第二章計算機繪圖與幾何造型§2.1計算機圖形學基礎§2.2計算機三維造型原理§2.3AutoCAD2000軟件介紹§2.4AutoCAD二維視圖繪制§2.5AutoCAD三維實體造型§2.6由三維模型生成二維視圖§2.7由二維視圖生成三維模型§2.1計算機圖形學基礎

制造技術，對象，幾何形狀CAD/CAE，離不開幾何圖形和形體的描述、表示、運算、加工與處理CAD/CAE←→計算機圖形學計算機圖形學，60年代開始，新興學科

計算機及圖形設備來輸入、表示、變換、運算和輸出圖形的原理、算法及系統一、圖形的數學描述與物理實現二、計算機圖形系統的構成及其界面的標準化三、計算機圖形系統中的坐標系一、圖形的數學描述與物理實現

圖形——客觀事物的幾何抽象

機械產品，歐幾里德幾何

點、線、面、體

數學描述，真實形態，物理實現，存在差異，本質不同

物理實現——顯示、繪畫、印刷、模型、實物等

抽象的點、線、面、體，不存在，物理表現也無法實現抽象的數學描述，抓住了客觀對象的主要幾何特征，以便度量、描繪、記錄、比較、運算、編輯、修飾、變換、構建等操作。數學描述——數學模型，計算機處理問題的精髓計算機解決實際問題的路線就是：問題分析→數學模型→算法→程序→解答圖形的物理實現——圖形設備（如顯示器、繪圖儀、打印機等）將圖形呈現出來，與設備密切相關，設備的屬性和特征將體現于最終的圖形中光柵顯示器，象素點集象素有大小，象素點陣有分辨率

圖形與圖像不同圖形——由描述點、線、面、體等幾何元素的形狀參數和描述灰度、色彩、線型、線寬等表觀特征的屬性參數以及描述圖形的方程等構成，可以進行數學運算和變換圖像——由二維坐標、灰度值或色彩值所描述的像素陣列構成，可以進行表觀涂改，不能進行幾何運算和變換

光柵式顯示器和點陣式輸出設備→由參數和方程表示的圖形需要通過某種轉換算法，變成點陣表示的圖像，才能進行顯示或輸出二、計算機圖形系統的構成及其界面的標準化計算機圖形系統的構成，圖2-1由計算機、圖形設備、存貯設備和特定程序構成

可移植性，設備互換性1974年，美國國家標準化局（ANSI），“與機器無關的圖形技術”會議，制定計算機圖形標準的規則1977年，美國計算機協會（ACM），圖形標準化委員會，“核心圖形系統”（CoreGraphicsSystem）的規范。計算機圖形標準——圖形系統及應用系統中各界面之間進行數據傳送和通信的接口標準（稱之為數據及文件格式標準），以及供圖形應用程序調用的子程序功能和格式標準（稱之為子程序界面標準）

CGM——計算機圖形元文件CGI——計算機圖形接口和面向圖形設備的接口標準GKS——計算機圖形核心系統GKS-3D——三維圖形核心系統PHIGS——程序員層次的交互式圖形系統GL——圖形程序庫IGES——基本圖形轉換規范STEP——產品數據轉換規范GUI——圖形化的用戶界面三、計算機圖形系統中的坐標系幾何對象，數學描述、形體造型、圖形輸入輸出→坐標系方便造型，實現變換，控制輸出→五個坐標系：世界坐標系（全局坐標系）

造型坐標系（局部坐標系）

觀察坐標系

歸一化設備坐標系

設備坐標系圖2-2（1）世界坐標系（WCS:WorldCoordinateSystem）：右手直角坐標系，定義整個圖形所在的空間——“模型空間”，又稱“用戶坐標系”（2）造型坐標系（MCS:ModelingCoordinateSystem）：定義基本形體或圖素，每一個形體和圖素都有各自的坐標原點、坐標軸取向和長度單位，右手直角坐標系，或圓柱坐標系，或球坐標系，或仿射坐標系。造型坐標系可以被放在世界坐標系中的任意指定位置→形體或圖素可以放在世界坐標系中的任何指定位置（3）觀察坐標系（VCS:ViewingCoordinateSystem）：左手直角坐標系，可在世界坐標系的任何位置、任何方向定義作用：①實現三維模型→平面視圖②通過視窗平面，輸出圖形的→歸一化設備坐標。（5）設備坐標系（DCS：DeviceCoordinateSystem）：左手直角坐標系，在圖形輸出設備上指定窗口和視圖區，定義象素或位圖的坐標§2.2計算機三維造型原理一、計算機三維幾何模型二、復雜形體在計算機中的表示方式三、實體造型的本質——宏編程四、特征造型五、特征造型用戶界面一、計算機三維幾何模型構成三維形體的幾何元素間有兩種重要信息：

幾何信息——幾何元素性質和度量關系，如位置、大小、方向等

拓撲信息——幾何元素之間的連接關系在計算機中，幾何信息和拓撲信息→三維形體

六層結構：點(Vertex)→邊(Edge)→環(Loop)→面(Face)→外殼(Sell)→形體(Object)有冗贅不同類型：線框模型、表面模型和實體模型。線框模型的特點：結構簡單、易于理解、適于多面體是表面模型和實體模型的基礎對于曲面形體，存在問題：①曲面“輪廓線”是隨視線方向的變化而變化的；②只有頂點和棱邊，幾何信息不連續，不能表明曲面的形狀和實體的充填域，也不能明確地指出給定的點與形體之間的關系（點在形體內部、外部或表面上）不能實現剖切圖、消隱圖、明暗色彩圖、物性分析、干涉檢測、加工處理等表示或操作

表面（surface）模型，有向棱邊→形體表面→形體，在線框模型的基礎上，增加有關面邊（環邊）信息、表面特征、棱邊連接方向等內容定義了哪些線確定了一個面，以及面在環內還是環外圖2-4幾何形體的表面模型

面——二維幾何元素，形體上一個有限、非零的區域，由一個外環和若干個內環界定一個面可以無內環，但必須有一個且只有一個外環面有方向性，外環法向矢量方向（以外環按右手法則確定）表面模型可以滿足面面求交、線、面消隱、明暗色彩圖、數控加工等的需要只表達了一個封閉的表面“殼”，實體究竟存在于表面的哪一側，并沒有給出明確的定義在物性計算、有限元分析等應用中，缺乏完整性

實體（Solid）模型，在表面模型的基礎上，定義了表面哪一側存在實體可用三種方法來定義：①在定義表面的同時，給出實體存在側的一點P；②用外環法向矢量來指明實體存在的一側；③用有向棱邊隱含地表示，右手法則，可檢查形體的拓撲一致性

拓撲合法的形體在相鄰兩個面的公共邊界上，棱邊的方向正好相反圖2-6非正則形體

二、復雜形體在計算機中的表示方式線框模型、表面模型和實體模型是計算機圖形系統中幾何形體的低層次模型，被用于最簡單、最基本的幾何形體——體素在應用程序的層面上，復雜形體的高層次表示，有：

特征表示

構造的實體幾何表示（CSG）

邊界表示（BRep）

單元分解表示

掃描表示

（1）“構造的實體幾何”表示——復雜形體可用簡單形體的運算組合來表示正則集合運算和幾何變換常用體素如圖2-7二叉樹，終端結點是體素或剛體運動的變換參數；非終端結點是正則集合運算或剛體幾何變換，這種運算或變換只對其緊接著的結點（子形體）起作用子樹（非變換葉子結點）表示結點組合及變換的結果樹根表示最終的結果，即整個形體

