基础篇：1）时代的发展与结构设计--3d与2d设计的变迁

本章目的：机械设计需要追寻时代的脚步。

 

1.机械作图时代的划分

 这张图是作者个人对机械作图发展的简单划分，并非哪个网站的数据。所以粗糙或错误请海涵。

1.1 国外的划分

国外也有类似的划分，是1级，2级的PDM层级划分，更加详细，作者最近才知道。说明作者这一点的认知大致还是没有错的。

不同点在于国外标准的划分立足于：从项目定义到项目完结的整体过程。

作者是个结构工程师，一直是用结构工程师的视角可看问题吧。

国外划分的标准后期会追加。

2.2d作图时代

纯2d时代中，工程师开只绘制二维图，也只用二维图进行制造等一系列产品生产活动。

这个时代划分两个小阶段，手工作图阶段和AutoCAD作图阶段。

2.1 手工作图（蓝图）阶段

在手工绘图阶段，工程师都是用铅笔在白纸上进行手绘工程图的。这个阶段还衍生了描图、晒图等一系列的工作。

手工绘图是按照画法几何原理用标准化的手绘二维图表达三维实体的方法。绘制和解读均需专门训练，要求工程人员具有良好的空间想象能力，图纸的再利用性很差，图纸的质量完全依赖设计人员的个人能力。

说到手工绘图，作者就顺便说一下蓝图的小知识：

在没有电脑、打印机和复印机的年代里，工程设计人员制作工程图纸需要先画原图、再描底图，最后晒蓝图。晒图就是在透明的胶片上把设计图样描下来,然后放到一张涂有蓝色感光材料的纸张上，然后用晒图机上晒图，感光材料会因光照而挥发，最后被胶片墨迹覆盖的地方就在图纸上留了下来，这样就成了一张蓝色的图纸，因此就有了蓝图一词。后来又被引申为美好的希望,美好的前景之意。

电脑、打（复）印机的发展使蓝图渐渐绝迹，当然，画图工，描图工自然就没饭吃了，这就是第一代工程师之炀。

值得一提的是，那个时代的2d图纸质量的的确了得，作者在一个项目中拿到过一份老版原图（铅笔画），在1周的3d建模之后才发现这些图纸是纯手工绘制的Σ( ° △ °|||)︴

2.2 AutoCad作图阶段

在AutoCad阶段，工程师都是用autocad等二维软件在电脑上进行绘制工程图的阶段，绘制出的工程图用打印机打印出来保存。在这个阶段中，工程师抛弃了手绘的工作。

当然，AutoCad作图阶段只是电脑二维绘图的代称罢了，其他软件还有国内的caxa，各个公司自定义的软件等。但其绘图的原理与手工绘图并没有差别，AutoCad的存在大大加速了绘制速度，同时对从业人员的要求也下降许多。
这是好事，但也进一步扼杀了作图人员的从业空间，让很多手工绘图的人员也学无所用，这也是时代发展的代价吧。
值得一提的是，因为AutoCad作图提高了图纸绘制的便利性，也导致图纸质量的下降，作者看过一个新疆研究所的大型项目图纸，当场检查出了很多错误╮(╯﹏╰)╭
就是现在，AutoCad作图也是占有一定比例的，但绝对不再是时代的主流了。

如果现在哪家公司依然在用AutoCad作图，基本上都是受累于其积重难返的制度所限。或是根本就是技术垄断（有些外企是这么干的，国外研究所3d主打，国内研究所只用2d作图）。

3.3d与2d协同作图时代

3d与2d混成时代中，工程师开始用3d图进行建模，然后转二维的工程图，抛弃了直接绘制二维图的方法。

为什么会有这个混成的阶段？

众所周知，2d图纸绘制有其据局限性，尤其在用2d图纸表达一些复杂结构上，对于结构工程师是非常困难的，图纸的绘制和解读均需专门训练。那么，3d软件变应运而生。2d工程图是二维表达三维实体的方法，而3d图却可以直接表达三维实体，更加简洁明了。但万事有一个过渡，工程师也是由2d图时代渐渐过渡到3d图时代，各方面新旧设计理念也在冲突变化。3d与2d混成时代便是这样一个时代。

这个时代有两个小阶段，数据传递只有2d图纸阶段和数据传递同时使用3d和2d图阶段。

3.1 数据传递只有2d图纸阶段

在这个阶段中，机械设计工程师先用3d软件建模绘制简图，然后在3d软件中转换为工程图，再转为AutoCad图纸使用。但制造，装配，检验等全部单纯是以AutoCad图纸为基准（与3d模型无关）。

这种方法在纯AutoCad作图上再进一步降低了作图的难度，对空间想象力要求降低很多，也加速了出图速度。
但软件之间的转换总有错误，所以修正2d图纸也是一件累活。因制造，装配，检测全部依赖一张图纸，所以质量倒是没有比纯AutoCad作图下降多少。

