1.2 制圖的基本知識

1.2.1 機械圖樣簡介

機械圖樣主要有零件圖、裝配圖等。在零件圖上應用正投影法原理繪制的視圖表達零件的形狀，用標注的尺寸表示零件各部分的大小，用規定的符號和文字表示為了制造、檢驗此零件所需要的技術要求。如圖1-1所示是零件的實體圖，如圖1 -2 所示是該零件的零件圖，在圖的右下角還有一標題欄。

1.2.2 國家標準中制圖的基本規定

圖樣是現代化工業生產中的重要技術文件。為了便于生產和技術交流，圖樣的格式、內容和表示方法必須有統一的規定。為此，國家技術監督局和標準局發布了一系列國家標準《技術制圖》和《機械制圖》。本節摘要介紹有關圖紙幅面和格式、比例、字體、圖線、尺寸注法等五個標準中的基本內容。

1. 圖紙幅面和格式（GB/T 14689—1993）

為了便于圖紙的使用和保管，國家標準對圖紙幅面尺寸、圖框格式、標題欄的方位、附加符號等做了統一規定。

（1）圖紙幅面尺寸

繪制技術圖樣時應優先采用如表1-1所示的五種基本幅面。其中，A0幅面最大，面積約為1 m2，其余都是后一號為前一號幅面的一半（以長邊對折裁開）。必要時，也允許選用加長幅面，但加長后的幅面尺寸須由基本幅面的短邊成整數倍增加后得出。

（2）圖框格式

在圖紙上必須用粗實線畫出圖框，其格式分為不留裝訂邊和留有裝訂邊兩種，如圖1-3、圖1-4所示，其尺寸見表1-1。但同一產品的圖樣只能采用一種格式。

（3）標題欄的方位

繪圖時，必須在每張圖紙的右下角畫出標題欄（見圖1-3、圖1-4）。標題欄的格式和尺寸按GB/T 10609.1—1989的規定，如圖1-5所示。學生作業中的標題欄可以自定，建議采用如圖1-6所示的簡化標題欄。

標題欄的長邊置于水平方向并與圖紙的長邊平行時，則構成X型圖紙，如圖1-3（a）和圖1-4（a）所示。標題欄的長邊與圖紙的長邊垂直時，則構成Y型圖紙，如圖1-3（b）和圖1-4 （b）所示。在此情況下，看圖的方向應與看標題欄的方向一致。

為了利用預先印制的圖紙，允許將X型圖紙的短邊置于水平位置使用，如圖1 -7 所示；或者將Y型圖紙的長邊置于水平位置使用，此時看圖方向應與方向符號一致，如圖1 -8所示。

（4）附加符號

① 對中符號。為了使圖樣復制和縮微攝影時定位方便，對基本幅面和部分加長幅面的各號圖紙，均應在圖紙各處分別畫出對中符號（見圖1-7、圖1-8）。對中符號用粗實線繪制，線寬不小于0.5 mm，長度從紙邊界開始延伸至圖框內約5 mm，位置誤差不大于0.5 mm。當對中符號處于標題范圍內時，則伸入標題欄部分省略不畫，如圖1-8所示。

② 方向符號。對于利用預先印制的圖紙，為了明確繪圖與看圖時圖紙的方向，應在圖紙的下邊對中符號處畫出一個方向符號，如圖1-7、圖1-8所示。

方向符號是用細實線繪制的等邊三角形，其大小和所處位置，如圖1-9所示。

2. 比例（GB/T 14690—1993）

比例是指圖中圖形與其實物相應要素的線性尺寸之比。

需要按比例繪制圖樣時，應在如表1-2所示的規定系列中選取適當的比例。必要時，允許選取如表1-3所示的比例。

為了使圖形直接反映實物的真實大小，繪制時，應盡可能采用原值比例。需要采用放大或縮小比例繪圖時，圖形上所注的尺寸數值，必須是實物的實際大小。帶角度的圖形，不論放大或縮小，仍應按實際角度繪制和標注。

