CAD三维模型创建.pdf

第八章第八章 三维图形三维图形 8 1 绘制三维图形 本章要点 三维命令的使用和二维命令是一样的 只是熟练掌握命令的操作 步骤 当然还应具备一定的三维空间概念 三维图形的观察需多个视图 而且还需 要不断的切换用户坐标系 UCS 来进行绘制工作 还应该对三维的模型有一个初步的了解 分清线框架模型和实体模 型的基本概念 本章主要内容 定制用户坐标系 控制坐标系图标显示方式 绘三维面 绘制基本三维实体 AutoCAD 2006 提供了强大的三维绘图功能 在 AutoCAD 2006 中可以绘制 三维线型 三维平面以及用三维多边形网格表示的曲面 而且不需要 AME 模块 就可实现三维实体造型 8 1 定制用户坐标系 AutoCAD 提供的 UCS 命令可以帮助用户定制自己需要的用户坐标系 启动 UCS 命令的方法有如下几种 键盘输入 UCS Tools 菜单 在 Tools 菜单上单击 New UCS 子菜单中的 3 Point 选项 Standard 工具栏 在 Standard 工具栏上 单击 UCS 图标 用上述方法中任一种输入 UCS 命令后 AutoCAD 会提示 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 n 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 8 1 1 命名UCS选项卡 若选取命名选项卡 将出现 UCS 对话框 在该对话框中列出了已有的 UCS 用户可利用该对话框中的置为当前按钮将所选取的 UCS 设置为当前坐标系 8 1 2 设置选项卡 若单击设置选项卡 将出现如图 8 1 所示的设置选项卡对话框 图 8 1 8 1 3 正交选项卡 若选取正交选项卡 将出现如图 8 2 所示的正交 UCS 选项卡对话框 图 8 2 8 2 用命令自定义 UCS 坐标用命令自定义 UCS 坐标 1 在三维坐标系下 自定义用户坐标 用 UCS 命令 根据不同的选择 方式 建立用户坐标系 也可以将其保存 在以后的操作中 直接用名称调用 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 s 图 8 3 输入保存当前 UCS 的名称或 S1 说明 说明 新的 UCS S1 即建立 如图 8 3 所示 命令 ucs 当前 UCS 名称 S1 图 8 4 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 w 说明 说明 回到世界坐标系下 如图 8 4 所示 2 UCS UCS 和右手法则 1 AutoCAD 开发出 UCS 命令集 利用用户坐标系统 UCS AutoCAD 可以方便地将坐标系的原点指定在空间任何一点上 并可以通过旋转坐标 将要 编辑的面设置为 XY 平面 从而将三维绘图简化为二维绘图 大大简化了空间定 位的过程 如图 8 5 所示 置入圆柱体 布尔运算 新建 ucs 图 8 5 2 右手法则 A 伸开右手手掌 食指与母指保持垂直 中指与掌心垂直 则食指代 表 Y 轴正向 拇指代表 X 轴正向 中指代表 Z 轴正向 B 拇指指向正轴的方向 其余四指握拳的方向表示坐标旋转的方向 8 3 设置多视窗 视窗是 AutoCAD 在屏幕上显示图形的一个矩形区域 默认状态下把整个绘 图区域作为一个视窗 用户可通过视窗观察和绘制图形 用户也可根据需要把作 图屏幕分割成几个视窗 在各个视窗中设置不同的视点 从而更清楚地描述实体 8 3 1 利用对话框设置视窗 启动视口对话框的方法有如下几种 菜单 视图 视口 命名视口 弹出如 8 6 所示对话框 工具栏 在 标准 工具栏上单击图标 图 8 6 8 3 2 利用命令行提示设置视窗 启动命令行的方法如下 命令 Vports 注意 在图纸空间中设置的多视窗 在默认情况下是打开的 但如果分割视窗太多 超过 AutoCAD 的最大值 则 AutoCAD 将在尽可能多地打开视窗的同时 也会关闭某些视窗 分割视窗的操作只对当前视窗有效 8 4 绘制三维面 通过三维线框模型和三维面获得的图形 不能获得其物理特性 如物体的 质量 