圖2-8CSG樹是無二義性的，但不是唯一的圖2-7基本體素及其定義參數

圖2-8由簡單體素形成復雜形體CSG表示的優點：●數據結構比較簡單，數據量比較小，內部數據的管理比較容易；●每個CSG表示都和一個有效實體相對應；●CSG表示可以方便地轉換成BRep表示，從而可支持廣泛的應用；●CSG表示的實體容易修改。CSG表示的缺點：●產生和修改形體的操作種類有限，基于集合運算對形體的局部操作不易實現；●由于形體的邊界幾何元素（點、邊、面）是隱含地表示在CSG中（由程序形成），故顯示與繪制CSG表示的實體需要較長的時間（總要運行一段程序）。（2）邊界表示——用面、環、邊、點來定義形體的位置和形狀，詳細記錄了構成形體的所有幾何元素的幾何信息和拓撲信息便于直接存取各個面、面的邊界，以及頂點的定義參數有利于以面、邊、點為基礎的各種幾何運算和操作，如形體線框的繪制、有限元網絡的劃分，數控加工軌跡的計算、真實感彩色圖形的生成、扭轉、拉伸等變形處理BRep表示的優點是：●表示形體的點、邊、面等幾何元素是顯式表示的，使繪制BRep表示形體的速度較快，而且比較容易確定幾何元素間的連接關系；●對形體的BRep表示可有較多的操作和運算；BRep表示的缺點是：●數據結構復雜，需要大量的存儲空間，維護內部數據結構的程序比較復雜；●修改形體的操作較難實現；●BRep表示并不一定對應一個有效形體，需要有專門的程序來保證BRep表示形體的有效性、正則性等。（3）CSG與BRep混合表示法——用CSG作為高層次抽象的數據模型，用BRep作為低層次的具體的表示形式。CSG樹的葉子結點除了存放傳統的體素的參數定義，還存放該體素的BRep表示；CSG樹的中間結點表示各子樹的運算結果。用這樣的混合模型對用戶來說十分直觀明了，可以直接支持基于特征的參數化造型功能，而對于形體加工和分析所需要的邊界、交線、表面顯式表示等，又能夠由低層的BRep直接提供。（4）特征表示——從應用層面來定義形體，可以較好地表達設計者的意圖，為制造和檢驗產品或形體提供技術依據和管理信息“特征”是一種概念從應用的角度來看，實體所具有的屬性，如形狀、精度、材料和性能等就是實體的特征從幾何形體建模的角度看，特征是一組具有特定關系的幾何或拓撲元素，是一組可加工表面的集合，是一個有形的參數化幾何實體。（5）單元分解表示和掃描表示，是為適應某些特定的應用要求而發展的輔助表示方式，需要與上述幾種表示方式中的一種或多種配合使用。（6）應用系統中的形體表示方式：對于一個實用的幾何造型系統，不需要同時使用上述五種表示，也不可能只采用其中的一種表示，一般根據應用要求和計算機系統配置采用幾種表示相結合的方式，由此形成了CSG單表示結構，圖2-9BRep單表示結構，圖2-10CSG-BRep雙表示結構，圖2-11混合表示結構，在雙表示結構的基礎上再擴充單元分解表示和掃描表示等。不同表示結構，人機交互方式不同，數據結構不同圖2-9CSG單表示結構圖2-10BRep單表示結構圖2-11CSG-BRep雙表示結構

70年代初，美國Rochester大學推出了以CSG表示為基礎的PADL-1系統；日本北海道大學推出了以Coons曲面片為邊界的TIPS系統；美國MIT大學推出了以線框邊界為基礎的ADAM系統；美國Stanford大學推出了以歐拉操作為基礎的Geomod系統；英國Cambridge大學推出了以邊界表示為基礎的Build-1系統。80年代初，由Build-1演變形成的Romulus系統、美國的PADL-2系統、由ADAM演變形成的ANVIL系統，對幾何造型技術的發展起了較大的推動作用由Romulus發展出了GMS、ME-30、ACIS等幾何造型系統；由ANVIL開發出了GMsolid、Unigraphics、CADDS、Tiger等幾何造型系統目前，國際上應用較廣的幾何造型系統有IBM公司的CADAM、CATIA；SDRC公司的Geomod；PT公司的Pro/Engineer；SpatialTechnology公司的ACIS；Cimplex公司的Cimplex等。三、實體造型的本質——宏編程無論造型應用程序采取何種實體表示結構，實體造型過程都是用戶在應用程序的環境中使用相關造型命令（實質是子程序調用）來構造對象的幾何模型（生成該幾何形狀的計算機程序和結構化數據），其實質是在進行宏編程如下圖所示形體的構造過程，是一個CSG樹許多CAD軟件可以提供CSG樹，如SolidEdge中由“EdgeBar”可以看到CSG樹由于是宏程序，CSG樹也可以編輯修改，并由此改變它形成的幾何形體任何復雜的幾何形體都可用簡單形體的組合來表示，通常用正則集合運算來實現這種組合，其中可配合執行必要的幾何變換簡單形體、正則集合運算、幾何變換等都是子程序，即軟件的工具或命令四、特征造型

（1）特征造型工程中的實體具有多方面屬性或特征，除了幾何特征外，還有容差、材料、性能等特征全面完整的CAD/CAE/CAM技術要求產品模型中攜載所需要的全部信息傳統的實體造型技術建立在單純的幾何表示和操作之上，缺乏應用意義的單純幾何表示和操作與工程技術人員豐富的設計概念和方法不相適應計算機集成制造系統（CIMS）的發展，要求CAD系統除了滿足自身信息完備性之外，還必須為CAE、CAPP、CAM等系統，提供各種非幾何信息→特征造型技術特征造型——基于實體的CSG、BRep等表示結構，先生成基本形體特征，再在其上添加或去除一些特征，從而構造出復雜形體，模型中不僅包含了產品完整的幾何信息，還包含了所需要的各種非幾何信息它是面向制造全過程，實現CAD/CAE/CAM集成的重要手段1988年末ISO頒布的PDES/STEP標準草案，將形狀、容差和材料特征列為產品信息模型的構成要素→特征造型獲得了法定地位和廣泛應用在應用軟件中，開辟“屬性備注”將非幾何信息納入實體模型之中特征造型，一方面為設計人員提供了高層的人一機交互語言→擺脫了傳統的基于幾何拓撲的低層次交互設計方法→使設計人員集中精力處理較高層次的設計問題→設計更加快速、方便、設計質量得以保證另一方面，特征是一個高層次的設計概念，內部包含了大量設計人員的設計意圖，這對于設計的維護以及后續的分析、綜合等過程有著重要意義，對于提高CAD系統的自動化程度以及解決CAD與CAE、CAPP、CAM在數據交換過程中存在的不連續性也有很大幫助先進的三維造型軟件都采用特征造型技術

