二维线型与CAD尺寸设置

如果使用者有一定的CAD制图基础，那么接下来学习Rhino软件中的二维线型会轻松许多，因为软件中的基础尺寸和功能与CAD制图的衔接非常紧密，同时，制图的要求和规范也需要设计师作为基础来掌握，这不仅在建模中很重要，平日里与加工、设计、制造等方面人员的交流沟通也是必不可少的，因此，平时对于CAD制图的基础知识要注重积累。接下来着重介绍Rhino软件中的尺度及捕捉方式。下面的案例（图3-1）先从尺寸、角度开始，熟悉一下软件中的基础命令及其使用方式。

图3-1 制图案例一

首先，案例一中的制图类型比较简单，主要以直线线型和局部角度变化为主。先熟悉一下软件中的二维线型的基本使用方式，做这类图形的技巧是，先从对称的中心处上端或下端开始，然后用逐步推进的方法来分段创建。执行“直线”命令（打开“网格捕捉”和“正交”选项主要是保证对称和水平），在中心轴处任一点单击鼠标后，输入数值10，然后按“Enter”键（默认单位为毫米），这时移动鼠标会发现直线段被约束为10mm单位的长度，即使移动距离再长也只是用白色的空线显示，如图3-2所示。再次单击鼠标结束该10mm水平直线段的创建。Rhino软件的尺寸使用与CAD软件一样，都是先直接输入创建命令然后输入尺寸即可。

图3-2 建立一定尺寸的直线段

接下来是一段4mm长的直线段，与刚刚建立的水平线不同，这是有一定角度的线段，这里可以采用之前的方法打开“捕捉”工具（注意：通常“捕捉”选项的前三项“端点”“最近点”“点”要保持打开，后面案例中将根据需要来打开捕捉的选项方式），在刚刚建立的直线段结束处捕捉并创建一条新的4mm长的直线段，创建结束后选择“旋转”工具，单击4mm直线段右侧端点作为旋转中心，并在直线段上任一点单击鼠标，这时在键盘中输入60（默认为度数），然后按“Enter”键，完成选择操作，如图3-3所示。

图3-3 建立带有一定角度的直线段

再次以同样方法创建两条直线段，具体过程就不赘述了，主要注意的是要保持“正交”选项打开，这样建立的直线段可以是水平或垂直的线段，同时打开“捕捉”工具可以保证线段首尾相接。下面建立一个4mm×4mm的小凹形结构，当然也可以用之前的方法分别单独建立，这里再介绍一个简单的方法，就是先打开“捕捉”工具，在直线段终点处建立一个正方形曲线（选择方形工具后输入两次4，然后回车即可），如图3-4所示。建立完正方形二维曲线后选择“炸开”命令，并将红色箭头所指的线段进行删除操作，如图3-5所示，这样就可以很快速地得到想要的曲线形态。这个方法在建立二维线型中应用可以加快整体建立过程。在应用中要能够活学活用，尽量利用现成的图形曲线进行处理。

图3-4 建立多端规则线段的技巧

图3-5 炸开后删除线段

接下来按尺寸输入方式建立三段直线段，如图3-6所示，方法同上，最后一段长度为18mm，建立结束后使用“旋转”工具，以直线段的左侧端头为圆心输入-45（角度正负值输入直接决定旋转的方向，可以在使用该命令之前进行试验性的尝试），然后回车结束操作，如图3-7所示。

图3-6 建立直线段

图3-7 旋转角度操作

完成剩余的直线段建立后选择左侧所有的线段，围绕视图中心轴（在中心轴垂直方向上单击鼠标左键两次）执行“镜像复制”操作，这时在过程中就能看到新复制出的另外一半新的线段，如图3-8所示。将原有的线段和后复制出的线段全部选中，执行“接合”命令，将它们接合成一条完整的二维曲线，最终的二维线型效果如图3-9所示。

