制图的基本知识和基本技能

1第1章制图的基本知识和基本技能教学目标：（1）能正确使用常用的绘图工具和仪器。（2）掌握国家标准《技术制图》、《机械制图》中的基本规定，并在平时作业中严格遵守基本规定。（3）掌握平面图形的画法，具备平面图形尺寸标注的能力。（4）具备徒手绘图的能力。（5）使学生初步养成认真负责的工作态度和一丝不苟的工作作风。第1节绘图工具和仪器的使用正确使用绘图工具和仪器，是保证绘图质量和加快绘图速度的一个重要方面，因此，必须养成正确使用绘图工具和仪器的良好习惯。常用的绘图工具和仪器有图板、丁字尺、圆规和三角板等。一、图板、丁字尺和三角板图板用作画图垫板，要求表面平坦光洁；又因它的左边用作导边，所以必须平直。丁字尺是画水平线的长尺，它由尺头和尺身构成。画图时，应使尺头始终紧靠图板左侧的导边。画水平线必须自左向右画。三角板除了直接用来画直线外，也可配合丁字尺画铅垂线和与水平线成30°、45°、60°的倾斜线，如图1-2a所示；用两块三角板还能画与水平线成15°、75°角的倾斜线，还可以画已知直线的平行线和垂直线。二、比例尺比例尺是刻有不同比例的直尺，在这种比例尺上刻有六种不同的比例。现以刻有1：100、1：200、1：300、1：400、1：500、1：600的比例尺为例说明它的用法。1．以1：100作为1：1，量取20mm由于1：100与1：1相比是缩小了100倍，所以1：100的刻度用作1：1时需放大100倍。因此，在图1-5a中的刻度2m上，即可量得20mm。三、圆规和分规在使用圆规前，应先调整针脚，使针尖略长于铅心。在使用圆规画图时，应将圆规向前进方向稍微倾斜；画较大圆时，应使圆规两脚都与纸面垂直。分规用于等分和量取线段。分规两脚的针尖并拢后，应能对齐。用分规五等分直线段AB，试分的过程如下：先按目测，使两针尖间的距离大致为AB的1/5，然后在线段AB上试分。四、曲线板曲线板用于画非圆曲线。已知曲线上的一系列点，用曲线板连成曲线。其步骤是：（1）由作图求得一曲线上的若干个点。（2）用铅笔徒手将这些点轻轻地连成线。（3）从一端开始，找出曲线板上与所画曲线吻合的一段，沿曲线板描出这段曲线。（4）用同样的方法逐段描绘曲线，直到最后一段。五、绘图用品1．绘图纸绘图时应选用纸质坚实、纸面洁白的图纸。图纸有正反面之分，绘图前应用橡皮擦试以2检验图纸的正反面，反面起毛。绘图纸应布置在图板的左下方，并应在图纸下边缘留出丁字尺的宽度，图纸应用胶带固定。2.铅笔绘图铅笔的笔芯有软硬之分，标号B表示铅芯软度，B前的数字越大则表示铅芯越软；标号H表示铅芯硬度，H前的数字越大表示铅芯越硬；标号HB表示铅芯软硬适中。削铅笔时应从无标号的一端削起以保留标号，铅芯露出6mm-8mm为宜。根据需要，铅芯可削成相应的形状。写字或画细线时，铅芯削成锥状；加深粗线时，铅芯削成四棱柱状。圆规的铅芯削成斜口圆柱状或斜口四棱柱状。3.其它绘图用品除上述用品外，绘图时还需用小刀（刀片）、橡皮、胶带纸、量角器、擦图片、砂纸板及毛刷等。六、其它绘图工具除上述常用绘图工具和仪器外，还有一字尺、多孔板、绘图机和数控自动绘图机等。一字尺的作用与丁字尺相同，由于使用比较方便，已被广泛采用。多孔板是在普通三角板上开有许多圆、椭圆和其它形状的孔，当所画的图形能配合使用板上的孔时，可用作模板，提高绘图速度。绘图机是一种综合的绘图设备，绘图机上装有一对可按需要移动和转动的相互垂直的直尺，用它们来完成丁字尺、三角板、量角器等工具的工作，使用方便，绘图效率高。第2节制图的基本规定机械图样是机械设计和制造过程中的重要技术资料，是交流技术思想的语言。因此，对图样画法、尺寸注法等都必须做出统一的规定。国家标准《机械制图》是我国颁布的一项重要技术标准，它统一规定了有关机械方面的生产和设计部门共同遵守的画图规则。国家标准（简称国标）的代号是“GB”。在GB/T14698~14691—93、GB4457.4—84①和GB4458.4—84中，分别对图纸幅面及格式、比例、字体、图线和尺寸注法作了规定。