寸的大小。 线性尺寸的数字一般应注写在尺寸线的上方，也允许写在尺寸线的中断处（图1-13）。尺寸数字不得被任何图线通过，当无法避免时，必须将图线断开。图样中的尺寸以毫米（mm）为单位时，不需标注计量单位的代号或名称，如采用其他单位则必须注明相应计量单位的代号或名称。3常见的尺寸标注方法常见的尺寸标注方法见表15。表1-5 常见尺寸标注方法示例1.3 几何作图机件的轮廓一般都是由直线、圆、圆弧或其他曲线组合而成的。因此，熟练地掌握它们的基本作图方法，是绘制机械图的基础。下面介绍几种常见几何图形的作图方法。1.3.1 等分线段任意等分直线段的方法如图114所示(如将线段A四等分)。 图1-14 等分线段1.3.2 圆弧连接用已知半径的圆弧将两已知线段(直线或圆弧)光滑地连接起来，这类作图问题称为圆弧连接。这个起连接作用的圆弧称为连接弧。如图所示，连杆的平面轮廓就是由许多圆弧连接而成的。为保证连接光滑，必须使连接弧与已知线段(直线或圆弧)相切。因此，作图时应准确地求出连接弧的圆心及切点1圆弧连接的基本原理(表16) 2圆弧连接的形式及作图法圆弧连接的基本形式有三种，其作图方法与步骤见表17。；1.3.3 椭圆的画法椭圆有两条相互垂直而且对称的轴，即长轴和短轴。它的几何性质是：自椭圆上任意一点到两定点(焦点)的距离之和恒等于椭圆的长轴。椭圆的画法很多，常见的椭圆画法有两种。(1)理论画法(同心圆法) 先求出曲线上一定数量的点，再用曲线板光滑地连接起来；图1-16 用同心圆法画椭圆 (2)近似画法(四心圆法) 求出画椭圆的四个圆心和半径，用四段圆弧近似地代替椭圆。 图1-17 用四心圆法画椭圆下面介绍这两种椭圆的作图方法和步骤。1、理论画法已知椭圆长轴AB和短轴CD，用同心圆法作椭圆的步骤如下：(1)以长轴AB和短轴CD为直径画两同心圆，然后过圆心作一系列直线与两圆相交，如图2-13a所示；(2)自大圆交点作垂线，小圆交点作水平线，得到的交点就是椭圆上的点，如图213b所示；(3)用曲线板光滑连接各点，即得所求椭圆(图213b)。2、近似画法 已知椭圆长轴AB和短轴CD，用四心圆法作椭圆的步骤如下：(1)画出相互垂直且平分的长轴AB与短轴CD；(2)连接AC，并在AC上取CE=OAOC，如图214a所示；(3)作AE的中垂线，与长、短轴分别交于01、02，再作对称点03、04，如图214b所示；(4)以01、02、03、04各点为圆心，01A、02C、03B、04D为半径，分别画弧，即得近似椭圆，2-14c所示。来；1.3.4 斜度与锥度 1斜度斜度是指一直线（或平面）相对于另一直线（或平面）的倾斜程度，其大小用该两直线（或两平面）间夹角的正切值来表示（图1-18a），即 斜度=tan=在图1-18b中， 斜度=通常图样中把比值化成1:n的形式。图1-18 斜度及其图形符号2斜度的画法图1-19a所示斜度为1:6，其作图方法如图1-19b所示。作图步骤：（1）自点A在水平线上任取六等分，得到点B；（2）自点A在AB的垂线上取相同的一个等分得点C；（3）连接BC即得1:6的斜度；（4）过点K作BC的平行线，即得1：6的斜度线。图1-19 斜度的画法及标注3斜度的标注斜度的符号如图1-19a所示。符号的方向应与斜度的方向一致。标注斜度时，可按图1-19b、c、d所示的方法标注。二、锥度锥度是指正圆锥体底圆直径与锥高之比。如果是圆锥台，则为上下底圆直径之差与圆锥台高度之比。 