首页理论教育绘制垫铁的三视图及三维模型制作

绘制垫铁的三视图及三维模型制作

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：本任务将通过绘制垫铁的三视图和建立三维模型来学习如何正确地绘制零件的三视图。任务目标了解正投影法和正确绘制垫铁的平面图纸。能使用AutoCAD绘制垫铁三视图并进行三维建模。图2-1-2 中心投影采用中心投影法绘制的图形符合人的视觉习惯，立体感较强，广泛应用于建筑、装饰设计等领域。

任务描述

在安装机器及设备之前，应在基础上放置垫铁，通过调整垫铁厚度，使被安装的机器及设备达到设计的水平度和标高，并将其重力通过垫铁均匀地传递到基础上去，以增加机器及设备在基础上的稳定性，减少设备的振动。本任务将通过绘制垫铁的三视图和建立三维模型来学习如何正确地绘制零件的三视图。

任务目标

（1）了解正投影法和正确绘制垫铁的平面图纸。

（2）熟悉垫铁类零件的表达方法。

（3）掌握垫铁类零件的尺寸标注及技术要求。

（4）能使用AutoCAD绘制垫铁三视图并进行三维建模。

相关理论知识点

知识点一投影法及三视图

1.物体的投影

在日常生活中，影子能看出物体的外轮廓形状，它不能清楚表现物体的完整结构，如图2-1-1（a）所示。人们对这种现象进行科学抽象，总结出物体、投影面和观察者之间的关系，形成了投影法的概念。

投影法：将投射线通过物体向投影面投射，并在投影面上得到图形的方法。

投影：根据投影法得到的图形，如图2-1-1（b）所示。

pagenumber_ebook=40,pagenumber_book=35

图2-1-1 物体的投影

要得到物体的投影，必须具备投射线、物体和投影面三个条件。

中心投影法：投射线可自一点发出。

平行投影法：一束与投影面成一定角度的平行线。

2.中心投影

中心投影法的投射线自一点S发出，S称为投射中心。物体投影的大小取决于物体、投影面和投射中心三者之间的相互位置，如图2-1-2所示。

pagenumber_ebook=41,pagenumber_book=36

图2-1-2 中心投影

采用中心投影法绘制的图形符合人的视觉习惯，立体感较强，广泛应用于建筑、装饰设计等领域。但是它不能反映物体的真实大小，度量性差，在机械图样中很少被采用。

3.平行投影和正投影

投射线为平行线时的投影为平行投影。若投射线与投影面倾斜，则为斜投影，若投射线与投影面垂直，则为正投影，如图2-1-3所示。正投影的特性如下：

pagenumber_ebook=41,pagenumber_book=36

图2-1-3 平行投影

实形性：当物体的某一平面（或棱线）与投影面平行时，其投影反映实形（或实长）。

积聚性：当物体的某一平面（或棱线）与投影面垂直时，其投影积聚为一条直线（或一个点）。

类似性：物体某一平面（或棱线）与投影面倾斜时，其投影与原形状类似。

4.三视图的形成

采用正投影法绘制的物体的图形，物体的一个视图只能反映出两个方向的尺寸情况，不同形状的物体在同一投影面上的投影有可能相同，所以，一个视图不能准确地表达物体的形状，如图2-1-4所示。

pagenumber_ebook=42,pagenumber_book=37

图2-1-4 一个视图

用互相垂直的两个平面作投影面，将物体向这两个投影面作正投影，这两个投影联合起来能表达物体长、宽、高三个方向的尺寸。所以，一般情况下两个视图能清楚表达物体的形状，但有些物体用两个视图也不能准确地表达其形状，如图2-1-5所示。

pagenumber_ebook=42,pagenumber_book=37

图2-1-5 两个视图

为了唯一确定物体的形状和大小，就必须采用多面投影，即将该物体同时向多个方向进行投射，然后将其中的两个或三个投影配合起来就能全面、准确地表达物体的形状。

用互相垂直的三个平面V、H、W作为投影面，将物体向这三个投影面作正投影所得到的三个视图称为三视图，三个投影面的交线称为投影轴，用OX、OY、OZ表示。三视图的形成过程如下：

