AutoCAD三維轉(zhuǎn)二維工程圖中剖視圖和輔助視圖的畫法研究

劉永強(qiáng)

摘要：制圖課程信息化教學(xué)資源庫中需要大量的三維模型以及對(duì)應(yīng)的二維剖視圖和斷面圖、斜視圖等輔助視圖。本文介紹了如何應(yīng)用AutoCAD中的三維轉(zhuǎn)二維技術(shù)，經(jīng)過簡(jiǎn)單操作使已創(chuàng)建的三維模型生成零件的剖視圖和斷面圖、斜視圖、局部視圖。應(yīng)用此技術(shù)，可快速地創(chuàng)建大量資源庫中所需的教學(xué)圖形，對(duì)實(shí)施制圖課程的信息化教學(xué)具有較大的幫助。

關(guān)鍵詞：信息化教學(xué) AutoCAD 三維轉(zhuǎn)二維 剖視圖 輔助視圖

中圖分類號(hào)：TP391.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）04-0204-04

Abstract： In the information teaching resource library of the graphics course， a large number 3D models and the corresponding 2D cutaway views and auxiliary views such as sectional views and oblique views are needed. This paper describes how to making cutaway views and sectional views、oblique views、broken views of parts by simple operation with AutoCAD 3D to 2D technology after establish 3D models. This technology will be greatly helpful to creating vast teaching drawing of resources library quickly， and implementing of the information teaching in the graphics course.

Key words： information teaching； AutoCAD； 3D to 2D；Cutaway view；Auxiliary view

在制圖課程的信息化教學(xué)中，教學(xué)資源庫的建設(shè)是重中之重，其中剖視圖、局部視圖、斷面圖和斜視圖是重要組成部分。豐富的輔助教學(xué)模型、習(xí)題及答案對(duì)于強(qiáng)化零件的讀圖和繪圖教學(xué)，具有極大的幫助。教授制圖類課程的教師使用AutoCAD軟件的比例較高，所以作者在此介紹如何使用AutoCAD軟件的三維轉(zhuǎn)二維技術(shù)來制作剖視圖和輔助視圖等教學(xué)輔助圖形。

文獻(xiàn)[1]中關(guān)于半剖視圖和局部剖視圖的創(chuàng)建步驟過多，效率較低。文獻(xiàn)[2]中重點(diǎn)講述了三維轉(zhuǎn)二維技術(shù)中三視圖的創(chuàng)建方法，但沒有涉及剖視圖、斷面圖和斜視圖的創(chuàng)建。文獻(xiàn)[3]中對(duì)平面攝影命令在剖視圖的應(yīng)用作了簡(jiǎn)單闡述，但介紹過程過于簡(jiǎn)單。文獻(xiàn)[5]中只講了剖切軸測(cè)圖的畫法，未涉及二維剖視工程圖的畫法。

1 斜視圖和局部視圖的繪制

斜視圖和局部視圖的繪制需要用到solview命令和soldraw命令。

Solview命令為在布局環(huán)境下的設(shè)置視圖命令，共有四個(gè)選項(xiàng)，即UCS（U）/正交（O）/輔助（A）/截面（S）。其中的UCS（U）選項(xiàng)用于創(chuàng)建投影視圖，其投影方向與模型空間投影方向一致，故在使用前須先設(shè)置模型空間的三維模型為俯視或主視等。投影視圖實(shí)質(zhì)上還是一個(gè)三維模型。正交（O）選項(xiàng)用于創(chuàng)建與前面所創(chuàng)建的投影視圖成垂直的其他投影視圖。輔助（A）用于創(chuàng)建斜視圖和局部視圖，截面（S）用于創(chuàng)建剖視圖和斷面圖[4]。

Soldraw命令為設(shè)置圖形命令，其功能為生成二維輪廓線，是在基本投影面上投影實(shí)體的所有線條。Soldraw命令只能對(duì)用Solview命令生成的視口操作。使用Soldraw命令后，對(duì)應(yīng)每個(gè)視口將自動(dòng)生成三個(gè)圖層，其名字由視口名稱+后綴組成。其中以“DIM”為后綴的圖層用于存放尺寸標(biāo)注，以“HID”為后綴的圖層用于放置不可見輪廓線，以“VIS”為后綴的圖層用于放置可見輪廓線[4]