標注比例時，比例符號應以“∶”表示，如1∶1，2∶1，1∶2等。比例一般應標注在標題欄中的比例欄內。必要時，可在視圖名稱的下方或右側標注比例，例如，，，。

3. 字體（GB/T 14691—1993）

圖樣中書寫的字體必須做到：字體工整，筆畫清楚，間隔均勻，排列整齊。

字體高度（用h表示）的公稱尺寸系列為1.8、2.5、3.5、5、7、10、14、20（單位：mm）。如需要書寫更大的字，其字體高度應按的比率遞增。字體高度代表字號。

（1）漢字

漢字應寫成長仿宋體字，并應采用國家正式公布推行的簡化字。漢字的高度h不應小于3.5 mm，其字寬一般為。

長仿宋體字的書寫要領是：橫平豎直，注意起落，結構勻稱，填滿方格。書寫時，筆畫要一筆寫成，不得勾描，橫要從左到右平直且略微提升，豎要鉛垂，起落筆有力露鋒，偏旁部首比例適當，結構勻稱美觀。如表1-4所示為長仿宋體字的基本筆畫和寫法，下面為長仿宋體字的示例。

20號字

字體工整 筆畫清楚 間隔均勻 排列整齊

14號字

橫平豎直注意起落結構均勻填滿方格

11號字

技術制圖機械電子汽車航空船舶土木建筑礦山井坑港口紡織服裝

7號字

羅紋齒輪端子接線飛行指導駕駛艙位挖填施工引水通風閘閥壩棉麻化纖

（2）字母和數字

字母和數字分A型和B型。A型字體的筆畫寬度（d）為字高（h）的1/14，B型字體的筆畫寬度（d）為字高（h）的1/10。同一圖樣上，只允許選用一種形式的字體。

字母和數字可寫成斜體和直體。斜體字字頭向右傾斜，與水平基準線成75 °，如下所示為拉丁字母和阿拉伯數字示例（B型字體）。

大寫斜體

小寫斜體

斜體

直體

直體

斜體

4. 圖線（GB/T 17450—1998和GB/T 4457.4—2002）

工程圖樣是用不同形式的圖線畫成的。為了便于繪圖和看圖，利于統一，國家標準規定了圖線的名稱、形式、尺寸、一般應用及畫法規則等。

（1）線型及其應用

新頒布的國家標準GB/T 17450—1998《技術制圖——圖線》中規定了繪制各種技術圖樣的基本線型、基本線型的變形及其相互結合。它們適用于各種技術圖樣，如機械、電氣、建筑和土木工程圖樣等。在實際應用時，各專業要根據該標準指定相應的圖線標準。國家標準GB/T 4457.4—2002《機械制圖——圖樣畫法——圖線》中規定的9 種線型，符合GB/T 17450—1998的規定，是目前機械制圖使用的圖線標準。常用圖線及其應用如表1-5 和圖1-10所示。

（2）圖線的尺寸

圖線的寬度應按圖樣的類型和尺寸大小在標準規定的下列9 種數系中選擇：0.13 mm、0.18 mm、0.25 mm、0.35 mm、0.5 mm、0.7 mm、1 mm、1.4 mm、2 mm。該數系的公比為 （≈1：1.4）。

圖線寬度的選擇，應根據圖紙幅面的大小，所表達對象的復雜程度，以及所繪制圖樣的用途等因素綜合考慮。粗實線的寬度在0.5～2 mm之間選擇，常用粗線的寬度建議采用0.7 mm或1 mm。

手工繪圖時，虛線、點畫線和雙點畫線的線段長度和間隔建議在如圖1-11所示的范圍內選取。

（3）圖線畫法

① 相交。

圖線相交時，都應以“線”相交，而不應該是“點”或間隔，如圖1-12所示。

虛線與實線在實線延長線上相交時，虛線應留出間隔；虛線圓弧與實線相切時，虛線應留出間隔，如圖1-13所示。

實際繪圖時，圖線的首末端應是“線”，不應是“點”。點畫線的兩端應超出輪廓線2 ～5 mm，如圖1-13所示。

畫圓的中心線時，圓心應是“線”的交點，如圖1-13所示；當圓的圖形較小（直徑小于12 mm）時，允許用細實線代替點畫線。

計算機繪圖時，圓心處的中心線可以用圓心符號代替。

② 間隙。兩條平行線之間的最小間隙不得小于7 mm。

③ 圖線重合繪制的優先順序。當有兩種或更多種圖線重合時，通常應按照圖線所表達對象的重要程度優先選擇繪制順序：可見輪廓線→尺寸線→各種用途的細實線→軸線和對稱中心線→假想線。

