第2章图形的绘制与编辑本章要求：了解计算机中直线的近似表示和插补算法，能用逐点比较法绘制出逼近理想直线的折线：掌握绘图命令Circle（圆）、Arc（圆弧）、Pline（多段线）、Spline（样条曲线）以及Mtext（多行文本），编辑命令Break（打断）、Trim（剪切）、Extend（延伸）、Chamfer（倒角）、Fillet（圆角）的操作。2.1图形的生成原理组成二维图形最多的元素是图线，包括直线和平面曲线。下面以直线为例，介绍图形的生成原理。2.1.1直线的近似表示图2-1屏幕上直线的近似表示在计算机领域中，图形由象素构成，一个象素是一个网格点。直线是由靠近直线的像素连接而成，整个屏幕象素是一个二维点阵。如图2-1所示，画一条直线，实际上是用与理想直线相接近的像素来表示的，是一种对理想直线的逼近，因此看上去是一条折线。圆弧也是如此。当打印输出时，因绘图机步距很小，锯齿效果在视觉上已经分辨不出，从而能够满足工程上的要求。2.1.2绘图机工作原理绘图机绘图是通过控制绘图笔相对纸的运动来进行的，绘图笔的移动是由绘图机控制电路的步进指令实现的。每个步进指令使绘图机移动一步，称为步距。绘图机大多数是用步进电机作为伺服元件，步进电机可以实现正反转，因而可形成绘图笔的8个方向上的基本动作。如图2-2所示，绘图机所画出的各种直线段和曲线段，放大来看实际上都是由上述8个基本动作方向上的微小线段所组成的，如图2-3所示。+X+大于等于0.5步距9E+X-Y图2-2绘图笔走步方向图2-3折线逼近直线19
19 第 2 章 图形的绘制与编辑 本章要求：了解计算机中直线的近似表示和插补算法，能用逐点比较法绘制出逼近理想 直线的折线；掌握绘图命令 Circle（圆）、Arc（圆弧）、Pline（多段线）、Spline（样条曲线） 以及 Mtext（多行文本），编辑命令 Break（打断）、Trim（剪切）、Extend（延伸）、Chamfer （倒角）、Fillet（圆角）的操作。 2.1 图形的生成原理 组成二维图形最多的元素是图线，包括直线和平面曲 线。下面以直线为例，介绍图形的生成原理。 2.1.1 直线的近似表示 在计算机领域中，图形由象素构成，一个象素是一个网格点。直线是由靠近直线的像素 连接而成，整个屏幕象素是一个二维点阵。如图 2-1 所示，画一条直线，实际上是用与理想 直线相接近的像素来表示的，是一种对理想直线的逼近，因此看上去是一条折线。圆弧也是 如此。当打印输出时，因绘图机步距很小，锯齿效果在视觉上已经分辨不出，从而能够满足 工程上的要求。 2.1.2 绘图机工作原理 绘图机绘图是通过控制绘图笔相对纸的运动来进行的，绘图笔的移动是由绘图机控制电 路的步进指令实现的。每个步进指令使绘图机移动一步，称为步距。绘图机大多数是用步进 电机作为伺服元件，步进电机可以实现正反转，因而可形成绘图笔的 8 个方向上的基本动作。 如图 2-2 所示，绘图机所画出的各种直线段和曲线段，放大来看实际上都是由上述 8 个基本 动作方向上的微小线段所组成的，如图 2-3 所示。 图 2-2 绘图笔走步方向 图 2-3 折线逼近直线 图 2-1 屏幕上直线的近似表示
2.1.3直线的插补原理用折线逼近理想直线的原理称为插补原理，其主要思路是：从直线的一一端开始，在X和Y方向分别走步距△X和△Y，由该点偏离直线的情况再判断下一步的△X和△Y，直到X和Y方向同时走到直线的另一端。目前最常用的插补算法是逐点比较法。如图2-3所示，由A点出发，比较A点与下一步AB在Y方向的距离，若<0.5步距，则X方向给一个脉冲，到达1点，再比较1点与下一步AB在Y方向的距离，若>0.5个步距，则X和Y方向都给脉冲，最后到达B端点。当直线<45°时，X方向上都有脉冲，Y方向则根据与下一步AB在Y方向的距离来判断。图2-3中Y方向有3个脉冲。