CAD三维绘图教程与案例_很实用

。CAD绘图三维实体基础1.三维模型和三维坐标系的分类；2、三维图形的观察方法；3、创建基本的三维实体；4、从二维物体生成三维实体；5.编辑实体、实体的面和边；AutoCAD不仅具有强大的2D绘图功能，而且具有基本的三维建模能力。如果对象没有复杂的表面和可变的空间结构，可以使用AutoCAD轻松地建立对象的三维模型。本章将介绍AutoCAD三维绘图的基本知识。11.1几何模型的分类在AutoCAD中，用户可以创建三种类型的三维模型：线框模型、曲面模型和实体模型。这三个模型在计算机上以相同的方式显示，即以线框结构显示，但是用户可以使用特定的命令来使表面模型和实体模型的真实性显现出来。11.1.1线框模型线框模型是一种轮廓模型。它使用直线(3D空间中的直线和曲线)来表示三维实体，并且不包含表面和体积信息。模型不能隐藏或着色。此外，因为它不包含体积数据，所以用户不能获得物体的物理特征，例如质量、重心、体积、惯性矩，并且不能执行布尔运算。图11-1示出了三维线框模型，并且在消隐模式下也可以看到以下线条。然而，线框模型结构简单，易于绘制。11.1.2表面模型曲面模型用其曲面表示对象。表面模型具有表面和三维边界信息。表面是不透明的，并且会遮挡光线，因此可以渲染和隐藏表面模型。对于计算机辅助加工，用户也可以根据零件的表面模型形成完整的加工信息。但是，布尔运算无法执行。如图11-2所示，两种表面模型的冲裁效果是前片筒覆盖后长方体的一部分。图11-2表面模型图11-1线框模型11.1.3实体模型实体模型具有线、表面和物体的所有信息。对于这种类型的模型，可以区分对象的内部和外部，可以对其进行冲压、开槽和添加材料等布尔运算，可以对实体装配进行干涉检查，可以分析模型的质心、体积和转动惯量等质量特性。对于计算机辅助加工，用户还可以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所示是一个实体模型。图11-3实体模型11.2坐标系示例 3D坐标系、长方体、倒角、删除面AutoCAD的坐标系是一个三维直角坐标系，分为世界坐标系(WCS)和用户坐标系(UCS)。图11-4示出了两个坐标系中的图标。在图中，“x”或“y”的剪刀头方向表示当前坐标轴的x轴或y轴的正方向，z轴的正方向由右手定则确定。世界坐标系图11-4示出了坐标系的图标默认情况下，AutoCAD的坐标系是世界坐标系。世界坐标系是唯一的和固定的。对于二维绘图，在大多数情况下，世界坐标系可以满足绘图需要。然而，创建三维模型并不十分方便，因为用户经常不得不在不同的平面或沿某个方向绘制结构。如图11-5所示，绘制图形不能在世界坐标系中完成。此时，需要将绘图平面作为XY坐标平面，创建一个新的坐标系，然后调用绘图命令来绘制绘图。用户坐标系图11-5用户坐标系中的绘图任务：绘制实体，如图11-5所示。目的：通过画这个图形，学习长方体命令、立体倒角、删除面命令和建立用户坐标系的方法。知识储备：基本绘图命令的应用，对象捕捉和对象跟踪。绘图步骤分解：1.画长方体呼叫盒命令：实体工具栏：下拉菜单：绘图立体盒命令窗口：BOXAutoCAD提示：指定方框的角或中心点(CE) 0，0，0:在屏幕上的任意点单击指定角点或立方(C)/长度(L):L /选择给定的长宽高模式。指定长度： 30指定宽度： 20指定高度： 20画一个长30，宽20，高20的长方体，如图11-6所示。2.倒棱2D图形的倒角和圆角编辑命令在三维图形中仍然可用。单击编辑工具栏上的倒角按钮以调用倒角命令：命令： _倒角(修剪模式)当前倒角距离1=0.0000，距离2=0.0000选择第一条直线或折线(P)/距离(D)/角度(A)/修剪(T)/方法(M)/倍数(U):然后单击直线基本选择.输入曲面选择选项“下一个(N)/当前(确定)“当前”: /选择默认值。指定底面： 12的倒角距离将其他曲面的倒角距离指定为12.00003360/选择默认值12。选择一条边或环(左):然后点击AB线结果如图11-7所示。图11-7矩形倒角图11-6绘制长方体3.移动坐标系并绘制上表面圆由于AutoCAD只能在XY平面上绘制，要在上表面绘制图形，需要建立用户坐标系。因为世界坐标系的XY平面平行于CDEF平面，并且X轴和Y轴分别平行于四边形CDEF的边，所以只需要将世界坐标系移动到CDEF平面。移动坐标系只会改变坐标原点的位置，不会改变x轴和y轴的方向。如图11-8所示。(1)移动坐标系在命令窗口中输入命令动词“UCS”，AutoCAD提示：命令： ucs当前UCS名称： *世界*输入选项新(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(西)世界：米/选择移动选项。指定新原点或Z深度(Z) 0，0，03:对象捕捉打开选择点单击您也可以直接调用移动坐标系命令：UCS工具栏：下拉菜单：工具移动UCS(五)(2)画一个曲面圆打开对象跟踪和对象捕捉，调用圆命令，捕捉上表面的中心点，并绘制半径为5的上表面的圆。结果如图11-9所示。4.用三点法建立坐标系，在斜面上画圆(1)用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(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(西)世界：北/新坐标系。指定新UCS或Z轴的原点(ZA)/三个点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(v)/x/y/z 0，0，033363/选择三点法。