5. 尺寸注法（GB/T 4458.4—1984和GB/T 16675.2—1996）

（1）基本規則

① 機件的真實大小應以圖樣上所注的尺寸數值為依據，與圖形的大小及繪圖的準確度無關。

② 圖樣中（包括技術要求和其他說明）的尺寸，以毫米為單位時，不需標注計量單位的代號或名稱。如采用其他單位，則必須注明相應的計量單位的代號或名稱。

③ 圖樣中所標注的尺寸，為該圖樣所示機件的最后完工尺寸，否則應另加說明。

④ 機件的每一尺寸，一般只標注一次，并應標注在反映該結構最清晰的圖形上。

（2）尺寸的組成

一個完整的尺寸，一般由尺寸界線、尺寸線和尺寸數字組成。如圖1-14所示。

① 尺寸界線。尺寸界線表示尺寸的度量范圍。它用細實線繪制，并應由圖形的輪廓線、軸線或對稱中心線處引出，也可利用輪廓線、軸線或對稱中心線做尺寸界線。

尺寸界線一般應與尺寸線垂直，必要時才允許傾斜。在光滑過渡處標注尺寸時，必須用細實線將輪廓線延長，從它們的交點處引出尺寸界線，如圖1-15所示。

② 尺寸線。尺寸線表示尺寸的度量方向。它用細實線繪制，不能用其他圖線代替，一般也不得與其他圖線重合或畫在其延長線上。標注線性尺寸時，尺寸線必須與所注的線段平行。如圖1-16所示為尺寸線錯誤畫法的示例。

尺寸線的終端有箭頭和斜線兩種形式，如圖1 -17 所示。箭頭適用于各種類型的圖樣。當尺寸線的終端采用斜線（用細實線繪制）時，尺寸線與尺寸界線必須相互垂直。同一張圖樣中只能采用一種尺寸線終端的形式。一般機械圖樣的尺寸線終端畫箭頭，土建圖的尺寸線終端畫斜線。

③ 尺寸數字。尺寸數字表示尺寸度量的大小。線性尺寸的數字一般應注寫在尺寸線的上方，也允許注寫在尺寸線的中斷處。同一張圖樣上注寫方法應一致。

線性尺寸數字的方向，一般應按如圖1-18（a）所示的方向注寫，即水平方向字頭朝上，鉛垂方向字頭朝左，傾斜方向字頭保持朝上趨勢。并且盡可能避免在圖示30 °范圍內標注，當無法避免時，可按如圖1-18（b）所示的形式標注。在不致引起誤解時，對于非水平方向的尺寸，其數字可水平地注寫在尺寸線的中斷處，如圖1 -18（c）所示，但機械圖樣上較少采用這種注法。

尺寸數字不可被任何圖線通過，當不可避免時，必須將圖線斷開，如圖1-19所示。

（3）常用的尺寸注法

常用的尺寸注法如表1 -6 所示，如圖1 -20 所示為初學者標注尺寸的一些常見錯誤。

（4）尺寸的簡化注法

國家標準GB/T 16675.2—1996中規定了尺寸的簡化注法，摘錄如下。

標注尺寸時，可使用單邊箭頭，如圖 1 -21（a）所示；也可采用帶箭頭的指引線，如圖1-21（b）所示；還可采用不帶箭頭的指引線，如圖1-21（c）所示。

如圖1-22所示，（a）為一組同心圓弧，（b）為一組圓心位于一條直線上的多個不同心圓弧，（c）為一組同心圓，它們的尺寸可用共用的尺寸線和箭頭依次表示。

在同一圖形中，對于尺寸相同的孔、槽等組成要素，可僅在一個要素上注出其尺寸和數量，并用縮寫詞“EQS”表示“均布”，如圖1-23（a）所示。當本組要素的定位和分布情況在圖形中已明確時，可不標注其角度，并省略“EQS”，如圖1-23（b）所示。