中心等信息 这些信息只有在 3D 实体获得 因此 三维面具有信息少 此类图形也不能对其进行编辑 同时图形占用的空间也少 AutoCAD 为创建三维空间中任意位置的平面提供了 3D face 命令 每个面的 顶点可以有不同的 X Y Z 坐标值 但顶点不能超过 4 个 用户可以通过如下几种方法启动 3Dface 命令 命令 3DFACE 菜单 在 绘图 曲面 三维面 如图 8 7 所示 工具栏 在 曲面 工具栏上单击 3D Face 图标 图 8 7 所示的右图就是利用 三维面 3DFACE 命令绘制的三维平面 图 8 7 8 5 利用对话框生成三维基本形体表面 三维基本形体表面有 长方体 棱锥体 楔形体 圆顶 球面 圆锥 圆环 圆盘和四边形网格等 打开菜单 绘图 Draw 下拉菜单 曲面 Surface 单击 三维面 3Dsurface 项 启动 3Dsurface 命令后 AutoCAD 弹出图 8 8 所 示的 3D Object 三维对象 对话框 在 3D Object 对话框中 左边的文本框中列 出了各个形体的名称 右边列出了三维基本形体表面的主要图例 用户双击要绘 制的形体的图例后 用户可以直接进行形体的绘制 下面具体介绍它们的操作过 程 图 8 8 8 5 1 长方体表面 用户可以利用 AutoCAD 提供的 Box 命令绘制长方体 可双击 3D Object 对 话框中的 Box 图标来启动 Box 命令 命令 box 指定长方体的角点或 中心点 CE 指定角点或 立方体 C 长度 L l 指定长度 100 指定宽度 800 指定高度 500 图 8 9 命令提示中的选项根据已知条件作出选择 长方体的长 宽 高的值均不能 为负值 结果如图 8 9 所示 8 5 2 棱锥体表面 用户可以通过双击 3D Object 对话框中的 Pyramid 的图例来启动 Pyramid 命 令 启动 Pyramid 命令后 AutoCAD 将提示 例 命令 ai pyramid 正在初始化 已加载三维对象 指定棱锥面底面的第一角点 指定棱锥面底面的第二角点 指定棱锥面底面的第三角点 指定棱锥面底面的第四角点或 四面体 T 指定棱锥面的顶点或 棱 R 顶面 T t 指定顶面的第一角点给棱锥面 指定顶面的第二角点给棱锥面 指定顶面的第三角点给棱锥面 指定第四个角点作为棱锥面的顶点 三棱台表面 三棱锥表面 四棱锥台 四棱锥 倒立的三棱台 图 8 10 8 5 3 圆顶表面 用户可以通过双击 3D Object 对话框中的 Dome 图标来启动 Dome 命令 启 动该命令后 AutoCAD 有如下提示 命令 ai dome 指定中心点给上半球面 图 8 11 指定上半球面的半径或 直径 D 50 输入曲面的经线数目给上半球面 输入曲面的纬线数目给上半球面 结果如图 8 11 所示 8 5 4 球形表面 用户可以通过双击 3D Object 对话框中的 sphere 图标来启动 Sphere 命令 启 动该命令后 AutoCAD 会提示 命令 ai sphere 指定中心点给球面 指定球面的半径或 直径 D 100 输入曲面的经线数目给球面 输入曲面的纬线数目给球面 执行完以上操作 用户可以绘制出如图 8 12 图 8 12 所示的球形表面 8 6 绘制基本三维实体 三维实体是三维图形中最重要的部分 三维实体具有实体的特征 用户可以 对它进行钻孔 挖槽 倒角等编辑操作 绘制三维实体的方法有许多种 在本 小节中将主要介绍如何通过 AutoCAD 提供的命令绘制以及如何由二维面和二维 多段线转换而得 在 Draw 菜单的 Solids 子菜单如左图所示中集中了 AutoCAD 提供的绘制三 维实体的命令 用户也可以通过在 Toolbars 对话框中选取 Solids 选项 得到的如 右图 8 13 图 8 13 实体工具栏 实体子菜单 所示的实体 Solids 工具栏来绘制三维实体 8 6 1 长方体长方体 启动 Box 命令的方法有如下几种 命令 Box 菜单 在 绘图 实体 Solids Box 工具栏 在实体 Solids 工具栏上图标 其余两项的含义与前面介绍的同名项的含义相同 8 6 2 球体 启动 Sphere 