1.1.1 工程图样与工程图学
工程图样是按照一定投影方法和表达规则，用图形、尺寸、符号及文字说明表达工程对象的技术文件。图形着重表达形状、结构与位置，尺寸确定大小和定位，符号与文字补充材料、构造及技术要求。工程人员通过绘图表达设计意图，通过读图理解对象并开展后续工作。工程制图包含形成和识读这些图样所需的理论、方法与技术。[1]
真实工程对象具有形状、材料、用途等多种特征。研究形状时，可以暂时撇开材料、颜色等因素，把对象抽象为具有一定大小、形状和位置的几何形体。例如，厂房柱可先抽象为棱柱，带孔底座可先看作长方体切去一个圆柱体。由复杂对象识别基本形体及其相互关系，是学习读图、绘图和建模的共同起点。
把三维形体表达在二维平面上，需要建立空间与平面之间的对应关系。投影法通过投射线将形体上的点投射到投影面上；当投射线相互平行并垂直于投影面时，称为正投影。工程图样常从几个选定方向取得正投影，再按照规定关系配置视图，以表达形体的不同方面。一个视图能够反映部分形状和尺寸，几个相互联系的视图可以共同说明空间结构。[2][3]
工程图学为上述表达提供理论基础。学习中既要理解点、线、面与形体的投影规律，也要掌握工程图样的表达方法，并把几何分析与实际构造联系起来。照片或三维外观图便于获得直观印象，规范图样则通过规定的视图、尺寸和说明传递较为明确的技术信息。
正投影怎样形成
沿互相平行、垂直于投影面的方向，把同一形体的特征点投到平面上。
观察方向
左侧空间示意采用示意投影；橙色线表示正投影方向。右侧单独给出对应二维视图，绘图配置见 R1-02。
1.1.2 从手工绘图到二维CAD
手工绘图主要包括徒手草图和使用绘图工具绘制图样。草图便于记录观察结果、交流构思和分析结构。例如，讨论一个底座的改进方案时，可以先画出外轮廓和孔的位置，再补充厚度与主要尺寸。使用尺规等绘图工具，则可按要求完成较为规整的图样。手工绘图训练有助于把观察、空间想象与图形表达联系起来。
CAD是计算机辅助设计（computer-aided design）的英文缩写。二维CAD以平面图形为主要表达形式，借助计算机完成线段、圆弧、图块、尺寸和文字等内容的绘制与编辑。与手工绘图相比，修改、复制、存储和输出图样更为方便；绘图者仍需确定视图关系、表达方案和尺寸标注。
绘图工具的变化并未改变工程表达的基本要求。例如，将底座长度由200 mm改为220 mm时，应修改相关几何图形和关联尺寸，仅把尺寸文字改为“220”会造成表达不一致。软件操作应建立在读懂形体、理解投影和掌握制图规则的基础上。
修改模型后，尺寸是否一致
把长度从200改为220，比较几何轮廓与尺寸文字是否同步。
选择修改方式
演示两种编辑结果，不模拟某个CAD软件的具体命令。关联尺寸需要正确的几何与约束设置。
1.1.3 从三维几何建模到信息化工程模型
模型是根据一定目的对对象作出的抽象表达，保留完成任务所需的特征，而不必复制对象的全部细节。三维几何建模直接在计算机中建立对象的空间形体。模型可以转动观察、进行剖切，也可以用于生成不同方向的视图。建立简单形体时，常从二维轮廓出发，通过拉伸、旋转等操作生成实体，再通过叠加或切除形成孔、槽、凸台等结构。这样，形体分析与模型构建之间便形成了直接联系。[4]
在参数化建模中，长度、孔径等数值可以作为参数；平行、垂直、同心以及距离等条件可以作为约束。孔、槽、凸台等具有一定形状和作用的结构，可以按建模系统的规则组织为特征。以带孔底座为例，长、宽、厚与孔径确定其主要尺寸；孔轴垂直于底座顶面并通过顶面中心的条件，确定孔的方向和位置。参数与约束共同表达建模意图，修改时应理解它们之间的关联。[5]
工程模型还可以包含超出外形的内容。机械产品模型能够记录材料、加工要求和装配关系；建筑及工程构件模型能够记录构件类别、编号、所属楼层和其他专业属性。信息化建模据此把形体与工程数据组织起来，使同一对象的几何表达和有关信息相互关联。机械产品与建筑工程采用的信息组织方式有其专业特点，不能把所有带属性的三维模型都称为BIM。[4][6]
图1-1概括了工程表达从手工图样、二维CAD到三维模型和信息模型的发展联系。不同方式在工程中仍可并用：构思时可画草图，技术交底时可查阅图样，观察空间关系时可使用模型，查询构件资料时可利用模型所关联的信息。
图中箭头表示表达与信息组织能力的扩展，不表示后一种方式完全取代前一种方式。
同一对象的四种表达
依次切换表达方式，观察“带通孔底座”增加了哪些可读信息。
拖动或方向键旋转 · 滚轮缩放01 / 手工草图
不同方式可以并用；演进不表示后者完全取代前者。