1.2.3 常用幾何圖形畫法

機件的輪廓形狀雖然各不相同，但分析起來，都是由直線、圓弧或其他曲線所組成的幾何圖形。本節介紹常用的作圖方法。

1. 等分圓周與作正多邊形

（1）正六邊形

① 用圓規等分圓周及作正六邊形，如圖1-24（a）所示。

② 用丁字尺和三角板作正六邊形，如圖1-24（b）和圖1-24（c）所示。

（2）正五邊形

如圖1-25所示為作正五邊形的方法。

2. 斜度和錐度

（1）斜度

斜度是指一直線（或平面）相對于另一直線（或平面）的傾斜程度，其大小（代號“S”）用它們之間夾角的正切值來表示，如圖1-26（a）所示，S=（H（h）/L=tanα，習慣上把比例前項化為1，寫成1∶n的形式。

淤 標注斜度時，在比數之前用符號“∠”或“”表示。符號的傾斜方向應與斜度的方向一致，如圖1-26（b）所示。斜度符號畫法如圖1-26（c）所示。

② 斜度的畫法，如圖1-27所示。

（2）錐度

錐度是指垂直圓錐軸線的兩截面圓的直徑差與該兩截面間的軸向距離之比。其大小表示如圖1-28（a）所示，錐度C=（D-d）/L=2tanα/2，通常以1∶n的形式表示。

① 在圖樣上采用圖1-28（c）所示的圖形符號表示錐度，該符號配置在基準線上，基準線與圓錐的軸線平行，并通過引出線與圓錐輪廓素線相連。圖形符號的方向與圓錐方向一致，如圖1-28（b）所示。

② 錐度的畫法，如圖1-29所示。

3. 作圓弧的切線

利用三角板作圓弧切線，首先確定切線位置，再準確找到切點，最后畫切線，作圖的關鍵是求切點，如圖1-30所示。

4. 圓弧連接

繪制機件圖形時，經常需要用圓弧光滑地連接圓弧或直線，這種用一段圓弧光滑地連接相鄰兩條線段的方法，稱為圓弧連接。光滑連接，實質上就是圓弧與直線或圓弧與圓弧相切，其切點即為連接點。為保證光滑連接，必須準確地找出連接圓弧的圓心和切點。

（1）圓弧連接的作圖原理

圓弧連接的作圖原理如表1-7所示。

（2）圓弧連接的作圖方法

無論哪種形式的圓弧連接，首先都要求作出連接弧的圓心，再找出連接點（切點），最后畫連接弧。作圖步驟如表1-8所示。

1.2.4 平面圖形的畫法

畫平面圖形時，首先要對圖形進行尺寸和線段分析，以便明確作圖順序，正確快速地畫出平面圖形和標注尺寸。

1. 尺寸分析

平面圖形中的尺寸，按其作用可分為兩類。

（1）定型尺寸

確定平面圖形中各線段長度、圓的直徑、圓弧半徑及角度大小等的尺寸稱為定型尺寸，如圖1-31所示的尺寸15、φ20、φ5、R15、R12等。

（2）定位尺寸

確定平面圖形中線段或各組成部分間相對位置的尺寸稱為定位尺寸。圖1-31中的尺寸8是確定φ5位置的尺寸。

有時，同一個尺寸既有定型尺寸的作用又有定位尺寸的作用。圖1-31中的尺寸75既是決定手柄長度的定型尺寸，又是R10的定位尺寸。

標注平面圖形的定位尺寸時，首先要確定標注尺寸的起始位置，標注尺寸的起點稱為尺寸基準。平面圖形尺寸有水平和垂直兩個方向，每一個方向均要確定基準。通常以對稱線、較長的直線或圓的中心線作為尺寸基準，如圖1-31所示。

2. 線段分析

平面圖形中的線段，根據其定位尺寸的完整性，分為三類。

（1）已知線段

具有定型尺寸和齊全的定位尺寸的線段稱為已知線段。具有圓弧半徑或直徑大小和圓心的兩個定位尺寸的圓弧稱為已知圓弧。例如，圖1-31中的尺寸R15、R10。已知線段根據所給尺寸能夠直接作出。

