1、1计算机绘图CAD 教案辽宁科技学院工程制图教研室方亦元2计算机绘图1 。 概述计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称为 CAD)是计算机应用的一个重要分支，它具有减少设计绘图量、缩短设计周期、易于建立和使用标准图库及改善绘图质量、提高设计及管理水平等一系列优点，计算机辅助设计可广泛用于需要设计绘图的所有领域。利用计算机绘图还具有绘图速度快、精度高；便于产品信息的保存和修改；设计过程直观，便于人机对话；减轻劳动强度等优点。此外，更重要的是把工程设计人员从繁琐的手工绘图中解放出来，把精力用于创造性的工作。因此，应用与发展计算机绘图具有十分重要的意义。AutoCAD 是美
2、国 Autodesk 公司推出的一个通用的计算机辅助设计软件包。由于它易于使用、适应性强( 可用于机械、水工、建筑、电子等许多行业) 、易于二次开发，而成为当今世界上应用最广泛的 CAD 软件包之一。因此，工程技术人员学习和掌握计算机绘图是必然的趋势。3软件系统是控制计算机运行的各种程序和相关数据的集合，包括：系统软件和绘图软件。系统软件是面向计算机操作和管理的操作系统；各种计算机语言的编译系统；数据库管理系统。绘图软件在目前的市场上种类较多，国产软件有清华同方的 OpenCAD 和 MDS2000，北航海尔 CAXA，浙大大天的 GS-2DDS 和华中开目 CAD 等。国外软件更是名目繁多，
3、但这些软件中，以美国 Autodesk 公司AutoCAD 最为普及。1982 年底美国 Autodesk 公司首次推出 AutoCADRl 版，它率先在微型计算机上成功地开发移植了交互式计算机辅助绘图 CAD，开始了一场微机 CAD 革命。在十几年的发展过程中，Autodesk 公司对 AutoCAD 软件不断地进行改进和完善，使用功能日益强大，市场占有率逐渐提高。AutoCAD2000 是根据当今技术的快速发展和用户的需求而开发的一种相当智能化的、具有雄厚的三维处理能力和直观生动的交互界面的 CAD 平台软件产品。42.1 AutoCAD 绘图设置AutoCAD2000 具有直观的用户界面
4、，包含有下拉菜单，易于使用的对话框和定制工具栏等；具有完整的二维绘图、编辑功能与强大的三维造型功能；具有支持网络和 Intemet、外部参照等。AutoCAD2000 的推出，将迅速而深刻地影响着人们从事设计与绘图的方式。2.1.1 用户界面图 2-15启动 AutoCAD2000，即进入用户界面，AutoCAD2000 的用户界面与Windows 标准应用程序界面相似，如图 2.1 所示。主要包括：标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏、绘图窗口、命令行窗口、十字光标等。 1） 标题栏标题栏位于应用程序主窗口顶部，显示当前应用程序名称及当前所装入的文件名。标题栏的右上侧为最小化、最大化/还原和关闭按
5、钮。用户可以用鼠标拖动标题栏移动窗口的位置。2） 菜单栏6AutoCAD 的标准菜单条包括十一个主菜单组，它们分别对应于十一个下拉菜单组。AutoCAD2000 提供了三种方式使用下拉菜单的方式:(1) 将鼠标光标移到菜单上，单击鼠标左键，打开下拉菜单。在打开的下拉菜单中选择所需要的菜单项。(2) AutoCAD2000 为菜单栏中的菜单和下拉菜单中的选项均设置了相应的热键，这些热键用下划线标出，如“V iew”。要打开“V iew”的下拉式菜单，用户可以先按住 Alt 键，然后按下热键字母 V 即可。下拉菜单打开后，用户可直接键入热键字母选中相应的选项。(3) 有些菜单组提供了快捷键方式。这
6、些快捷方式标在菜单组的右侧，如Ctrl+2 对应于“ Tools”中的 AutoCAD Designcenter。对于某些菜单项，如果后面跟有省略符号() ，这表明当选中该项后会显示一个对话框，让用户做出进一步的选择；有些选项右边出“”符号，表明该选项包含一个子菜单，在子菜单中有更详细的选项组3） 工具栏7尽管下拉菜单提供了全部易懂的选项，但操作起来并不是那么简单。为此AutoCAD 将一些常用的命令以工具栏的形式提供给用户，它是一种替代命令或下拉式菜单的简便工具。在 AutoCAD2000 中，有 24 个已命名的工具栏，分别包含从 2 个到 20 个不等的工具。用户可以通过选择“View”
