第10章 三维操作和实体编辑

1、第10章三维操作和实体编辑 考点预览1. 布尔运算2. 三维对齐3. 自由动态观察4.分隔和抽壳实体5.拉伸面与移动面6. 三维镜像与三维整列课前预习本章主要讲解编辑三维实体个各种方法与技巧，基本实体创建完成后，通常需要进行多次的修改才能达到创建的目的。这其中就要求用户要明白自己绘制的是什么模型，模型可以由那些基本实体编辑得到，即绘图思路要清晰。10.1任务33使用动态观察器使用动态观察器允许用户从不同的角度、高度和距离查看图形中的对象。使用以下使用动态观察器在三维视图中进行动态观察、回旋、调整距离、缩放和平移。10.1.1简单点评三维动态观察器有如下所示的几点作用。l 调整距离：垂直移动光标

2、时，将更改对象的距离。可以使对象显示的较大或较小，并可以调整距离。l 回旋：在拖动方向上模拟平移相机。查看的目标将更改。可以沿 XY 平面或 Z 轴回旋视图。 l 缩放：模拟移动相机靠近或远离对象。“放大”可以放大图像。 l 平移：启用交互式三维视图并允许用户水平和垂直拖动视图。10.1.2核心知识三维动态观察是围绕目标移动。视点位置移动时，视图的目标将保持静止。目标点是视口的中心，而不是正在查看的对象的中心。可以创建任何导航的预览动画。在创建运动路径动画之前要先创建预览以调整动画。用户可以创建、录制、回放和保存该动画。在“视图”面板中可以执行相关命令，如图10-1所示。图10-1三维动态观察

3、器1.受约束的动态观察指模型沿 XY 平面或 Z 轴约束三维动态观察。2.自由动态观察不参照平面，可以在任意方向上进行动态观察。沿 XY 平面和 Z 轴进行动态观察时，视点不受约束，与受约束的动态观察相对应。3.连续动态观察连续地进行动态观察。在要使连续动态观察移动的方向上单击并拖动，然后松开鼠标按钮。轨道沿该方向继续移动。10.1.3任务实际操作前面只是概括性的介绍了三维动态观察的相关理论知识，下面就进入实质性的模拟练习，使用户对三维动态观察器有一个具体的认识。步骤1 ：启动AutoCAD 2009，打开随书光盘中的“dwg1010.1.3.dwg”图形文件，如图10-2所示。图10-2打开

4、文件步骤2：在功能区的“默认”选项卡下的“视图”面板中，单击“自由动态观察”后面的下拉菜单按钮，在弹出的下拉菜单中单击“受约束的动态观察”按钮，如图10-3所示。 图10-3 执行“受约束的动态观察”命令步骤3：按住鼠标左键，将其缓慢拖动，可见模型可以按其鼠标移动的方向沿 XY 平面或 Z 轴移动，如图10-4所示。图10-4沿 XY 平面移动步骤4：当模型移动在如图10-5所示的位置时，如我们想向上移动以便更好的观察图形时，发现其向上移动不了模型，因其次命令是“.受约束的动态观察”，这就是它的局限性之一。图11-5向上移动模型步骤5：在功能区的“默认”选项卡下的“视图”面板中，单击“自由动态

5、观察”后面的下拉菜单按钮，在弹出的下拉菜单中单击“自由动态观察”按钮，如图10-6所示。图10-6执行“自由动态观察”命令步骤6：此时在绘图区中心出现一个绿色的圆，在其四周又分别套有其四个小圆，其光标显示也变换成了其特有的图形，如图10-7所示。图10-7自由动态观察显示效果步骤7：在此状态下可以拖动鼠标任意移动其模型，如图10-8所示。 图10-8自由动态观察模型步骤8：接着在“视图”面板中执行“连续动态观察”命令，移动一下光标，此时会发现模型会自动在绘图区旋转，如图10-9所示。图10-9连续动态观察模型10.1.4深度解析在动态观察中改变视觉样式如果在使用动态观察器的同时从面板中更改视觉

6、样式，则系统会自动退出态观察，其正确的操作步骤是在绘图区域中单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择视觉样式，如图10-10所示。图10-10选择视觉样式10.2任务34 对三维实体进行布尔运算基本上所有复杂的模型创建都运用到了布尔运算，布尔运算在三维实体建模这一块有着非常重要的作用，本节就对相关知识进行详细讲解。10.2.1简单点评布尔运算是通过对两个以上的物体进行并集、差集、交集的运算，从而得到新的物体形态。三维实体的布尔运算和面域的操作相似，只不过面域是面，而实体是三维模型。10.2.2核心知识在菜单浏览器中执行“修改实体编辑并集”菜单命令，或是直接在“默认”选项卡下的“实体编辑”面板中都可