命令的方法有如下几种 命令 Sphere 菜单 在 绘图 实体 Solids Sphere 工具栏 在实体 solids 工具栏上单击图标 8 6 3 圆柱体 启动 Cylinder 命令的方法有如下几种 命令 Cylinder 菜单 在 绘图 实体 Solids Cylinder 工具栏 在实体 Solids 工具栏上单击图标 图 8 14 利用 Cylinder 命令输入 C 直接以点确定高度绘制椭圆柱体 命令 cylinder 当前线框密度 ISOLINES 4 指定圆柱体底面的中心点或 椭圆 E 指定圆柱体底面的半径或 直径 D 100 指定圆柱体高度或 另一个圆心 C c 指定圆柱的另一个圆心 图 8 14 8 6 4 圆锥体 启动 Cone 命令的方法有如下几种 命令 Cone 菜单 在 绘图 实体 Solids Cone 工具栏 在 Solids 的工具栏上单击图标 8 6 5 拉伸实体 对封闭的二维实体通过 Extrude 命令沿指定的高度进行拉伸 形成复杂的三 维实体 如图 8 15 所示 启动 Extrude 命令的方法有如下几种 命令 Extrude 或 Ext 菜单 在 绘图 实体 Solids Extrude 工具栏 在 Solids 工具栏上单击图标 三维实体 1 绘制二维平面图形 绘制二维平面图形 命令 polygon 输入边的数目 3 指定正多边形的中心点或 边 E e 二维图形 指定边的第一个端点 指定边的第 二个端点 图 8 15 命令 fillet 当前设置 模式 修剪 半径 10 0000 选择第一个对象或 多段线 P 半径 R 修剪 T 多个 U r 指定圆角半径 50 选择第一个对象或 多段线 P 半径 R 修剪 T 多个 U p 选择二维多段线 3 条直线已被圆角 2 拉伸成三维实体 拉伸成三维实体 命令 extrude 当前线框密度 ISOLINES 4 选择对象 找到 1 个 选择对象 指定拉伸高度或 路径 P 300 指定拉伸的倾斜角度 调整视图 即为图 8 15 所示效果 注意 若输入的拉伸高度为负值 则沿 Z 轴负方向拉伸旋转实体 用户可以在二维图 形中 用 Region 命令将封闭的图形建立成为一个区域图形 用 Extrude 命令对整个区域进 行拉伸 最终形成复杂的三维图形 拉伸的多义线必须是封闭的 一个块中的实体 不封闭 的多义线或各相交的段是自成一节的多义线不能作为拉伸的实体 当拉伸多义线时 多义线 包含的顶点数不能少于 3 个 但也不能大于 500 个 AutoCAD 不能拉伸自交叉或重叠的实体 8 6 6 旋转实体 旋转实体是将一些封闭的二维图形绕指定的轴进行旋转而形成三维实体 用 户可以用以下几种方法启动 Revolve 命令 命令 Revolve 菜单 在 绘图 实体 Solids Revolve 工具栏 在 Solids 工具栏上单击图标 注注 旋转之前应绘制图 8 16 左边的二维封闭图形 通过旋转而得到右边的旋转体 命令 revolve 图 8 16 当前线框密度 ISOLINES 4 选择对象 找到 1 个 选择对象 指定旋转轴的起点或 定义轴依照 对象 O X 轴 X Y 轴 Y 指定轴端点 指定旋转角度 注意 用 Line 命令绘制的直线不能直接作为旋转实体 必须对其利用 Pedit 命令进 行多义线编辑 使之成为完整封闭的多义线 才能旋转生成三维实体 每执行一次 Revolve 命令 只能旋转一个二维实体 8 7 三维实体编辑三维实体编辑 需要构建复杂的三维对象 就要对其进行编辑 它创建的物体比曲面更逼真 还可以合并或相加减实体 并得到它们的物理信息 8 7 1 布尔运算 布尔运算是三维对象编辑的一个常用工具 它包括 并集 UNION 差 集 SUBTRACT 交集 INTERSECT 三种实体编辑命令 其运算模式如 图 8 17 所示 交集 差集 图 8 17 并集 8 7 2 实体编辑命令 1 实体编辑用命令的方式 命令 solidedit 实体编辑自动检查 SOLIDCHECK 1 输入实体编辑选项 面 F 边 E 体 B 放弃 U 退出 X f 输入面编辑选项 拉伸 E 移动 M 旋转 R 偏移 O 倾斜 T 删除 D 复制 