7、 下“Toolbar ”菜单开关任何工具栏，此时，系统将打开图 2.2 所示“工具栏”对话框。也可通过将光标移到工具栏上，单击鼠标右键弹出“工具栏”菜单。84） 状态栏状态栏位于 AutoCAD 窗口的底部，它反映了用户的工作状态。左边显示当前光标的坐标，右边有 8 个按钮用于显示和控制捕捉(SNAP) 、栅格(GRID)、正交(ORTHO)、极轴 (POLAR)、对象捕捉(OSNAP)、对象追踪(OTRACK)、线型(LWT) 、模型(MODEL) 。用鼠标单击任一按钮均可切换当前的工作状态(凹下为开) 。5） 绘图区与十字光标绘图窗口是用户进行绘图的区域。十字光标用于绘图时点的定位和对象的
8、选择。十字光标由用户的定点设备(如鼠标等) 进行控制，它具有定位点和拾取对象两种状态。96） 命令行及文本窗口命令行是用户与 AutoCAD 进行交互式对话的地方，它用于显示系统的信息以及用户输入的信息。AutoCAD 的文本窗口是记录 AutoCAD 命令的窗口，也可以说是放大的命令行窗口。可通过选择 ViewDisplayText 菜单打开它，也可按F2 或执行 TEXTSCR 命令打开。见图 2-1 所示。102.1.2 绘图初始设置图 2-2 1） 设置绘图界限(Limits)绘图界限是 AutoCAD 绘图空间中的一个假想绘图区域，相当于用户选择的图纸图幅的大小。设置绘图界限的命令为
9、 LIMITS，该命令可用下列方法实现：(1) 下拉菜单 FormatDrawing Limits。(2) Command：LIMITS。112） 设置绘图单位AutoCAD 提供了适合任何专业绘图的各种绘图单位(如英寸、英尺、毫米等，)，而且精度范围选择很大。绘图单位的命令为 DDunits，该命令可用下列方式实现：(1) 下拉菜单 FormatUnits；(2) Command：_units执行 Units 命令后，此时显示 Drawing Units 对话框见图 2.4。Drawing Units 对话框各项意义如下：Length 区用于显示和设置当前长度测量单位和精度。Angles 区
10、用于显示当前角度格式、精度和角度计算方向 (缺省为逆时针，选中Clockwise 复选框为顺时针方向)单击 Direction 按钮可弹出控制角度方向 Direction Control 对话框见图 2.5 所示。如选择 other，可通过屏幕上拾取两点或通过在 Angle 编辑框中输人数值来指定角度方向。2.1.3 图层、颜色、线型和线宽12图 2-3 层是用户用来组织自己的图形最为有效的工具之。AutoCAD 的层是透明的电子纸，一层叠一层放置，用户可以根据需要增加和删除层，每层均可以拥有任意的 AutoCAD 颜色、线型和线宽。1） 图层的创建和使用AutoCAD 提供了几种方法来创建和
11、使用层：从 object properties 工具条，如图 2.6 所示，选择 layers 工具。下拉菜单 FormatLayerCommand：LAYERLAYER 命令执行后，将显示如图 2.7 所示的 Layer Properties Manager 对话框，用户可利用该对话框创建新层，设置或修改层的状态及特性。Layer Properties Manager 对话框中各选项的含义如下：13(1) Layer 列表框：显示图形中各层的名字、状态、可见性、颜色、线型和线宽等。当用户单击选定层右侧的 On、Free 、L 为开时，可改变其状态。当用户单击 Color、Linetyp 和
12、Lineweight 列时，系统将分别打开 Select color 对话框、Select Linetype 对话框和 Lineweigh 对话框，用户可通过这三个对话框为选定层指定颜色、线型和线宽。Plot 列用于显示图层颜色号， P 列用于设置是否打印该图层。(2) New 按钮：该按钮用于建立新层。(3) Delete 按钮：用于删除选定层。(4) Current 按钮：用于显示和设置当前层，要设置当前层，可首先在其下方的层列表中选定某一层，然后单击该按钮即可。(5) Show details 按钮：用于显示选定层的详细资料。在 AutoCAD 中，每层都具有颜色和线型这两特性，Auto
13、CAD 支持 255 种颜色和 40 种预定义线型。不同颜色和线型不但使得区分屏幕上的对话变得容易，而且还携带并传递着重要的绘图输出信息。2） 图层状态控制14AutoCAD 提供了几种方法来控制层的状态。一种是使用前面介绍的 Layer Properties Manager 对话框，另外一种是使用 Object Properties 工具框中的 Layer Control 工具。当单击该工具右侧的“”符号，系统将显示层列表，单击某个层图 2-4 图层状态控制15即可将该层设置为当前图层。单击列表中各符号即可修改各层的状态，图层状态意义如图 2.8 所示。一个层可以由 6 种状态和条件表示其特