1.1 創(chuàng)建三維模型

在模型空間創(chuàng)建三維模型如圖1所示。

1.2 在布局環(huán)境下創(chuàng)建基本視圖

1）在模型空間設(shè)置為主視圖，然后點(diǎn)擊布局或新建布局，設(shè)置打印機(jī)、圖紙幅面、圖形方向及打印比例等信息，也可采用默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊確定。刪除布局中的默認(rèn)視口。

2）鍵入Solview命令，選擇UCS（U）選項(xiàng)，選擇<當(dāng)前>和默認(rèn)比例1不變，然后指定主視圖中心位置（可多次指定），并用兩點(diǎn)確定主視圖視口所在矩形，輸入主視圖視口名稱（本例為01）。主視圖視口出現(xiàn)，其內(nèi)為模型的正面投影。

3）雙擊主視圖所在視口，使用縮放及平移命令調(diào)整正面投影的顯示比例及位置。后續(xù)投影視圖的顯示比例默認(rèn)與第一個(gè)視圖相同。

4）重新鍵入Solview命令，選擇正交（O）選項(xiàng)。在提示“指定視口要投影的那一側(cè)：”時(shí)捕捉主視圖視口上邊框中點(diǎn)，然后光標(biāo)下移指定俯視圖中心位置，并用兩點(diǎn)確定俯視圖視口所在矩形，輸入是俯視圖視口名稱（本例為02）。此時(shí)顯示俯視圖視口及其內(nèi)的水平面投影。

俯視圖內(nèi)部圖形只需底板的局部視圖，還需后續(xù)處理。

5）再次鍵入Solview命令，選擇輔助（A）選項(xiàng)。在提示“指定斜面的第一個(gè)點(diǎn)”和“指定斜面的第二個(gè)點(diǎn)：”時(shí)目標(biāo)捕捉斜置圓筒上的兩個(gè)象限點(diǎn)，并在提示“指定要從哪側(cè)查看：”時(shí)從斜置圓筒左上方左鍵點(diǎn)擊，此時(shí)要?jiǎng)?chuàng)建的輔助視圖將位于剛點(diǎn)擊的點(diǎn)到斜面的延長(zhǎng)線上。在提示“指定視圖中心：”時(shí)在延長(zhǎng)線上選擇一點(diǎn)并框定視口，輸入視口名稱03后輔助視口創(chuàng)建完成。

創(chuàng)建完成的視口位置不符合繪圖人員的要求，可用移動(dòng)命令將視口移動(dòng)至所需位置。視口內(nèi)圖形是整個(gè)模型的斜視圖形，并不是所需的傾斜部分的斜視圖，還需后續(xù)處理。

此時(shí)完成的圖形（作了消隱處理）如圖2所示。并且系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建圖層Vports，其中存放視口矩形邊框。另外系統(tǒng)自動(dòng)為每個(gè)視口創(chuàng)建三個(gè)圖層，其后綴分別為DIM、HID和VIS。應(yīng)用此方法創(chuàng)建的各投影視圖具有相同的顯示比例，主視圖與俯視圖自動(dòng)滿足長(zhǎng)對(duì)正。

1.3三維轉(zhuǎn)二維創(chuàng)建斜視圖和局部視圖

在1.2中顯示的各視口中的投影視圖雖視覺上為二維圖形，但實(shí)質(zhì)上仍為三維模型，三個(gè)投影存在關(guān)聯(lián)。要將其轉(zhuǎn)化為二維圖形，必須要使用Soldraw命令。

1）鍵入Soldraw命令，在提示“選擇要繪圖的視口...：”時(shí)選擇三個(gè)視口邊框（非實(shí)體輪廓）。

此步驟后將生成三維模型在XY、XZ、YZ平面上的投影，并分別顯示在布局環(huán)境下的三個(gè)視口內(nèi)。模型空間移開模型后如圖3所示。

2）將后綴為VIS的圖層設(shè)置線寬為0.6mm，將后綴為HID的圖層設(shè)置線型為HIDDEN，打開線寬開關(guān)，并設(shè)置合適的線型比例。布局中的三個(gè)基本視圖的線型和線寬自動(dòng)根據(jù)其類型進(jìn)行改變。

