机械图样的制图基础和技巧

项目一　制图的基本知识和技能

项目要求

绘制机械图样，必须遵守《机械制图》和《技术制图》国家标准中的相关规定，例如图纸的幅面、格式、比例、字体、图线和尺寸标注等相关规定。手工绘图使用的工具有图板、丁字尺、三角板、圆规、分规、铅笔等，计算机绘图使用的是绘图软件，如AutoCAD软件。熟练使用绘图工具和绘图软件绘制机械图样，是每个工程技术人员必须掌握的基本功。

机械图样是由一个或多个平面图形组成的，绘制平面图形时，要对图形作尺寸分析、线段分析和画法分析。平面图形的绘制是绘制和识读机械图样的基础。

学习目标

☆　掌握《机械制图》及《技术制图》国家标准的相关规定

☆　掌握平面图形的绘制方法和步骤

☆　掌握平面图形的尺寸标注要求和标注方法

任务1.1　制图国家标准的一般规定

任务引导

机械图样是表达工程技术人员的设计意图和设计方案的重要技术文件。图样作为技术交流的共同语言必须有统一的规范，否则会给生产和技术交流带来混乱和障碍。为此，国家质量监督检验检疫局颁布了《技术制图》和《机械制图》等一系列国家标准，对图样的内容、格式、表达方法、画法等都作了统一规定。 《技术制图》国家标准是基础技术标准，在制图标准中处于最高层次，具有通用性，适用于各类制图。 《机械制图》国家标准是在《技术制图》基础上制定的适用于机械图样的制图标准，工程技术人员必须严格遵守其有关规定。

标准代号由字母和数字组成，如“GB/T 4457.4—2002” ， “GB/T”表示推荐性国家标准， “4457.4”是该标准的编号，其中“4457”为标准的顺序号， “4”表示本标准的第4部分， “2002”是标准颁布年份。

任务要求

要求掌握机械制图国家标准中关于以下四个方面的相关规定：

一、图纸幅面和格式（GB/T 14689—2008）

二、比例（GB/T 14690—1993）

三、字体（GB/T 14691—1993）

四、图线（GB/T 4457.4—2002)

任务解析

相关知识

一、图纸幅面和格式（GB/T 14689—2008）

1．图纸的幅面

GB/T 14689—2008规定的图纸幅面分为三种：基本幅面（第一选择） 、加长幅面（第二选择） 、加长幅面（第三选择） ，绘图时应优先选择基本幅面（第一选择） 。图纸幅面代号由“A”和相应的幅面号组成，基本幅面共5种，代号为A0～A4，基本幅面的代号与尺寸如表1所示。

表1-1　基本幅面（第一选择） 　　　单位：mm

必要时允许采用加长幅面，加长幅面的尺寸是由基本幅面的短边成整数倍增加后得出的。加长幅面的尺寸和代号请查阅相关的国家标准。

2．图框格式

图纸必须用粗实线绘制出图框，其格式分为留装订边和不留装订边两种，但同一产品的图样只能采用一种格式。基本幅面的图框及留边尺寸a、c、e等，按表1-1的规定绘制。

图1-1　图框格式和标题栏位置

3．标题栏及其方位（GB/T 10609.1—2008）

GB/T 10609.1—2008《技术制图 标题栏》规定的标题栏格式和尺寸如图1-2所示。绘制图样时应优先选用标准推荐的格式和尺寸。

图1-2　标题栏格式、分栏及尺寸

通常标题栏位于图框的右下角。若标题栏的长边置于水平方向，并与图纸的长边平行，则构成X型图纸。若标题栏的长边与图纸的长边垂直，则构成Y型图纸。在此情况下，标题栏的文字方向为看图方向（如图1-1所示） 。

为了使用预先印制好的图纸，允许将X型图纸的短边置于水平位置使用，或将Y型图纸的长边置于水平位置使用。在这种情况下，对需要留装订边的图纸，装订边在下方。此时，标题栏中的文字方向与看图方向不一致，应在图纸下边的对中符号处绘制“方向符号” ，如图1-3所示。

图1-3　对中符号和方向符号

4．中符号和方向符号

为了便于图纸的复制和微缩摄影时定位，应在图纸各边的中点处分别画出“对中符号” ，对中符号用粗实线绘制，长度从纸边开始至伸入图框内约5mm处，当对中符号处于标题栏内时，则伸入标题栏内的部分省略不画。