图3-8 镜像复制操作

图3-9 接合所有曲线后的制图效果

一般情况下做到上边这步即可得到建模所需要的轮廓或者截面线型，但是这里还需要介绍一些制图方面的功能，因为工作中有时会需要CAD制图及尺寸设定，掌握并应用这部分内容可以无需再回到CAD中进行重复的工作。在Rhino软件中提供了尺寸标注工具栏（图3-10），里面包含了横向、纵向、长度、半径、角度等尺寸标注形式，可以直接在图标命令中选择自己需要的尺寸标注形式即可，只是注意把“捕捉”工具打开，以保证尺寸标注的准确性。在图例中只是象征性地标注了几个尺寸，关于制图尺寸的标注还需要在使用前查阅相关的CAD标准规范。

在尺寸标注中还需要注意的是标注的调整，包括尺寸标注的细节参数，在Rhino软件的工具栏中找到“Rhino选项”命令，在弹出的菜单中打开“注解”→“尺寸标注”→“预设值”，如图3-11所示，这里尤其重要的是“模型空间缩放比”，尺寸标注的整体调大或调小可以通过输入比例数值来进行快速调节，如图中红框内所示。至于其他详细的细节也可以在该菜单选项中通过数值改变来进行个性化调整。

图3-10 设定尺寸标注

图3-11 设定尺寸标注参数

对于实际应用中的展示及设计汇报等工作中需要的CAD尺寸图纸演示，就不光是建立二维线型和尺寸标注那么简单了，还需要将CAD二维线型和尺寸标注一起渲染出来进行备用。再次打开Rhino选项菜单（图3-12），在第一项“Rhino渲染”中将背景颜色调整为白色（单击色块后即可调整颜色），然后勾选“其他”项中的“渲染曲线”和“渲染尺寸标注和文字”的参数选项，完成该设定后单击“渲染”命令进行视图渲染，渲染完毕后将渲染结果存为JPG格式图像，这样就可以在实际应用中进行CAD效果展示了，如图3-13所示。

图3-12 设定渲染参数

在前面介绍的案例中只是了解了带有一定尺度的直线段和角度方面的处理，下面的案例（图3-14）将会逐渐增加二维线型的难度，同时会介绍更多的软件中二维命令的使用方法，使大家在练习后能有更全面的认识，轻松应对实际工作中的二维线型处理工作。

面对复杂一些的制图二维线型的时候，通常的思路是先零再整、由里到外，先把能确定的或者好处理的线型先建立出来，然后再采用逐步推进的方式将其建立出来。这个案例里采用的也是这个思路，先处理内部的两个较简单的线型，用“直线”工具建立一段2.5mm的直线段（图3-15），按下“Ctrl+C”（复制）和“Ctrl+V”（粘贴）组合键，将直线段复制出一个，将“正交”选项打开，将两段直线段一个向上移动0.5mm，一个向下移动0.5mm，0.5mm移动单位是根据两侧半圆曲线半径为0.5mm推断出来的，或者采用一个直线段原地不动另外一个垂直移动1mm也可以得到同样的效果。

图3-13 CAD渲染图像最终效果

图3-14 制图案例二

图3-15 建立两段直线段

接下来需要完成两个直线段端头处的半圆线型的建立。这里采用的是“圆弧”工具栏中的“起点、终点、半径”命令，打开“捕捉”工具执行命令，分别单击直线段左侧的两个端头，并输入半径值0.5，然后回车进行确认（左右移动鼠标可以控制半圆曲线建立的方向），通过以上操作即可完成准确的半圆圆弧曲线的建立，如图3-16所示。另外一侧半圆弧可以利用其对称性质使用镜像复制命令来完成，执行“镜像”命令时打开“捕捉”工具中的“中点”选项，围绕直线段的中点将左侧的半圆弧形镜像复制到右侧，如图3-17所示。

建立内部右侧的圆形曲线之前需要确定其中心点的位置，需要通过新建立的右侧半圆弧形中心点的位置来推断。打开“捕捉”工具，勾选“中心点”选项，执行软件中的“建点”命令，选择半圆弧曲线后移动鼠标，直到出现中心点提示后单击左键结束，如图3-18所示。另外还可以借用半圆弧的两个端头建立临时的直线段，然后在直线段中点处执行建点操作，也一样可以得到定位点。将新建的定位点向右水平移动2mm，这时定位点的位置就是右侧圆形的圆心位置，如图3-19所示。