（2）特征的定義與分類

特征造型技術是一個新興的研究和應用領域→關于特征本身還沒有形成一個明確的定義，從不同的應用角度對特征有不同的定義從零件加工的角度，特征被定義為加工操作和工具有關的零部件形式以及技術特性；從形體建模的角度，特征是一組具有特定關系的幾何或拓撲元素；從設計人員角度，特征是用于設計、分析和評估的基本元素。總而言之，特征是將設計、分析和加工中使用的幾何、拓撲和功能基元重新組織，形成更高層次、更方便設計的操作對象，它應當反映設計、分析、加工、裝配等過程中進行推理判斷所需要的全部信息。從不同的應用角度可以對特征進行不同的分類從產品整個生產制造周期看，分為設計特征、分析特征、加工特征、檢驗特征和裝配特征；從功能上看，分為形狀特征、精度特征、技術特征、材料特征和裝配特征；從復雜程度看，分基本特征、組合特征和復合特征。一個好的特征分類方法有助于對特征進行更深入的研究，包括語義分析、表示、處理等考慮到實際應用背景和實現上的方便性，可以將基本特征分為：形狀特征——在零件整體上呈一定布局的，具有特定形狀并對應特定功能的局部。精度特征——形位公差、尺寸公差、表面光潔度和檢測要求等非幾何信息。材料特征——材料種類、機械性能和物性參數等。裝配特征——包括裝配體中各零件的位置關系、公差配合、功能關系、動力學關系等。分析特征——有關工程分析方面的特征。例如，有限元分析中的梁特征和板件特征等。

（3）特征的形式化描述為了給應用程序提供實用的統一表示和處理框架，可以將特征形式化地描述為：特征是滿足某些約束關系的特征元素的集合。用式子表示為：特征[特征元素1，特征元素2，…│約束1，約束2，…]特征[特征1，特征2，…│約束1，約束2，…]特征元素是指屬于該特征的客觀和主觀對象、外表和內在屬性例如，孔是一個特征，其內表面是人們可以觸覺的客觀對象，而軸線則為人們無法觸覺的主觀對象約束是特征元素之間必須滿足的關系，分為幾何約束和非幾何約束幾何約束是特征的幾何拓撲元素之間的約束非幾何約束是諸如功能、應用場合等方面的約束上述形式化的特征描述具有層次性的顯著特點：特征從最基本的幾何拓撲元素開始，通過增加約束形成高層的特征，而高層特征通過進一步增加約束，形成更高層次的特征（4）特征造型系統的實現模式目前特征造型系統的實現主要有四種模式：圖2-24特征附加定義特征自動識別特征自動重構基于特征的造型這四種模式也就是特征造型系統的發展歷程a)特征附加定義模式b)特征自動識別模式c)特征自動重構模式d)基于特征的造型系統圖2-24特征造型系統的實現模式早期，采用特征附加定義的方式→系統的特征信息采用傳統的實體造型系統→零件幾何模型再進入特征附加定義系統，通過交互的定義操作→高層的特征信息附加到已有的幾何模型之上實現較為簡單，但有很多缺陷：形體設計中仍以低級的幾何操作為主，設計效率低特征交互定義繁瑣，而且與幾何模型無內在關聯，當零件形狀發生變化時，其特征交互定義必須重新進行特征自動識別模式，采用傳統的實體造型系統→零件幾何模型，然后通過一個針對特定應用領域的特征自動識別系統從幾何模型中將所需的特征識別出來這種方式避免了繁瑣的特征交互定義操作，提高了設計的自動化程度，但是由于特征自動識別過程是一個復雜的模式匹配過程，對于復雜零件的識別過程需花費大量的工作時間，此外，對于一些復雜特征，系統不一定能夠識別出來直接從傳統實體造型系統構建的幾何模型中自動識別出所需特征存在一定的困難，一種解決途徑就是在純幾何模型與特征模型之間引入與特定應用無關的元特征——形狀特征首先，通過支持形狀特征及操作的形狀特征造型系統→零件的形狀特征模型然后，根據不同的應用場合，把形狀特征模型解釋成更高層的應用特征模型這種方式消除了特征自動識別所帶來的復雜匹配過程，具有較高的效率及系統可擴充性，但用戶面對的仍然是缺乏實際含義的形狀特征和操作，不能很好地支持基于高層次概念設計的工作基于特征的造型系統直接把具有特定應用含義的特征作為用戶進行高層次的實際工程設計的基本概念和方法，避免了特征的識別和重構，大幅度地提高了設計效率和設計質量，同時，在設計過程中還可以方便地進行設計特征的合法性檢驗和相關性檢驗，組織更復雜的特征這種方式是目前特征造型系統的最高實現方式。在這樣的系統中，可以直接對特征進行以下操作：特征的創建與刪除特征屬性的修改特征的復制和參數化引用同一特征在不同應用場合的變換特征查詢特征的組合與復合用戶自定義特征五、特征造型用戶界面應用軟件，實體造型，基于上述表示法，先生成基本形體特征，再添加或去除一些幾何特征→復雜實體流行CAD軟件種類很多，依據的計算機圖形學原理相同，并且遵守著各種ISO界面標準，但不同開發商提供的產品存在著顯著的差別，反映在用戶界面上，既大體相似，又有不同風格AutoCAD2000和SolidEdge8.0的三維實體造型用戶界面，圖2-12，圖2-13圖2-12AutoCAD2000窗口布局

圖2-13SolidEdge8.0窗口布局

它們都是Windows程序，界面外觀極為相似，各部分對應如下：AutoCAD2000SolidEdge8.0標準Windows主窗口標準Windows主窗口標題欄標題欄菜單條主菜單條標準工具條主工具條對象特征工具條特征動態條繪圖區工作區繪圖工具條特定工作環境工具條修改工具條Model和Layout選項卡命令窗口(命令序列)EdgeBar（特征樹）狀態行（系統狀態按鈕＋提示行）提示區世界坐標（WCS）三個參考平面AutoCAD2000，集成化單一程序

Model/Layout選項卡和系統狀態控制按鈕，切換不同的環境SolidEdge8.0，模塊化的軟件包不同的環境是相對獨立的模塊四個環境：零件、鈑金、裝配和工程圖每個環境生成自己獨特的SolidEdge文件從造型方法來看，AutoCAD2000是實體建模（如同雕塑），先生成模型的基本形體，然后再通過集合運算，在基本形體上添加或減去一些基本形體，形成復雜形體基本形體的生成有兩種方法：參數化體素，圖2-14輪廓掃掠，圖2-15形體間的集合運算方式：圖2-16圖2-14AutoCAD2000基本體素

圖2-15輪廓掃掠生成實體a)拉延c)掃掠b)旋轉d)放樣圖2-16體素集合運算

SolidEdge8.0采用的是特征造型方法，建模過程是特征的生成、添加和去除等操作的累積SolidEdgePart環境中，特征命令分為三大類：輪廓特征、處理特征（如倒角、圓角等）和映像特征（如陣列、鏡像等）輪廓特征需要先繪制輪廓才能產生，有添料和除料兩類，由此形成形體的加減，因此SolidEdge建模工具中沒有集合運算，其特征工具條見圖2-17圖2-17SolidEdge8.0特征工具條

特征化造型過程具有清晰的樹型結構，EdgeBar對話框顯示了特征樹，并提供了對其進行編輯修改的便利，見圖2-18AutoCAD2000由于采用的不是特征造型，因此沒有特征樹。其建模過程在命令窗口中以命令序列作以記錄命令序列是操作執行程序，一環扣一環，不能象特征樹那樣被編輯修改。AutoCAD2000提供了較強的實體編輯工具，為模型修改創造條件圖2-18在EdgeBar窗口中瀏覽和修改特征樹a)EdgeBar瀏覽器窗口b)特征編輯菜單三維造型過程中，掌握和靈活運用工作空間中的坐標系統是重要的SolidEdge中的坐標系統，直觀而極易操作三個主參考平面標示了世界坐標（WCS），圖2-19；