对中符号和方向符号的位置、画法和尺寸如图1-4所示。

图1-4　方向符号的画法

二、比例（GB/T 14690—1993）

图样中机件要素的线性尺寸与实际机件相应要素的线性尺寸之比，称为图样的比例。绘制图样时应在国家标准中规定的比例系列中选用，表1-2为常用的比例系列。

表1-2　技术制图比例

注：n为正整数

三、字体（GB/T 14691—1993）

图样上的汉字应采用国家正式公布推行的《汉字简化方案》中规定的简化汉字，字的大小应按字号的规定打格书写，字体的号数代表字体的高度。字体高度尺寸h的尺寸系列为1.8 mm、2.5 mm、3.5 mm、5 mm、7 mm、10 mm、14 mm、20 mm。手写汉字时字号一般不小于3.5 mm，字宽一般为h/1.4，笔画宽度一般为高度的1/10。图样中的西文字符可写成斜体或直体，斜体字的字头向右倾斜，与水平基线成75°，字宽一般为h/2。

在工程图样上填写标题栏、明细表和技术要求等栏目时，要按国标要求书写长仿宋体的汉字，材料牌号、尺寸数字等西文字符要按ISOGP字体书写。书写仿宋字时要注意以下问题：

（1）用H或HB铅笔写字，将铅笔修理成圆锥形，笔尖不要太尖或太秃。

（2）按所写的字号用H或2H的铅笔打好底格，底格宜浅不宜深。

（3）字体的笔画宜直不宜曲，起笔和收笔不要追求刀刻效果，要大方简洁。

（4）字体的结构力求匀称、饱满，笔画分割的空白分布均匀，图1-5为字体示例。

图1-5　字体示例

四、图线(GB/T 4457.4—2002)

1．机械制图的线型及应用（如表1-3所示）

表1-3　线型及其应用

（续表）

国家标准《机械制图 图样画法 图线》 （GB/T 4457.4—2002）规定了机械图样常用的9种线形，如表1-3所示。在机械图样中采用粗细两种线宽，它们之间的比率为2∶1。粗线（粗实线、粗虚线、粗点画线）的宽度（d）应按图样的类型、大小和复杂程度，在下列参数中选取：0.25mm、0.35mm、0.5mm、0.7mm、1mm、1.4mm、2mm，细线取粗线的0.5倍。粗线的宽度（d）优先选用0.5 mm和0.7 mm。

任务拓展

2．图线的画法(www.chuimin.cn)

在绘制虚线、点画线时，线和线相交处应为线段相交。当虚线在粗实线的延长线上时，在分界处要留空隙。点画线超出轮廓线的长度约为3～5 mm。当要绘制的点画线长度较小时，可用细实线代替（如图1-6所示） 。

图1-6　图线的画法

3．粗实线铅笔的修理

粗实线是图样中最重要的图线，为了把粗实线画的均匀整齐，关键是正确的修理和使用铅笔，绘制粗实线的铅笔以HB或B的铅笔为宜。将铅芯修理成长方体形，使用时用矩形的短棱和纸面接触，长方体铅芯的宽侧面和丁字尺或三角板的导向棱面贴紧，用力要均匀，速度要慢，一遍画不黑可重复运笔（如图1-7所示） 。

图1-7　粗实线铅笔的修理和使用

4．细实线铅笔的修理和使用

画细实线、虚线、点画线等细线所用的铅笔牌号为H或2H，将铅芯修理成圆锥形，如图1-8所示。当铅芯磨秃后要及时修理，不要凑合着画。绘制虚线和点画线时，初学者要数丁字尺或三角板上的毫米数，这样经过一段时间的练习后，画出的虚线或点画线的线段长才能整齐相等。

图1-8　细实线铅笔的修理和使用

5．粗实线铅芯的修理和使用

画粗实线圆所用的铅芯为HB铅芯，修理成如图1-9所示的形状。使用时要调整圆规腿的关节，使铅芯和纸面垂直侧棱和纸面均匀接触，画圆时用力要均匀，速度要慢，一遍画不黑可反方向重复一遍。

图1-9　粗实线铅芯的修理和使用

任务1.2　绘制简单图样

任务引导

挂轮架是车床上安装挂轮的一个支架，属于平板类零件。平板类零件一般用一个视图表示其形状，厚度可以在技术要求中或在图形上用符号t标注出来，如t=4，表示板的厚度为4mm。用一个视图表示零件形状的图形我们称之为平面图形。

绘制平面图形首先要做尺寸分析，尺寸分析就是分析尺寸的性质和作用，尺寸按性质和作用分为定形尺寸和定位尺寸，确定轮廓形状的尺寸叫定形尺寸，确定轮廓位置的尺寸叫定位尺寸。然后做线段分析，根据线段的已知条件，分为已知线段、中间线段和连接线段，已知线段是做线段的两个端点都能根据标注的尺寸直接确定；中间线段的一个端点能直接确定，另一个端点要根据与其他线段的关系来确定；连接线段的两个端点都不能直接确定。所以，绘制平面图形要先画已知线段，再画中间线段，最后画连接线段。