一、图纸幅面（GB/T14689—93）和标题栏需要装订的图样，其图框格式如图1-12所示。一般采用A4幅面竖装或A3幅面横装。不需要装订的图样，只要将图1-12中的尺寸a和c都改为表1-1中的尺寸e即可，如图1-13所示。必要时允许加长幅面，加长幅面及其图框尺寸在GB/T14689—93中另有规定。图框线用粗实线绘制。标题栏的位置应按图1-12所示的方式配置，看图的方向与看标题栏的方向一致。GB10609.1—89对标题栏的内容、格式与尺寸作了规定，如图1-14所示。制图作业的标题栏建议采用图1-15所示的格式。二、比例（GB/T14690—93）比例是指图中图形与其实物相应要素的线性尺寸之比。绘制图样时，一般应从表1-2规定的系列中选取不带括号的适当比例，必要时也允许选取表1-2中带括号的比例。比例一般应标注在标题栏的比例栏内，必要时可标注在视图名称的下方或右侧。三、字体（GB/T14691—93）在图样上除了表示机件形状的图形外，还要用文字和数字来说明机件的大小、技术要求和其它内容。在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。如果在图样上的文字和数字写得很潦草，不仅会影响图样的清晰和美观，而且还会造成差错，给生产带来麻烦和损失。字体的号数，即为字体的高度h，其公称尺寸系列为1.8、2.5、3.5、5、7、10、14、20mm。3汉字应为长仿宋体，并采用国家正式公布推行的简化字。汉字的高度不应小于3.5mm，其宽度一般为h/1.4。数字及字母分A型和B型，A型字体的笔画宽度为字高的1/14，B型字体的笔画宽度为字高的1/10。数字和字母可写成斜体和直体，常用斜体。斜体字字头向右倾斜，与水平基准线成75°。为了保证字体大小一致和整齐，书写时可先画格子或横线，然后写字。长仿宋体字示例见图1-16。汉字基本笔画为点、横、竖、撇、捺、挑、折、勾，其笔法可参阅表1-3。数字及字母的A型斜体字的笔序、书写形式和综合应用示例如图1-17所示，字体的综合应用有下述规定；用作指数、分数、极限偏差、注脚等的数字及字母，一般采用小一号的字体；图样中的数学符号、物理量符号、计量单位符号，以及其他符号、代号，应分别符合国家有关法令和标准的规定。四、图线及其应用绘制图样时，应采用表1-4中规定的图线。表1-4及图1-18列出了各种型式图线的主要用途，其它用途可查阅国标。图线分为粗、细两种。粗线的宽度b应按图的大小和复杂程度，在0.5~2mm之间选择，细线的宽度约为b/3。图线宽度的推荐系列为：0.18，0.25，0.35，0.5，0.7，1，1.4，2mm。一般情况下，粗线的宽度b在0.5～1mm之间选取。如图1-19所示，绘图时通常应注意以下各点：（1）在同一图样中，同类图线的宽度应基本一致。虚线、点画线及双点画线的线段长度和间隔应各自大致相等。（2）两条平行线（包括剖面线）之间的距离应不小于粗实线的两倍宽度，其最小距离不得小于0.7mm。（3）绘制圆的对称中心线（简称中心线）时，圆心应为线段的交点。点画线和双点画线的首末两端应是线段而不是短画。（4）在较小的图形上绘制点画线、双点画线有困难时，可用细实线代替。此外，还应注意：（1）轴线、对称中心线、双折线和作为中断线用的双点画线，应超出轮廓线2~5mm。（2）点画线、虚线和其它图线相交时，都应在线段处相交，不应在空隙或短画处相交。（3）当虚线处于粗实线的延长线上时，粗实线应画到分界点，而虚线应有空隙。当虚线圆弧和虚线相切时，虚线圆弧的线段应画到切点，而虚线需留有空隙。五、尺寸注法图形只能表达机件的形状，而机件的大小则由标注的尺寸确定。标注尺寸是一项极为重要的工作，必须认真细致，一丝不苟。如果尺寸有遗漏或错误，就会给生产带来困难和不必要的损失。下面介绍国标“尺寸注法”（GB4458.4—84）中的一些基本内容，有些内容将在后面的有关章节中讲述，其它有关内容可查阅国标。