用3DMAX和AUTOCAD设计绘制各类图形并进行效果处理，已是众所周知的事。由于西方国家的部分标准不同于我国，加之行业的局限性，应用最广泛的绘图操作平台AUTOCAD原版也远远不能满足机械工程图形的绘制和设计要求。近几年开发的CAD、PRO/E等已在工程中应用，但因价格及计算机配置等原因，大多数人惯用的仍然是原版的AUTOCAD。从事工程图绘制和设计的人们希望从现有的绘图软件着手寻找便捷高效的有关机械工程二维图形和三维图形的绘制方法。笔者认为可以将3DMAX与AUTOCAD联合应用，以解决机械零件的二维图形精确绘制和三维图形快速建模与拼接组合等技术问题。
一、建立常见零件通用结构图库
常见机械零件形式分为四大类，阀体（壳体）属于其中一类。阀是一种密闭型零件，有固定底板和密闭端（顶板）。不同作用的阀，底板和顶板要求的形状不同。收集不同形式且常用的底板、顶板和阀身，建立起二维和三维标准图形库。在工作中就可以根据需要调用合适的底板、顶板和阀身拼接组合成一个阀体零件。在此过程中，为保证二维图形的精确度，常采用AUTOCAD或CAXA等国家劳动部推荐的执行新标准的二维绘图软件绘制，并按规定标注尺寸及技术要求，用DXF格式保存图形文件，以方便实现多种软件相互调用的目的。
阀体零件三维图库，零件结构属于常见组合体类，用3DMAX和AUTOCAD联合制作速度快、渲染效果好、形式变换可多样化，且3DMAX三维造型可产生美好的渲染或动画效果，图形占用空间不大。可以说，这两个软件具备了零件通用结构绘制的充分条件。
二、零件结构的三维图形建库技巧
1、零件结构建库技巧
图2所示的是常见阀体（箱体）类零件所需的常用三维结构图形（简易图）。底板、顶板和阀身等结构，为基本图元。分别将基本图元绘制成若干类，存入图形库。通过不同图元的搭配组合，一图多用，绘制出不同形式的零件。
2、变形体三维结构图形绘制技巧
对内外形状比较规范的零件结构，应该用AUTOCAD绘制。尤其是柱体类零件，一般多以实体拉伸方法获得，如图2所示的结构就是如此。而图4a所示的结构为变形柱体，不仅有形状的变化而且还有角度变化。这种变形体的大小应设尺寸值为变量，如果用3DMAX进行图形建模，则通过创建TUBE，并按直圆管进行Parameters下的Radius1、Radius2及Height变量设置，同时增加长、宽、高段数的值。
变形圆管的弯曲处理需利用Bend方法。设弯曲方向角度为30°，即为图4a所示的圆管轴向中心面与XOZ坐标面夹角为30°，弯曲变形角度Angle为70°，Bend变形沿Z轴进行。弯曲上、下极限值可以根据需要进行设置。如果出现方向错误，可输入“-”值，或旋转一定的角度纠正。倾斜切割面的处理，是选用Slice后在Sheeplane下选取Remove，增加一个面到体上，如图4c所示。通过变换切割面的位置，用平移和旋转的命令调整切割面的角度，使用Cap Holes封口，并且需要附双面材质。
凡是建立类似图2所示的标准圆弧连接三维图形，应该在AUTOCAD中建立，以获得较精确的弧线连接的外型。在3DMAX中，用倒角方体代替圆滑倒角体会使零件的误差加大。故物体结构有倒圆和倒角时，应在AUTOCAD中按三维实体输入实际倒角值或倒圆值，进行三维倒角（倒圆），从而使绘图精度得以保证。
3、绘制常用件三维连续结构的技巧
齿轮和弹簧都是机器零件中的常用件，它们的结构特殊。而且呈连续状态。在二维图形中，国家标准规定采用简化画法，而三维图形不能按简化的视图绘制。如用3DMAX的放样绘制，则可快速作出，如图5、图6所示（齿部结构简化）。
齿轮齿部处理技巧有几种。其中，按星形线作渐开线形状的齿形并加点，在视图上圆柱与星形线同心绘制。渐开线齿顶的两个转折点应设为Comer（角点形式），而齿的渐开线部位应为Smooth（圆滑）或Bezier句柄调整。放样时，调整比例20%至80%为渐开线放样，其余放样成圆柱，可制作出台阶齿轮轴。小模数多齿齿轮，可采用阵列的方法制作。
绘制螺旋弹簧的方法非常灵活。选择二维方式，在物体类型下用Splines（样条线）选项，在Object type卷展栏中选择Helix方法。在该参数设置中，输入弹簧圈底面和顶面半径、螺旋线圈数、高度及挤压（并紧圈）系数。如果上、下半径设值不一样，则为锥形弹簧。
