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| 工程圖的創建與技巧(1) 二維工程圖，是機械設計的最后一步，出工程圖是必須完成的，因為工程圖是設計意圖實現（零部件制造）中，設計信息的最主要攜帶和表達者。Inventor已經提供了創建二維工程圖（零件圖、裝配圖）的功能，而且可以做到二維與三維相關聯更新… 據筆者的了解，目前的三維軟件都不能很完美地出工程圖。從三維模型開始，按照平行正投影規則得到的結果圖線，這是軟件能把握和重現的規則�？墒沁@些規則與實際工程圖要求規則并不是完全一致的。原因很簡單：工程圖中有大量的人為規定。例如：簡化畫法、筋不剖、過渡線的規定… 這些規則不要說不同國家的設計標準，就是在我國，不同行業、甚至同行業的不同設計部門，也有區別。這種紛繁復雜的、各國習慣也不一致的、與三維模型的真實投影結果不完全相同的規定，要想利用一個軟件的自身功能完全解決，實在是一件相當困難的事情。 但是，從三維的零件甚至裝配模型開始，幾乎自動地、正確地、可關聯更新地得到需要的工程圖，則是三維CAD軟件才能做到的事情，這可望解決80%以上的工程圖繪制自動化的問題。這里將以最新的Inventor R10版本為環境，討論工程圖相關的問題。對于較老的版本，其中絕大多數方法和技巧都是可用的。 Inventor在解決上述問題上，作了大量的努力，目前的功能在同類軟件中應當算是比較好的一個了,參見圖1，其中列出的主要功能。
這里我們以現有的三維零件模型“1313-螺母.IPT”進行介紹。 2.1 零件視圖創建 ☆ 在菜單中“文件(F)”-〉“新建(N)”,在模板選定界面（參見圖2）的Metric選項卡中，雙擊“GB.IDW”，進入Inventor提供的中國標準的工程圖環境；
☆ 在“工程視圖面板”工具面板上啟用“基礎視圖”功能,在接著彈出的“工程圖視圖”界面中，點擊“路徑”按鈕，然后在“打開”界面中“1313-螺母.IPT。最后按下“打開(O)”按鈕。整個過程參見圖3。
☆ Inventor將自動回到“工程圖視圖”界面，在“方向(O)”中選定第一個視圖的表達方向(右視圖)；在“比例(S)”欄目中點擊右側黑三角，拉下比例列表，從中選定合適的比例(1:1)；在“樣式(T)”欄目中設置成“消隱”… 結果見圖4；
☆ 這時Inventor將動態顯示未來的結果。拖動光標，確定這個視圖在圖紙上的位置，在合適的條件下按下拾取鍵。結果如圖5。
☆ 在這個視圖中，本想將螺紋孔放在上邊，而現在是在左邊，完成這個要求可以使用旋轉視圖方向的功能。方法是，先將光標放在這個視圖的區域中，Inventor將感應到它，并用紅色點線方框圈出；這時單擊右鍵，在接著彈出的菜單中選定“旋轉(R)”功能。 接著將彈出“旋轉視圖”界面，在“依據”欄目選定使用“角度”方式，并輸入視圖轉過的角度90°和轉動放方向。參見圖6的過程。
☆ 從工程圖總體看來，圖形顯得很小，可見圖紙太大了，可以調整圖紙大小。先將光標放在視圖上，當Inventor感應出移動標記后，拖動到圖紙的中心位置；之后在瀏覽器中選定“圖紙：1”，在右鍵菜單中“編輯圖紙(E)…”，在“格式”欄目拉出“大小(S)”列表，將工程圖規格改成A4幅面（參見圖7），以適應這個零件。
2.2 零件剖視圖創建 ☆ 現在創建零件的全剖視圖。在“工程圖視圖面板”工具面板上啟用“剖視圖”功能。先將光標放在主視圖上懸停，會出現視圖的紅色點線邊框。單擊選定（圖8左 1）；再把光標放在螺母圓心上，等待Inventor感應到中心點（圖8左2），會出現綠色圓心點；向上移拉動光標到期望的剖切符號位置（圖8左3），拾取，這是剖切線的第一個點；豎直向下移動光標，確定剖切線的第二個點（圖8左4），拾��；
☆ 在右鍵菜單中“繼續”，將彈出相關的“剖視圖”對話框（參見圖9左），在其中設置好相關的參數（例如剖面符號“A”、比例“1”…），拖動剖視圖預覽到合適的位置，按下拾取鍵確定，創建剖視圖，如圖9右側。
2.3 零件圖輔助線 ☆ 自動添加中心線 選定視圖，在右鍵菜單中啟用“自動中心線…”功能，將彈出圖10的界面，在其中設置需要的參數和狀態，“確定”之后Inventor將按設置的條件，自動創建可能的中心線。建完成的中心線，可以在選定時看到幾個亮綠色的點，拖動這些點可以調整中心線的長短。