多数公司也采用这种方法，不过理由估计和3d软件价格不无关系。

3.2 数据传递同时使用3d和2d图阶段

在这个阶段中，机械设计工程师用3d软件建模，直接在3d软件中转换为工程图使用。设计、制造、检测、装配同时以3d模型和2d图纸为准，这是现在最主流的设计方式。
3d模型中数据包含了零件理论尺寸和间隙，装配方式，工程属性等。
2d模型中数据包含了尺寸公差、技术要求等。
两者为一体两面，地位等同。3d图纸也是工程出图的图纸，和2d工程图一样重要。（3d图纸标准-国标GB 26099 ）

基于特征的设计理念也是开始于此。

由于历史的原因，到现在为止，很多老一辈的工程师还是不把3d图纸当做工程图纸看待，并不审核它。所以从拿3d图纸制造样品开始，就问题不断。

3d模型可用于制造（如塑胶件开模等），装配（工装制造），检验（三坐标检测）等，是不能草率对待的。
当然，2d图纸也一样，毕竟还有尺寸公差等要求包含在内。（现在的情况是，检验的正式依据还是2d图纸，但制造依据实际多为3d图纸）

工程图出图用3d软件时，很多公司一般会在2d图纸的标题栏中注明使用的是哪款软件，例如：

 

不过值得注意的是，很多公司和设计人员因为制作不再单纯依赖于2d图纸，仅仅凭借3d模型就能快速制造产品的原因，就开始草率对待3d和2d图，轻视和忽视设计，实在是不可取的一件事。

也因为这个原因，这个时代国内很多图纸的质量下降的厉害。

//作者在一家日资公司也看到这种事情，这家日资公司有不同的两家子公司。一家用2d作图，一家用3d作图。但明显2d作图的图纸质量高出一个档次。这是作者逆向建模得到的经验。

//3d图纸的好坏会影响产品质量，作者打算单独开一章描述这件事情。

4.3d作图时代

纯正的3d时代中，工程师开始用3d图进行设计和制造等，直接抛弃了二维图。

其实到了3d与2d混成时代后期，单纯的2d图纸所包含的数据已经很少了，而且这些东西是可以在3d图中标注的！在国外的很多公司，都已经开始实施。如下图所示：

4.1 实行完全3d图纸困难点

但现在实行完全3d图纸还是有困难的，且至少需要做到以下三点：

4.1.1 统一的3d图纸标注的标准

真的有种时不我待的感觉，国外已经有关于3d图纸标注标准。最新的标准如下：

ASME14.41-2012；

ISO16792-2015；

国内也有对应的标准：GB/T 24734-2009“技术产品文件数字化产品定义数据通则”的标准。该标准从2010年9月开始实施，但作者看到该标准是根据ISO16792-2006制定的，所以有些落后了。

被共同承认的标准非常具有意义，能确实推动行业的发展。

在国内机械行业标准的实施也是一大难点，建议参考一下w3c的做法，编写进软件，让人不知不觉去用和不得不用。

4.1.2 3d图纸的软件隔阂需要打破

总不能SolidWorks的标注的3d图纸UG不能打开。

软件间的传递隔阂仍然在，但软件内部变革却悄悄开始了。

SOLIDWORKS MBD（基于模型的定义）是一个集成于SOLIDWORKS内部的、无图纸化的制造解决方案。SOLIDWORKS MBD 直接以 3D 方式而不是使用传统的 2D 工程图来指导制造过程，这可帮助简化生产、缩短周期时间、减少错误和支持行业标准。

SolidWorks2015才有的。目前在航空航天应用较多。接下来应该就是车用行业，再衍生到家电和消费类电子等行业了。

4.1.3 3d图纸的载体

就像2d图纸的白纸一样，3d图纸也需要对应的载体，需要可接受与便利的。比如平板，AR头盔等。

下面是作者的两张平板电脑的edrawing的图纸，现在的平板用来看看图纸不会有任何问题。

但作者更加倾向于AR的谷歌眼镜和微软HoloLens眼镜。

5.无图时代

这只是作者臆想的一个阶段，毕竟现在连纯3d时代都不是。

说到底，图纸只是达到零件和产品制造的一个工具。假如有别的工具，比如代码，能代替图纸，图纸自然可以不用的。

6.结语

后来才发现，这是作者写的第一篇博文（当时还是用PPT写的）。

因为，作图是机械基础中的基础。

作者之所以会把这篇放在第一章，因为的确碰到过，仅仅是时代的发展而导致作图方法的不同，从而进一步导致各种难以解释的错误。

基础烂了，很容易产生错误的。比如3d图不规范，这一点对于一些依靠2d图就能有所成就的工程师更容易犯错。（也就是老鸟反而容易犯错，管理人员容易犯错）

还有，怎么说呢，新时代很快就会来到了。所以还想作为一个机械设计师，如何在现有环境上更进一步学习，是非常重要的！

毕竟，谁都不想再当那些描图工了！

7.3d建模规范对应的资料

作者更加希望这章资料，能被建立公司3d制图规范的同行朋友看到。哪怕只是进步一点，也是一种进步。

原本作者分享一些资料，是想做些互动。

也想要更好的沟通和多一些朋友。

可以去关注作者的微信公众号：mdmodule；

作者的邮箱：zjc9915@qq.com，可以写一些长感想，作者一般会回。

下面是本章对应的网盘资料，很多都是作者用心做和花钱买的，值得想要的人一看。

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