4、零件结构三维图形拼接组合技巧
调用建造好的零件结构图，需经过拼接和组合成型。二维标准图形，按常规方法在AUTOCAD中调用块文件。而三维图形在3DMAX中进行组合较方便，因为许多结构的参数是可以选择并修改的。在组合过程中，应充分利用“对齐”命令。要注意，用Adjust Pivot下的Afect Pivot only方法把坐标轴移至该物体适当的位置，再经过物体的平移及对齐方式将各组成部分拼接起来。图4所示的弯管类零件结构，因被拼接的表面不与常规的坐标平面重合，拼接较困难。可采用制作与拼接面法线成垂直的自动网格方法创建一个临时的构造面，而后，依次有效地在构造网格面上叠放或对齐倾斜结构体。不完整的球体，可用Chop（切削）或Squash（压扁）进行挤压成型。最后成型的零件应进行渲染处理。
在3DMAX中，导入的图形可以任意组合。如果同一图形文件是多个结构，应将各结构按不同层或不同颜色或不同实体名称存储，便于采用过滤选择进行不同部位的组合，否则不能进行过滤选择。
用3DMAX创建常用零件的三维图形时，还可以制作一些简单的动画场面。比如两圆柱相贯线的变化规律的演示动画，只需在直径变化的过程中，通过时间标尺设置时间记录段内的直径变化值即可。动画时间至少分三个阶段：中间是等径阶段，两头分别设A柱直径由小变大，B柱直径由大变小即可。动作的快慢可以调整。通过动画演示可以看到相贯线变化的全过程。而整个动画制作只需要2-3分钟。类似动画可以用在曲面立体相贯和截交方面。建立部分动画片段库，是事半功倍的好事。
5、文件格式转换技巧
AUTOCAD及3DMAX软件，因出自于同一软件开发公司，图形文件可互相转换。最简单的方法是直接用dwg格式存储，即可实现文件在AUTOCAD和3DMAX间的相互调用。注意：文件在3DMAX中常用Import和Export分别导入和输出dwg格式文件。要将组合的结构再经后期处理并以渲染效果图输出，可以在Render Scene对话框内的选项中挑选自己喜欢的图片文件格式输出即可。如在同一场景中合并其它格式图元结构文件则应在文件菜单中使用merg合并。在AUTOCAD中打印渲染图，在渲染对话框中改变视口为渲染视口，否则为线框图结果。
三、图库标准化问题的解决
（1）零件结构图形的标准化问题是目前必须重视的问题。应选择通用性强的零件类别建库，如各种铸造件制作的底板、顶板、支架、支座、成型箱体、泵体、标准件、常用件、成型剖面、轴类、轮盘类等能够相匹配的结构，充分利用图形资源。
（2）绘制的二维图形应保证尺寸标注、技术标注标准化。因此二维图形常在AUTOCAD或在CAXA中进行绘制及标注。独立结构体在3DMAX中也要尽量做到按尺寸绘制并渲染，以获得较好的效果。
（3）结构的三维图形在拼接过程中，要注意图形比例的调整。在3DMAX中，标准几何体及扩展几何体的大小变化和倒角、倒圆，最好更改参数变量；二维图形的放样截面可修改“形”的大小；曲面复合体的变形，也应在创建时按尺寸增加一定数量的“段”后再采用网面编辑方法按层次或百分比逐一进行修改，允许误差的部分除外。
用3DMAX、AUTOCAD建立零件结构图库的过程，如图7所示。
四、结论
通过AUTOCAD、3DMAX建模（包括动画）及后期渲染，让人们多年来快速创建直观图的梦想变成了现实。建立机械零件图形库，可以节省大量绘图时间。建立的机械工程图形的动画演示片段用于教学，用以扩大学生的思维空间，提高学生的学习兴趣。同时也为图形内容的不断更新和完善提供了方便。图形文件格式采用JPEG（不考虑颜色的丢失），占用空间小、便于储存、转换及携带。组合后的零件图可作为理论知识考试题型。更重要的是在工程中有利于实现图形结构归类后的标准化和调用规范化。
综合使用AUTOCAD及3DMAX建立机械零件结构的二维、三维图库，只要掌握一定的方法和技巧，不需要编写程序即可在短时间内完成所需的图形。如果绘制的零件结构通用性越强，片断越多，则互换组合率越高，适用越广泛。基本能够满足工程技术人员及广大教师绘图方面的需要。如果要通过零件的建模来进一步解决加工的问题，还需要配合使用不同专业的CAD/CAM软件。
