为保证工程图样绘制的规范化、统一化、标准化,各国都制定颁布有相关的制图国家标准。工程图样作为重要技术文件,必须统一、规范、便于技术交流并应满足设计、施工及存档等方面的要求,为此,国家有关部门制定有相应的国家标准(简称“国标”,代号“GB”)。如《建筑制图标准》、《机械制图标准》等,它们都是国标的一部分,是绘制工程图样的准则,凡从事工科专业的人员在涉足专业图之前必须先了解国标的有关规则、规定并正确理解、严格遵守。
(1)制图国家标准(简称“国标”)是关于绘制工程图的基本规定。图纸幅面及图纸规格应符合我国现行《技术制图图纸幅面和格式》(GB/T 14689)的规定,基本幅面有五种,代号分别为A0、A1、A2、A3、A4,边框内画有图框线(粗实线),图纸左侧一般留有装订边,其他三边边距相同,图幅可以是横幅也可以是竖幅,国标规定,每张图纸无论使用横幅或竖幅,在其右下方都要有标题栏以标明工程名称、设计单位、设计者、制图人及比例、日期等信息。国标规定的标题栏格式可参考我国现行《技术制图标题栏》(GB/T 10609.1),不同单位也可采用适合自身需要的标题栏格式。
(2)图线应符合我国现行《技术制图图线》(GB/T 17450)的规定,工程图中以不同的线型表达不同的内容,常用线型有实线、虚线、点画线、折断线、波浪线等,实线、虚线、点画线中又有粗、中、细之分,在确定各种线型时应先在国标规定的线宽组中确定基本线宽 b ,然后,再对应确定其他线宽。图线宽度 b 的大小应根据图样复杂程度与比例大小确定。图线画法应符合要求,虚线、点画线的线段长度和间隔宜各自相等,虚线、点画线与其他图线相交时应交于线段处,点画线的两端不应是点,而应是线段。两平行线段的间距应≥0.7mm,实线与虚线相连时实线应画到分界点(空开间距后再开始画虚线),作为中心线、轴线的点画线应超出轮廓线。
(3)制图字体应符合我国现行《技术制图字体》(GB/T 14691)的规定,为使图纸上的文字、数字整齐美观、便于阅读,国标规定工程图样所需书写的文字、数字或符号等必须笔画清晰、字体端正、排列整齐。
(4)尺寸标注应符合我国现行GB/T 4458.4的规定,图样上的尺寸是图纸的重要组成部分,标注必须准确、完整、无误、清晰。
①尺寸是由尺寸线、尺寸界线、尺寸起止符号和尺寸数字四要素组成的,应遵守以下规定:尺寸界线用细实线绘制,一般应与被注长度垂直且与图形轮廓相交。尺寸线用细实线绘制并使尺寸线与被标注长度平行(不宜超出尺寸界线,距图样外轮廓线约为10mm左右)。尺寸起止符号用箭头表示,箭头画法应符合要求。尺寸数字一般均以mm为单位并应注写在靠近尺寸线的位置(一般水平方向注在尺寸线的上方,竖直方向注在尺寸线的左方。必要时图中的轮廓线、轴线或中心线也可当尺寸界线用)。
②尺寸标注应遵守的基本规则有构件的真实大小以图样所注的尺寸数据为依据(与图形的大小、比例、及绘图的准确度无关);图样中的尺寸以mm为单位时无须标注计量单位的代号和名称其他单位则必须注明;图样中所标注的尺寸为该图样所示构件的最后完工尺寸,否则应加说明;构件的每一尺寸一般只标注一次并应标注在反映该结构最清晰的图形上。
③标注线性尺寸时其尺寸线必须与所标注的线段平行。尺寸终端应按规定绘制,箭头形式的尺寸线终端适用于各种类型的图样,建筑工程图样中采用45°斜线作为尺寸终端(当尺寸线的终端采用斜线形式时其尺寸线与尺寸界线必须相互垂直),一张图样中只能采用一种尺寸线终端的形式。尺寸界线应按规定绘制,尺寸界线表示尺寸所指范围,一般用细实线绘制并由图形的轮廓线、轴线和对称中心线处引出,也可利用轮廓线、轴线和对称中心线做尺寸界线,尺寸界线一般应与尺寸线垂直(当尺寸界线过于接近轮廓线时允许倾斜画出),在光滑过渡处标注尺寸时必须用细实线将轮廓线延长并从它们的交点处引出尺寸界线,尺寸界线应超出尺寸线2~3mm且超出长度应保持一致。
