画法几何及工程制图与AutoCAD 教学的探索

于晓丹，陈鸿飞，姚芳萍

(辽宁工业大学 机械工程与自动化学院，辽宁 锦州 121001)

画法几何及工程制图是工科院校学生必修的一门专业技术基础课，主要目的是培养学生空间想象力和思维能力，绘制二维平面图形，为设计和生产服务。

AutoCAD 软件是美国欧特克公司于1982 年开发的绘图软件，它具有良好的用户界面，通过交互式菜单或命令，进行人机对话，输入命令便可以进行各种操作，无需编程，直接用于机械图样和工程图样的绘制，被全球广泛应用。

一、画法几何及工程制图与AutoCAD 课程的有机结合

传统教学模式下，画法几何及工程制图与AutoCAD 是两门独立的课程，大多采用独立的教学模式。这两门课程是分开授课。单一的画法几何及工程制图教学，教师在课堂上用多媒体课件授课，多媒体课件一般是用 Authorware 软件或者Powerpoint 软件编制的一套独具匠心的电子课件。该课件先用AutoCAD 画出二维图形，在二维界面中可以插入三维模型，同时对模型进行翻转、平移、剖切、分解等操作。通过学习，学生能掌握手工绘图的基本要领。画法几何及工程制图最重要部分是绘制零件图和装配图。

本门课程的后期，增加了制图综合训练，学生要在图板上绘制零件图和装配图。这种方式的弊端是学生搬图板不方便，而且在图板上画图，线条不均匀、图面不清晰，学生感到疲倦、厌烦，消耗了大量的时间，出图效率低。

这样的教学模式比较简单，便于学生理解，但导致计算机绘图与画法几何及工程制图课程分离教学情形的出现。学生在学习AutoCAD 课程时，只会用命令去画图，不能把制图的内容融入AutoCAD 中。因此，实施教学模式改革创新，把画法几何及工程制图与AutoCAD 两门课程内容进行整合，合并为一门课程，同时讲解，将理论教学与技能训练融合在一起，以理论指导学习实践，通过实践来验证理论。

教师可以将画法几何及工程制图与AutoCAD课程的基本知识、基本理论、画图方法、国家标准要求等内容进行精讲以后，引导学生自己来画图。这样，通过反复系统地训练，学生的空间想象能力、形体分析能力就会得到质的飞跃。

二、AutoCAD 绘制机械图的技巧

画法几何及工程制图是一门严谨的学科，国家对图样中的线条、字体、尺寸、标注等内容，都有严格的规定。为了画出一张符合国家标准的工程图样，必须在AutoCAD 界面中，进行一系列的设置，其中不乏许多技巧，需要在讲课中介绍给学生。

（一）图层的设置

一张图纸包含多种图线，常用粗实线、细实线、点划线、尺寸线、虚线等，在AutoCAD 界面中，根据不同的线型，建立不同的图层。图层相当于透明的玻璃板，不同的图层有不同的属性。粗实线层的线型设置成Continuous，线宽为0.5 mm；细实线层的线型也是Continuous，线宽为系统默认的；点划线层线型推荐用Center2，线宽为系统默认；虚线图层的线型推荐用Dashed2，线宽也是系统默认的；尺寸线图层的线型用Continuous，线宽也是系统默认的，如图1 所示。

图1 图层定义对话框

图层设置好以后，在绘图区，把状态栏中的“线宽”选项打开，同时要调整线宽的显示比例，这样画出的线条才符合机械制图线型的要求，美观清晰。否则，设置的线宽在绘图区不显示。

（二）状态栏的设置

机械图样画线是常用的基本命令，AutoCAD 绘线方法多种，常用的是直角坐标系中的相对坐标法，但必须输入相对坐标值，比较麻烦。本文介绍一种新的画线方式，当输入画线命令Line 后，直接输入长度数值，视图就能出现所需的线段。绘图中，常见的是水平线或垂直线，为了避免线条倾斜，在画线的同时，打开状态栏中的“正交”选项，光标直接走水平线或垂直方向，很快画出线条。

绘制三视图是工程制图基本功能，要求各部分结构必须保证“长对正，高平齐，宽相等”的原则。为了做到这一点，在画图时，要把状态栏中的“对象捕捉”和“对象追踪”功能打开，鼠标移至要对正的点，会出现投影对正的直引线（虚线），如图2所示，在虚线位置单击，就能保证投影关系。

图2 投影对正

（三）尺寸标注设置

一张完整的图纸，必须正确、完整、清晰、合理地标注出所有尺寸，不能多一个，也不能少一个。尺寸标注包括定形尺寸，定位尺寸和总体尺寸。标注尺寸的同时要考虑到零件加工，测量和检验的要求，不能标注封闭的尺寸链。