3）雙擊俯視圖視口，刪除局部視圖所需圖線以外的所有圖線，并添加標(biāo)注、波浪線和點(diǎn)化線等。

雙擊斜視圖視口，同樣進(jìn)行處理，只留下斜視局部視圖所需部分，也添加標(biāo)注、波浪線和點(diǎn)化線。也可將斜視圖旋轉(zhuǎn)處理。

4）關(guān)閉Vports圖層，視口邊框消失。在圖紙空間狀態(tài)下，添加中心線。最終工程圖如圖4所示。

2 剖視圖的繪制

剖視圖分為全剖視圖、半剖視圖和局部剖視圖。根據(jù)剖切平面的個(gè)數(shù)以及位置關(guān)系又可分為單一剖切面剖切、多個(gè)平行剖切面剖切（即階梯剖）和旋轉(zhuǎn)剖切面剖切（即旋轉(zhuǎn)剖）。

AutoCAD可以直接根據(jù)三維模型直接實(shí)現(xiàn)全剖視圖工程圖的繪制，其他剖視類型的工程圖必須經(jīng)過一些處理才可以繪制。與前面相同，實(shí)現(xiàn)剖視圖工程圖的繪制也是應(yīng)用Solview命令和Soldraw命令。剖視圖創(chuàng)建完成后，系統(tǒng)自動(dòng)為剖切區(qū)域打上剖面線。

2.1 全剖視圖的繪制

1）建立三維模型如圖5所示。設(shè)置為俯視圖。

2）進(jìn)入布局環(huán)境，設(shè)置置打印機(jī)、圖紙幅面、圖形方向及打印比例等信息，也可采用默認(rèn)設(shè)置，點(diǎn)擊確定。刪除布局中的默認(rèn)視口。

3）輸入Solview命令，應(yīng)用U選項(xiàng)創(chuàng)建俯視圖。具體步驟見1.2。將俯視圖視口移動(dòng)到合適位置。

4）重復(fù)Solview命令，輸入S（截面）選項(xiàng)，在提示“指定截切平面的第一點(diǎn)”和“指定剪切平面的第二點(diǎn)”時(shí)目標(biāo)捕捉模型對(duì)稱平面的兩點(diǎn)。在提示“指定要從哪側(cè)查看：”時(shí)在對(duì)稱平面的下側(cè)（即組合體的前方）任意位置點(diǎn)擊一次，跟隨系統(tǒng)提示完成主視全剖視圖的中心選定以及視口的創(chuàng)建。

5）再輸入Soldraw命令，選擇已創(chuàng)建兩個(gè)視口。此時(shí)系統(tǒng)除了自動(dòng)創(chuàng)建圖層Vports，以及每個(gè)視口對(duì)應(yīng)的后綴為DIM、HID和VIS圖層以外，還為主視全剖視圖創(chuàng)建了一個(gè)后綴為HAT的圖層，用以放置剖面線。

6）改變相關(guān)圖層的線寬、線型，并關(guān)閉Vports層，消除視口邊框，添加點(diǎn)畫線后可得最終工程圖如圖6所示。

2.2 半剖視圖的繪制

半剖視圖用solview命令不能直接繪制，必須要加以處理。也可采用平面攝影flatshot命令處理后繪制。

文獻(xiàn)[1]中提出先使用solview命令創(chuàng)建完整的基本視圖進(jìn)行輪廓投影，再將模型空間的基本視圖復(fù)制粘貼到圖紙空間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，最后對(duì)圖線進(jìn)行修改畫剖面線。這種方法操作步驟過多，不能體現(xiàn)出三維轉(zhuǎn)二維的高效率。

對(duì)于有一定制圖的設(shè)計(jì)人員來說，可以對(duì)帶虛線的基本視圖進(jìn)行編輯修改繪制半剖視圖，這樣雖然也有一定的操作步驟，但不至于太過復(fù)雜。方法有二：

方法一：使用solview和soldraw命令

1）建立如圖7所示三維模型；

2）應(yīng)用solview命令的U選項(xiàng)和O選項(xiàng)對(duì)圖7分別創(chuàng)建主視圖和俯視圖，步驟參考1.2；

3）對(duì)主視圖視口和俯視圖視口使用soldraw命令，創(chuàng)建投影，并修改虛線的線型和輪廓線的線寬，主俯視圖如圖8所示；

4）對(duì)主視圖視口雙擊進(jìn)入模型空間，添加對(duì)稱位置處的點(diǎn)畫線，將圖形左側(cè)的虛線全部去掉，將圖形右側(cè)內(nèi)部的粗實(shí)線去掉，虛線全部改為粗實(shí)線即可得半剖視圖；