☆ 手工添加中心線 如果Inventor沒能自動創建我們所需要的中心線，工程圖要求又必須有這條中心線，可以手動添加。例如啟用“工程圖標注”工具面板中的“對分中心線”（就是“對稱線”的意思）功能，參見圖11，再先后選定視圖中兩個對稱的圖線，即可創建完成的中心線。
在Inventor的中心線上，可以在選定時看到幾個亮綠色的點，拖動這些點可以調整中心線的長短。結果參見001.IDW。
尺寸標注，實在是考驗工程師繪制工程圖和設計水平的主要指標之一。也就是說，即使是人，在設計能力不太好的條件下，尺寸標注也難以做到完美、正確。而 Inventor在做這件事的時候，卻有可能比不太好的工程師表現得更好。當然，在工程圖尺寸標注的創建上，最后還是要*工程師的能力和后期的潤色、修飾和增刪。 不過，在Inventor中，一旦建立了尺寸標注，就能與三維模型建立起自動的關聯關系，在模型修改后，相關尺寸將自動修改。這是Inventor十分優秀的工程圖處理性能，也是在設計支持的功能中，十分重要而又有實用價值的。 Inventor目前可提供兩類標注方法：自動的、手動的，而且都能與圖線雙向關聯。 3.1 自動尺寸標注 這是自動引用某視圖方向可用的、全部模型上的約束尺寸，包括草圖尺寸和特征尺寸，并將其轉變成工程圖的標注尺寸。操作如下： ☆ 在“工程圖標注”面板上啟用“檢索尺寸”，按界面中的要求選定要處理的視圖，或者選定視圖，在右鍵菜單中“檢索尺寸(R)…”； ☆ 之后會在瀏覽器中將展開這個視圖相關的零件結構特征，并在界面中提示“選擇特征”。在瀏覽器中選定、或者在視圖中選定特征，如果有可以借用的尺寸，將會顯示出來。例如圖中選定了“打孔1”特征（參見圖12）；
☆ 按下“選擇尺寸”按鈕，在視圖上選定準備留下來的模型尺寸，“應用”。 接著可以繼續這樣操作，完成其它的模型尺寸飲用，最后以“確定”結束。這樣的尺寸標注多數是不能直接使用的，需要進行位置調整和修飾。調整方法是：將光標放在尺寸文字附近，當Inventor感應反饋出四個小箭頭的標記時，按下拾取鍵，拖動到滿意的位置。也可以在工程圖中隱藏不需要的模型尺寸，操作方法是：選定尺寸，再右鍵菜單中“刪除(D)”。說“刪除”，其實這個尺寸還存在，僅是藏起來了。 對于工程圖上的來自模型的尺寸，可以修改它的值，并逆向關聯修改相關的模型（如果在安裝Inventor中確定了這種功能）。但是筆者認為這樣的操作永遠不應當進行。因為僅僅在工程圖上修改，還不能確定對整個設計的影響到底怎樣。 3.2 標注孔 對于“打孔”特征，Inventor有專門的標注工具（參見圖13）。啟用“孔/螺紋孔標注”，可以在這個特征的相關投影圖線上標注。但是如果不是“孔特征”做的結構，即便我們認為應當是“孔”，而且確實很像（例如用圓截面拉伸切割成的孔），Inventor也不能用這個功能標注，這就是規則的差異。
如果讀者在標注孔的時候不能實現圖13的效果，可以試著改變尺寸參數。選定一個孔標注，在右鍵菜單中“編輯尺寸樣式(S)…”,在如圖14的界面中,切換到“注釋和指引線”選項卡，調整“指引線樣式”下面的文字位置呈水平即可。
3.3 手工尺寸標注 Inventor的尺寸標注是一種“智能”的工具，隨著所選定的圖線的不同，會自動切換標注類型；但是，具體的細節，還是需要操作者確認。 參見圖15，選定外徑的投影圓�。▓D中箭頭指定的線），想標直徑尺寸30，拉出尺寸，可見Inventor自動加上R前綴，因為被標注的是一段��；這時，可在右鍵菜單中講“尺寸類型(T)”改成“直徑(D)”。
特殊地，Inventor的相關規則是，所有不是圓面的投影線，就不是圓柱相關，因此就沒有直徑標記。參見“003.IDW”，其中的尺寸30就是對著圓柱結構的兩條投影直線標注的，Inventor沒有加上直徑標記。這時，需要我們自己進行修飾。想在前面加上“ф”，具體過程是：先選定這個尺寸，在右鍵菜單中“文本(T)…”，在接著彈出的對話框中，將光標放在“<<>>”號的左邊，再在符號欄目中選定“ф”（參見圖16），之后確認。
3.4 粗糙度和形位公差符號標注 啟用工程圖標注面板上的“形位公差”和“表面粗糙度”功能，按提示進行操作即可。結果參見004.IDW和圖17。