觀察坐標的調整由主工具條上的“三維旋轉”和“常用視圖選擇”兩個命令就可輕松完成，通過“視圖名稱列表”工具還可以調用以前定義的視圖和定義新視圖；

造型坐標則通過指定參考面和該面上的參考邊就可建立，并且以正視方式展示在一個子窗口（草圖窗口）中，圖2-20，為輪廓繪制創造了極大的便利圖2-19SolidEdge工作區中的坐標系

圖2-20SolidEdge的草圖繪制窗口AutoCAD2000中坐標系統顯得不是那么直觀和方便在AutoCAD中，“造型坐標系”被稱為“用戶坐標系（UCS）”，有專門的UCS工具條用于造型坐標的設置、命名和引用等操作，圖2-21圖2-21AutoCAD2000用戶坐標工具條和對話框在AutoCAD中，造型坐標的建立或指定，并不直接產生一個類似于SolidEdge中的草圖平面的正視圖窗口，只是改變了參數輸入的參照系，由UCS坐標系標示符指示，圖2-22要使輪廓繪制平面呈正視圖，需要通過觀察坐標的選擇或設置來實現觀察坐標的選擇和設置是通過View工具條和ViewPointPresets對話框來完成，選擇“相對UCS”，圖2-23圖2-22AutoCAD中UCS的指定及標示符

圖2-23AutoCAD中觀察坐標的選擇和設置

§2.3AutoCAD2000軟件介紹AutoCAD原是一個基于DOS操作系統的命令行驅動程序，后轉變為一個成熟的Windows應用軟件，從AutoCAD2000開始不再有DOS或UNIX版本在Windows的多任務環境中，利用OLE，AutoCAD可以從MicrosoftExcel、Word、Paint或其它支持OLE的應用程序中拷貝和粘貼文檔，也可以直接把AutoCAD圖形輸出給其它OLE應用程序，不需要任何轉換從AutoCAD2000開始，采用了與MicrosoftOffice系列應用軟件更為一致的界面和對象特征一、AutoCAD啟動二、AutoCAD工作窗口三、AutoCAD的工具條集合四、二維草圖的規劃與設計五、AutoCAD界面的友好性六、AutoCAD的智能繪圖功能七、幾何約束與尺寸驅動八、對象選擇操作的多樣性九、AutoCAD的坐標系統和圖形的基點十、AutoCAD的圖層、塊、組和設計中心十一、AutoCAD的日志文件十二、AutoCAD軟件的開放性一、AutoCAD啟動1.Windows→開始→程序→AutoCAD2000→AutoCAD20002.鼠標雙擊Windows桌面上的AutoCAD2000圖標啟動后，沒有圖形打開時，繪圖窗口為空白，圖2-25選擇“文件（File）→新建（New）”，出現Startup（開啟）對話框選擇“打開已有文件”、“從草圖開始”、“使用模板”等其中一種工作方式，設置缺省單位制，圖2-26

如果是重新啟動AutoCAD，這個對話框會自動出現圖2-25AutoCAD空白窗口

圖2-26AutoCAD開啟對話框

二、AutoCAD工作窗口五個部分：下拉菜單條、浮動工具條、繪圖區、命令窗口、狀態行還有一個隱藏的，局域視圖窗口，用于顯示所選局部區域的貼近視圖

圖2-9為AutoCAD工作窗口的典型布局：頂部是菜單條，菜單條下面和窗口左邊是工具條，最下面是狀態行，其上為命令窗口，其余部分為繪圖區應用程序由人機交互界面和命令集構成

下拉菜單條、工具條和彈出式菜單（鼠標右鍵單擊）是Windows應用程序通行的三種命令組織管理模式

工作區（這里是繪圖區，Word是文檔頁面，Excel是圖表工作簿，等等）、狀態行和任務標題欄（任務標題、窗口最小化、窗口最大化、關閉）是Windows應用程序通行的界面要素

下拉式菜單選項有三種情況：單一命令，直接執行AutoCAD的某種操作；級連菜單，有三角形指示符（▲），意味著該菜單項有若干次級命令，它們提供更詳細的選項組；還有一些菜單項后面跟一個省略號（…），點擊該選項會彈出一個對話框。

工具是將命令以“按鈕”的形式放在屏幕上，以便操作

工具條是將一類相關的命令集中放置，以便尋找和管理工具條中的按鈕與下拉菜單中的相應選項并無差別，也有三種類型：顯示下一級選項（浮出工具條，或稱命令抽屜）打開對話框直接發出操作命令

狀態行顯示當前命令或選項的簡短提示信息，以幫助用戶正確操作

命令窗口，AutoCAD2000特有，不同于其它Windows應用程序以行文本的形式記錄用戶操作的指令序列和系統的響應及提示，是DOS平臺下AutoCAD風格的保留，但不是消極的習慣性保留，而是對純粹的Windows界面的積極補充，對用戶完成命令操作起“即時引導”作用，還可作為一幅圖形的生成過程記錄（日志文件）保存下來，也可作為一段宏程序使用，這對于AutoCAD軟件的二次開發極為有用單擊Standard工具條中的List工具，可以打開AutoCAD的文本（Text）窗口，顯示出圖形中被選定對象的有關信息AutoCAD工作窗口的布局和風格可以由用戶進行設置用鼠標進行相應的拖動操作即可，圖2-27，另一種布局通過Options（選項）對話框進行相應的設置，圖2-28，Options（選項）對話框的“打開與保存”卡，圖2-29所示為Options（選項）對話框“文件列表”卡圖2-27AutoCAD工作窗口的另一種布局

圖2-28Options對話框打開與保存卡

圖2-29Options對話框中文件列表

§2.3.3AutoCAD的工具條集合鼠標右鍵單擊AutoCAD窗口上的任一工具條，屏幕上將出現一個彈出式列表（圖2-30），其中列出了所有的工具條名稱，單擊鉤選任一選項，相應的工具條就出現在屏幕上，再次單擊取消鉤選，則相應工具條從屏幕上消失圖2-30工具菜單