5）按照?qǐng)D9處的剖切位置對(duì)俯視圖加以處理，即可得如圖9所示剖視圖。

方法二：使用flatshot命令。

Flatshot命令是AutoCAD2007版本的新增命令，僅能在模型空間中執(zhí)行，其主要功能就是對(duì)三維模型或面域進(jìn)行平面攝影從而生成所需的平面圖形。這個(gè)過程如同拍攝照片，即相機(jī)正對(duì)屏幕上顯示的三維實(shí)體進(jìn)行拍照[3]。當(dāng)要?jiǎng)?chuàng)建三視圖時(shí)，需要先將三維模型調(diào)整到主視圖方向、俯視圖方向和左視圖方向，再分別使用flatshot命令，所得到的三個(gè)視圖分別處于XZ、XY和YZ平面上，互成90度。如要將三個(gè)基本投影視圖放置于同一平面，可結(jié)合工具欄中的剪切、粘貼和視圖命令進(jìn)行。

1）建立三維模型如圖7所示；

2）在模型空間中點(diǎn)擊主視圖，并輸入flatshot命令，注意在出現(xiàn)“平面攝影”對(duì)話框時(shí)，要將“暗顯直線”（即不可見線）下方的“顯示”選中，并將線型設(shè)置為hidden（虛線），并根據(jù)提示選擇投影放置位置，確定縮放比例后可得主視圖投影在XZ平面上；

3）在模型空間中點(diǎn)擊俯視圖，其他步驟同（2），可得俯視圖投影在XY平面上，此時(shí)所得圖形如圖10所示，這兩個(gè)視圖的投影都以塊的形式存在；

4）在俯視圖中選擇俯視圖投影，選擇工具欄的剪切，在點(diǎn)擊主視圖，選擇工具欄中的粘貼，將其位置與主視圖投影對(duì)齊后可對(duì)兩投影進(jìn)行分解，再按照方法一中的（3）、（4）兩步驟對(duì)圖形進(jìn)行修改，也可得到如圖9所示剖視圖。

比較這兩種方法，大部分人更習(xí)慣于在模型空間進(jìn)行操作，且不須建立視口，也不用擔(dān)心圖形縮放后主視圖與俯視圖比例不一致，故筆者認(rèn)為方法二更為簡(jiǎn)潔方便。

2.3 局部剖視圖的繪制

局部剖視圖不能直接得到，也需對(duì)投影視圖進(jìn)行系列操作，其方法與2.2半剖視圖的創(chuàng)建相同。

2.4 階梯剖視圖的繪制

階梯剖視圖使用平面攝影flatshot命令比較方便。其思路為將假想剖變?yōu)檎鎸?shí)剖，再使用平面攝影，修改其投影即可得階梯剖視圖。

1）建立三維模型如圖11所示。

2）在模型空間按階梯剖思路將模型剖成圖12所示形狀；

3）在模型空間對(duì)圖12進(jìn)行平面攝影，分解圖塊后修改即可得其階梯剖視圖，如圖13所示。

如需繪制俯視圖，可在剖切前對(duì)俯視圖進(jìn)行投影。

需要注意，因?yàn)槭钦嫫?，所以在階梯剖投影視圖中的平行剖切面的分界平面也會(huì)有投影，表現(xiàn)為直線，應(yīng)當(dāng)去除。

應(yīng)用三維轉(zhuǎn)二維技術(shù)繪制旋轉(zhuǎn)剖工程圖較為復(fù)雜，此處不作介紹。

3 斷面圖的繪制

斷面圖大多用于回轉(zhuǎn)體類零件，如軸、吊鉤等，其實(shí)質(zhì)就是去掉截?cái)嗝婧笏谢虿糠挚梢娸喞€的全剖視圖，所以可采用2.1的方法先創(chuàng)建全剖視圖，再刪去不需要的可見輪廓線即可，此處不再舉例。

4 結(jié)論

本文簡(jiǎn)述了根據(jù)三維模型生成二維剖視圖、斷面圖和斜視圖的方法。最終圖形可用于教學(xué)參考，也可用于教學(xué)作業(yè)。在信息化教學(xué)應(yīng)用愈來愈廣泛的今天，不論是課堂多媒體教學(xué)，還是建設(shè)課程教學(xué)資源庫，抑或是編寫教材和習(xí)題集，都需要用到大量的實(shí)體模型以及對(duì)應(yīng)的二維工程圖。應(yīng)用好三維轉(zhuǎn)二維技術(shù)，可以大大提高教學(xué)人員的工作效率，為信息化教學(xué)提供有力的技術(shù)支撐。

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