工程图的定义与用途解析

“图”，是技术制图中的基础术语，指用点、线、符号、文字和数字等描绘事物几何特性、形态、位置及大小的一种形式。“图样”则是根据投影原理、标准或有关规定，表示工程对象，辅有必要的技术说明的图。在生产和科学研究过程中，对于已有的或想象中的空间体，如建筑物、机器等的形状、大小、位置和其他有关信息，很难用语言和文字表达清楚，因而需要用图形表达出来。这种在平面上表达工程物体的图，称为工程图，研究绘制工程图的这门学科称为工程制图。工程图被称为工程界的语言，是现代工程活动中必不可少的技术资料，它由图形、符号、文字和数字等组成，是表达设计意图、制造或建造要求以及交流经验的技术文件，具有严格的规范性。本书所讲述的机械工程图是以投影为基础，用多个视图精确表达机械零部件的结构形状、尺寸大小、工作原理和技术要求的图样。

自从劳动开创人类文明史以来，图形一直是人们认识自然，表达、交流思想的主要形式之一。“没有规矩，不成方圆”，这反映了古代中国人民已对尺规作图的规律具有深刻的理解和认识。春秋时代的技术著作《周礼考工记》中已记载了规矩、绳墨、悬垂等绘图工具的运用情况。古代数学名著《周髀算经》中，对直角三角形的三条边的内在性质已有较深刻的认识。到了宋代，建筑制图已经相当规范，如著名的李诫的《营造法式》一书中附有立面图、平面图、剖面图，画法采用了正投影、轴测投影等方法，图1-1a、b所示为殿堂的结构图。

图1-1 殿堂结构图 a）正投影 b）轴测投影

在近代工业革命的进程中，随着生产的社会化，1795年法国科学家Monge系统地提出了以投影几何为主线的画法几何，把工程图的表达与绘制高度规范化、唯一化，从而使得画法几何成为工程图的语言。

近年来，计算机的广泛应用促进了图形学的发展，计算机图形学的兴起开创了图形学应用和发展的新纪元。计算机绘图（Computer Graphics）和计算机辅助设计（Computer Aided Design）技术作为现代科学技术已广泛应用于我国各行各业的设计中，并对工程图学产生了重大影响。它们促进了工程图学涉及更多学科，扩展了工程图学的理论研究和应用范围，赋予这门古老而实用的科学技术更多内涵与功能。

概括起来说，工程图的用途主要体现在以下几个方面：

（1）在工业生产或建造中，工程图作为构思、设计与制造过程中产品信息的定义、表达和传递的主要媒介，对于推动人类文明的进步，促进生产、技术的发展起了重要的作用。不仅对于机械产品，而且对于建筑、土木工程来说，工程图的作用也是至关重要的。(www.xing528.com)

（2）在表达、交流信息和培养、形成形象思维中，工程图的准确性和简洁性使得人们可以通过图形来认识未知，探索真理。

（3）在科学研究中，工程图可用来直观地表达试验数据所蕴涵的规律，对于人们把握事物的内在联系，掌握问题的总体变化趋势具有独特的作用。

如今，在机械设计领域里出现了众多优秀的3D设计软件，如CATIA、Pro/E、Solid-works、UG等。从技术上讲，三维产品数据可以直接传递给制造部门进行数控加工编程，可以提供专用程序进行有限元分析，还可以输出至快速成型设备制作样品，也就是说三维产品所产生的模拟数据可以满足产品供应链上所有环节的需要，实现产品数据交换和共享。因而很多人开始认为2D设计与2D图样将成为历史，我们不再需要学习复杂的绘图方法、难解的投影关系和枯燥无味的各种标准了。但是，事实上在工业领域，相当多的制造企业都还在运用二维系统，虽然部分企业已采用了三维系统，但也只是在产品的设计、研发、分析等环节使用三维技术，而在最终的生产环节还要将其转换为二维图样进行生产，许多员工可以轻易的读懂工程图而不能从3D模型里面读出加工所需要的参数，国家标准对整个工程图以及加工工艺等做了详细的规定，却未对3D图样做过多的标准规定。可以看出，几乎整个机械设计制造业都在遵循国家标准，都在使用工程图进行交流，因为这不仅仅是一个纯粹的技术问题，而且还包含工作习惯、成本因素等多方面的原因。3D图样无法替代工程图的地位，其理由有以下几个方面：

（1）三维模型无法像工程图那样标注完整的加工参数，如尺寸、几何公差、加工精度、基准、表面粗糙度符号和焊接符号等，且仍然存在无法表达清楚的局部结构，如零件中的斜槽和凹孔等，而在工程图中则可通过不同方位的视图来表达局部细节。

（2）不是所有零件都需要采用CNC或NC等数控机床加工，因而需要出示工程图在普通机床上进行传统加工。

（3）一些加工制造企业生产产品时，需要工程图来指导加工，并作为重要的技术存档文件。

所以，我们在使用3D软件进行机械设计时，还应该保持对工程图的重视。一个优秀的机械工程师或机械设计师，除了具备先进的设计观念外，扎实的机械制图基础也是不可或缺的。