3DOrbit（3D姿態）控制三維視圖的工具；Dimension（尺寸）用于標注圖形的尺寸；Draw（繪圖）用于創建二維圖形的命令集，包括直線、圓弧、圓、曲線、橢圓及文本等；Inquiry（查詢）用于查尋距離、點坐標、對象特性、塊特性及區域等的命令；Insert（插入）用于插入其它圖形、圖象及OLE對象；Layout（布局）用于設置圖形的布局，以便查看、打印和繪圖；Modify（修改）用于編輯現有對象，如移動、復制、旋轉、擦除、修剪、延伸等；ModifyⅡ（修改Ⅱ）編輯復雜對象的命令，如多義線、復合線、三維實體及陰影線等；ObjectProperties（對象屬性）設置對象的屬性；ObjectSnap（對象捕捉）幫助用戶選取對象上的特定點，如端點、中點、圓心等；Refedit（引用編輯）用于改變符號或背景圖形，這些符號和背景圖形是作為外部參考圖形輸入的；Reference（引用）用于控制圖形的交叉引用；Render（渲染）用于控制AutoCAD的渲染功能；Shade（明暗）用于控制三維模型的顯示方式；Solids（實體）用于創建三維實體；SolidsEditing（實體編輯）用于編輯三維實體；StandardToolbar（標準工具條）顯示控制、文件管理及編輯等常用命令；Surfaces（表面）創建三維表面的命令；UCS（用戶坐標系）設置繪圖工作平面，是三維建模中非常有用的工具，也有助于繪制二維圖形；UCSⅡ（用戶坐標系Ⅱ）從一系列預先設定的用戶坐標系中進行選取的工具；View（視角）用于控制查看三維模型的方式；Viewports（視窗）用于創建和編輯對象的多個視圖；Web（網絡）連接WorldWideWeb的工具；Zoom（縮放）放大、縮小圖形的命令。四、二維草圖的規劃與設計三維實體幾何模型的建立，以二維平面圖形（截面輪廓）的拉伸、旋轉和三維實體的布爾運算等為主要方法用于拉伸或旋轉而形成三維實體的二維平面輪廓圖被稱為二維草圖，不同于工程圖（三視圖）計算機繪圖軟件具有強大的編輯和修改功能→草圖的繪制宜采用“從整體到局部，從粗略到精細”的操作策略，這樣的繪圖過程被稱為“規劃與設計”

二維草圖繪制的第一步是指定工作平面，即草圖所在的平面，并在其上建立一個造型坐標系，以便于繪圖操作SolidEdge，是通過指定參考平面，再在其上指定一個參考邊來完成這個任務的。之后，在工作區中出現一個正視草圖平面的子窗口，同時，當前環境工具條變為Draw（繪圖）和Modify（修改）工具條，圖2-20AutoCAD則是通過將UCS移動到工作平面上來完成這個任務的，操作結束后UCS圖標落到工作面上的指定位置（由指定原點來確定），但視圖窗口并沒有變化。要想使視圖窗口正視工作面，需要調用View（視圖）工具條上的命令改變VCS（視窗坐標系），使其正對于當前的UCSDraw（繪圖）和Modify（修改）工具條是AutoCAD二維繪圖使用的主要工具條，圖2-31其中各工具的功能說明見表2-1SolidEdge將這兩個工具條合二為一了一般的CAD軟件還提供了用界標點（Grips）編輯或修改圖形的功能。圖2-31繪圖與修改工具條

表2-1AutoCAD繪圖工具條與修改工具條中的工具

五、AutoCAD界面的友好性AutoCAD軟件為其命令操作提供了豐富的友好性支持，使用戶的操作更加方便和靈活。AutoCAD的繪圖和造型工具的命令操作方式有兩種類型：“主/謂”型——在執行命令之前，選取命令作用的對象“動/賓”型——在執行命令之后，選取命令作用的對象圖形編輯命令，幾乎所有圖形軟件都默認采用“主/謂”型有一些命令只能采取“動/賓”型，尤其是那些需要選取多個對象的修改或構造命令AutoCAD軟件允許用戶設置命令的操作方式。當執行一個不適于主/謂操作的命令時，系統會自動撤消已有的選取，并顯示提示信息，要求用戶重新選擇對象，因此用戶不必記住哪些命令不適于主/謂操作在交互式的用戶界面上進行繪圖或造型操作時，理解系統與用戶的交流方式是至關重要的。AutoCAD軟件提供了豐富的界面信息，以提示用戶“系統目前處于什么狀態，用戶應當或可以做什么？”工具條上的激活按鈕表明系統當前的命令狀態不同的光標樣式也表明系統的不同狀態，表2-2

工具提示框以文本方式顯示出光標所指按鈕的命令名狀態行以文本方式顯示出系統當前的操作狀態、選點光標當前位置的坐標值、需要用戶進行的操作等命令窗口以文本方式顯示出用戶輸入的命令和數據，給出下一步操作的引導等

鼠標右鍵單擊彈出的菜單列出了鼠標所指區域可進行的操作表2-2AutoCAD光標樣式的含義

AutoCAD命令（Command）窗口中出現一組選項（在[]中）時，應當注意其中的大小寫字母。如果用鍵盤輸入以選取相應的選項，只需要輸入這些大寫字母AutoCAD命令提示具有清晰的樹型結構

圖2-32為畫弧（Arc）命令結構。用戶發出命令后，作為響應，AutoCAD以提示行信息的形式提供若干選項。根據用戶選擇的選項不同，AutoCAD可能進一步提供下一級的選項組，或者進行某種操作圖2-32AutoCAD畫弧（Arc）命令結構

AutoCAD的界面樣式可以由用戶設置選擇“工具（Tools）→偏好（Preference）”打開偏好（Preference）對話框，在其中就可以完成對界面樣式的設置AutoCAD還允許用戶對鍵盤和鼠標操作進行設置

在線幫助是大多數軟件都具有的按F1鍵或菜單條上的“Help→AutoCADHelpTopics”，屏幕上出現AutoCAD的幫助主題窗口，圖2-33，選擇相應的主題或輸入檢索詞，就可找到所需的說明在某個命令操作過程中打開AutoCAD的幫助窗口，則與該命令相關的說明就直接顯示出來，圖2-34為啟動Move命令之后按F1鍵或菜單條上的“Help→AutoCADHelpTopics”所得到的結果圖2-33AutoCAD幫助主題窗口

圖2-34AutoCAD命令操作說明

AutoCAD2000軟件包中還有“AutoCADLearningAssistant（AutoCAD學習助手）”，提供了大量的快速提示和簡單教學練習還有一些其它獲取幫助的手段。如What’sNew概述了AutoCAD2000的新增功能；SupportAssistant給出了一系列經常遇到的問題的答案，其特有的支持工具可以通過AutoCADWeb網址更新；AutodeskontheWeb提供了Autodesk網址上的一系列流行網頁，讀者可以尋找一些新的信息、下載某些工具、進行軟件升級以及找到AutoCAD完成某些工作的新方法；ConnecttoAutoCAD2000Website啟動缺省的Web瀏覽器并鏈接到Autodesk網址六、AutoCAD的智能繪圖功能

智能繪圖是在用戶操作過程中由CAD軟件自動發現和保持某種幾何特征的動態輔助繪圖功能，也可稱為捕捉跟蹤功能在用戶執行繪圖操作過程中，隨著定點光標接近某些特定的方向、特定的幾何點或特定的幾何關系時，系統自動地發現、捕捉和跟蹤它們，從而幫助用戶精確繪圖系統對特定方向的捕捉與跟蹤稱為極點跟蹤（PolarTracking），對特定幾何點的捕捉稱為對象捕捉，對特定幾何關系的捕捉稱為關系捕捉

智能繪圖功能可以由用戶進行設置對哪些幾何特征和方向進行捕捉，自動捕捉的范圍大小（決定捕捉靈敏度和分辨性）等，均可在設置對話框中進行更改智能繪圖功能被啟動后，定點光標到達相應幾何點附近或接近相應的方向或幾何關系時，系統會顯示出一個臨時的、動態的符號，指示被捕捉到的幾何點、方向或關系被捕捉到的幾何點、方向或關系一旦被采用（鼠標左鍵單擊），就形成了相應的幾何約束，并在以后的圖形修改中被保持