2.2图形的绘制和编辑2.2.1图形的绘制下面将介绍Circle（圆）、Arc（圆弧）、Pline（多段线）以及Spline（样条曲线）等绘图命令的输入及绘制方法，以及Mtext（多行文本）的样式设置及文字输入。1.Circle（圆）命令选项见表2-1。画圆有图2-4所示的6种方式。表2-1Circle命令选项Centerpoint:用于指定圆心，用鼠标拾取或键入圆心点坐标Radius:通过拾取点或输入半径值来指定圆的半径，直接回车则取缺省值（尖括弧内的值）。如果前面画圆则以最近一次画的圆之半径为其缺省值Diameter:通过输入直径值来指定圆的直径，如果前面画过圆则以最近一次画的圆之半径为其缺省值3P:通过确定不在同一直线上的点画圆2P:以两点距离为直径画圆Ttr:通过指定半径构造一个圆与指定的两个对象（直线或圆）相切圆心、半径（(R)激活命令：拾取圆心（或键入圆心坐标），键入半径?圆心、直径（D)激活命令：拾取圆心（或键入圆心坐标），键入D：键入直径值O两点（2)激活命令：键入2P：拾取2个点（或依次键入2个点坐标）O三点(3)激活命令：键入3P：拾取3个点（或依次键入3个点坐标）O相切、相切、半径(T)一画2条直线（或圆弧）的公切圆。激活命令：拾取第1条线（或圆相切、相切、相切(A弧）切点的大致位置，再拾取第2条线（或圆弧）切点的大致位置，键入所画圆的半径值，如图2-5所示。画3条直线（或圆弧）的公切圆。激活命令：依次拾取第1条线（或圆弧）切点的大致位置，第2条线（或圆弧）切点的大致位置，第3条线（或圆弧）切点的大致位置，即可绘出公切圆，如图2-6所示。图2-4画圆的6种方式20
20 2.1.3 直线的插补原理 用折线逼近理想直线的原理称为插补原理，其主要思路是：从直线的一端开始，在 X 和 Y 方向分别走步距ΔX 和ΔY，由该点偏离直线的情况再判断下一步的ΔX 和ΔY，直到 X 和 Y 方向同时走到直线的另一端。目前最常用的插补算法是逐点比较法。 如图 2-3 所示，由 A 点出发，比较 A 点与下一步 AB 在 Y 方向的距离，若<0.5 步距， 则 X 方向给一个脉冲，到达 1 点，再比较 1 点与下一步 AB 在 Y 方向的距离，若>0.5 个步 距，则 X 和 Y 方向都给脉冲，最后到达 B 端点。当直线<45°时，X 方向上都有脉冲，Y 方向则根据与下一步 AB 在 Y 方向的距离来判断。图 2-3 中 Y 方向有 3 个脉冲。 2.2 图形的绘制和编辑 2.2.1 图形的绘制 下面将介绍 Circle（圆）、Arc（圆弧）、Pline（多段线）以及 Spline（样条曲线）等绘 图命令的输入及绘制方法，以及 Mtext（多行文本）的样式设置及文字输入。 1.Circle（圆） 命令选项见表 2-1。画圆有图 2-4 所示的 6 种方式。 表 2-1 Circle 命令选项 Center point: 用于指定圆心，用鼠标拾取或键入圆心点坐标 Radius: 通过拾取点或输入半径值来指定圆的半径，直接回车则取缺省值（尖括弧内的值）。 如果前面画圆则以最近一次画的圆之半径为其缺省值 Diameter: 通过输入直径值来指定圆的直径，如果前面画过圆则以最近一次画的圆之半径为 其缺省值 3P: 通过确定不在同一直线上的点画圆 2P: 以两点距离为直径画圆 Ttr: 通过指定半径构造一个圆与指定的两个对象（直线或圆）相切 图 2-4 画圆的 6 种方式 激活命令；拾取圆心（或键入圆心坐标），键入半径 激活命令；拾取圆心（或键入圆心坐标），键入 D；键入直径值 激活命令；键入 2P；拾取2 个点（或依次键入 2 个点坐标） 激活命令；键入 3P；拾取3 个点（或依次键入 3 个点坐标） 画 2 条直线（或圆弧）的公切圆。激活命令；拾取第 1 条线（或圆 弧）切点的大致位置，再拾取第 2 条线（或圆弧）切点的大致位置， 键入所画圆的半径值，如图 2-5 所示。 画 3 条直线（或圆弧）的公切圆。激活命令；依次拾取第 1 条线（或 圆弧）切点的大致位置，第 2 条线（或圆弧）切点的大致位置，第 3 条线（或圆弧）切点的大致位置，即可绘出公切圆，如图 2-6 所 示