7、执行相关命令，如图10-11所示。图10-11布尔运算1.并集并集是将两个或多个实体合并为一个实体，相交的部分将被删除，运算完成后两个物体将成为一个物体。选择对象可以是任意多个不同平面中的面域或实体。2.差集差集是将一个实体去切割另外一个实体，从而创建新的实体的方法。但执行减操作的两个面域必须位于同一平面上。3.交集交集是将两个或多个实体相交的部分保留下来，删除不相交的部分，用两个实体的共有部分生成一个新的实体。选择对象可以是位于任意多个不同平面中的面域或实体。10.2.3任务实际操作通过前面的讲解，对相关的概念应该有个大体的认识了，下面就进入相关实例操作以便更加熟练的掌握相关知识。步骤1 ：

8、启动AutoCAD 2009，打开随书光盘中的“dwg0910.2.3.dwg”图形文件，如图10-12所示。图10-12 打开图形文件步骤2：将视觉样式设置为三维线框，在菜单浏览器中执行“修改实体编辑差集”菜单命令，如图10-13所示。 图10-13 执行菜单命令步骤3：根据命令窗口提示，单击选择模型外侧的圆台为被减去的对象，如图10-14所示。接着右击鼠标，单击选择圆环为要减去的对象，如图10-15所示。 图10-14选择被减去的对象图10-15 选择要减去的对象步骤4：在功能区的“默认”选项卡下的“实体编辑”面板中，单击“布尔运算”下拉按钮 ，在弹出的快捷菜单中执行“并集”命令，如图10

9、-16所示。 图10-16 执行并集命令步骤5：根据命令窗口提示，单击要进行并集运算的实体，如图10-17所示。接着右击鼠标执行并集运算，运算结果如图10-18所示。对象3对象2对象1 图10-17选择并集运算对象图10-18并集运算结果步骤6：执行差集运算，选择最外面的实体为被减去的对象，减去的对象为其余的所有实体，如图10-19所示。将其视觉样式设置为“概念”，差集运算后的结果如图10-20所示。 图10-19 选择减去的对象 图10-20 差集运算后的结果步骤7：执行“直线”命令，在模型的右下角创建一直线，如图10-21所示。 图10-21创建直线步骤8：在功能区的“视图”选项卡下的“U

10、CS”面板中，单击“原点”按钮，前面创建的直线中点处单击指定为新的原点，如图10-22所示。 图10-22指定新原点步骤9：单击ViewCube上面的“上”指定视口，如图10-23所示。 图10-23选择视口步骤10：执行“长方体”命令，在视图中单击两指定两对角点框选住模型，如图10-24所示。 图10-24指定长方体底面对角点步骤11：向上拖动鼠标，当视图中的长方体把模型全部遮蔽时单击指定长方体高度，如图10-25所示。图10-25指定长方体高度创建长方体步骤12：在“视图”面板中单击“自由动态观察”按钮，旋转观察创建的长方体，如图10-26所示。图10-26自由动态观察模型步骤13：在“实

11、体编辑”面板中执行“交集”命令，选择窗口中的两实体为交集对象，如图10-27所示。图10-27选择交集对象步骤14：右击鼠标完成交集运算，其运算后的结果如图10-28所示。图10-28运算结果10.2.4深度解析布尔运算的顺序选择 在执行布尔运算的时候特别要注意到底要减去那一部分，想保留什么结果，如交集与差集之间的区别。如图10-29所示，为三个相交的实体。不管它们的选择顺序怎么样变化，它们之间执行交集的运算结果只有一个，如图10-30所示。图10-29三个相交的实体图10-30交集运算结果而图10-29的三个实体由于选择顺序的不同，它们之间执行差集的结果却有三种，如图10-31，10-32与

12、10-33三种结果。图10-31差集结果一图10-32差集结果二图10-31差集结果三10.3任务35实体编辑AutoCAD中可以对实体的面进行一系列编辑。例如可以复制和拉伸实体面，移动和偏移实体面，旋转和倾斜实体面，还可以对实体进行分割和抽壳。在创建具有空心的图形时，经常用到“抽壳”命令。10.3.1简单点评本小节主要讲解实体的编辑方法和技巧。在建模的过程中，通过简单基本实体的叠加、求差等方法是不能完成形状比较，特征很鲜明的一些实体，特别是在构建曲面体时，一般的操作方法是不能达到设计要求的。而对简单实体的各表面或者边，再次进行不同方向和不同角度的拉伸、移动、偏移、旋转、倾斜、复制等操作，通过