動態捕捉功能與動態跟蹤功能相配合，使定點光標在移動過程中鎖定跟蹤被捕捉到的幾何點、方向或關系在SolidEdge中，將這些智能繪圖功能稱為關系指示器，并將動態捕捉和跟蹤功能合二為一在畫線操作中的“封閉（Close）”命令，用來封閉一系列連續畫出的線段序列，即將線段序列的起點與終點連起來，這也可以被看作是一種捕捉功能

圖2-35是AutoCAD畫圖設置（DraftingSettings）對話框中的對象捕捉選項卡圖2-35AutoCAD中常見的幾何捕捉標記

七、幾何約束與尺寸驅動

幾何約束，是指對圖形中幾何元素之間某些特定幾何關系所施加的控制，無論怎樣改變圖形，這些關系始終保持不變在智能繪圖過程中，一些幾何關系通過動態捕捉和跟蹤功能，已經被施加到圖形中。另外還有一些關系命令，使用戶可以為圖形增加關系約束，從而更加精確地修改圖形被施加的關系約束，以相應關系標記顯示出來除了幾何約束之外，大多數CAD軟件還可對圖形施加尺寸約束用戶可以在草圖繪制過程中淡化尺寸，即先用繪圖命令勾畫輪廓形狀，再利用尺寸標注工具標注尺寸圖形上一旦標注了尺寸，就形成了相應的尺寸約束，其后幾何形狀的改變就受這些尺寸的制約已經標注的尺寸還可以重新標注或修改，相應圖形也就隨之改變，這就形成了所謂的尺寸驅動還可以對尺寸設定某種表達式（尺寸表達式），從而建立尺寸與尺寸、尺寸與變量、圖形與圖形、圖形與變量之間的關系約束對圖形形成約束的尺寸被稱為驅動尺寸。所有的驅動尺寸構成一個變量表，可以在變量表中直接改變某些驅動尺寸的值一個圖形的全部尺寸中不可能都是驅動尺寸，還有一些被動尺寸，其值受相關圖形元素的控制，一旦圖形改變，這些尺寸自動更新，但改變這些尺寸的數值時，卻不能改變圖形在特征工具條上有一個命令選項被用來指定尺寸的類型，是驅動型還是被動型，缺省設置為驅動型。這兩種類型以尺寸標注的顏色不同來區分某些尺寸由于其它尺寸和關系的約束無法成為驅動尺寸時，它們被自動設置為被動尺寸AutoCAD軟件中圖形的各部分尺寸都是由繪圖或修改命令直接輸入的，尺寸標注并不對圖形產生影響和約束，因此也就沒有驅動尺寸和被動尺寸之分，任何一個尺寸都可以隨意進行修改。當然，由于幾何約束的存在，某一尺寸被修改后，圖形的相關部分，進而有關尺寸也隨之變化也就是說，AutoCAD軟件中圖形的任何一個尺寸都是驅動尺寸，也又都是被動尺寸。八、對象選擇操作的多樣性在圖形軟件中，對象選擇操作是必須和經常的，方法多種多樣“點選”——用對象選擇光標點擊“劃選”——用點選光標拖動劃線掠過被選對象，可同時選擇多個對象“框選”——用選擇框來框定被選對象，可同時選擇多個對象AutoCAD有兩種對象選擇框：標準選擇框（又稱實窗口）所選對象是完全被包圍其中的；交叉選擇框（又稱虛窗口）選擇的是所有與框線相交的對象在標準光標和選點光標下單擊繪圖區的任何空白部分，都會啟動這兩種選擇框，光標向右拖動為標準選擇框，光標向左拖動為交叉選擇框也可在命令窗口中鍵入對象選擇命令來進行對象選擇操作。AutoCAD的對象選擇命令有：All[all↓]Crossing[C↓]CrossingPolygon[CP↓]Fence[F↓]Last[L↓]Multiple[M↓]Previous[P↓]Window[W↓]WindowPolygon[WP↓]Auto[au↓]Single[si↓]九、AutoCAD的坐標系統和圖形的基點AutoCAD軟件采用的坐標系統由四種坐標構成：

世界坐標系（WCS）：圖形或幾何模型所存在的坐標系，它是所有坐標變換的基準

視圖坐標系（VCS）：用戶觀察圖形或幾何模型，或者生成三維形體的平面視圖所采用的視窗坐標系

用戶坐標系（UCS）：當前繪圖操作的坐標系，選擇合適的用戶坐標系使得繪圖命令中的坐標值輸入簡捷而準確

相對坐標系：AutoCAD允許用戶在繪圖操作過程中，以上一點為基準確定下一點的位置，這時只要輸入下一點相對于上一點的相對坐標值即可，方式是在輸入的坐標值之前冠以“@”相對坐標有兩種——極坐標和直角坐標。前者的格式為“@距離值<角度值”；后者的格式為“@相對x坐標值，相對y坐標值”在AutoCAD環境中，移動、粘貼或導入一個圖形對象時，需要指定一點作為基點移動變換需要一個移動起點和一個移動矢量，基點就是這個移動矢量的起點，隨后通過鼠標拖動光標在屏幕上劃過的距離和方向，或者通過鍵盤輸入的移動終點坐標，就確定了移動矢量基點可以在圖形內，也可以在圖形外，不論它是否在被移動對象上，都與被移動對象一起進行剛性移動向當前圖形中插入一個由外部引入的圖形——粘貼或導入操作時，也需要指定一個基點，以確定被插入圖形在當前圖形中的位置，這種基點被稱為插入基點所有的圖形都有基點，缺省的基點是絕對坐標（0，0，0），用基點（Base）命令可以改變圖形的基點十、AutoCAD的圖層、塊、組和設計中心AutoCAD提供了強大的圖形組織與管理功能

層（Layer）用于區分同一幅圖中不同類型的信息一幅復雜的圖形由許多“透明”的層片疊加而成，每一層上存放不同的各類信息。各個層可以隨時打開或關閉，使它們能夠分別顯示或繪制，或者以不同組合的方式顯示AutoCAD對層數沒有限制，在新圖中缺省層號為0

圖層工具（Layers）在屬性（Properties）工具條中和格式（Format）下拉菜單中點擊圖層命令→彈出層屬性管理器（LayerPropertiesManager）對話框→定義一個新層或對已有層的屬性進行設置或修改

塊（Block）的概念在字處理軟件中是眾所周知的，它是文檔中被選定的一組字符、一段文字或一部分圖表等，可以拷貝（復制）、粘貼、移動或刪除，在Windows環境中還可以將其復制到剪切板中，從而在多任務間共享AutoCAD用塊的方式編輯圖形文檔的做法與字處理軟件相似在一個圖形文件中，可以將選定的一部分圖形定義成一個塊，從而保存或插入其它圖形文件或同一文件的另一個地方，也可將整個文件作為一個塊來使用創建（定義）一個塊，就是通過塊定義對話框給被選定的部分起一個塊名，并選定塊的基點（也就是塊的插入參考點）和塊所包含的對象塊只存在于其創建操作所發生的當前文件中，除非用戶特意將其作為圖形文件保存到磁盤上（用塊保存命令）