锥度= 锥度=2锥度的标注如图120a所示，将表示锥度的图形符号及其比数注在引出线上。图形符号的方向应与锥度的方向一致。锥度的图形符号如图120b所示。锥度的画法如图121所示。图1-20 锥度及其图形符号图1-21 锥度的画法及标注1.4 平面图形1.4.1 平面图形的尺寸分析图1-22所示手柄的平面轮廓图由许多线段（直线或圆弧）连接而成，而图中所注尺寸不仅确定了各线段的形状及相对位置，同时还影响作图的先后顺序。因此，在作图前必须对图形中的尺寸和线段进行分析，从而定出正确的作图步骤。图1-22 手柄平面轮廓图尺寸按其在图形中所起的作用，可分为两类：（1）定形尺寸, 平面图形中确定各线段形状大小的尺寸称为定形尺寸，如直线线段的长度、圆和圆弧的直径或半径等。图1-22种的R15、R12、R50、R10等都是确定圆弧形状大小的定形尺寸。（2）定位尺寸 平面图形中确定各线段之间相对位置的尺寸称为定位尺寸，如确定圆或圆弧的圆心位置、直线段位置的尺寸等。如图1-22b所示的尺寸是确定圆的圆心在水平方向位置的尺寸；45是确定圆弧R50的圆心在水平方向位置的尺寸；75则可确定圆弧R10的圆心在水方向的位置，所以都是定位尺寸。标注定位尺寸时，还要考虑尺寸基准。作为定位尺寸起始位置的点或线称为尺寸基准。一个平面图形应有水平和垂直两个坐标方向的尺寸基准，通常选择图形的对称线、较大圆的中心线或较长的直线作为尺寸基准。如图1-22中，选择图形的对称线A为该图形垂直方向的尺寸基准，选择直线B为水平方向的尺寸基准。应当指出，有时一个尺寸可以兼有定形和定位两种作用。标注尺寸时，应首先确定图形的尺寸基准，然后依次注出各线段的定位尺寸和定形尺寸。1.4.2 平面图形的线段分析平面图形中的线段按所给尺寸的多少可分为已知线段、中间线段及连接线段三种。下面着重对图1-22中圆弧的连接情况进行线段分析。(1)已知弧 具有半径(定形尺寸)及圆心的两个定位尺寸的圆弧，称为己知弧，作图时，可根据图中所注尺寸直接画出，如图1-22中的R10、R150 (2)中间弧 具有半径及圆心的一个定位尺寸的圆弧，称为中间弧，如图1-22中的R50，其圆心在长度方向的定位尺寸为45，而高度方向的定位尺寸没有给出，画图时，要根据它和R10相切的条件才能画出。(3)连接弧 只有半径尺寸，没有给出圆心的两个定位尺寸的圆弧，称为连接弧。如图122中的R12，其圆心可利用该圆弧与R50及R15相切的条件求出。从上述分析可知，画图时，应首先画出图形中的已知弧，再画中间弧，最后画连接弧。1.4.3 平面图形的绘图步骤要提高绘图效率，除必须熟悉制图标准，掌握几何作图的方法和正确使用绘图工具外，还需有合理的工作程序。 1准备工作(1)准备好绘图用具，安排好工作地点。绘图前，应将绘图工具擦拭干净，削磨好铅笔及铅芯，并洗净双手。(2)根据所画图形的大小及复杂程度选取比例，确定图纸幅面。(3)用胶带纸将图纸固定在图板左下方适当位置。2画底稿选用较硬的H或2H铅笔，按各种图线的线型(可暂不考虑粗细)轻轻地画出底稿。(1)画图框及标题栏。(2)布置图面。按图的大小及标注尺寸所需的位置，将各图形布置在图框中的适当位置。(3)画图时，应先画基准线、对称中心线、轴线等，再画图形的主要轮廓线，最后画细节部分。(4)画尺寸线及尺寸界线。 (5)检查，擦去多余线条，完成全图底稿。 3铅笔加深选用适当的铅笔及铅芯将各种图线按规定的粗细加深。为使图线连接光滑，并保持同类图线规格一致，加深时应按下列顺序进行。(1