13、多变的操作方法和设计思路，从而得到更加灵活、更加接近设计要求的实体造型。10.3.2核心知识1.拉伸面与移动面拉伸面是指对象或平面按指定方向和距离，通过拉伸的方式创建三维实体或曲面的过程。移动面是指对象或平面按指定基点和距离，通过拉伸的方式创建三维实体的过程。只要知道距离的大小值，通常拉伸实体面与移动实体面的效果相同，如图10-32所示，通过拉伸面与移动面都可得到相同的结果。通过拉伸或移动后的模型原始模型图10-32拉伸实体面与移动实体面2. 偏移与删除实体面偏移面是指按照指定的距离将面向内或外均匀的偏移，一次可以选择多个面，即通过偏移的面是原来的面通过“平行复制”而得到的。删除面是删除多余的

14、面，但不能删除结构面，即不能删除构造实体的面。如图10-33所示，右上角为偏移圆弧面后的结果，右下角为删除圆弧后的结果。图10-33偏移与删除实体面3.旋转面与倾斜面旋转面的旋转角度在0360度之间，在旋转面过程中，应注意旋转轴的选择和输入角度正负值的关系，在倾斜面过程中，应注意基点的选择和输入倾斜度正负值的关系。如图10-34所示，执行“旋转面”或者“倾斜面”命令都可以由左方的图形创建出右方的上下两个图形。图10-34旋转面与倾斜面4.着色和复制实体面着色面即给对象指定一种特定的颜色，以代替该对象在本图层中的颜色。将对象归类到其他图层以改变其颜色，也是一种常用的方法。复制面是将面复制为面域或

15、体，需要指定基点和位移。如图10-35所示。图10-35着色和复制实体面5.抽壳与分隔实体抽壳是指以三维实体为源对象，创建出一个和源对象相似的壳类零件（具有厚度的薄壁），也可以看作是由源对象的表面向内或向外偏移而得到的新对象。指定正值向实体外层抽壳；输入负值向实体内层抽壳。分割实体是将三维实体对象分解成原来组成三维实体的对象。如图10-36所示为抽壳后的模型。图10-36抽壳10.3.3任务实际操作通过前面的讲解，我们下面就运用本节的相关知识创建一塑料壳体面框，首先创建一实体框架，接着进行圆角处理，然后创建倾斜面，最后进行抽壳处理完成壳体框架的创建，相关操作步骤如下所示。步骤1：新建文件，进入

16、“三维建模”空间，在功能区的“默认”选项卡下的“视图”面板中，将视觉样式设置为“三维线框”，如图10-37所示。图10-37 设置视觉样式间步骤2：执行长方体命令，创建一长、宽、高分别为45、40、12的长方体，设置视口为“西南等轴侧”视图，如图10-38所示。 图10-38创建长方体步骤3：继续执行“长方体”命令，在其前面创建的长方体正中创建一长、宽、高为25、20、12的长方体，如图10-39所示。图10-39创建小长方体步骤4：执行“差集”布尔运算，用大长方体减去小长方体，如图10-40所示。图10-40执行差集运算步骤5：在“默认”选项卡下的“修改”面板中单击“圆角”按钮，接着单击方框

17、的棱边，输入数值6，接着在键盘上按Enter键确认，如图10-41所示。图10-41输入圆角半径值6步骤8：右击鼠标，在弹出的快捷菜单中执行“确认”命令，如图10-42所示。图10-42执行倒圆角步骤9：将边框的外棱全部进行半径为6的圆角处理，将其模型着色后，设置为概念视觉样式，模型显示如图10-43所示。图10-43概念视觉样式显示步骤10：继续执行“倒圆角”命令，将其内侧的棱边进行半径为3的圆角处理，如图10-44所示。图10-44执行倒圆角步骤11：在“默认”选项卡下的“实体编辑”面板中单击拉伸面后面的下拉按钮，在弹出的下拉列表中单击“倾斜面“按钮，如图10-45所示。图10-45执行“