被定義為塊的圖形是一個沒有“模型驅動”的圖符，不能用繪圖命令或修改命令進行修改要修改已定義的塊，必須先將其分解為組件（有模型驅動），然后分別進行編輯，最后再重新組合成塊，這個過程稱為塊的重定義在圖形中插入塊實質上是一種動態鏈接，當重新定義已被插入到圖形中的塊時，圖形中所有對該塊的“引用”之處都將隨著發生相應變化當用插入塊（InsertBlock）工具將一個圖形文件插入到當前圖形中時，被插入的圖形自動變為當前圖形中的一個塊，但對于塊的重新定義不會影響到被引用的圖形文件，除非用戶特意用塊保存命令將其覆蓋在圖形中插入塊時，可對塊進行縮放和旋轉，也可修改被插入塊的屬性，使其沿某個方向延伸塊是一個非常有用的功能，但由于其動態鏈接的本性，有些時候也不太方便。在許多情況下，我們希望一類對象之間既形成關聯，又能夠單獨進行編輯AutoCAD提供了另外一種圖形組織功能——組（Group），可以很好地解決這類問題例如，建筑設計師需要將許多工作間畫在一張地板平面圖上，雖然每個工作間的內容基本相同，但它們之間的細微差別又使得塊難以使用。建筑師可以先畫一個工作間的原型，將其定義為組。組可以被拷貝到圖形的不同位置，然后分別進行編輯，又不會丟失組的共同特征創建組的方法與創建塊類似，但要在“組創建（ObjectGrouping）”對話框中進行修改塊時需要先將塊分解，然后再進行編輯；組則不需要分解就可以直接進行修改，而且修改結果只對當前位置有效，不影響同一個組的其它拷貝組內的對象并不僅僅綁定在本組，一個對象可以是多個組的成員，而且可以形成嵌套組（即組中有組）

設計中心（DesignCenter）是AutoCAD的一個圖形管理器，可以認為它是一個專門處理AutoCAD圖形文件的超級Windows資源瀏覽器。它對不同工程中的圖形資源進行統一管理，用戶可以通過簡單的單擊和拖動操作將不同圖形文件中的塊、組或其它圖形部件輸入到自己的圖形文件中十一、AutoCAD的日志文件在繪圖的最后，生成一份有關圖形繪制過程的永久記錄是必要的，其中保存的信息，尤其是有關塊、組和層的信息，對于使用你所繪制的圖形的其他人很有幫助每個AutoCAD圖形工程都會自動生成一個附帶的文本文件，它記錄了工程中所有出現在命令行中的信息，甚至記錄了整個繪圖過程，它也可以為自動執行任務生成宏程序的源代碼，這就是所謂的日志文件（LogFile）使用環境支持（EnvironmentPreference）中的日志文件（LogFile）選項，就可以瀏覽這個文件，也可用WindowsNotepad或其它字處理程序將其打印出來十二、AutoCAD軟件的開放性將通用CAD軟件，用于具體工作時，為了更加方便，需要進行二次開發。AutoCAD對用戶提供了一個開放的工作環境（VBA），允許用戶對其進行編程改造，以更好地適應用戶特定工作的需要由于AutoCAD是一個開放性的軟件，允許用戶進行改造，因此它的發展與完善具有明顯的“自然累積”特征，許多不同時期形成的工具（命令）同時存在，相互之間有可能存在重疊或不協調。也就是說，它并不象其它大多數CAD軟件系統那樣從一開始就經過了周密的整體規劃和設計，因此，在具有開放性優點的同時，嚴謹性有時會遇到挑戰（與其它軟件之間的數據交換時有障礙），工具（命令）體系也顯得繁雜。我們可以把AutoCAD軟件看作適于CAD應用程序開發的高級語言程序（開發環境），類似于Basic、VisualBasic、VisualC、MATLAB等§2.4AutoCAD二維視圖繪制AutoCAD軟件最初是為建筑工程設計所開發的，由于建筑工程圖都是平面、立面或截面的結構和設施布局圖，而且比機械設計工程圖復雜得多，因此，AutoCAD軟件具有極強的二維圖形繪制、編輯和管理功能。尤其是圖層功能為多重圖形和信息的管理提供了便利，非常適合于鑄造工程圖的繪制。一、設置工作區——單位、圖幅、尺度、比例正如手工繪圖一樣，用計算機繪圖之前，也要首先確定圖幅大小，即繪圖用紙張的大小，以便于圖形的打印輸出。然后，確定圖紙所對應的尺度范圍，亦即圖幅所代表的空間大小，繪圖比例也就隨之被確定下來至于尺寸所采用的計量單位，可以根據我們的喜好，選擇毫米或英寸設置繪圖工作區是輸出二維圖形所不可缺少的環節，用戶不進行設置時，即默認系統的缺省設置或上一次圖形輸出時的設置。（1）確定尺寸計量單位AutoCAD軟件有兩種途徑可以確定圖形尺寸的計量單位：在創建一個新的圖形文件時指定：啟動AutoCAD，鼠標點擊，彈出CreateNewDrawing對話框；鼠標點擊該對話框中的StartfromScratch（從勾劃開始）按鈕，并從DefaultSettings列表中選擇Metric（公制），單擊OK打開新文件，其尺寸單位即為毫米（mm），圖2-26

通過DrawingUnits對話框選擇單位：鼠標點擊Formats→Units或鍵入Un↓，彈出DrawingUnits對話框；單擊Length按鈕組中的Type下拉列表，選擇列表中的Decimal（十進制的）；單擊DrawingUnitsforDesignCenterblocks中的下拉列表，選擇毫米圖2-36；點擊OK返回到圖形文件，其尺寸計量單位改為毫米圖2-36DrawingUnits對話框表2-3AutoCAD中的尺寸計量系統表2-3列出了AutoCAD中所有的尺寸計量單位（2）確定圖紙尺寸規格，設置繪圖工作區尺寸范圍與手工繪圖一樣，在CAD系統中繪圖，也要首先確定輸出圖紙的大小，這不是任意的首先根據所要繪制圖形的復雜程度，確定大致的圖紙尺寸，以保證圖形和標注等完整、清晰，圖面布局合理、觀瞻勻稱；然后根據圖形輸出設備要求和工程圖技術標準，在圖紙尺寸標準系列中選擇合適的紙張標號；其次根據所表達對象的實際尺寸、標注內容的多少和視圖布局，確定圖形比例（要復合工程標準或慣例）圖紙尺寸和圖形比例確定之后，繪圖工作區的尺寸范圍也就隨之確定下來，后續的繪圖操作都要在這個范圍內進行表2-4為AutoCAD系統的紙張標號、繪圖比例和工作區尺寸表2-4各種紙張標號在不同圖形比例下的繪圖工作區大小