根据以上要求，在AutoCAD 界面中标注尺寸，要先进行尺寸设置。技巧是在菜单选项中，选择“标注”→“样式”，如图3 所示。

图3 尺寸标注对话框

在新建的标注样式中，设置“直线和箭头”的数值，要求尺寸界限超出尺寸线为4，箭头大小为5，其余选项默认；“文字”选项中，文字样式为Standard，文字高度推荐为5，文字对齐方式为“与尺寸线对齐”，其余选项默认；“调整”选项中，尺寸标注一般选用“文字或箭头，取最佳效果”。

标注圆的直径或半径时，常用的是图4 形式，但系统原有的设置不符合要求，因此必须重新设置。通过长期摸索，总结出标注设置新方法：如图4（a）的标注样式，在图3 对话框的“调整”标签按钮下，要选择“文字和箭头”；图4（b）的标注样式，该项要选择“文字或箭头，取最佳效果”，同时在“文字”选项中，设置文字对齐方式为“ISO标准”，其余选项默认。

图4 圆的尺寸标注

三、构建带属性的模块

AutoCAD 绘图软件，其功能虽然强大，但缺少制图中常用的图形库，这样给绘图带来许多不便。为了提高绘图效率，必须建立带属性的模块作为图形库，画图时，可以随意调用。下面介绍两种常用模块的建立方法。

(一）表面粗糙度模块

一张完整的图纸，必须标注零件各表面的粗糙度。粗糙度是评定零件表面质量的一个重要技术指标。如符号，其中 Ra 6.3表示该零件表面的轮廓算术平均偏差值为6.3 μm。一个零件的表面可以是多个，各表面的粗糙度值不一样，为此要建立一个模块，再把6.3 μm变成属性变量，需要标注不同的粗糙度时，直接输入数值所需数值即可。

图5 属性定义对话框

定义完属性以后，在菜单选项中，选择“绘图”→“块”，弹出图6对话框，输入模块名称ccd。对话框中的选择对象，要选图7（a），把它定义成模块，对话框中模块的插入基点是三角形下边的尖角。

图6 模块定义对话框

（二）尺寸标注设置

建成了带属性的模块，画图可以随时调用。如图7（b）标注矩形上表面的粗糙度，用“Insert”命令插入刚定义的模块ccd，属性值选默认的6.3。标注矩形左端面的粗糙度，同样调出该模块，插入时，把旋转角设置为90度，属性值x输入12.5。

图7 粗糙度模块

（三）标题栏模块

机械图样，每张图纸右下角都要绘制标题栏，其格式基本是一样的，为此可以把标题栏建立成模块，绘图时直接调出来。

模块的建立方法：先按照格式要求画出标题栏，填写各栏目中固定的文字，如制图、描图、审核、比例、数量、重量、材料、辽宁工业大学，如图8 所示。再把标题栏中的变量，如图名、图号、姓名、日期、比例值、数量值、重量值、材料值设置为属性变量。在定义带属性的模块时，选择对象一栏，要把图8 全部选中，定义成模块，存图。

图8 标题栏模块

学生在后 续的制图综合训练中，需要画多张零件图，每张零件图，都可以调用标题栏模块，只需填写个人信息和每个零件的不同属性，其余自动生成，减少了繁琐的绘制和重复填写标题栏工作。

四、构建样板图

用AutoCAD 绘制机械图样，对于常用的与绘图有关的内容，可以统一设置好，建立一个样板图，上机可以直接调用样板图。样板图内容包括：设置图框大小、图幅的边框线、字体样式、尺寸标注样式、标题栏样式、图层、线型和颜色的格式，还有各种带属性的模块等，根据绘图内容需要，都预先设置好，然后把这个图存为*.dwt 系统样板文件中（注：AutoCAD 绘图文件的后缀是*.dwg）。

以后上机绘图，可以直接调用AutoCAD 系统样板文件里的该文件，所有设置，都按照要求已经保存在里面。如此避免每次上机，重复繁琐地各种设置，可以节省大量时间和精力，直接绘制零件图或者装配图。

五、结束语

用AutoCAD绘制机械图样，将传统手工绘图与计算机绘图进行了有机融合，增强了学生的空间思维能力、识别工程图样能力和标准化绘图能力。不仅让学生能够熟练掌握并使用AutoCAD软件进行绘图的技巧，还能加深学生对机械制图知识的理解和巩固，更快更好地绘制出符合实际需要的各种图纸。为后续的课程设计及毕业设计做好准备，为走向社会奠定良好的基础。