递延切点第图2-5相切、相切、半径画圆图图2-6相切、相切、相切画圆2.Are（圆弧）【命令选项见表2-2。画圆弧有如图2-7所示的11种方式。表2-2Arc命令选项用于指定圆弧的起点start point:Center:用于指定圆弧的圆心在用三点方式画圆弧时，用于指定第二点secondpoint:End:用于指定圆弧的终点Angle:用于输入圆弧的夹角值或为角度拾取点Direction在给定圆弧的起点和终点后，用于指定圆弧起点处切线方向Radius:用于输入圆弧的半径或拾取距中心的距离为半径的点chord Length:在给定起点和中心后，用于指定弧的弦长Continue以刚画出的直线或圆弧的终点为起点，并沿该点切线方向画圆弧三点(P)激活命令：输入起点，输入第二点，输入终点。C起点、圆心、端点(S)激活命令：输入起点：键入C，输入圆心：输入终点。起点、圆心、角度（T)激活命令：输入起点：键入C，输入圆心：键入A，键入角度。起点圆心、长度(A).激活命令：输入起点：键入C，输入圆心：键入L，键入弦长。2起点烤点角度（N)激活命令：输入起点：键入E，输入终点：键入A，键入角度。起点、端点方向(D)激活命令：输入起点：键入E，输入终点：键入D，给出切线方向。起点、端点、半径（(R)激活命令：输入起点：键入E，输入终点：键入R，键入半径值。G圆心、起点端点（C)激活命令：键入C，输入圆心：输入起点：再输入终点。圆心、起点4角度（E）激活命令：键入C，输入圆心；输入起点：键入A，键入角度。1圆心、起点、长度（L)激活命令：键入C，输入圆心：输入起点：键入L，键入弦长。继续(O)激活命令：输入终点。图2-7画圆弧的11种方式注意，图2-7中“输入”一词意为用鼠标拾取点（或确定位移长度）或用键盘键入点坐标值（键入位移长度值）后回车（或按右键）确认，即“键入”一词含回车动作。3.Pline（多段线）：多段线是一种比较复杂的图素，包含直线段和圆弧段，各段可单独定义线宽。多段线不论包括多少段，都作为一个整体来进行操作。后面将介绍的矩形、多边形也属于多段线。Pline命令选项见表2-3。表2-3Pline命令选项21
21 2. Arc（圆弧） 命令选项见表 2-2。画圆弧有如图 2-7 所示的 11 种方式。 表 2-2 Arc 命令选项 start point: 用于指定圆弧的起点 Center: 用于指定圆弧的圆心 second point: 在用三点方式画圆弧时，用于指定第二点 End: 用于指定圆弧的终点 Angle: 用于输入圆弧的夹角值或为角度拾取点 Direction: 在给定圆弧的起点和终点后，用于指定圆弧起点处切线方向 Radius: 用于输入圆弧的半径或拾取距中心的距离为半径的点 chord Length: 在给定起点和中心后，用于指定弧的弦长 Continue: 以刚画出的直线或圆弧的终点为起点，并沿该点切线方向画圆弧 注意，图 2-7 中“输入”一词意为用鼠标拾取点（或确定位移长度）或用键盘键入点 坐标值（键入位移长度值）后回车（或按右键）确认，即“键入”一词含回车动作。 3. Pline（多段线） ： 多段线是一种比较复杂的图素，包含直线段和圆弧段，各段可单独定义线宽。多段线不 论包括多少段，都作为一个整体来进行操作。后面将介绍的矩形、多边形也属于多段线。 Pline 命令选项见表 2-3。 表 2-3 Pline 命令选项 激活命令；输入起点，输入第二点，输入终点。 激活命令；输入起点；键入 C，输入圆心；输入终点。 激活命令；输入起点；键入C，输入圆心；键入 A，键入角度。 激活命令；输入起点；键入 C，输入圆心；键入 L，键入弦长。 激活命令；输入起点；键入 E，输入终点；键入 A，键入角度。 激活命令；输入起点；键入 E，输入终点；键入 D，给出切线方向。 激活命令；键入 C，输入圆心；输入起点；再输入终点。 激活命令；键入 C，输入圆心；输入起点；键入 A，键入角度。 激活命令；输入起点；键入 E，输入终点；键入R，键入半径值。 激活命令；键入 C，输入圆心；输入起点；键入 L，键入弦长。 激活命令；输入终点。 图 2-7 画圆弧的 11 种方式 图 2-5 相切、相切、半径画圆图 图 2-6 相切、相切、相切画圆