拿走空间物体，保持V面不动，将H面绕OX轴向下旋转90°，将W面绕OZ轴向后旋转90°，使其和V面处于同一平面内。

通常不画投影面和投影轴，然后根据图纸的大小调整三个视图的相对位置，即可得到物体的三视图，如图2-1-6所示。

pagenumber_ebook=42,pagenumber_book=37

图2-1-6 三视图的形成过程

5.三视图的投影规律

因为主视图反映了物体长度方向（X方向）和高度方向（Z方向）的尺寸，俯视图反映了宽度方向（Y方向）和长度方向的尺寸，左视图反映了高度方向和宽度方向的尺寸，所以三个视图存在如下规律：

主、俯视图长度相等—— 长对正；

主、左视图高度相等—— 高平齐；

俯、左视图宽度相等—— 宽相等。

“长对正、高平齐、宽相等”反映了三个视图的内在联系，不仅物体的总体尺寸要符合上述规律，物体上的每一个形体、平面、棱边和点都必须遵从上述规律，如图2-1-7所示。

pagenumber_ebook=43,pagenumber_book=38

图2-1-7 三视图的投影规律

知识点二点、直线、平面的投影

1.点的投影

（1）空间点A的三个投影之间的位置关系[见图2-1-8（a）]。

pagenumber_ebook=43,pagenumber_book=38

图2-1-8 点的投影

a—— 点A的水平投影。

a′—— 点A的正面投影。

a"—— 点A的侧面投影。

规定：空间点用大写字母表示，点的三个投影都用同一个小写字母表示。

投影规律：aa′垂直于X轴，a′a"垂直于Z轴。Aax等于a"az，如图2-1-8（a）所示。

两点的相对位置和重影点：根据两点相对于投影面的距离（坐标）不同，即可确定两点的相对位置。根据图2-1-8（b）所示，我们可以确定在空间中，点A位于点B的上方、前方、右方。

当空间两点位于某投影面的同一条投影线上时，这两点在该投影面上的投影重合，称这两点为该投影面的重影点，如图2-1-9所示。

pagenumber_ebook=44,pagenumber_book=39

图2-1-9 重影点

2.直线的投影

空间直线对投影面有三种位置关系：垂直、平行和倾斜（一般位置）。

1）投影面垂直线

若空间直线垂直于一个投影面，则必平行于其他两个投影面，这样的直线称为投影面垂直线。垂直于V、H、W面的直线分别称之为正垂线、铅垂线和侧垂线。投影面垂直线在其垂直的投影面上的投影积聚为一个点，在其他两个投影面上的投影垂直于相应的投影轴，且反映实长，如表2-1-1所示。

表2-1-1 投影面垂直线

pagenumber_ebook=44,pagenumber_book=39

2）投影面平行线

若空间直线平行于一个投影面，且倾斜于其他两个投影面，这样的直线称为投影面平行线。平行于V、H、W面的直线分别称之为正平线、水平线和侧平线。投影面平行线在与其平行的投影面上的投影反映实长，在其他两个投影面上的投影垂直于相应的投影轴，且投影线段的长小于空间线段的实长，如表2-1-2所示。

表2-1-2 投影面平行面

pagenumber_ebook=45,pagenumber_book=40

3）一般位置直线

一般位置直线和三个投影面均处于倾斜位置，其三个投影均与投影轴倾斜，且投影线段的长小于空间线段的实长，从投影图上也不能直接反映出空间直线和投影平面的夹角，如图2-1-10所示。

pagenumber_ebook=45,pagenumber_book=40

图2-1-10 一般位置直线

3.平面的投影

空间平面对投影面有三种位置关系：平行、垂直和倾斜（一般位置）。

1）投影面平行面

若空间平面平行于一个投影面，则必垂直于其他两个投影面，这样的平面称为投影面平行面。平行于V、H、W投影面的平面分别称为正平面、水平面和侧平面。投影面平行面在与其平行的投影面上的投影反映实形，在其他两个投影面上的投影积聚成一条直线，且平行于相应的投影轴，如表2-1-3所示。

表2-1-3 投影面平行面

pagenumber_ebook=46,pagenumber_book=41

2）投影面垂直面

空间平面垂直于一个投影面，且倾斜于其他两个投影面，这样的平面称为投影面垂直面。垂直于V、H、W投影面的平面分别称之为正垂面、铅垂面和侧垂面。投影面垂直面在与其垂直的投影面上的投影积聚成一条直线，该直线和投影轴的夹角反映了空间平面和其他两个投影面所成的二面角，在其他两个投影面上的投影为类似形状，如表2-1-4所示。

