工業(yè)產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)軟件中二維表達(dá)的幾個(gè)問(wèn)題

戚劍瑾

摘 要：近幾年來(lái)，各類(lèi)三維設(shè)計(jì)軟件被許多學(xué)校應(yīng)用到教學(xué)中。我們學(xué)校工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模塊走班也迎來(lái)了三維設(shè)計(jì)軟件，這個(gè)對(duì)二維平面圖來(lái)說(shuō)是個(gè)很大的撞擊。如何處理好兩者之間的關(guān)系呢？這對(duì)于軟件設(shè)計(jì)課至關(guān)重要。三維設(shè)計(jì)軟件可以完成直接放置模型圖的建模，并且創(chuàng)建二維工程圖和三維模型相互關(guān)聯(lián)，即修改三維模型的結(jié)構(gòu)或尺寸和保存，二維工程圖形也將同步變化。然而，三維設(shè)計(jì)軟件在生成二維工程圖紙時(shí)將不可避免地導(dǎo)致各種問(wèn)題。這是三維軟件最難實(shí)現(xiàn)的二維圖，其主要原因之一是二維工程圖具有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這些規(guī)定不能直接表述在工程圖紙的制作中。比如國(guó)標(biāo)規(guī)定螺釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)件剖切時(shí)，不畫(huà)剖面符號(hào)，直接按視圖表達(dá)即可。但在三維設(shè)計(jì)軟件中并非如此智能，它只會(huì)按照實(shí)際情況進(jìn)行剖切，并在實(shí)體處添加剖面線(xiàn)。要與標(biāo)準(zhǔn)一樣只能進(jìn)行修改。以Inventor三維設(shè)計(jì)軟件為例，針對(duì)二維工程圖表達(dá)時(shí)遇到的問(wèn)題進(jìn)行闡述并給出處理方法，讓我們明確制圖和二維工程圖學(xué)習(xí)的重要性。

關(guān)鍵詞：inventor；三維；二維；表達(dá)問(wèn)題；處理方法

1 三維轉(zhuǎn)二維存在的一些表達(dá)問(wèn)題及處理方法

眾所周知，將三維設(shè)計(jì)模型直接轉(zhuǎn)換成二維工程圖紙比二維軟件繪制圖形快很多，如果加上三維建模的時(shí)間也不會(huì)慢。但由三維建模圖創(chuàng)建二維圖時(shí)會(huì)遇到一些問(wèn)題，在許多情況下，很難達(dá)到我們的制圖標(biāo)準(zhǔn)。這些問(wèn)題包括表達(dá)方法和尺寸等，但三維軟件允許在工程圖環(huán)境中進(jìn)入草圖模式修改工程圖，這是彌補(bǔ)的方式。下面先看一些問(wèn)題的存在，然后探討解決方法。

1.1 局部視圖

在Inventor三維設(shè)計(jì)軟件中可以直接創(chuàng)建基本視圖和投影視圖，但創(chuàng)建局部視圖和斜視圖時(shí)會(huì)遇到一些問(wèn)題。例如圖1中的局部視圖就不能直接創(chuàng)建，只能先創(chuàng)建俯視圖再將其余的線(xiàn)條隱藏才行。Inventor有創(chuàng)建“局部視圖”的命令，但它的功能卻是“局部放大圖”，說(shuō)明我們?cè)跐h化時(shí)也需要專(zhuān)業(yè)化。

Inventor三維造型軟件具有創(chuàng)建“斜視圖”的命令，但斜視圖一般也是局部視圖。圖2中斜視圖A和斜剖視圖A都不能直接創(chuàng)建。創(chuàng)建的斜視圖A，再將不需要的線(xiàn)條進(jìn)行修剪。對(duì)于斜剖視圖A相應(yīng)的視圖，先單擊工具欄上的“草圖”進(jìn)入草圖模式繪制封閉線(xiàn)框。A-A剖視在選中該視圖后，進(jìn)入草圖界面，用樣條曲線(xiàn)畫(huà)出局部剖視的剖切范圍，完成草圖后再用“局部剖視圖”命令創(chuàng)建A-A剖視。