图3-16 建立左侧半圆弧形

图3-17 右侧半圆弧形的镜像复制操作

有了圆心定位点就可以建立圆形曲线了，执行“圆形曲线”工具栏中的“圆心、半径建圆形”命令，捕捉圆心后输入半径值0.75，这样就在该定位点处建立起内部的圆形曲线。内部所有曲线建立完成后还要建立外部的线型，右侧外部的半圆弧与刚刚建立的圆形同心，所以先建立这个半圆弧形，选择“弧形曲线”工具栏中的“圆心、起点、角度弧形”命令，单击圆心点后输入半径值1.25，然后按“Enter”键，在垂直方向上单击鼠标，接着输入180，然后回车，确定圆弧角度，这样，一个同心不同半径值的半圆弧形就建立起来了（图3-20）。

有了刚建立的外部半圆弧形曲线做参照，可以接着建立其他的线型曲线。本案例中的二维线性也呈现对称结构，因此只需建立外部一半的线型即可。首先捕捉半圆弧形下端的端点，建立一段4.5mm（由2.5mm+2mm计算得到）长的直线段，如图3-21所示，同时捕捉左侧内部半圆弧的中心点，建立新的定位点，方法和前面所述的相同，并将定位点向左侧水平移动2.5mm，结束当前操作，如图3-22所示。

图3-18 在半圆弧中心点建立定位点

图3-19 将定位点移动到圆心位置

图3-20 建立半圆弧形(www.xing528.com)

图3-21 建立外部直线段

图3-22 建立左侧定位点

以新的左侧定位点为圆心，建立左侧的外部半圆弧形，执行“圆弧”工具栏中的“起点、终点、角度圆弧建立”命令，单击圆心输入半径值1.25后按“Enter”键（正交选项打开保证垂直后单击确认），输入角度值180后再次回车，建立左侧外部半圆弧形，如图3-23所示。

在外部轮廓线型中还剩下一段比较关键的直线段需要确定，可采用先建立后定位的方式完成这段线段的建立。在左侧半圆弧下端点处先向下垂直建立长度为0.5mm的直线段，在接着端头处建立一条长度为1mm的直线段，如图3-24所示。建立完这条1mm的直线段后需要将其定位，根据周围半径推断的数值将其向下垂直移动0.5mm，另外再次水平向右移动0.5mm，将这条直线段移动到它在外轮廓线型中的指定位置，如图3-25所示。刚刚建立定位的直线段还需要通过圆弧与之接近的直线段进行连接，选择“圆弧”工具里的“起点、终点、半径”命令，完成最后的圆弧建立来封闭线型断点。打开“捕捉”工具，分别单击接近的直线段的两个端头并输入半径值，并回车确认，将另外一段也执行同样的操作处理，下侧的线型就全部建立完成了，如图3-26所示。

图3-23 建立左侧外部半圆弧形

图3-24 建立定位直线段

图3-25 移动定位直线段

图3-26 建立圆弧曲线连接

选择外部线型下部的所有对称曲线后执行“镜像复制”命令，镜像的对称轴可以打开“捕捉”工具捕捉圆心点或者圆弧中点，这时就能看到外部上侧曲线被复制出来了，然后选择所有曲线执行“接合”命令，将外部线型接合为一条完整的曲线。到此整个二维线型的建立就完成了，如图3-27所示。这个案例的整个过程要比之前的案例复杂许多，不仅增加了圆弧曲线的建立，而且很多线型线段的建立也不能一下就定位，而是通过制图尺寸的推断来找到定位点和定位位置，可以通过练习逐步熟悉命令使用和准确的制图尺寸规范。

图3-27 镜像复制外部曲线

下面的案例中会遇到CAD制图中比较典型的切线和切点的问题，如图3-28所示。在CAD中可以很容易地实现两圆形曲线外切线，用Rhino软件也是可以准确实现的，只不过需要间接地找到一个重要的切点，只要找到切点一切都会迎刃而解。