Specifynextpoint用于指定所画直线的下一点，为缺省项。Arc用于用于将直线状态转换为圆弧状态。Close用于连接多段线的首尾端点，得到一个封闭图形并结束该命令。Halfwidth通过设定多段线的半宽（即从中心到边缘的距离）来指定多段线的宽度。Length用于指定下一段直线的方向，与上一段直线相同或与上段圆弧终点处的切线方向相同Undo取消最近一次操作Width用于设置多段线当前要画的线段的宽度。选择该项后，系统提示：“Specifystartingwidth<0.0000>”和“Specifyendingwidth0.0000>”，如果输入两个不同的值，则可画出一条渐变线宽的线段。对线宽未做设置时，绘制的多段线无宽度（缺省为0）。在作过一次设置后，如果不再改变，则后来绘制的各段多段线均具有所设置的线宽。多段线被分解后线宽信息丢失。例2-1画键槽。单击绘图面板中图标。，用鼠标在绘图区拾取一点A：按F8启动正交模式，将鼠标移向A点右方保证画出的多段线为水平线：输入“20”，则画出线段AB：键入“A”（转换为画弧方式)：输入半圆的终点C（可以用相对坐标@0.-10）：再键入“L”（回到画直线方式）；将鼠标移至C点左侧后输入长度“20”，画线至D点；再键入“A”（转换为画弧方式）；键入“CL”（Close使图形闭合），如图2-8所示。20A-BCDDC图2-9画切符号图2-8画键槽例2-2画剖切符号。单击绘图面板中图标。5，拾取起点A，键入“W”回车，键入“0.5”（线段始端宽度）回车，再回车（默认线段终端宽度0.5），打开正交模式，鼠标水平向右，键入“5”（短粗线长度）回车至B点：键入“W”回车，键入“0”（线段始端宽度）回车，再回车（默认线段终端宽度0），将鼠标垂直下拉，键入“4”（箭头线段长）回车至C点；键入“W”回车，键入“07”（箭头始端宽度）回车，键入“0”（箭头终端宽度）回车，将鼠标垂直下拉，键入“4”（箭头长度）回车至D点，如图2-9所示。4.Spline（样条曲线）N绘制多个可调控制点的曲线，适于表达具有不规则变化曲率半径的曲线。如机械图样中的局部剖或局部视图的波浪线、地形图的外貌轮线等。单击绘图面板中绘图按钮，展开后点击“样条曲线拟合”图标，进行以下数据输入：命令：_spline指定第一个点或[方式（M）/节点（K）/对象（O）1：//拾取A点输入下一个点或[起点切向（T）/公差（L）]：I/拾取B点输入下一个点或[端点相切（T）/公差（L）/放弃（U）]：/拾取C点22
22 Specify next point 用于指定所画直线的下一点，为缺省项。 Arc 用于用于将直线状态转换为圆弧状态。 Close 用于连接多段线的首尾端点，得到一个封闭图形并结束该命令。 Halfwidth 通过设定多段线的半宽（即从中心到边缘的距离）来指定多段线的宽度。 Length 用于指定下一段直线的方向，与上一段直线相同或与上段圆弧终点处的切 线方向相同 Undo 取消最近一次操作 Width 用于设置多段线当前要画的线段的宽度。选择该项后，系统提示：“Specify starting width <0.0000>:”和“Specify ending width <0.0000>:”，如果输入两 个不同的值，则可画出一条渐变线宽的线段。对线宽未做设置时，绘制的 多段线无宽度（缺省为0）。