1.2 剖視圖

Inventor三維設(shè)計(jì)軟件可以用“剖視圖”命令創(chuàng)建國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的單一剖的全剖視和局部剖視，但有時(shí)卻不能直接創(chuàng)建半剖視圖，斜剖視也會(huì)遇到問(wèn)題。例如圖3箱蓋的半剖左視圖，主視圖可采用“局部剖視圖”命令創(chuàng)建，而俯視圖需要采用“剖視圖”命令創(chuàng)建。左視圖創(chuàng)建半剖后需將中間的粗實(shí)線(xiàn)隱藏，再添加點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)作為分界線(xiàn)。同時(shí)，由于已被剖切，在添加了點(diǎn)畫(huà)線(xiàn)后，需要將虛線(xiàn)隱藏。

Inventor三維造型軟件也可以用“剖視圖”命令創(chuàng)建全旋轉(zhuǎn)剖和階梯剖的剖視圖中，但卻不能創(chuàng)建復(fù)合剖視。如下圖基體，主視圖采用全剖，并再次進(jìn)行局部剖的剖中剖。我們可以先隱藏原來(lái)的剖面符號(hào)，再選中剖視圖，單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的“創(chuàng)建草圖”，進(jìn)入草圖界面，“投影幾何圖元”，最后將缺少的圖線(xiàn)繪制完成，重新添加剖面符號(hào)，以實(shí)現(xiàn)圖4主視圖的樣子。

1.3 斷面圖

Inventor三維設(shè)計(jì)軟件不能直接實(shí)現(xiàn)“斷面圖”命令，只能利用“剖視圖”命令創(chuàng)建。得因創(chuàng)建的是剖視圖，因此要把多余的線(xiàn)條隱藏。用“剖視圖”創(chuàng)建重合斷面還要將其外輪廓的粗實(shí)線(xiàn)改為細(xì)實(shí)線(xiàn)，并移至視圖外。圖5為移出斷面B-B。

1.4 其他國(guó)標(biāo)的規(guī)定畫(huà)法

由于制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的畫(huà)法比較多，而利用三維軟件出圖卻是按實(shí)際情況來(lái)創(chuàng)建圖形的，那就需要我們進(jìn)行相應(yīng)的處理。如圖6a的肋板，Inventor出圖創(chuàng)建后是圖6b的樣子，這樣是不對(duì)的，就需要進(jìn)入“草圖模式”修改成圖6c的樣子，才是我們的規(guī)定畫(huà)法。

過(guò)渡線(xiàn)的畫(huà)法也有人為的因素存在。鑄造零件由于有鑄造圓角，失去了原有的相貫線(xiàn)和截交線(xiàn)，但是在制圖中要求畫(huà)成過(guò)渡線(xiàn)，用來(lái)區(qū)分兩個(gè)不同的表面。而Inventor三維設(shè)計(jì)軟件認(rèn)為：圓角處無(wú)交線(xiàn)或是直接用相貫線(xiàn)表示，如圖7a中的四通管，這樣畫(huà)法實(shí)際當(dāng)中是不對(duì)的，改成圖7b才是正確的畫(huà)法。

又如圖雪碧瓶的截交線(xiàn)Inventor處理成圖，如圖8所示，而在制圖中卻要求做成最后的效果，所以需要進(jìn)行修改。

當(dāng)加強(qiáng)筋側(cè)面與底板和立板間有圓角時(shí)，Inventor三維造型軟件處理結(jié)果如圖9所示無(wú)截交線(xiàn)，二次處理見(jiàn)最終效果。

簡(jiǎn)化畫(huà)法也是Inventor三維設(shè)計(jì)軟件不能直接生成的，需要進(jìn)入“草圖模式”進(jìn)行再加工。圖10為俯視圖在簡(jiǎn)化前后的不同表達(dá)。