表2-1-4 投影面垂直面

pagenumber_ebook=46,pagenumber_book=41

3）一般位置平面

若空间平面和三个投影面均处于倾斜位置，则该平面称为一般位置平面。一般位置平面在三个投影面上的投影均为类似形，在投影图上不能直接反映空间平面和投影面所成的二面角，如图2-1-11所示。

pagenumber_ebook=47,pagenumber_book=42

图2-1-11 一般位置平面

知识点三平面立体的投影

平面立体的投影是平面立体各表面投影的集合—— 由直线段组成的封闭图形。

1.棱柱的投影

1）棱柱的组成

棱柱由两个底面和几个侧棱面组成，如图2-1-12所示。侧棱面与侧棱面的交线叫侧棱线，侧棱线相互平行。

pagenumber_ebook=47,pagenumber_book=42

图2-1-12 棱柱

2）棱柱的投影

根据平面的投影规律，六棱柱的投影如图2-1-13所示。

pagenumber_ebook=47,pagenumber_book=42

图2-1-13 方棱柱的投影

3）绘制六棱柱的三视图方法

（1）建坐标系；

（2）作基准线；

（3）画俯视图正六边形；

（4）依据“长对正”画主视图；

（5）依据“高平齐”和“宽相等”画左视图，画出图2-1-14所示的三视图。

pagenumber_ebook=48,pagenumber_book=43

图2-1-14 三视图

4）绘制六棱柱三视图的步骤

（1）画正六棱柱的俯视图。

将细点画线图层置为当前层，用直线命令绘制俯视图的水平、竖直对称中心线。

将粗实线图层置为当前层，用菜单“绘图→正多边形”命令画正六边形。

（2）画正六棱柱的主视图。

“对象捕捉追踪”是沿着基于对象捕捉点的辅助线方向追踪，以捕捉到辅助线上的某个位置点。

“对象捕捉追踪”功能必须配合“对象捕捉”功能或“极轴追踪”功能一起使用，如图2-1-15所示。

pagenumber_ebook=48,pagenumber_book=43

图2-1-15 对象捕捉追踪

（3）将粗实线图层置为当前层，用直线命令配合“对象捕捉追踪”功能绘制主视图中的可见轮廓线，如图2-1-16所示。

pagenumber_ebook=49,pagenumber_book=44

图2-1-16 可见轮廓线

（4）画正六棱柱的左视图。

画作图辅助线：画一条长度适当的45°细实线作为辅助线，如图2-1-17所示。

pagenumber_ebook=49,pagenumber_book=44

图2-1-17 画作图辅助线

按照“长对正、高平齐、宽相等”的规则作图，调用直线命令画左视图并修剪、删除多余图线，得到如图2-1-18所示的六棱柱的三视图。

pagenumber_ebook=49,pagenumber_book=44

图2-1-18 六棱柱的三视图

任务实施

（1）使用AutoCAD 2010绘制垫铁的三视图，如图2-1-19所示。

pagenumber_ebook=49,pagenumber_book=44

图2-1-19 垫铁的三视图

（2）根据垫铁的三视图进行三维建模。

① 创建和保存模型：在桌面双击图标打开Inventor软件，单击按钮，在弹出的对话框中选择，点击后即可进行零件模型创建。在文件菜单中，点击【保存】按钮将弹出如图2-1-20（b）所示的对话框，设置完成后点击【保存】。

pagenumber_ebook=50,pagenumber_book=45

图2-1-20 创建和保存模型

② 进入草图绘制：点击【三维模型】菜单中的图标，选择需要绘制的坐标平面（一般选择水平的XZ平面）并单击进入草图绘制，如图2-1-21（a）所示。

③ 完成草图绘制：单击【草图】菜单中的，点击X轴与Z轴的原点，输入矩形的长（50 mm）和宽（60 mm），点击【回车键】结束矩形绘制，绘制结果如图2-1-21（b）所示。注意：滚动鼠标中键可实现视图显示的放大或缩小。点击完成草图绘制，如图2-1-21（c）所示。

pagenumber_ebook=50,pagenumber_book=45

图2-1-21 绘制草图

④ 创建拉伸特性：点击【三维模型】菜单中的，在弹出的对话框中，轮廓会自动选择绘制的草图，在“距离A”中输入垫铁拉伸厚度15 mm，如图2-1-22（a）所示，点击【确定】按钮完成拉伸特性的创建，在窗口顶部中可以设置零件材质，如图2-1-22（b）所示。

pagenumber_ebook=50,pagenumber_book=45

图2-1-22 创建拉伸特性

任务评价

任务评价单见表2-1-5。

表2-1-5 任务评价单

pagenumber_ebook=51,pagenumber_book=46