④尺寸数字标注应符合规定,水平方向尺寸的数字一般应注写在尺寸线的上方的中间,垂直方向的尺寸数字注写在尺寸线的左侧的中间且尺寸数字字头应朝向左侧,其他方向线性尺寸数字一般按规定方向注写并尽可能避免在不适当的范围内标注尺寸,尺寸数字不可被任何图线所通过(否则必须将该图线断开)。
⑤半径、直径尺寸注法应符合规定,标注直径时应在尺寸数字前加符号“ ф ”,标注半径时应在尺寸数字前加符号“ R ”,圆的直径和圆弧半径的尺寸线终端应画成箭头,圆弧大于180°时应标注直径尺寸并加符号“ ф ”(小于等于180°的圆弧应标注半径尺寸),标注球面的直径尺寸时应在直径数字前加“ Sф ”(标注球面的半径尺寸时应在半径数字前加“ SR ”符号)。
⑥角度的注法应符合规定,角度的数字一律写成水平方向,角度值一般应注写在尺寸线的中断处(必要时也可按其他规定形式标注),标注角度时尺寸线应画成圆弧(圆心是该角的顶点),角度的尺寸界线必须沿径向引出。位置狭小时的尺寸注法应遵守相关规定,在没有足够的位置画箭头或注写数字时可按允许的形式标注。
⑦绘图比例应符合我国现行《技术制图》系列标准(GB/T 10609)中的规定,绘图比例为图形与实物相应线性长度之比,工程图中一般需将图形按一定的比例放大或缩小画出。
⑧材料符号的画法应符合我国现行GB/T 4457.5的规定,工程图样采用剖视画法时应在剖切面上画上表示材料性质的符号(该符号称为“剖面符号”),材料剖面符号应遵守国标规定。
目前工程绘图几乎全部采用计算机进行,极端特殊情况下有时也可能需要手工绘图。手工绘图时,工程图样的绘制质量与绘图工具及仪器的质量好坏有直接关系,同时也与其使用方法的正确与否关系密切。
手工绘图的图板是用来贴图纸画图的,其规格大小各不相同,各号图板均比同号图纸略大一些,如0号图板为900mm×1200mm,略大于0号图纸幅面840×1189,图板的工作面要保持平坦且工作边要保持平直(它是丁字尺的导边),在图板上固定图纸时要用胶带纸贴在图纸的四角上并使图纸下方留有放丁字尺的位置(画图时为方便起见,图板面宜略向上倾斜)。
手工绘图的丁字尺由尺身和尺头两部分组成,尺头与尺身呈垂直关系且连接牢固,使用时尺头应紧靠图板的工作边,然后用尺身的工作边画线,主要用于画水平线。
手工绘图的三角板一副有两块,主要与丁字尺配合使用画垂直线与倾斜线。画垂直线时应使丁字尺尺头紧靠图板工作边,三角板的一边紧靠住丁字尺的尺身,然后用左手同时按住丁字尺和三角板,右手握笔画线。丁字尺三角板配合使用可画15°整倍数的各种斜线,两块三角板配合使用也可用来作已知直线的平行线或垂直线。
手工绘图的铅笔必须采用质量好的专用绘图铅笔,绘制工程图样铅笔的铅芯有软硬之分。较硬的铅芯通常用于画细线(如H、2H等),HB铅笔可用于写字,加深粗线常用软铅芯的铅笔(如B或2B铅笔)。铅笔通常应削成锥形或扁平形,笔芯露出约6~8mm。画图时应使铅笔向运动方向倾斜75°以保持整条图线粗细均匀。
手工绘图的圆规、分规应符合要求,圆规用来画圆及圆弧,分规通常用来等分线段或量取尺寸。使用时应先检查针尖是否平齐,然后直接量取或等分线段。
手工绘图的其他用品还包括橡皮、小刷子、胶带纸、擦图片、两面刀片、砂纸、曲线板等用品。
工程图中的平面图形多由一些几何图形组合而成,这些几何图形是由直线、圆弧和一些曲线经一定几何作图而成的,根据已知条件、应用几何学原理、利用绘图工具和仪器准确地画出这些图形称为“几何作图”。