以上這些問(wèn)題在實(shí)際中存在，特別是裝配圖，需要進(jìn)行再處理。在裝配圖的工程圖中不僅會(huì)遇到這些問(wèn)題，而且在其剖視圖中，Inventor三維設(shè)計(jì)軟件默認(rèn)將標(biāo)準(zhǔn)件創(chuàng)建成剖視圖（如螺母、螺栓等）。再次，如彈簧零件，根據(jù)實(shí)際投影直接生成工程圖，而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用簡(jiǎn)化圖表達(dá)。此外，標(biāo)注尺寸有時(shí)需要達(dá)到要求就必須進(jìn)行必要的修改。

Inventor三維設(shè)計(jì)軟件是Autodesk公司的產(chǎn)品，與AutoCAD的兼容性較好，它將工程圖文件（.dwg）轉(zhuǎn)換成AutoCAD文件（.dwg）后可在AutoCAD中直接修改，但該功能使三維模型與工程圖之間失去了原有的相關(guān)性。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定畫(huà)法，讓三維設(shè)計(jì)軟件轉(zhuǎn)二維表達(dá)時(shí)的問(wèn)題不僅存在于Inventor中，包括 UG、SolidWorks 等三維軟件也都存在，只不過(guò)每種三維軟件都有它不同的解決方案。

2 二維表達(dá)的重要性

從三維轉(zhuǎn)二維各類(lèi)問(wèn)題中可以看出，《機(jī)械識(shí)圖》這門(mén)課的學(xué)習(xí)是非常重要的，沒(méi)有識(shí)圖基礎(chǔ)就無(wú)法修改三維圖創(chuàng)建的工程圖。在三維造型設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，雖然介紹了問(wèn)題的處理及修改方法，但學(xué)生完成的任務(wù)中依然出現(xiàn)不少錯(cuò)誤。

學(xué)校開(kāi)設(shè)走班課程中，安排了機(jī)械識(shí)圖CAD，主要是讀圖和繪圖教學(xué)，包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)法，尺寸標(biāo)注要求的強(qiáng)調(diào)，但主要內(nèi)容還是inventor軟件學(xué)習(xí)，因此一個(gè)學(xué)期的機(jī)械識(shí)圖CAD鋪墊學(xué)習(xí)只為inventor教學(xué)做準(zhǔn)備。針對(duì)以上三維軟件中的種種存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)從三維開(kāi)始，還需將三維轉(zhuǎn)換成二維工程圖，轉(zhuǎn)的過(guò)程中又會(huì)遇到這樣那樣的問(wèn)題，所以需加強(qiáng)對(duì)二維圖形的表達(dá)能力，比直接畫(huà)二維工程圖要求更高些。

其次，學(xué)習(xí)三維設(shè)計(jì)軟件，首先要學(xué)會(huì)二維圖的識(shí)讀，培養(yǎng)一定的二維繪圖能力，特別是對(duì)國(guó)標(biāo)的規(guī)定畫(huà)法要求。

再次，在三維建模過(guò)程中更明確零件和零件之間的關(guān)系，但要發(fā)現(xiàn)零件的建模中的誤差需要通過(guò)二維工程圖中去生成才行。

3 結(jié)語(yǔ)

以上幾點(diǎn)表明，三維造型設(shè)計(jì)軟件學(xué)習(xí)的同時(shí)，二維CAD圖形表達(dá)能力缺失，它來(lái)源于機(jī)械識(shí)圖的基礎(chǔ)內(nèi)容。目前各種三維設(shè)計(jì)軟件盛行的時(shí)代，這個(gè)更是重中之重。在介紹工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)三維軟件時(shí)不能刪減機(jī)械識(shí)圖和CAD二維圖形表達(dá)兩部分內(nèi)容，否則以上所述的問(wèn)題經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 傅建中. 機(jī)械識(shí)圖[M]. 浙江省教育廳職成教教研室

[2] 許國(guó)玉. 工業(yè)產(chǎn)品類(lèi)CAD技能一級(jí)（二維計(jì)算機(jī)繪圖）：AutoCAD培訓(xùn)教程[M]. 清華大學(xué)出版社

[3] 陳道斌. 工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)（Inventor 2012）[M]. 電子工業(yè)出版社

[4] 趙衛(wèi)東. 工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)（Inventor2012進(jìn)階教程）[M]. 同濟(jì)大學(xué)出版社