任务要求

选择适当的图幅和比例，抄画图1-10所示挂轮架的图形，并标注尺寸。要求画出图框线和标题栏，图纸按A4竖装留装订边。

图1-10　挂轮架图形

任务解析

相关知识

一、平面图形的尺寸分析

挂轮架平面图形中的尺寸φ112、 φ62等是表示图形几何元素形状大小的尺寸，我们把确定图形几何元素形状大小的尺寸叫定形尺寸；而R108、 108°、 30º等是确定圆心位置的，确定几何元素位置的尺寸叫定位尺寸；φ112的圆心和垂直中心线是108°和30º等尺寸的起始位置，尺寸的起点叫尺寸基准。挂轮架的尺寸分析如图1-11所示。标注尺寸可先标注定形尺寸，再标注定位尺寸。

图1-11　挂轮架尺寸分析

二、平面图形的线段分析

组成挂轮架平面图形的线段有的可以直接画出，如φ112、φ62等，这样的线段叫已知线段；有的线段的两个端点中只有一个端点可直接确定，而另一个端点由线段与其他线段的关系来确定，如圆弧R34和R34相接的圆弧R142（R108+R34）等，这样的线段叫中间线段；有的线段两个端点都不能直接画出，要根据和线段相接的两端线段的关系来确定，如R20、R40的圆弧，两圆弧的公切线等，这样的线段叫连接线段。挂轮架的线段分析如图1-12所示。

图1-12　挂轮架线段分析

三、平面图形的画图步骤

1．首先根据图形的大小和复杂程度选择图幅和比例。我们选择A4图纸，竖放，留装订边，比例选择1∶1。

2．用2H或H的铅笔绘制图形的底稿。绘制图形的底稿时，一般是先画定位轴线，再画已知线段，接着画中间线段，最后画连接线段，画连接线段时要精确求出线段的端点和半径。注意底稿线要浅、要轻，点画线的底稿可以绘制成实线。

3．加深描粗图形。加深图形时，要先加深圆弧，后加深直线。可见的轮廓线用粗实线绘制，轴线和中心线用细点画线绘制，图线的规格要符合任务1.1的要求。

4．用2H或H的铅笔绘制尺寸的底稿。尺寸的底稿可以只绘出尺寸界线和尺寸线，箭头和尺寸数字不用打底稿。

5．加深尺寸。

挂轮架的画图步骤如图1-13所示，完成的挂轮架图样如图1-14所示。

图1-13　挂轮架画图步骤

图1-14　完成的挂轮架图样

任务拓展

在机械图样中，图形只是表达了零件的结构形状，若要表示大小，则必须在图样上标注尺寸，尺寸是加工制造零件的主要依据，不能有任何差错。如果尺寸标注错误、不完整或不合理，将给加工、检验带来困难，甚至产生废品而造成经济损失，所以尺寸标注必须遵守国家标准的相关规定。

1．尺寸标注的基本规则（GB/T 4458.4—2003）

（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性无关。

（2）图样中的尺寸凡以毫米为单位时，不需标注其计量单位的代号或名称，否则需标注其计量单位的代号或名称。

（3）图样中所标注的尺寸，为该图样所示机件的最后完工尺寸，否则应另附说明。

（4）机件的每一尺寸，在图样上一般只标注一次，并应标注在反映该结构最清晰的图形上。

此外，为了使标注的尺寸清晰易读，标注尺寸时可按下列尺寸绘制：尺寸线到轮廓线、尺寸线和尺寸线之间的距离取6～10 mm，尺寸界线超出尺寸线2～3 mm，尺寸数字一般为3.5号字，箭头长5mm，箭头尾部宽1mm，如图1-15所示。

图1-15　尺寸标注的基本规则

2．尺寸数字的注写方法

线性尺寸数字通常写在尺寸线的上方或中断处，尺寸数字应按图1-16所示的方向注写，并尽可能避免在图示30°范围内标注尺寸，当无法避免时应引出标注。对于非水平方向上的尺寸，其数字方向也可水平地注写在尺寸线的中断处。另外尺寸数字不允许被任何图线所通过，否则，需要将图线断开。

角度的数字一律写成水平方向，一般注写在尺寸线的中断处，也可写在尺寸线的上方，或引出标注（如图1-17所示） 。

3．尺寸标注中的符号

圆心角大于180°时，要标注圆的直径，且尺寸数字前加“φ” ；圆心角小于等于180°时，要标注圆的半径，且尺寸数字前加“R” ；标注球面直径或半径尺寸时，应在符号φ 或R前再加符号“S” （如图1-18所示） 。

图1-16　线性尺寸数字的方向

图1-17　角度的数字注写方法

图1-18　直径和半径符号

斜度和锥度可按图1-19所示的方法标注。斜度和锥度符号的方向应与斜度和锥度的方向一致。

图1-19　锥度和斜度的标注

在同一图形中，对于尺寸相同的孔、槽等成组要素，可仅在一个要素上标注其数量和尺寸，均匀分布在圆上的孔可在尺寸数字后加注“EQS”表示均匀分布（如图1-20所示） 。

图1-20　相同要素的尺寸标注