14、征，即开(On)关(Off)、加锁(Lock)解锁(Unlock)、冻结(Freeze)解冻(Thaw)。它们按下面的方式对层发生作用：Off：对象不可见也不可选取，但需刷新图形。Freeze：对象既不可见，也不可选择，不需要刷新图形。lock：对象可见，可选取，可绘图但不能编辑，已有图形，且仍可以用对象捕捉命令捕捉该层上的对象。当正在编辑图形中比较密集的区域时，可以关闭层来抑制对象的显示。当用户想使对象不可见且不进行刷新就可以冻结层。当想使对象可以看见以便引用，但又不想使对象编辑时，可加锁层。2.2 绘图基本命令任何一幅图形，都是由点、线、圆、椭圆、矩形、多边形等基本对象组成，因此，了解这些
15、基本图形元素的画法是整个绘图的基础。工具条绘图如图 2.9 所示，可以完成 AutoCAD 的主要绘图功能，同时也可用下拉菜单绘图，下面介绍AutoCAD2000 的绘图的一些基本命令。面域文字16图 2. 9 绘图工具条绘制直线只需给定其起点和终点即可。如果直线只有起点没有终点(或终点在无穷远处) ，这类直线称为射线。如果直线既没有起点也没有终点，这类直线被称为构造线。2.2.1 绘制直线(LINE)在 AutoCAD 中，可以通过工具栏的 Line 工具，也可以选择下拉菜单Draw Line，还可以输入命令 Line 来绘制直线。2.2.2 绘制射线(RAY)射线可以通过 RAY 命令绘制
16、，也可以通过选择 DrawRay 菜单发出。2.2.3 绘制构造线(XLINE)构造线常被用做辅助绘图线，用户可使用 XLINE 命令绘制，也可通过单击工具栏的 XLINE 工具或选择 DrawConstruction Line 下拉菜单来发出。2.2.4 绘制圆（Circle）17画圆的命令可以通过键人 Circle 命令，也可通过工具栏中 circle 工具或选择Draw Circle 项并单击下级子菜单，如图 2.11 所示。AutoCAD 提供了六种画圆的方法，即圆心和半径方式画圆(CR)；圆心和直径方式画圆(CD) ；三点画圆 3P；二点画圆 2P；切点、切点、半径方式画圆(TTR)
17、、切点、切点、切点方式画圆(TTT)。182.2.5 绘制圆弧（Arc）AutoCAD 提供 11 种绘制圆弧的方法，这些方式是根据起点、方向、中点、包角、终点、弦长等控制点来确定的，如图 2.12 所示，各种绘制圆弧的方法可以通过 DrawArc 项，并单击下级子菜单2.2.6 绘制矩形（Rectangle）绘制矩形可以通过 RECTANG 命令，也可通过单击工具栏 RECTANG 工具或选择 DrawRectangle 菜单发出。绘制矩形时仅需提供其两个对角坐标即可，在 AutoCAD 中，还可设置一些其他选项，这些选项包括：1） Chamfer(倒角)：设置矩形各个角的修饰192） El
18、evation(标高)：设置绘制矩形时的 Z 平面，不过在平面视图中将无法看出其区别。3） Fillet(圆角)：设定矩形四角为圆角及半径大小。4） Thickness(厚度)：设置矩形厚度，即 Z 轴方面的高度。5） Width(宽度 )：设置线条宽度。2.2.7 绘制正多边形(Polygon)在 AutoCAD 中，可以通过输入命令 Polygon，也可以通过单击工具栏Polygon 按钮或选择 DrawPolygon 下拉菜单来绘制正多边形。正边形的画法有三种，即内接法、外接法和边长画正边形。画图步骤如下：201） 在工具栏选择 Polygon 按钮，启动 Polygon 命令；2） 在
19、 Number of Sides(4)：提示符下，输入边数；3） 在 Edge：提示符下，选择边长或中心点；4） 在 Inscribed in circleCircumscribed about circle (IC)：提示符下，选择外切或内接方式，I 为内接， C 为外切，内接可直接回车；5） 在 Radius of circle：提示符下，输入圆的半径。图 2-52.2.8 绘制椭圆(Ellipse)在 AutoCAD 绘图中，椭圆的形状主要由中心、长轴和短轴三个参数来描述。可以通过输入 Ellipse 命令，也可通过单击工具栏的 Ellipse 按钮或选择Draw Ellipse 项来启