C 着色 L 放弃 U 退出 X e 选择面或 放弃 U 删除 R 找到一个面 图 8 18 选择面或 放弃 U 删除 R 全部 ALL 指定拉伸高度或 路径 P 30 指定拉伸的倾斜角度 20 已开始实体校验 输入面编辑选项 拉伸 E 移动 M 旋转 R 偏移 O 倾斜 T 删除 D 复制 C 着色 L 放弃 U 退出 X 实体编辑自动检查 SOLIDCHECK 1 输入实体编辑选项 面 F 边 E 体 B 放弃 U 退出 X 通过实体编辑 我们可对实体的面 边 体分别进行以下操作 拉伸 移 动 旋转 偏移 倾斜 删除 复制 着色等 用命令操作 分别对各选项进行 选择即可 如图 8 18 是对 8 17 并集后的形体进行顶面的拉伸以后的结果 1 实体编辑用工具栏方式 调出实体编辑工具条 如图 8 19 所示 拉伸面 偏移面 倾斜面 着色面 着色边 清除 抽壳 拉伸面 删除面 复制面 分割 检查 图 8 19 例如 仍对图 8 17 的并集形体进行顶面的偏移 用工具栏操作顺序为 点击偏移面按钮后 按命令栏的提示进行以后的操 作 从命令栏的提示内容和结果表明 偏移面只能作面的平行拉动 而不能象拉 伸面一样可以作拓扑运算 结果如图 8 20 所示 命令 solidedit 实体编辑自动检查 SOLIDCHECK 1 输入实体编辑选项 面 F 边 E 体 B 放弃 U 退出 X face 输入面编辑选项 拉伸 E 移动 M 旋转 R 偏移 O 倾斜 T 删除 D 复制 C 着色 L 放弃 U 退 出 X offset 选择面或 放弃 U 删除 R 找到一个面 选择面或 放弃 U 删除 R 全部 ALL 指定偏移距离 20 已开始实体校验 已完成实体校验 图 8 20 输入面编辑选项 拉伸 E 移动 M 旋转 R 偏移 O 倾斜 T 删除 D 复制 C 着色 L 放弃 U 退 出 X 取消 注意注意 偏移面按指定的距离或通过指定的点 将面均匀地偏移 正值增大实体尺寸或体积 负值减小实体尺寸或体积 3 移动面的编辑 沿指定的高度或距离移动选定的三维实体对象的面 一次可以选择多个面 选择面或 放弃 U 删除 R 选择一个或多个面 注意 注意 用户指定的两点定义了位移矢量 此矢量指示选定面的移动距离和 移动方向 AutoCAD 使用第一个点作为基点并相对于基点放置一个对象 如果指 定一个点 通常作为坐标输入 然后按 ENTER 键 AutoCAD 将使用此坐标作 为新位置 4 旋转面的编辑 绕指定的轴旋转一个面 多个面或实体的某些部分 选择面或 放弃 U 删除 R 选择一个或多个面 或输入选项 指定旋转角度或 参照 R 指定角度或输入 r 5 倾斜面的编辑 按一个角度将面进行倾斜 倾斜角度的旋转方向由选择基点和第二点 沿选 定矢量 的顺序决定 选择面或 放弃 U 删除 R 选择一个或多个面 或输入选项 指定基点 指定点 1 指定沿倾斜轴的另一个点 指定点 2 指定倾斜角度 指定一个 90 到 90 度之间的角度 正角度将往里倾斜选定的面 负角度将往外倾斜面 默认角度为 0 此时面 被垂 直拉伸 选择集中所有选定的面将倾斜相同的角度 说明 以上关于倾斜面的操作中 在命令栏的提示下 指定基点是以 1 点 为基点 第二点为编号 2 的点 倾斜轴的方向与点击起点和端点选取顺序有关 将会得到不同的结果 其平面倾斜的时 如果角度为正 平面向内倾斜 角度为 负 平面向外倾斜 图 8 21 原图形 移动面 旋转面 倾斜面 8 7 3 3D阵列 三维图形的阵列 应该分别沿X Y Z三坐下轴进行排列 菜单 修改 三维操作 三维阵列 图 8 22 所示 命令 3darray 正在初始化 已加载 3DARRAY 选择对象 找到 1 个 选择对象 找到 1 个 选择对象 选择对象 输入阵列类型 矩形 R 环形 P 输入阵列类型 矩形 R 环形 P 图 8 22 输入行数 3 输入行数 3 输入列数 3 输入列数 3 输入层数 2 输入层数 2 指定行间距 200 指定行间距 200 指定列间距 300 指定列间距 300 指定层间距 100 指定层间距 100 环形阵列如图8 23所示 环形阵列如图8 23所示 命令 3darray 命令 3darray 