在作过一次设置后，如果不再改变，则后来绘 制的各段多段线均具有所设置的线宽。多段线被分解后线宽信息丢失。 例 2-1 画键槽。单击绘图面板中图标 ，用鼠标在绘图区拾取一点 A；按 F8 启动正交 模式，将鼠标移向 A 点右方保证画出的多段线为水平线；输入“20”，则画出线段 AB；键 入“A”（转换为画弧方式）；输入半圆的终点 C（可以用相对坐标@0,-10）；再键入“L”（回 到画直线方式）；将鼠标移至 C 点左侧后输入长度“20”，画线至 D 点；再键入“A”（转换 为画弧方式）；键入“CL”（Close 使图形闭合），如图 2-8 所示。 例 2-2 画剖切符号。单击绘图面板中图标 ，拾取起点 A，键入“W”回车，键入“0.5” （线段始端宽度）回车，再回车（默认线段终端宽度 0.5），打开正交模式，鼠标水平向右， 键入“5”（短粗线长度）回车至 B 点；键入“W”回车，键入“0”（线段始端宽度）回车， 再回车（默认线段终端宽度 0），将鼠标垂直下拉，键入“4”（箭头线段长）回车至 C 点； 键入“W”回车，键入“0.7”（箭头始端宽度）回车，键入“0”（箭头终端宽度）回车，将 鼠标垂直下拉，键入“4”（箭头长度）回车至 D 点，如图 2-9 所示。 4. Spline（样条曲线） 绘制多个可调控制点的曲线，适于表达具有不规则变化曲率半径的曲线。如机械图样中 的局部剖或局部视图的波浪线、地形图的外貌轮廓线等。 单击绘图面板中 按钮，展开后点击“样条曲线拟合”图标 ，进行以下数据输 入： 命令：_spline 指定第一个点或[方式（M）/节点（K）/对象（O）]：//拾取A 点 输入下一个点或[起点切向（T）/公差（L）]：//拾取 B 点 输入下一个点或[端点相切（T）/公差（L）/放弃（U）]：//拾取 C 点 A B C D 图 2-8 画键槽 图 2-9 画剖切符号
输入下一个点或[端点相切（T）/公差（L）/放弃（U）/闭合（C）J：//拾取D点输入下一个点或[端点相切（T）/公差（L）/放弃（U）/闭合（C）J：回车上述命令执行后所绘制的样条曲线如图2-10所示选项说明：“对象（O）"：可以将Pedit编辑成的由样条曲线拟合的多段线，A进行平滑处理。“闭合（C）”：可以将样条曲线合成一个闭合的曲线。C-D“公差（L）”：可以改变拟合公差精度，公差值越小，样条曲线越接近拟合点。图2-10绘制样条曲线“起点切向或端点相切（T）”：可以通过左键单击指定，也可以单击右键或回车默认切向。5.Mtext（多行文本）A：用于生成文字段落，编辑已有的文字。用Mtext书写的文字，无论多少行，系统均将其作为一个图元对象。通过设置不同的文字样式，可书写不同字体的文字。AutoCAD可使用两类字体，一类是形（SHX）字体，一类是TrueType字体，形（SHX）字体包含制图国标中规定的字体“gbenor.shx”、“gbeitc.shx”及大字体“gbcbig.shx”，可用于书写西文正体、斜体及中文长仿宋字，TrueType字体是Windows系统提供的字体，包含仿宋体字，因字形优美，所以通常也用来书写中文。根据《机械工程CAD制图规则》（GB/T14665一一2012），字符、字体与图幅的选用关系如表2-4所示。下面依照国标建立三种文字样式：“工程字”样式用于书写标注文字：“变量”样式用于书写图样中的变量文字：“汉字”样式用于书写说明文字。表2-4文字的字体及高度mm图幅字体A2A3A4字符类别A0A1字高h字母与数字gbenor.shi53.5字母（变量）gbeitc.shi75汉字长仿宋体（gbcbig.shx）注：h为汉字、字母和数字的高度。1）文字样式的设置单击注释面板中注释按钮，展开后选择，启动文字样式设置对话框，如图2-11所示。单击【新建】按钮，具体设置如下：（1）建立“工程字”样式。单击【新建】按钮，打开“新建文字样式”对话框，如图2-12所示。