工業產品三維設計軟件中二維表達的幾個問題

戚劍瑾

摘 要：近幾年來，各類三維設計軟件被許多學校應用到教學中。我們學校工業產品設計模塊走班也迎來了三維設計軟件，這個對二維平面圖來說是個很大的撞擊。如何處理好兩者之間的關系呢？這對于軟件設計課至關重要。三維設計軟件可以完成直接放置模型圖的建模，并且創建二維工程圖和三維模型相互關聯，即修改三維模型的結構或尺寸和保存，二維工程圖形也將同步變化。然而，三維設計軟件在生成二維工程圖紙時將不可避免地導致各種問題。這是三維軟件最難實現的二維圖，其主要原因之一是二維工程圖具有國家標準，這些規定不能直接表述在工程圖紙的制作中。比如國標規定螺釘等標準件剖切時，不畫剖面符號，直接按視圖表達即可。但在三維設計軟件中并非如此智能，它只會按照實際情況進行剖切，并在實體處添加剖面線。要與標準一樣只能進行修改。以Inventor三維設計軟件為例，針對二維工程圖表達時遇到的問題進行闡述并給出處理方法，讓我們明確制圖和二維工程圖學習的重要性。

關鍵詞：inventor；三維；二維；表達問題；處理方法

1 三維轉二維存在的一些表達問題及處理方法

眾所周知，將三維設計模型直接轉換成二維工程圖紙比二維軟件繪制圖形快很多，如果加上三維建模的時間也不會慢。但由三維建模圖創建二維圖時會遇到一些問題，在許多情況下，很難達到我們的制圖標準。這些問題包括表達方法和尺寸等，但三維軟件允許在工程圖環境中進入草圖模式修改工程圖，這是彌補的方式。下面先看一些問題的存在，然后探討解決方法。

1.1 局部視圖

在Inventor三維設計軟件中可以直接創建基本視圖和投影視圖，但創建局部視圖和斜視圖時會遇到一些問題。例如圖1中的局部視圖就不能直接創建，只能先創建俯視圖再將其余的線條隱藏才行。Inventor有創建“局部視圖”的命令，但它的功能卻是“局部放大圖”，說明我們在漢化時也需要專業化。

Inventor三維造型軟件具有創建“斜視圖”的命令，但斜視圖一般也是局部視圖。圖2中斜視圖A和斜剖視圖A都不能直接創建。創建的斜視圖A，再將不需要的線條進行修剪。對于斜剖視圖A相應的視圖，先單擊工具欄上的“草圖”進入草圖模式繪制封閉線框。A-A剖視在選中該視圖后，進入草圖界面，用樣條曲線畫出局部剖視的剖切范圍，完成草圖后再用“局部剖視圖”命令創建A-A剖視。

1.2 剖視圖

Inventor三維設計軟件可以用“剖視圖”命令創建國家標準規定的單一剖的全剖視和局部剖視，但有時卻不能直接創建半剖視圖，斜剖視也會遇到問題。例如圖3箱蓋的半剖左視圖，主視圖可采用“局部剖視圖”命令創建，而俯視圖需要采用“剖視圖”命令創建。左視圖創建半剖后需將中間的粗實線隱藏，再添加點畫線作為分界線。同時，由于已被剖切，在添加了點畫線后，需要將虛線隱藏。

Inventor三維造型軟件也可以用“剖視圖”命令創建全旋轉剖和階梯剖的剖視圖中，但卻不能創建復合剖視。如下圖基體，主視圖采用全剖，并再次進行局部剖的剖中剖。我們可以先隱藏原來的剖面符號，再選中剖視圖，單擊標準工具欄上的“創建草圖”，進入草圖界面，“投影幾何圖元”，最后將缺少的圖線繪制完成，重新添加剖面符號，以實現圖4主視圖的樣子。

1.3 斷面圖

Inventor三維設計軟件不能直接實現“斷面圖”命令，只能利用“剖視圖”命令創建。得因創建的是剖視圖，因此要把多余的線條隱藏。用“剖視圖”創建重合斷面還要將其外輪廓的粗實線改為細實線，并移至視圖外。圖5為移出斷面B-B。

