1、#*CAD 绘制三维实体基础AutoCAD 除具有强大的二维绘图功能外，还具备基本的三维造型能力。若物体并无复杂的外表曲面及多变的空间结构关系，则使用 AutoCAD 可以很方便地建立物体的三维模型。本章我们将介绍 AutoCAD 三维绘图的基本知识。11.1 三维几何模型分类在 AutoCAD 中，用户可以创建 3 种类型的三维模型：线框模型、表面模型及实体模型。这 3种模型在计算机上的显示方式是相同的，即以线架结构显示出来，但用户可用特定命令使表面模型及实体模型的真实性表现出来。11.1.1 线框模型(Wireframe Model)线框模型是一种轮廓模型，它是用线（3D 空间的直线及曲线
2、）表达三维立体，不包含面及体的信息。不能使该模型消隐或着色。又由于其不含有体的数据，用户也不能得到对象的质量、重心、体积、惯性矩等物理特性，不能进行布尔运算。图 11-1 显示了立体的线框模型，在消隐模式下也看到后面的线。但线框模型结构简单，易于绘制。11.1.2 表面模型（Surface Model）表面模型是用物体的表面表示物体。表面模型具有面及三维立体边界信息。表面不透明，能遮挡光线，因而表面模型可以被渲染及消隐。对于计算机辅助加工，用户还可以根据零件的表面模型形成完整的加工信息。但是不能进行布尔运算。如图 11-2 所示是两个表面模型的消隐效果，前面的薄片圆筒遮住了后面长方体的一部分。
3、图 11-1 线框模型 图 11-2 表面模型#*11.1.3 实体模型实体模型具有线、表面、体的全部信息。对于此类模型，可以区分对象的内部及外部，可以对它进行打孔、切槽和添加材料等布尔运算，对实体装配进行干涉检查，分析模型的质量特性，如质心、体积和惯性矩。对于计算机辅助加工，用户还可利用实体模型的数据生成数控加工代码，进行数控刀具轨迹仿真加工等。如图 11-3 所示是实体模型。112 三维坐标系实例三维坐标系、长方体、倒角、删除面AutoCAD 的坐标系统是三维笛卡儿直角坐标系，分为世界坐标系（WCS）和用户坐标系（UCS） 。图 11-4 表示的是两种坐标系下的图标。 图中“X”或“Y”的
4、剪头方向表示当前坐标轴X 轴或 Y 轴的正方向，Z 轴正方向用右手定则判定。缺省状态时，AutoCAD 的坐标系是世界坐标系。世界坐标系是唯一的，固定不变的，对于二维绘图，在大多数情况下，世界坐标系就能满足作图需要，但若是创建三维模型，就不太方便了，因为用户常常要在不同平面或是沿某个方向绘制结构。如绘制图 11-5 所示的图形，在世界坐标系图 11-3 实体模型图 11-4 表示坐标系的图标世界坐标系#*下是不能完成的。此时需要以绘图的平面为 XY 坐标平面，创建新的坐标系，然后再调用绘图命令绘制图形。绘图步骤分解：1.绘制长方体调用长方体命令：实体工具栏：下拉菜单：绘图实体 长方体命令窗口：
5、BOX AutoCAD 提示： 指定长方体的角点或 中心点(CE) :在屏幕上任意点单击指定角点或 立方体(C)/ 长度(L):L /选择给定长宽高模式。指定长度: 30指定宽度: 20用户坐标系图 11-5 在用户坐标系下绘图任务：绘制如图 11-5 所示的实体。 目的：通过绘制此图形，学习长方体命令、实体倒角、删除面命令和用户坐标系的建立方法。知识的储备：基本绘图命令和对象捕捉、对象追踪的应用。#*指定高度: 20绘制出长 30，宽 20，高 20 的长方体，如图 11-6 所示。2.倒角用于二维图形的倒角、圆角编辑命令在三维图中仍然可用。单击“编辑”工具栏上的倒角按钮，调用倒角命令：命令