20、动绘制椭圆的命令。21可以通过定义两轴的方式、定义长轴以及椭圆转角的方式和定义中心和两轴端点方式来绘制椭圆。2.2.9 绘制椭圆孤AutoCAD 中，绘制椭圆弧很容易。第一步绘制椭圆，然后确定椭圆孤的起始角和终止角以绘制椭圆孤。222.2.10 绘制点(Point)AutoCAD 画点的命令是 Point，启动该命令可通过输人 Point，也可通过在工具栏中单击 Point 按钮或从 DrawPoint 选项来实现。点的类型可以设置，设置点的类型可通过选择 FormatPoint Style 下拉菜单，也可在 Command：提示符下输人 DDPtype。然后 AutocAD 屏幕弹出一对话框
21、，如图 2.13 所示，可在对话框中选择点的类型。在 Drawpoint 下拉菜单中，包含有子菜单，子菜单有四个选项：1） Single point 画单个点；2） Multiple Point 连续画多个点：3） Divide 画等分点；4） Measure 测定同距点232.2.11 徒手画线(Sketch)在绘图中，有时需要绘制一些无规则的线条，因此 AutoCAD 提供了 Sketch命令。通过 Sketch 命令，移动光标在屏幕上可徒手画出任意形状的线条。可通过以下方法徒手画线。在 Command：提示符下，键人 Sketch 命令并回车，出现如下提示：Recordincrement
22、：需要用户输入记录增量，即单元为直线段的长度，010 是系统缺省值。指定记录增量后，命令行出现下列选项：SketchPen eXit Quit Record Eras Connect。每个选项中的大写字母均是该选项的简捷输入方式，输入该字母，即选择了该选项。Sketch 命令各选项的含义：1） Pen 控制抬笔或落笔，是一个切换开关。2） eXit 结束 Sketch 命令，并记录刚才所绘图线。3） Quit 退出 Sketch 命令，不记录刚才所绘图线。4） Record 记录所绘图线，不退出 Sketch 命令。5） Erase 删除未记录的线段。246） Connect 此选项先使笔落下
23、，然后从上一项所绘图线的终点开始继续画线。7） ( 圆点)从上一项图线的终点到光标当前位置画一直线。 AutoCAD 自动在终点上抬笔。252.3 点的精确定位绘制图样，精确定位点非常重要，AutoCAD 提供了几种方法来辅助用户精确定位点它们分别是坐标、捕捉、正交、极坐标追踪、对象捕捉、对象捕捉追踪和点过滤器等。2.3.1 AutoCAD 的坐标系统1） 世界坐标系(World Coordinate System)AutoCAD 的缺省光标为世界光标系(又称 WCS)，如图 2.14 所示，X 轴正方向水平向右， Y 轴正方向垂直向上，Z 轴正方向垂直屏幕面向外，指向用户。坐标原点在绘图区的
24、左下角。2） 用户坐标系为了更好地辅助绘图，用户经常需要修改坐标系的原点和方向，这就是用户坐标系(UCS)。在 AutoCAD 中，用户可以在 Command：提示符下键人 UCS 来创建用户座标系，也可以通过选择 ToolNew UCSOrigin菜单来创建，UCS 如图 2.15 所示。建立用户坐标系，可以很方便确定点的位置，从而提高工作效率。2.3.2 利用坐标选取点为了方便绘制图形，我们经常要利用坐标来精确定位1） 绝对坐标如用户知道点的绝对坐标或它们从(0，0) 出发的角度及距离，则可从键盘上以几种方式输入坐标，如直角坐标、极坐标等。图 2. 14 WCS 图标图 2. 15 UCS
25、 图标26(1) 直角坐标输入，用户可以用分数、小数等记数形式输入点(X ，Y)坐标值，坐标间用逗号隔开，如 5，6；10，20；5.6，7.25 等。(2) 极坐标输入，极坐标也是把输入看成是对(0，0)的位移，只不过给定的是距离和角度，其中距离和角度用“”号隔开，且规定 X 正向为 0，Y 轴正向为90，如 590；8180 等。X,Y 的直角坐标输人，也可以 L 的极坐标输入，如图 2.16 所示。2） 相对坐标使用绝对坐标是有局限的，更多的情况下是知道一个点相对于另一个点的直角坐标和极坐标。在 AutoCAD 中，直角坐标和极坐标所表示的相对坐标是在绝对光标前加一号，如2，3 和630