（一）尺寸标注的基本规则1．机件的真实大小应以图样上所注的尺寸数值为依据，与图形的大小及绘图的准确度和比例无关。2．图样中（包括技术要求和其它说明）的线性尺寸，以mm为单位时，不需标注计量单位的代号或名称，如采用其它单位，则必须注明相应的计量单位的代号或名称。3．图样中所标注的尺寸，为该图样所示机件最后完工尺寸，否则应另加说明。4．机件的每一尺寸，一般只标注一次，并应标注在反映该结构最清晰的图形上。（二）尺寸的组成一个完整的尺寸一般应包括四个要素：尺寸数字、尺寸线、尺寸界线和表示尺寸线终端的箭头，如图1-20所示。41．尺寸数字线性尺寸的数字一般应注写在尺寸线的上方，也允许注写在尺寸线的中断处。线性尺寸数字的方向一般应按表1-5第一项中所示的方法注写。在标注直径时，应在尺寸数字前加注符号“Φ”；标注半径时，应在尺寸数字前加注符号“R”（通常对于小于或等于半圆的圆弧注半径，对大于半圆的圆弧则注直径）。在标注球面的直径或半径时，应在符号“Φ”或“R”前再加注符号“S”。2．尺寸线尺寸线用细实线绘制，不能用其它图线代替。标注线性尺寸时，尺寸线必须与所标注的线段平行；当有几条互相平行的尺寸线时，大尺寸要注在小尺寸外面，以免尺寸线与尺寸界线相交。在圆或圆弧上标注直径或半径尺寸时，尺寸线一般应通过圆心或延长线通过圆心。3．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，轴线或对称中心线代替尺寸界线。尺寸界线一般与尺寸线垂直，并超出尺寸线的终端2mm左右。4．箭头箭头表示尺寸线终端的一种符号，它有两种形式，如图1-21所示。箭头适用于各种类型的图样，图中的b为粗实线的宽度；斜线用细实线绘制，图中的h为字体高度。圆的直径、圆弧半径及角度的尺寸线的终端应画成箭头。在采用斜线形式时，尺寸线与尺寸界线必须互相垂直，在同一张图样上，只能采用一种尺寸线的终端形式。（三）尺寸注法示例表1-5中列出了国标规定的一些尺寸注法。（四）简化注法表1-6中列出了国标规定的一些简化注法。第3节几何作图虽然机件的轮廓形状是多种多样的，但它们的图样基本上都是由直线、圆弧和其它一些曲线所组成的几何的图形，因此在绘制图样时，常常要运用一些几何作图的方法。一、正多边形图1-22和1-23分别介绍了圆内接正五边形和正六边形的作法。如图1-22所示，作水平半径OA的中点B，以B为圆心，B１为半径作弧，交水平中心线于C。以C１为边长，即可作出圆内接正五边形。如图1-21所示，用60°三角板配合丁字尺通过水平直径的端点作四条边，再以丁字尺作上、下水平边，即得圆内接正六边形。三、斜度和锥度斜度是指一直线对另一直线或一个平面对另一个平面的倾斜程度，在图样中以1：n的形式标注。锥度是指正圆锥的底圆直经与圆锥高度之比，在图样中常以1：n的形式标注。四、圆弧连接绘制机件轮廓图形时，常会遇到从一条线（直线或圆弧）光滑地过渡到另一条线的情况。这种光滑过渡，即是平面几何中的相切，在工程制图上称为连接。切点就是连接点。常用的连接是用圆弧将两直线、两圆弧或一直线和一圆弧连接起来，这个起连接作用的圆弧称为连接圆弧。常见的圆弧连接有：用一圆弧连接两已知直线；用一圆弧连接两已知圆弧；用一圆弧连接两已知圆弧；用一圆弧连接一已知直线和一已知圆弧。（一）圆弧连接的作图原理与步骤圆弧连接的首要问题是求连接圆弧的圆心和切点。下面用轨迹的方法来分析圆弧连接的5作图原理（见表1-7）（二）圆弧连接的类型及作图方法1．两直线间的圆弧连接两直线间的圆弧连接见表1-8。2．直线与圆弧的圆弧连接直线与圆弧连接见表1-9。3．两圆弧的圆弧连接两圆弧间的圆弧连接见表1-10。五、椭圆的画法绘图时，除了直线和圆弧外，也会遇到一些非圆曲线。这里只介绍椭圆的常用画法，见表1-11。第4节平面图形的尺寸分析和线段分析一、平面图形的尺寸分析1．尺寸种类平面图形的尺寸按其作用分为两类：（1）定形尺寸确定几何图形各部分形状大小的尺寸，它包括直线段的长度、圆弧的直径或半径、角