这里建立各个同心圆形曲线还是比较简单的，只要确定了圆心的定位点就可以。首先在视图中心位置按制图尺寸建立两个同心圆，如图3-29所示，并按下“Ctrl+C”（复制）和“Ctrl+V”（粘贴）组合键将其进行复制，将新复制的两个同心圆沿垂直方向向下移动8.5mm，这样右侧四个圆形曲线就建立完毕，如图3-30所示。

图3-28 制图案例三

图3-29 建立同心圆形

图3-30 复制并移动另外一组同心圆形

下面需要确定左侧同心圆形的圆心位置，还是应用之前的方法，先通过“捕捉”工具打开“中心点”选项，在中心点处建立一个点进行定位，将新建立的定位点沿着水平方向向左移动8.5mm，这样通过间接的方法就找到了左侧同心圆的圆心位置，如图3-31所示。同样按照尺寸建立左侧同心圆，右侧两组同心圆为等大并且圆心在一条垂直线上，因此其外侧切线只需要用建立直线工具，并打开“捕捉”工具中的“切点”选项，在两个大圆外侧建立一条直线即可，如图3-32所示。

图3-31 左侧圆心定位点

图3-32 建立左侧同心圆形及右侧切线

其他切线就不是直接通过捕捉切点这样容易得到的了，需要了解找到其中一个切点位置的方法。图3-33所示为制图中建立两个不等径圆形切点的理论方法，相关规则理论可以通过制图规范查到，有了制图规范标准接下来建立切线就比较容易了。

按照上述制图规范方法，在两组同心圆的圆心间连线并在中点处建立辅助点，同时在大圆一侧圆心处建立半径为1mm的圆形，并以刚刚建立的中心点为圆心，以该中心点到大圆圆心之间的距离为半径，画出一段圆弧并与新建立的1mm圆形相交，如图3-34所示。

图3-33 制图切点的建立方法

图3-34 相交点建立

接下来打开“捕捉”工具中的“交点”选项，执行“直线建立”命令。先捕捉刚刚建立的圆弧与辅助圆的相交点，如图3-35所示，并且再次捕捉圆心点，在两者之间建立一条新的直线段，如图3-36所示。使用捕捉工具操作起来非常容易。

选择“单轴比例缩放”工具，单击刚才建立的直线段，依次单击鼠标左键选择圆心和相交点，将直线段比例向外侧大圆方向进行延长，延长的直线段要保证与大圆曲线相交，如图3-37所示。根据前文所述的制图规范可以知道，这个相交点就是所要找的切点之一，之前所有的工作准备就是为了得到这个相交点，过程虽然略微复杂了些，但是这样才能得到符合标准规范的切点。

找到关键切点后就无需再找另外的切点了，因为有“捕捉”工具这个利器。选择“直线”命令并打开“捕捉”工具，选中切点和交点选项，在大圆一侧选择交点，在小圆一侧捕捉切点即可，这样就完成了两个不等径圆形曲线外切线的建立工作，如图3-38所示，最终完成的线型如图3-39所示。

图3-35 捕捉相交点

图3-36 在交点和圆心间建立直线段

图3-37 直线段比例延长

图3-38 建立外切线

前面演示了一条外切线的建立过程，其他的可以采用同样的方式来完成，另外下方的外切线还可以通过镜像复制来完成（与刚建立的切线是对称的）。演示该制图案例主要是体现细节的准确和规范，数字化建模的很大一部分核心工作是在前期建立曲线的过程中，工业产品的要求不仅仅是外观，最重要的是准确和符合工业加工制作的规范。

图3-39 最终完成的线型

以上介绍了几个典型的制图二维线型的建立过程，实际工作中还需要多多实践练习，并且不放过每个细节的要求和标准，要时刻意识到尺寸和规范在二维线型中的核心性质，通过大量的练习和实践既快又准确地建立产品模型所需要的轮廓及截面等线型，快和准确都是必须达到的目标。图3-40所示是综合练习题，可综合性应用之前案例中所述二维线型的建立方法去完成，过程要更复杂一些，但是命令及方法都是介绍过的，在学习过程中要多找一些制图线型来提高自己的二维建线能力，通过学习和练习再建立类似线型就轻松多了。

图3-40 综合练习线型制图