3.5 其它注釋 啟用工程圖標注面板上的“文字”功能，按提示進行操作，寫入技術要求。參見005.IDW。 3.6 零件圖線寬度調整 在Inventor中，圖線的寬度、顏色、線形等特征，是在“層”中設置和控制的，默認狀態下，圖線在那個層中，就具有了這個層設置的特征；也可以交互操作，設置選定圖線的相關特征。而默認的輪廓線寬是0.5mm，而GB的一般習慣是0.7mm，設置修改的方法是，在菜單中“格式(O)”-〉“樣式編輯器 (E)…”，之后“樣式和標準編輯器”界面中展開“圖層”列表，選定并修改其中的“可見(ISO)”層的線寬設置，結果將立即在工程圖中表現出來。結果參見006.IDW。 注意：這種修改的效果，僅是控制當前圖樣中的線條，不是Inventor全局的控制結果。對于大多數層的參數設置，Inventor默認值是符合GB規則的。
看來，工程圖的標注，仍然是創建過程中的“瓶頸”。這種連人也不能輕易搞好的事情，軟件自動實現當然更有困難。工程圖的標注總是在考驗著工程師的設計能力。作為支持軟件的Inventor，已經提供了相當充分的支持功能。 4.1 關于雙向關聯 在Inventor中工程圖處理結果，是“二、三維數據雙向關聯更新”的模式。也就是說，在相關工程圖創建完成之后，三維零件模型的修改，會引發工程圖的自動更新；而對于工程圖尺寸的修改也會逆向造成三維模型的關聯修改。這種逆向修改有兩個需要注意的事情： 1） 不要輕易這樣做，因為這樣的結果可能造成在裝配中相關零部件的問題… 2） 只有直接引用自模型的尺寸才可能實現這個效果（參見圖18坐），交互操作所標注的尺寸，沒有這種操作可能（參見圖18右）。
4.2 關于截交與相貫 至于從三維模型投射得到相關的二維工程圖，因為Inventor的算法中完全包含了平行正投影的機制，比較完整地包含了機械圖表達中人為制定的規則，所以，一個并不熟悉機械制圖線繪制基本技術和規則的人，如果是在Inventor的支持下，一樣能做出漂亮的結果，參見圖19和000.IDW。
這就是CAD技術在這個局部大幅度地替代了人需要進行的、繁重的繪圖過程，進而提高質量和效率的典型表現。這也是三維CAD軟件給工程師們帶來的新的設計支持機制，甚至因此，我們的大學機械制圖教學，可能會有一些調整… 4.3 以三維模型為基礎的工程圖 從機械工程圖的原理上說，是以三維模型為基礎的。在CAD軟件尚未提供相關支持的時代，也是如此。與現在不同的僅在于“誰”來進行三維模型與工程圖的轉換、關聯。 顯然，傳統的方法是軟件操作者進行。模型只存在于人的大腦中，轉換過程是人利用大學的機械制圖教育確定的規則，圖線是人利軟件描繪而成。因為模型構造數據不在軟件的數據庫中，關聯改變也就只能通過人的頭腦進行處理，然后修改相關圖線。而用三維模型投射得到相關的二維工程圖的過程，則是軟件管理模型數據、軟件在使用我們在大學機械制圖教育確定的規則、軟件在產生我們需要的相當復雜的處理結果。 因此，結果雖然類似，這個“誰”的角色轉變，成為主要的變化，帶來新的效能。 從這個意義上說，我們寧可先作三維模型，然后據此創建二維工程圖；也不會去直接繪制二維工程圖。因為這可能更快捷。例如一個簡單的方塊： 直接繪制工程圖，我們需要繪制三個矩形、關心三個視圖的“長對正、高平齊、寬相等”、關心比例、關心幾個視圖在圖紙上的位置… 在原始設計改變后，所有的變化都要一一處理。從三維模型開始，我們需要繪制一個矩形草圖，做拉伸特征；之后的工程圖創建將是極其簡單的事情，與機械圖基本概念完全一致。而且不必關心視圖之間關系、比例、位置等問題，也不必關心原始設計改變之后的關聯更新。因為這些規則Inventor知道，并能夠自動處理�？梢�，即便是在如此簡單的工程圖，從三維模型開始，也會簡化過程、提高效率，而對于復雜的工程圖，這種效果將更為明顯。 4.4 Inventor工程圖數據結構的特點 值得注意的是，Inventor的工程圖與AutoCAD的同類結果，在數據架構上有著本質不同。 AutoCAD下的工程圖，在創建時絕大多數是獨立的一根根圖線，相互沒有直接的關聯；創建后每一根圖線都可能單獨修改，與其他圖線也沒有關聯關系… 而Inventor的工程圖圖線，并非單獨的圖線，而是三維模型在指定方向上、向指定平面、按平行正投影（或者其他）規則、根據機械制圖的規定（輪廓線、中心線、隱藏線等處理規定）得到的“投射結果”，所以是自動關聯的，所以是不可能直接修改結果圖線的形狀和位置的。這才是真正符合機械設計中工程圖的原理和實際結果要求的。 總之，Inventor中這種以三維模型為基礎的工程圖創建功能和全過程，完全符合經典的設計成和規則，能大大減輕工程師的勞動量，保證質量，提高效率。 |
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