26、 等，如图 2.17 所示。2.3.3 栅格、捕捉、正交、对象捕捉和追踪1） 显示栅格显示栅格主要用于显示一些标定位置小点，以便于定位对象。在 AutoCAD 中，可通过选择 ToolsDrafting settings 菜单或执行 DSETYINGS 命令设置栅格显示和捕捉间距等。此外，还可以通过双击状态条 GRID 按钮、按 F7 键来打开及关闭栅格显示，或执行 CRID 命令设置栅格显示。图 2. 16 绝对直角坐标和极坐标 图 2. 17 相对直角坐标和极坐标272） 设置捕捉捕捉用于设定光标移动间距。在 AutoCAD 中，可通过选择 ToolsDrafting settings 菜
27、单，执行 SNAP 命令设置捕捉参数，或单击状态条上的 SNAP 打开及关闭捕捉。3） 正交模式打开正交模式，意味着只能画水平线或垂直线。可通过单击状态条上的ORTHO 按钮、使用 ORTHO 命令、按 F8 键打开或关闭正交模式。4） 设置极轴追踪在 Drafting Settings 对话框 Polar Tracking 选项中选中 Polar Tracking On 复选框或单击状态行上的 POLAR 按钮或按 F10 键，均可打开极轴追踪，在极轴追踪模式下，屏幕上显示“Polar”标志。5） 对象捕捉AutoCAD2000 为用户提供了众多对象捕捉方式，图 2.18 显示了主要的对象捕
28、捉方法。图 2. 18 对象捕捉282.4 基本编辑命令AutoCAD 提供了丰富的图形编辑功能，利用这些功能可以实现快速、准确的绘图，熟练掌握编辑命令是提高绘图效率的重要手段。编辑命令可以在命令行输入，也可以用下拉菜单“修改”(Modify)的选项或工具栏中的相应按钮，如图 2.19 所示为修改工具栏。2.4.1 选择编辑对象(Select)在编辑对象前一般要先选取对象，当选择对象后，AutoCAD 用虚线显示它们。常用的选择方法如下：1） 直接拾取用鼠标将拾取框移到要选取的对象上单击鼠标左键选取对象。此种方式为默认方式，可以选择一个或多个对象。2） 选择全部对象在命令行键入 ALL，该方式
29、可以选择除冻结层以外的全部对象。图 2. 19 Modify 工具栏293） 窗口方式用于在指定的范围内选取对象，在“Select object”提示下，在指定第一个角点之后，从左向右拖动出一窗口来选取对象，完全被矩形窗口围住的目标被选中。4） 窗口交叉方式该方式不仅选取包含在矩形窗口的对象，而且也会选取与窗口边界相交的所有对象，交叉选择是从右向左拖动一矩形窗口。2.4.2 删除对象(Erase)Erase 命令用于将选中的对象删除，如图 2.20 所示。操作步骤如下：Command：_eraseSelect obiects： (拾取 A)1foundSelect objects： (拾取 B
30、)Specify opposite corner：(拾取 C) 2found，3totalSelect object： 圆、矩形、三角形被删除。使用 Oops 命令可以恢复最后一次用 Erase 命令删除的对象。Command：Oops这时图中被删除的三个图形全部恢复。2.4.3 复制对象(Copy)（a） （b）图 2. 21 复制对象图 2. 20 删除对象30Copy 命令可在当前图形中复制单个或多个对象，如图 2.21 所示。操作步骤如下：Command：_copySelect objects： (拾取三角形 A)1foundSelect objects： Specify base p
31、oint or displacement or Multiple：(拾取 B)Specify second point of displacement or (use first point as displacement)：( 拾取C)复制结果如图 2.21b 所示。基点(Base point)用作对象的参考点，基点的选择以较为靠近原目标为好，这样便于确定复制的位置。偏移点(Displacement)即要复制对象在 X、Y 和 Z 方向离基点的位置。多次复制(Multiple)选项可实现对同一对象进行多次复制。2.4.4 镜像复制对象(Mirror)Mirror 命令用于生成所选对象与一临时镜像线的对称图形，原对象可保留也可删除，如图 2.22 所示。操作步骤如下：Command：_mirrorSelect objects： (拾取 A)Specify opposite comer：(拾取 B)12foundSelect objects： Specify first point of mirror line：(拾取 C)Specify Second point of mirror line：(拾取 D)Delete source object?YesNO)(N)：结果如图 2.22b 所示。（a ） （b ）图 2. 22 镜象复制
