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工程上绘制图样的方法主要是正投影法，所绘正投影图能反映形状的实际形状和大小尺寸，即度量性好且作图简便，能够满足设计与施工的需要。但是仅作一个单面投影图来表达物体的形状是不够的，因为一个投影图仅能反映该形体某些面的形状，不能表现出形体的全部形状。如图 2.8 所示，4 个形状不同的物体在投影面H上具有完全相同的正投影，单凭这个投影图来确定物体的唯一形状，是不可能的。
如果对一个较为复杂的物体，只向两个投影面作其投影时，其投影只能反映它两个面的形状和大小，也不能确定物体的唯一形状。如图 2.9 所示的 3 个物体，它们的H面、V面投影完全相同，要凭这两面的投影来区分它们的空间形状，是不可能的。可见，若要用正投影图来唯一确定物体的形状，就必须采用多面正投影的方法。
图2.8 形体的单面投影图
图2.9 形体的两面投影图
设立 3 个互相垂直的平面作为投影面，组成三面投影体系。如图 2.10（a）所示，这 3 个互相垂直的投影面分别为：水平投影面，用字母H表示，简称水平面或H面；正立投影面，用字母V表示，简称正立面或V面；侧立投影面，用字母W表示，简称侧立面或W面。三个投影面两两相交构成的三条轴称为投影轴，H面与V面的交线为OX轴，H面与W面的交线为OY轴，W面与V面的交线为OZ轴。3 条投影轴也互相垂直，并相交于原点O。
图2.10 三面投影体系及三面投影图的形成
将形体放在投影面之间，并分别向 3 个投影面进行投影，就能得到该形体在 3 个投影面上的投影图。从上向下投影，在H面上得到水平投影图；从前向后投影，在V面得到正面投影图；从左向右投影，在W面上得到侧面投影图。将这 3 个投影图结合起来观察，就能准确地反映出该形体的形状和大小，如图 2.10（b）所示。
为了把形体的 3 个不共面（相互垂直）的投影绘制在一张平面图纸上，需将 3 个投影面进行展开，使其共面。假设V面保持不动，将H面绕OX轴向下旋转 90°，将W面绕OZ轴向右后旋转 90°，如图 2.11（a）所示，则 3 个投影面就展开到一个平面内。
形体的 3 个投影在一张平面图纸上画出来，这样所得到的图形称为形体的三面正投影图，简称投影图，如图 2.11（b）所示。三面投影图展开后，3 条轴就成了两条互相垂直的直线，原来的OX轴、OZ轴的位置不变。OY轴则分为两条，一条随H面旋转到OZ轴的正下方，成为Y H 轴；一条随W面旋转到OX轴的正右方，成为Y W 轴。
实际绘制投影图时，没有必要画出投影面的边框，也无须注写H、V、W字样。三面投影图与投影轴之间的距离，反映出形体与三个投影面的距离，与形体本身的形状无关，因此作图时一般也不必画出投影轴。习惯上将这种不画投影面边框和投影轴的投影图称为“无轴投影”，工程中的图纸均是按照“无轴投影”绘制的，如图 2.11（c）所示。
图2.11 三面投影体系的展开
从形体三面投影图的形成和展开的过程可以看出，形体的三面投影之间有一定的投影关系。其中，物体的X轴方向尺寸称为长度，Y轴方向尺寸称为宽度，Z轴方向尺寸称为高度。
水平投影反映出形体的长和宽两个尺寸，正面投影反映出形体的长和高两个尺寸，侧面投影反映出形体的宽和高两个尺寸。从上述分析可以看出：水平投影和正面投影在X轴方向都反映出形体的长度，且它们的位置左右应该对正，简称“长对正”；正面投影和侧面投影在Z轴方向都反映出形体的高度，且它们的位置上下是对齐的，简称“高平齐”；水平投影和侧面投影在Y轴方向都反映出形体的宽度，且这两个尺寸一定相等，简称“宽相等”，如图 2.11（c）所示。
因此，形体三面投影图 3 个投影之间的基本关系可以归结为“长对正、高平齐、宽相等”，简称“三等关系”，这是工程项目画图和读图的基础。
三面投影图还可以反映形体的空间方位关系。水平投影反映出形体前后、左右方位关系，正面投影反映出形体的上下、左右方位关系，侧面投影反映出形体的上下、前后方位关系。