為了方便工程技術人員進行設計，AutoCAD的繪圖操作命令都是以零件的真實尺寸來驅動的，亦即在各種繪圖操作命令執行過程中，輸入零件的真實尺寸值，由程序根據繪圖比例自動換算出與圖幅對應的圖形尺寸來。AutoCAD的繪圖比例也作用于尺寸標注和文字標注過程。在確定了最終輸出圖紙中的數字和文字大小之后，也要按照繪圖比例做相應的放大或縮小，以得到軟件操作命令中所采用的數字或文字大小。這樣，一幅AutoCAD圖在被引用時，其所有的部分，包括圖形、數字、文字等，都能夠保持一致的比例進行縮放。注意，繪圖比例與顯示比例是兩回事。繪圖比例是指最終輸出圖紙中圖形尺寸與零件真實尺寸的比例；而顯示比例是顯示屏上圖紙尺寸與最終輸出圖紙尺寸之間的比例。確定圖紙尺寸規格可在“文件”下拉菜單中點擊“頁面設置管理器→修改”，彈出對話框后，在其中的“圖紙尺寸”下拉列表中點選ISOA4（210.00×297.00毫米）。設置繪圖工作區（模型空間）尺寸范圍的操作如下：●在“格式”下拉菜單中點擊“圖形界限”●在“指定左下角點[開（ON）/關（OFF）]〈0.0000,0.0000〉：”提示下，輸入工作區的左下角坐標“40,16”，如果按↓則接受缺省值。●在“指定右上角點〈420.0000,297.0000〉：”提示下，輸入工作區的右上角坐標“514,388”。如果按↓則接受缺省值。通過上述操作，在A4圖紙上規劃出了橫幅兩旁各有20mm空白，上下各有8mm空白的繪圖工作區，繪圖比例為1:2。繪圖過程中所有的圖形尺寸都要被限制在繪圖工作區范圍之內。否則，超出部分在輸出圖形時是缺失的。AutoCAD的繪圖比例就是通過圖紙尺寸和繪圖工作區的設置而確定的，沒有直接設置繪圖比例的功能。二、運用圖層功能繪制鑄造工藝圖鑄造工藝設計的內容豐富，需要表達的信息復雜多樣，利用AutoCAD軟件的圖層技術是非常方便的。要想對圖形對象進行分層管理，首先要創建所需要的圖層，這可以在層屬性管理器（LayerPropertiesManager）的對話框中進行。建立了所需要的圖層之后，就可以利用對象屬性（ObjectProperties）工具為圖形對象分配或改變圖層，也可以通過設置或改變當前圖層，在某個圖層內繪制新的圖形。通過控制圖層的可見性，可以隱藏不需要看到的圖形元素，只顯示所需的圖形內容，從而使輸出的圖形簡潔明了，具有針對性。下面以圖2-37所示的零件為例說明鑄造工藝圖的繪制方法。圖2-37零件實體舉例

（1）零件三視圖的繪制

在用AutoCAD繪圖時，首先要建立大致的幾何輪廓，確定對象的基本形狀，然后再進行修改，加入細節，這與手工繪圖有著明顯的差別。用AutoCAD繪圖基本上是一個交替地生成對象與編輯對象的過程。在繪圖過程中，用戶要注意提示信息以及對提示信息的響應，同時注意如何利用已有的圖形元素作為參考點。AutoCAD提供了14種基本圖形，分別是點、直線、圓、圓弧、橢圓、橢圓弧、軌跡線、多義線、樣條曲線、3D面、實體、區域、文字和多行文本。所有的圖形都是在這些對象基礎上繪制的。另外還有5種不同的3D網格，是由3D面組成的三維曲面。AutoCAD的二維圖形繪制和三維實體造型都是在同樣的模型空間中進行的。二維圖形的繪制也是在三維空間的某一個坐標平面上進行幾何建模。與圖像相比，模型化的圖形是可以進行數學驅動和約束的，編輯修改也方便得多。采用上面設置好工作區的A4圖紙，在模型空間中繪制零件的三視圖，結果如圖2-38所示，生成的一個圖紙布局如圖2-39所示。圖2-38模型空間中的零件三視圖圖2-39零件三視圖的圖紙布局（2）尺寸標注AutoCAD的圖形尺寸標注是非常方便的。由于圖形建立在模型空間之中，系統可以根據繪圖過程中輸入的各種數據自動提取尺寸數值。用戶也可以重新輸入所標注的尺寸數值，如果該尺寸為驅動尺寸的話，圖形還會按照所標注的尺寸數值進行自動變化。創建零件尺寸圖層（DimensionsofPart），將零件尺寸存放于其上。在鑄造工藝設計時關閉該圖層，以使圖面簡潔，避免繁雜的尺寸標注元素對命令操作造成的干擾

（3）文字標注AutoCAD的文字標注也是作為圖形來處理的，可以方便地在圖紙頁面的任何位置寫入文字；而通常的字處理軟件基于行文本技術，只能在頁面所規定的行格式下寫入文字。但是，與專業的字處理軟件相比，AutoCAD的文字編輯和排版功能就不是很強。（4）在專設的圖層中用紅藍兩色繪制鑄造工藝圖鑄造工藝圖雖然是在零件圖的基礎上繪制的，但需要表達的卻是完全不同于零件機械加工的信息。因此，需要單獨設置一個專用圖層(CastingTechnique)，來繪制鑄造工藝圖繪制鑄造工藝圖需要采用紅藍兩色線條或符號。紅色表示鑄件、澆注系統、冒口和分型面等內容；藍色表示砂型、砂芯和冷鐵首先確定澆注位置與分形面，用紅色線條和字符標出；其次確定非鑄出孔及槽，用紅色線條在零件圖相應結構上打叉或將其涂紅；然后確定不同面上的機械加工余量和拔模斜度，從而獲得鑄件結構和尺寸。鑄件尺寸標注用紅色在專設的圖層(DimensionsofCasting)中進行用紅色線條繪制冒口與澆注系統；用藍色線條繪制砂芯、冷鐵以及鑄型中的芯座結構等。圖2-40是模型空間中繪制的鑄造工藝圖；圖2-41是鑄造工藝圖的圖紙布局圖2-40模型空間中繪制的鑄造工藝圖圖2-41鑄造工藝圖的圖紙布局三、運用圖塊導入功能繪制鑄造工裝圖如果是一箱單鑄工藝方案，可以在原零件圖文件中直接設置新圖層來繪制鑄造工裝圖。但在一箱多鑄，或需要采用不同的圖紙尺寸和布局時，就要創建新的繪圖文件來進行工裝設計。這時，可以將原零件圖文件中所繪制的鑄造工藝圖部分另存為圖塊文件，然后將其導入到新創建的鑄造工裝設計繪圖文件中§2.5AutoCAD三維實體造型AutoCAD采用實體建模方式生成復雜形體的三維幾何模型。所謂實體建模是一種直接把三維對象定義成實體而不是曲面線框的建模方式采用實體建模方式建立三維模型時，必須從模型的基本形狀開始——如立方體、錐體、圓柱體等，這些基本形體稱為體素，然后再在基本形體上添加或減去一些基本體素以圖2-33所示實體來說明如何在AutoCAD中建立三維幾何模型

顯示操作工具條：所有用于建立實體體素的命令，以及大多數用于編輯實體的命令，都集中在Solids工具條上。為了操作方便，我們首先將Solids工具條顯示出來鼠標右鍵單擊工具條，在彈出菜單中選取Solids，即可。以同樣方法打開實體編輯（SolidsEditing）工具條

創建圖形文件：創建一個名為“實體舉例”的圖形文件，在其中建立實體模型。1）【文件】→【新建】→【Drawing1】；2）【文件】→【另存為】→【實體舉例】→【確定】

生成基本體素：1）在Solids工具條上單擊Box，或在命令窗口中鍵入Box↓；2）在specifycornerofboxor[CEnter]<0,0,0>:提示后，鍵入3,2.5,0↓（注意這里的坐標單位為缺省設置，英寸）；3）在Specifycorneror[Cube/Length]:提示后，鍵入@7,4,1↓，生成一個長度為7英寸，寬度為4英寸，高