等分两平行线间的距离在工程图中经常用到,其作图方法见图2-2-1。是将直尺上的0点放在 CD 线上,将所需的等分点放在 AB 线上标出1、2、3、…各点,过各标记的等分点作 AB 的平行线,即将 AB 、 CD 两平行线间的距离等分为若干份(若要等分一段直线作图方法类似)。
图2-2-1 等分两平行线间的距离
应掌握正多边形、椭圆、抛物线、双曲线的绘制方法。绘制平面图形时经常需要用圆弧来光滑连接已知直线或圆弧(该圆弧称为连接弧),要使连接光滑必须使圆弧与已知线段在切点连接,为此,应正确找到连接圆弧的圆心、切点且圆弧半径应该已知。圆弧连接的情况多种多样,归纳起来不外乎三种连接方式,即连接直线、连接已知圆弧(外切)、连接已知圆弧(内切)如图2-2-2。用半径为 R 的圆弧连接已知直线时,连接圆弧圆心的轨迹是与已知直线所平行的直线且相距为 R ,切点是过连接圆弧圆心向已知直线作垂线所得的垂足。半径为 R 的圆弧与半径为 R 1 、圆心为 O 1 的已知弧外切时其连接圆弧的圆心轨迹为已知弧的同心圆,其半径 R 2 为连接圆弧半径 R 与已知圆弧半径 R 1 之和,切点为连接圆弧圆心和已知圆弧圆心连线与已知圆弧的交点。半径为 R 的圆弧与半径为 R 1 、圆心为 O 1 的已知弧内切时其连接圆弧的圆心轨迹为已知弧的同心圆,其半径 R 2 为连接圆半径 R 与已知圆弧半径 R 1 之差,其切点为连接圆弧圆心和已知圆弧圆心连线与已知圆弧的交点。
图2-2-2 圆弧连接
平面图形无非由直线、曲线(圆弧)构成。开始绘图前,首先要对平面图形进行分析,弄清楚图形形状、尺寸大小、构成情况等,然后再正确而快速地绘制图形。绘制平面图形有以下步骤①二维图形的尺寸分析。二维图形中的尺寸按其作用可分为定形尺寸和定位尺寸两类。确定封闭线框或线段形状和大小的尺寸称为定形尺寸(如圆和圆弧的直径或半径、多边形的边长和顶角大小等)。确定图形各基本图素(点、直线、圆、圆弧等)相对位置的尺寸称为定位尺寸。②二维图形的线段分析。在进行尺寸分析的基础上还应对构成平面图形的线段进行分析。根据线段所注尺寸情况,二维图形的线段可分为已知线段、中间线段、连接线段等三类。已知线段是指有足够的定形尺寸和定位尺寸可以直接画出的图线(如直线已知的两个点;圆弧已知圆心坐标和半径或直径;矩形已知长、宽及定位坐标等)。中间线段是指缺少一个定位尺寸而必须依靠一端与另一线段相切而画出的线段。连接线段是指缺少两个定位尺寸而必须依靠两端点与另两线段相切才能画出的线段(如一条与两圆弧相切的直线;圆心坐标未知的圆弧等。由上可知,绘制二维图形时在作出主要尺寸基准线之后应首先画出已知线段,其次画出中间线段,最后再画出连接线段。
徒手作图是指不借助绘图工具和仪器,按照物体形状与大小,目测比例,徒手用铅笔绘制的图样,也称草图。徒手作图是工程技术人员应该掌握的一项基本技能,通常在房屋或零件测绘、初步设计、技术交流、现场参观时都采用徒手作图。徒手作图同仪器画图一样也必须遵守国标要求,应投影正确、线型分明、直线基本平直、曲线基本光滑、大致符合比例、尺寸正确无误、字体书写工整。初学徒手作图最好选用印有方格的网格纸(以便掌握图线方向及比例)并用较软的铅笔。画直线时应先确定线的两个端点,笔落始点后眼睛稍向终点方向扫视。画水平线时纸可适当倾斜向上,笔从左下到右上即可较顺手地画线。画铅垂线时笔从上到下。倾斜线方向较难掌握,应先按照直角边的近似比值定出大致方向后再画线。画圆时应先画出两条中心线,再目测比例在中心线上定出4个半径,光滑连接,画较大圆时还需用两条45°辅助线。画椭圆时同样要先画出两条中心线,再根据已知的长、短轴画出外切矩形,连矩形的对角线,然后在中心线和对角线上分别定出8个点依次光滑连接,即得椭圆。画其他曲线方法类似,可借助外切正方形、外切矩形画出。