在“样式名”文本框中输入“工程字”，单击【确定】按钮，“工程字”样式名出现在样式选择区中，如图2-13所示。“字体名”选择“gbenor.shx”，勾选“使用大字体”复选框，“大字体”选择“gbcbig.shx”；“高度”默认为“0.0000”（注：这里一般不设字高，默认字高为2.5mm，在书写文字格式工具条上可以随时更改）：“宽度因子”默认为“1.0000”，单击应用】按钮，完成“工程字”样式的设置（2）建立“变量”样式。设置同（1），在“样式名”文本框中输入“变量”，“字体名”选择“gbeitc.shx”，单击【应用】按钮，完成“变量”样式的设置。（3）建立“汉字”样式。设置同（1)，在“样式名”文本框中输入“汉字”，“字体名”选择“仿宋”；“宽度因子”改为“0.7070”，单击【应用】按钮，完成“汉字”样式的设置。23
23 输入下一个点或[端点相切（T）/公差（L）/放弃（U）/闭合（C）]：//拾取D 点 输入下一个点或[端点相切（T）/公差（L）/放弃（U）/闭合（C）]：回车 上述命令执行后所绘制的样条曲线如图 2-10 所示 选项说明： “对象（O）”：可以将 Pedit 编辑成的由样条曲线拟合的多段线， 进行平滑处理。 “闭合（C）”：可以将样条曲线合成一个闭合的曲线。 “公差（L）”：可以改变拟合公差精度，公差值越小，样条曲线 越接近拟合点。 “起点切向或端点相切（T）”：可以通过左键单击指定，也可以 单击右键或回车默认切向。 5.Mtext（多行文本） ： 用于生成文字段落，编辑已有的文字。用 Mtext 书写的文字，无论多少行，系统均将其 作为一个图元对象。通过设置不同的文字样式，可书写不同字体的文字。AutoCAD 可使用 两类字体，一类是形（SHX）字体，一类是 TrueType 字体，形（SHX）字体包含制图国标 中规定的字体“gbenor.shx”、“gbeitc.shx”及大字体“gbcbig.shx”，可用于书写西文正体、 斜体及中文长仿宋字，TrueType 字体是 Windows 系统提供的字体，包含仿宋体字，因字形 优美，所以通常也用来书写中文。根据《机械工程 CAD 制图规则》（GB/T14665——2012）， 字符、字体与图幅的选用关系如表 2-4 所示。下面依照国标建立三种文字样式：“工程字” 样式用于书写标注文字；“变量”样式用于书写图样中的变量文字；“汉字”样式用于书写说 明文字。 表 2-4 文字的字体及高度 mm 字符类别 字体 图幅 A0 A1 A2 A3 A4 字高 h 字母与数字 gbenor.shi 5 3.5 字母（变量） gbeitc.shi 汉字 长仿宋体（gbcbig.shx） 7 5 注：h 为汉字、字母和数字的高度。 1）文字样式的设置 单击注释面板中 按钮，展开后选择 ，启动文字样式设置对话框，如图 2-11 所示。 单击【新建】按钮，具体设置如下： （1）建立“工程字”样式。单击【新建】按钮，打开“新建文字样式”对话框，如图 2-12 所示。在“样式名”文本框中输入“工程字”，单击【确定】按钮，“工程字”样式名出现在 样式选择区中，如图 2-13 所示。“字体名”选择“gbenor.shx”，勾选“使用大字体”复选框， “大字体”选择“gbcbig.shx”；“高度”默认为“0.0000”（注：这里一般不设字高，默认字 高为 2.5mm，在书写文字格式工具条上可以随时更改）；“宽度因子”默认为“1.0000”，单 击【应用】按钮，完成“工程字”样式的设置。 （2）建立“变量”样式。设置同（1），在“样式名”文本框中输入“变量”，“字体名”选 择“gbeitc.shx”，单击【应用】按钮，完成“变量”样式的设置。 （3）建立“汉字”样式。设置同（1），在“样式名”文本框中输入“汉字”，“字体名”选 择“仿宋”；“宽度因子”改为“0.7070”，单击【应用】按钮，完成“汉字”样式的设置。 图 2-10 绘制样条曲线