6、: _chamfer(“修剪”模式) 当前倒角距离 1 = 0.0000，距离 2 = 0.0000选择第一条直线或 多段线(P)/距离(D)/角度(A)/修剪(T)/方式(M)/多个(U):在 AB 直线上单击基面选择.输入曲面选择选项 下一个(N)/当前(OK) : /选择默认值。指定基面的倒角距离: 12指定其他曲面的倒角距离 : /选择默认值 12。选择边或 环(L):在 AB 直线上单击结果如图 11-7 所示。3.移动坐标系，绘制上表面圆因为 AutoCAD 只可以在 XY 平面上画图，要绘制上表面上的图形，则需要建立用户坐标系。图 11-6 绘制长方体 图 11-7 长方体倒角#
7、*由于世界坐标系的 XY 面与 CDEF 面平行，且 X 轴、Y 轴又分别与四边形 CDEF 的边平行，因此只要把世界坐标系移到 CDEF 面上即可。移动坐标系，只改变坐标原点的位置，不改变 X、Y 轴的方向。如图 11-8 所示。（1）移动坐标系在命令窗口输入命令动词“UCS” ，AutoCAD 提示：命令: ucs当前 UCS 名称 : *世界*输入选项 新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/ 应用(A)/?/世界(W) : M /选择移动选项。指定新原点或 Z 向深度(Z) : 选择 F 点单击也可直接调用“移动坐标系”命令：UCS 工具栏
8、：下拉菜单：工具移动 UCS（V）（2）绘制表面圆打开“对象追踪” 、 “对象捕捉” ， 调用圆命令，捕捉上表面的中心点，以 5 为半径绘制上表面的圆。结果如图 11-9 所示。4.三点法建立坐标系，绘制斜面上圆（1）三点法建立用户坐标系命令窗口输入命令动词“UCS”命令: ucs当前 UCS 名称 : *没有名称*输入选项 新建 (N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/ 删除(D)/应用(A)/?/世界(W) : N /新建坐标系。#*指定新 UCS 的原点或 Z 轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z : 3/选择三点方式。指定
9、新原点 :在 H 点上单击在正 X 轴范围上指定点 :在 G 点单击在 UCS XY 平面的正 Y 轴范围上指定点 :在 C 点单击也可用下面两种方法直接调用“三点法”建立用户坐标系UCS 工具栏：下拉菜单：工具新建 UCS（W）三点（3）（2）绘制圆方法同第 3 步，结果如图 11-9 所示。5.以所选实体表面建立 UCS，在侧面上画圆（1）选择实体表面建立 UCS在命令窗口输入 UCS，调用用户坐标系命令：命令: ucs当前 UCS 名称 : *世界*输入选项 新建 (N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/ 删除(D)/应用(A)/?/世界(W) : N 指定
10、 UCS 的原点或 Z 轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z:F 选择实体对象的面:在侧面上接近底边处拾取实体表面输入选项 下一个(N)/X 轴反向 (X)/Y 轴反向(Y) : /接受图示结果。结果如图 11-10 所示。（2）绘制圆方法同上步，完成图 11-5 所示图形。补充知识：1.本例介绍了建立用户坐标系常用的三种方法，在 UCS 命令中有许多选项:新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W) ,各选项功能如下：(1)新建(N)：创建一个新的坐标系，选择该选项后，AutoCAD 继续提
11、示：指定新 UCS 的原点或 Z 轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z : 指定新 UCS 的原点：将原坐标系平移到指定原点处，新坐标系的坐标轴与原坐标系的坐标轴方向相同。 Z 轴(ZA)：通过指定新坐标系的原点及 Z 轴正方向上的一点来建立坐标系。 三点(3)：用三点来建立坐标系，第一点为新坐标系的原点，第二点为 X 轴正方向上的一点，第三点为 Y 轴正方向上的一点。 对象(OB) ：根据选定三维对象定义新的坐标系。此选项不能用于下列对象：三维实体、三维图 11-10 绘制侧面上圆#*多段线、三维网格、视口、多线、面域、样条曲线、椭圆、射线、构造线、引线、多