（2）中間線段

具有定型尺寸和不齊全的定位尺寸的線段稱為中間線段。具有圓弧半徑或直徑大小和圓心的一個定位尺寸的圓弧稱為中間圓弧，例如，圖1-31中的尺寸R50。中間線段需要一端的相鄰線段作出后才能作出。

（3）連接線段

只有定型尺寸沒有定位尺寸的線段稱為連接線段。只有圓弧半徑或直徑大小沒有圓心定位尺寸的圓弧稱為連接圓弧，如圖1-31中的R12所示。連接線段需要靠兩端相鄰線段先作出后才能作出。

畫圖時，應先畫出已知線段，再畫出中間線段，最后畫連接線段。

3. 繪圖方法和步驟

（1）準備工作

① 分析圖形的尺寸與線段，擬訂作圖步驟。

② 確定比例，選取圖幅，固定圖紙。

③ 畫出圖框和標題欄。

（2）繪制底稿

① 畫底稿的步驟：畫作圖基準線，確定圖形位置，依次畫出已知線段、中間線段和連接線段，如表1-9所示。

② 要求：圖形位置適當，所有圖線細淡、準確、清晰，圖面整潔。

（3）加深描粗

① 加深描粗前，全面檢查底稿，修正錯誤，擦去多余的圖線。

② 加深描粗的步驟如下。

先粗后細：先描粗加深全部粗實線，再加深全部虛線、點畫線和細實線。

先曲后直：描粗加深同一種線型時，應先畫圓弧，后畫直線。

先水平后垂直：先從上而下畫水平線，再從左到右畫垂直線，最后畫傾斜線。

畫箭頭，填寫尺寸數字、標題欄等。

③ 要求：同類圖線粗細濃淡一致，連接光滑，字體工整，圖面整潔。

1.2.5 徒手畫法

以目測估計圖形與實物的比例，按一定畫法要求徒手（或部分使用繪圖儀器）繪制的圖，稱為草圖。

在設計、維修、仿造、計算機繪圖等場合，經常需要借助草圖來記錄或表達技術思想。因此，繪畫草圖是工程技術人員必備的一種基本技能。

徒手畫草圖一般用HB或B鉛筆。為了能隨時轉動圖紙以便順手，提高徒手繪圖速度，草圖圖紙一般不固定。

1. 草圖圖線的徒手畫法

（1）直線的畫法

小手指靠著紙面。畫短線以手腕運筆；畫長線時，以手臂動作，眼睛注視線段終點，以眼睛的余光控制運筆方向，輕移手腕使筆尖沿要畫線的方向做近似直線運動。畫傾斜線時，通常將圖紙斜放或側轉身體，使要畫的直線成順手方向，其運筆方向如圖1-32所示。

（2）常用角度的畫法

畫30 °、45 °、60 °等常用角度時，如圖1-33所示，可按兩直角邊的近似比例關系，定出兩端點后，連成直線。

（3）圓的畫法

畫較小的圓時，先在中心線上按半徑目測定出四點，然后徒手將各點連接成圓，如圖1-34（a）所示。畫較大的圓時，通過圓心加畫兩條約45 °的斜線，按半徑目測定出八點，連接成圓，如圖1-34（b）所示。

（4）圓角和圓弧連接的畫法

畫圓角和圓弧連接時，根據圓角半徑大小，在分角線上定出圓心位置，從圓心分角線兩邊引垂線，定出圓弧的兩個連接點，并在分角線上定出圓弧上的點，然后過這三點作圓弧，如圖1-35（a）所示；也可以利用其與正方形相切的特點畫出圓角或圓弧，如圖1-35（b）所示。

（5）橢圓的畫法

畫橢圓時，先畫橢圓長短軸，定出長短軸頂點，以這四個頂點畫矩形，然后作橢圓與矩形相切，如圖1-36（a）所示；或者利用其與菱形相切的特點畫橢圓，如圖1-36（b）所示。

2. 平面圖形的草圖畫法

繪制平面圖形草圖的步驟與儀器繪圖的步驟相同。

草圖圖形的大小根據目測尺寸比例確定。初學徒手繪圖，可在方格紙上進行，如圖1-37所示。

草圖不是潦草的圖，雖為徒手繪制，但不能馬虎，要求完整，線型分明，字體工整，圖面整潔。