1.4 其他國標的規定畫法

由于制圖國家標準的畫法比較多，而利用三維軟件出圖卻是按實際情況來創建圖形的，那就需要我們進行相應的處理。如圖6a的肋板，Inventor出圖創建后是圖6b的樣子，這樣是不對的，就需要進入“草圖模式”修改成圖6c的樣子，才是我們的規定畫法。

過渡線的畫法也有人為的因素存在。鑄造零件由于有鑄造圓角，失去了原有的相貫線和截交線，但是在制圖中要求畫成過渡線，用來區分兩個不同的表面。而Inventor三維設計軟件認為：圓角處無交線或是直接用相貫線表示，如圖7a中的四通管，這樣畫法實際當中是不對的，改成圖7b才是正確的畫法。

又如圖雪碧瓶的截交線Inventor處理成圖，如圖8所示，而在制圖中卻要求做成最后的效果，所以需要進行修改。

當加強筋側面與底板和立板間有圓角時，Inventor三維造型軟件處理結果如圖9所示無截交線，二次處理見最終效果。

簡化畫法也是Inventor三維設計軟件不能直接生成的，需要進入“草圖模式”進行再加工。圖10為俯視圖在簡化前后的不同表達。

以上這些問題在實際中存在，特別是裝配圖，需要進行再處理。在裝配圖的工程圖中不僅會遇到這些問題，而且在其剖視圖中，Inventor三維設計軟件默認將標準件創建成剖視圖（如螺母、螺栓等）。再次，如彈簧零件，根據實際投影直接生成工程圖，而國家標準規定使用簡化圖表達。此外，標注尺寸有時需要達到要求就必須進行必要的修改。

Inventor三維設計軟件是Autodesk公司的產品，與AutoCAD的兼容性較好，它將工程圖文件（.dwg）轉換成AutoCAD文件（.dwg）后可在AutoCAD中直接修改，但該功能使三維模型與工程圖之間失去了原有的相關性。

國家標準規定畫法，讓三維設計軟件轉二維表達時的問題不僅存在于Inventor中，包括 UG、SolidWorks 等三維軟件也都存在，只不過每種三維軟件都有它不同的解決方案。

2 二維表達的重要性

從三維轉二維各類問題中可以看出，《機械識圖》這門課的學習是非常重要的，沒有識圖基礎就無法修改三維圖創建的工程圖。在三維造型設計的教學過程中發現，雖然介紹了問題的處理及修改方法，但學生完成的任務中依然出現不少錯誤。

學校開設走班課程中，安排了機械識圖CAD，主要是讀圖和繪圖教學，包括國家標準畫法，尺寸標注要求的強調，但主要內容還是inventor軟件學習，因此一個學期的機械識圖CAD鋪墊學習只為inventor教學做準備。針對以上三維軟件中的種種存在的問題，設計從三維開始，還需將三維轉換成二維工程圖，轉的過程中又會遇到這樣那樣的問題，所以需加強對二維圖形的表達能力，比直接畫二維工程圖要求更高些。

其次，學習三維設計軟件，首先要學會二維圖的識讀，培養一定的二維繪圖能力，特別是對國標的規定畫法要求。

再次，在三維建模過程中更明確零件和零件之間的關系，但要發現零件的建模中的誤差需要通過二維工程圖中去生成才行。

3 結語

以上幾點表明，三維造型設計軟件學習的同時，二維CAD圖形表達能力缺失，它來源于機械識圖的基礎內容。目前各種三維設計軟件盛行的時代，這個更是重中之重。在介紹工業產品設計三維軟件時不能刪減機械識圖和CAD二維圖形表達兩部分內容，否則以上所述的問題經常會出現。

參考文獻

[1] 傅建中. 機械識圖[M]. 浙江省教育廳職成教教研室

[2] 許國玉. 工業產品類CAD技能一級（二維計算機繪圖）：AutoCAD培訓教程[M]. 清華大學出版社

[3] 陳道斌. 工業產品設計（Inventor 2012）[M]. 電子工業出版社

[4] 趙衛東. 工業產品設計（Inventor2012進階教程）[M]. 同濟大學出版社