12、行文字。对于非三维面的对象，新 UCS 的 XY 平面与绘制该对象时生效的 XY 平面平行，但 X 轴和 Y 轴可作不同的旋转。如选择圆为对象，则圆的圆心成为新 UCS 的原点。X 轴通过选择点。 面(F)：将 UCS 与实体对象的选定面对齐。在选择面的边界内或面的边上单击，被选中的面将亮显，UCS 的 X 轴将与找到的第一个面上的最近的边对齐。 视图(V)：以垂直于观察方向的平面为 XY 平面，建立新的坐标系。UCS 原点保持不变。 X/Y/Z：将当前 UCS 绕指定轴旋转一定的角度。(2)移动(M)：通过平移当前 UCS 的原点重新定义 UCS，但保留其 XY 平面的方向不变。(3)正交(
13、G)：指定 AutoCAD 提供的六个正交 UCS 之一。这些 UCS 设置通常用于查看和编辑三维模型。如图 11-11 所示。(4)上一个(P)：恢复上一个 UCS。AutoCAD 保存创建的最后 10 个坐标系。重复“上一个” 选项逐步返回上一个坐标系。(5)恢复(R) ：恢复已保存的 UCS 使它成为当前 UCS；恢复已保存的 UCS 并不重新建立在保存 UCS 时生效的观察方向。(6)保存(S)：把当前 UCS 按指定名称保存。(7)删除(D)：从已保存的用户坐标系列表中删除指定的 UCS。(8)应用(A)：其他视口保存有不同的 UCS 时；将当前 UCS 设置应用到指定的视口或所有活
14、动视口。(9)?：列出用户定义坐标系的名称，并列出每个保存的 UCS 相对于当前 UCS 的原点以及 X、Y 和 Z 轴。(10)世界(W)：将当前用户坐标系设置为世界坐标系。2.如果倒角或圆角所创建的面不合适，可使用 “删除面”命令删除，调用删除面命令方法：图 11-11 绘制侧面上圆#*实体编辑工具栏：下拉菜单：修改实体编辑删除面11.3 观察三维图形绘制球、视图、三维动态观察器、布尔运算在绘制三维图形过程中，常常要从不同方向观察图形，AutoCAD 默认视图是 XY 平面，方向为 Z 轴的正方向，看不到物体的高度。AutoCAD 提供了多种创建 3D 视图的方法沿不同的方向观察模型，比较
15、常用的是用标准视点观察模型和三维动态旋转方法。我们这里只介绍这两种常用方法。标准视点观察实体工具栏如图 11-12 所示。任务：绘制如图 11-13 所示的物体目的：通过绘制此物体，掌握用标准视点和用三维动态观察器旋转方法观察模型，使用圆角命令、图 11-13 股子图 11-12 视图工具栏#*布尔运算等编辑三维实体的方法。知识的储备：基本绘图命令、使用对象捕捉、建立用户坐标系绘图步骤分解：1绘制正方体（1）新建两个图层：层 名 颜色 线 型 线宽实体层 白色 Continues 默认辅助层 黄色 Continues 默认并将实体层作为当前层。单击“视图”工具栏上“西南等轴测”按钮，将视点设置为西南方向。（2）绘制正方体在“实体”工具栏上单击“长方体”按钮，调用长方体命令：命令: _box指定长方体的角点或 中心点(CE) :在屏幕上任意一点单击指定角点或 立方体(C)/ 长度(L): C /绘制立方体。指定长度: 20结果如图 11-14 所示。2挖上表面的一个球面坑（1）移动坐标系到上表面（2）绘制球调用球命令：实体工具栏：下拉菜单：绘图实体 球体命令窗口：SPHERE 当前线框密度: ISOLINES=4 /说明当前轮廓素线网格线数为 4。指定球体球心 : 利用双向追踪捕捉上表面的中心指定球体半径或 直径(D):5 结果如图 11-15 所示。（3）布尔运算
