刍议计算机三维机械制图设计

  　摘 要：进入到计算机数字化信息时代，传统的手绘制图被计算机三维制图所取代。目前计算机三维制图技术已经被应用到诸如工程的设计、动画的设计以及电脑图形的设计等领域当中。文章针对计算机三维制图设计进行探讨。
　　关键词：计算机；三维制图；设计
　　随着计算机应用技术的普及，各种绘图软件被研制开发出来，推动着制图技术快速发展。回顾制图的历史，传统的绘图方式是手工操作，进入到二十一世纪，计算机制图开始在各行各业得到普遍的应用，但是，起初是计算机的二维绘图技术。近些年来，计算机二维制图技术逐渐被取代，三维绘图技术配合手工绘图技术成为了制图首选方式。
　　1 计算机三维制图设计的意义
　　我国的一些企业中，在机械设计上，会应用一些更为先进的软件，诸如Solidworks、Pro/E、UG等来进行机械设计。使用计算机三维绘图技术，是将三维设计绘图软件与有关机械设备相互连接，当根据必要的参数进行三维建模之后，机械加工设备就能够按照设计要求将产品直接生产出来，在工序流程上简化了很多，而且从设计图纸到生产出来的产品都会达到最优的质量。可见计算机制图使机械设计趋向于更为完美，并推动企业不断地实现产品创新。但是，从计算机制图设计本身而言，其是作为一种辅助的技术手段加以利用的。对于企业的产品，通过CAD技术，可以对于产品的建模进行构思，根据产品的要求不断地调整和完善，省去了实用手绘制图而造成的重复劳动。所以，实用计算机三维技术进行制图，不仅是设计图纸，而且也是设计人员的一种思维表达。
　　2 计算机三维绘图设计中需要掌握的要点
　　在工程绘图中，计算机绘图经历了二维绘图和三维绘图两个阶段。现在对于三维制图设计已经达成了共识，主要是采用三维几何坐标进行建模，而二维绘图则是三维建模的基础，三维绘图技术是在二维绘图的基础之上扩展开来的。以AutoCAD软件绘图为例。
　　2.1 坐标系统
　　被世界上所认同的AutoCAD默认坐标系为WCS，AutoCAD的另一个坐标系统为UCS坐标系。在计算机操作上，AutoCAD三维绘图所建立的是笛卡尔直角坐标系，使用右手的大拇指操作Z轴，其他的四个手指操作X轴和Y轴，使两者之间呈现出90°直角。WCS坐标系使用“W”来表示，坐标的原点（0，0）则是“+”符号。
　　在计算机三维制图中，世界坐标系WCS是使用的坐标系，它在使用中表现出固定不变的特性，不需要对坐标系有所改变，但是却可以通过旋转的方式来观察，或者是将观察的角度改变，达到需要的效果。从计算机屏幕上观察，在屏幕的左下角位置就可以找到坐标的原点，X轴是水平正方向，向右；Y轴是垂直正方向，向上；Z轴则以屏幕为二维平面，指向观察者。
　　UCS用户坐标系统是建立在世界坐标系WCS的基础之上的。与世界坐标系WCS有所不同，其是一种相对的坐标系。用户在使用其进行绘图的时候，可以根据自己的需要来调整坐标系中X轴、Y轴和Z轴的方向。值得一提的是，在UCS用户坐标系统中，Z轴的方向是可以自动确定的，只要X轴、Y轴的方向在坐标原点的基础上被确定下来，Z轴的方向就能够自动生成。将世界坐标系WCS与UCS用户坐标系统相比较，在进行三维绘图设计的时候，使用用户坐标系统UCS会将原本复杂的工作变得简单了很多。
　　从三维制图设计的效果上来看，使用世界坐标系WCS设计建筑阳台，需要对于阳台的每一个角度都要计算，特别是对于阳台有特殊设计要求的倾斜角度，都要逐一计算，而且数据必须精确。使用用户坐标系统UCS取而代之，则要简便很多，因为针对阳台进行设计的时候，每一个角度的画面都相当于是一幅二维的平面图。操作起来会非常的简单，而且设计效果更好。另外，由于世界坐标系WCS具有坐标系固定不变的特性，所以对于一些三维图形的设计会存在着一定的局限性。比如，在二维平面坐标系中可以设计出一个圆，但是如果使用三维坐标系画出三个同心圆，则很难于实现。因为从世界坐标系WCS的坐标系设计上来看，要使用三个不同的坐标系才能够完成。
　　2.2 视点