指定新原点0，0，03:单击点H在正x轴范围内指定点50.9844，-27.3562和12.72793360，然后单击g点在UCS XY平面的正Y轴范围上指定点49.9844，-26.3562和12.7279:然后单击点C您也可以使用以下两种方法直接调用“三点法”来建立用户坐标系UCS工具栏：下拉菜单：工具新加州大学(西)三点(3)(2)画一个圆方法与步骤3相同，结果如图11-9所示。图11-9绘制上表面圆图11-8改变坐标系5.使用选定的实体曲面创建UCS，并在侧面画一个圆(1)选择一个实体表面来建立UCS在命令窗口中输入UCS并调用用户坐标系命令：命令： ucs当前UCS名称： *世界*输入选项新(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(西)世界：北指定UCS或Z轴的原点(ZA)/三个点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z0，0，0:F所选实体对象的面：拾取底部边缘附近一侧的实体表面输入选项“下一个(N)/X轴反向(X)/Y轴反向(Y)，接受： /接受图示结果。结果如图11-10所示。(2)画一个圆方法同上，完成图11-5所示的图形。图11-10在侧面画圆附加知识：1.这个例子介绍了建立用户坐标系的三种常用方法。在UCS命令中有许多选项：新(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/？/World (W)，每个选项功能如下：(1)新建(N):创建新的坐标系。选择此选项后，AutoCAD将继续提示：指定新UCS或Z轴的原点(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(v)/x/y/z 0，0，03:L指定新UCS的原点：原始坐标系被转换为指定的原点，并且新坐标系的坐标轴与原始坐标系的坐标轴方向相同。左Z轴(ZA):通过指定新坐标系的原点和Z轴正方向上的一个点来建立坐标系。l三个点(3):三个点用于建立坐标系，第一个点是新坐标系的原点，第二个点是x轴正向的一个点，第三个点是y轴正向的一个点。对象：根据选定的三维对象定义一个新的坐标系。此选项不适用于以下对象：三维实体、三维多段线、三维网格、视口、多行、区域、样条线、椭圆、射线、构造线、引线、多行文本。对于不是三维面的对象，在绘制对象时，新UCS的XY平面平行于有效的XY平面，但是X轴和Y轴可以不同地旋转。如果选择一个圆作为对象，圆的中心将成为新UCS的原点。x轴穿过选择点。l面(f):将UCS与实体对象的选定面对齐。在选定面的边界内或面的边缘单击，选定面将被高亮显示，并且UCS的X轴将与找到的第一个面上最近的边缘对齐。视(v):以垂直于观察方向的平面为XY平面，建立新的坐标系。统一惯例的起源保持不变。左/右/左：围绕指定轴将当前UCS旋转一定角度。(2)移动(m):通过平移当前UCS的原点来重新定义UCS，但保持其XY平面的方向不变。(3)正交(G):指定由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3D模型。如图11-11所示。图11-11在侧面画圆(4)上一个(P):恢复上一个UCS。AutoCAD保存最后创建的10个坐标系。重复“上一步”选项，逐步返回到上一个坐标系。(5)恢复：将保存的统一通信系统恢复到当前统一通信系统；恢复保存的UCS不会重新建立保存UCS时有效的查看方向。(6)保存：以指定名称保存当前UCS。(7)删除(d):从保存的用户坐标系列表中删除指定的UCS。(8)应用(A):当其他视口具有不同的UCS时；将当前UCS设置应用于指定视口或所有活动视口。(9)？列出用户定义的坐标系的名称，以及每个已保存的UCS相对于当前UCS的原点和X、Y、Z轴。(10)世界(W):将当前用户坐标系设置为世界坐标系。2.如果倒角或圆角创建的面不合适，可以使用“删除面”命令删除它，并调用“删除面”命令方法：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的过程中，经常需要从不同的方向观察图形。AutoCAD的默认视图是XY平面，方向是Z轴的正方向，看不到对象的高度。AutoCAD提供了多种创建三维视图的方法，可以从不同方向观察模型。常用标准视点观察模型和三维动态旋转方法。这里我们只介绍这两种常见的方法。标准视点观察实体工具栏如图11-12所示。图11-12视图工具栏任务：绘制对象，如图11-13所示图11-13股目的：通过绘制该对象，掌握用标准视点观察模型的方法和三维动态观察器的旋转方法，用圆角命令、布尔运算等编辑三维实体。知识存储：基本绘图命令、对象捕捉、用户坐标系建立绘图步骤分解：1.绘制立方体(1)创建两个新层：图层名称颜色线宽实体层白色继续默认辅助层黄色继续默认并将实体层作为当前层。单击视图工具栏上的西南等轴测按钮，将视点设置为西南方向。(2)绘制立方体单击“实体”工具栏上的“框”按钮以调用“框”命令：命令： _box指定方框的角或中心点(CE) 0，0，0:在屏幕上的任意点单击指定角或立方(C)/长度(L): C/绘制立方。指定长度： 20结果如图11-14所示。2.在上表面挖一个球形坑(1)将坐标系移动到上表面(2)拉球呼叫球命令：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 /表示当前轮廓体素线的数