正在初始化 已加载 3DARRAY 正在初始化 已加载 3DARRAY 选择对象 找到 1 个 选择对象 找到 1 个 选择对象 选择对象 输入阵列类型 矩形 R 环形 P p 输入阵列类型 矩形 R 环形 P p 输入阵列中的项目数目 18 输入阵列中的项目数目 18 指定要填充的角度 逆时针 顺时针 指定要填充的角度 逆时针 顺时针 图 8 23 旋转阵列对象 是 Y 否 N 旋转阵列对象 是 Y 否 N 指定阵列的中心点 指定阵列的中心点 ZX 面镜像 YZ 面镜像 指定旋转轴上的第二点 8 7 4 3D 镜像 菜单 修改 三维操作 三维镜像 命令 MIRROR3D 选择对象 找到 1 个 选择对象 指定镜像平面 三点 的第一个点或 对象 O 最近的 L Z 轴 Z 视图 V XY 平面 XY YZ 平面 YZ ZX 平面 ZX 三点 3 xy 指定 XY 平面上的点 是否删除源对象 是 Y 否 N 注意 注意 三维镜像是以平面为对称 8 7 5 3D 旋转 菜单 修改 三维操作 三维旋转 命令 rotate3d 当前正向角度 ANGDIR 逆时针 ANGBASE 0 选择对象 找到 1 个 选择对象 指定轴上的第一个点或定义轴依据 对象 O 最近的 L 视图 V X 轴 X Y 轴 Y Z 轴 Z 两点 2 x 图 8 25 指定 X 轴上的点 指定旋转角度或 参照 R 90 将图 8 24 原图形 绕 X 轴旋转 90 度 结果表明如图 8 25 所示 注意 注意 旋转角度是有方向性的 要遵循右手法则 8 7 6 对齐 对齐是让三维形体的某一个面 一般是用平面上的三点来确定的 与另一实 体的指定面上的点对正 原形体与对应的形体的面可以通过对齐 实现自动缩放 菜单 修改 三维操作 对齐 命令 align 图 8 26 选择对象 找到 1 个 选择对象 指定第一个源点 指定第一个目标点 指定第二个源点 指定第二个目标点 指定第三个源点或 是否基于对齐点缩放对象 是 Y 否 N N 8 7 7 实体圆角 对三维实体进行圆角 采用普通的二维圆角命令 FILLET 在命令提示下 要选择需要倒角的 边 可以作出多条边的选择 命令 FILLET 当前设置 模式 修剪 半径 10 0000 选择第一个对象或 多段线 P 半径 R 修剪 T 多个 U 输入圆角半径 选择边或 链 C 半径 R 选择边或 链 C 半径 R 选择边或 链 C 半径 R 选择边或 链 C 半径 R 已选定 1 2 3 4共4 个边用于圆角 如图8 27所示 图 8 27 8 7 8 实体倒角 对指定的三维实体进行倒斜角的操作 如图 8 28 所示 命令 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 d 指定第一个倒角距离 30 指定第二个倒角距离 20 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 基面选择 输入曲面选择选项 下一个 N 当前 OK 指定基面的倒角距离 指定其他曲面的倒角距离 选择边或 环 L 选择边或 环 L 图 8 28 注意 注意 三维实体的圆角和倒角是以实体的边作为操作对象的 8 7 9 抽壳 如图 8 29 所示 在不同的视图上 分别绘制圆和管道路径 用样条线或多 段线 通过拉伸 用拉伸实体命令完成管道制作 再对实体进行抽壳 偏移距离 为管道 或壳体 壁厚 其值不得为负值 操作程序如下 1 管道路径 命令 chamfer 修剪 模式 当前倒角距离 1 30 0000 距离 2 20 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 取消 命令 命令 fillet 当前设置 模式 修剪 半径 0 0000 选择第一个对象或 多段线 P 半径 R 修剪 T 多个 U r 指定圆角半径 30 选择第一个对象或 多段线 P 半径 R 修剪 T 多个 U p 选择二维多段线 2 条直线已被圆角 2 管道端面投影圆 命令 circle 指定圆的圆心或 三点 3P 两点 2P 相切 相切 半径 T 指定圆的半径或 直径 D 20 3 拉伸实体 命令 extr