18、倾斜面”命令步骤12：根据命令窗口提示单击选择要倾斜的侧面，如图10-46所示。单击图10-46选择倾斜面步骤13：右击鼠标确认选择的面，单击指定底边中点为倾斜轴的一个基点，如图10-47所示。图10-47概念视觉样式显示步骤13：接着单击指定顶面棱边的中点确定倾斜轴，如图10-48所示。图10-48设置视觉样式间步骤14：输入倾斜角度-5，右击鼠标在弹出的快捷菜单中执行“确认”命令完成倾斜面操作，如图10-49所示。 图10-49创建倾斜面步骤15：在“默认”选项卡下的“实体编辑”面板中单击拉伸面后面的下拉按钮，在弹出的下拉列表中单击“着色面“按钮，接着在模型中选择前面倾斜的面，如图10-5

19、0所示。图10-50选择着色面步骤16：在键盘上按Enter键，系统弹出“选择颜色”对话框，在其中单击“绿色”，如图10-51所示。图10-51“选择颜色”对话框步骤17：在“选择颜色”对话框中单击“确定”按钮，将选择的面着成绿色，如图10-52所示。图10-52着色面步骤18：在“默认”选项卡下的“实体编辑”面板中单击拉伸面后面的下拉按钮，在弹出的下拉列表中单击“移动面“按钮，选择模型中的着色面为移动对象，在键盘上按Enter键确认，然后单击模型上端的端点，如图10-53所示。单击图10-53选择移动面步骤19：根据命令窗口提示，单击指定位移的第二点，如图10-54所示。单击图10-54指定

20、位移的第二点步骤20：移动面后的模型如图10-55所示。图10-55移动面后的模型步骤21：重复以上步骤11到步骤20，将其余三个侧面进行相同的处理，如图10-56所示。图10-56进行倾斜平移后的模型步骤22：在“默认”选项卡下的“实体编辑”面板中单击分割后面的下拉按钮，在弹出的下拉列表中单击“抽壳“按钮，如图10-57所示。单击 图10-57执行“抽壳”命令步骤23：单击指定抽壳实体，接着指定顶面为删除面，右击鼠标确认，在输入抽壳偏移距离2，在键盘上按Enter键确认，如图10-58所示。图10-58抽壳处理10.3.4深度解析分割实体可以将三维实体对象分解成原来组成三维实体的部件。可以将

21、组合实体分割成零件，如图10-59所示，他们本为一个三维实体，经过分割处理后，独立的实体将保留原来的图层和颜色，如图10-60所示。组合三维实体对象不能共享公共的面积或体积，所以图10-60不能继续进行分割处理了。图10-59三维实体图10-60分割三维实体10.4任务36 三维对象操作三维模型在创建过程中，很多复杂的结构都可以动过三维操作来来实现，恰当的运用三维对象操作在一些场合可以快速的提高绘图效率，达到事半功倍的效果。10.4.1简单点评所有复杂的零件图都是基本的实体通过各种编辑命令来实现的。三维编辑命令包括对对象的移动、旋转、镜像、阵列等操作。同时包括对选择集（所选目标对象的集合）的拉

22、伸、旋转等操作。10.4.2核心知识1.三维移动三维移动是通过指定方向和角度来移动对象的，为了更准确的移动，可以使用栅格、捕捉和对象捕捉等其他方式进行移动。移动分为指定两点距离移动和指定坐标移动，如图10-61所示。图10-61三维移动2. 三维旋转三维旋转是通过指定基点来旋转所选择的对象，在旋转对象时，旋转角度可以直接在“命令窗口”中输入，也可以通过拖动十字光标来指定，执行“三维旋转”命令后，绘图窗口会出现三维旋转操作的标志符号，当鼠标靠近其标志符号时，在不同的位置移动鼠标会出现三个不同的旋转轴，如图10-62所示。图10-62三维旋转操作标志符号3.三维对齐三维对齐可以通过移动、旋转或倾斜

23、所选择的对象，使其与另一个对象对齐。对齐是指在空间中的对齐，即所选对象的各部分与另一个对象各部分的特征对齐。该命令是通过指定点（三点决定一个平面）的方式来实现三维空间中对象的对齐的。如图10-63所示。图10-63三维对齐4.三维镜像三维镜像和二维镜像有很大的区别。在镜像过程中，镜像面可以是坐标平面、视图和空间中任意三点（三点决定一个平面），也可以是其自身的线和面。在指定镜像面的同时，也要指定该镜像面上的一点。最终一点就是在镜像时，注意是否删除原始对象。5.三维阵列三维阵列和二维阵列的使用方法相似，再三维矩形阵列中，多了“层”的设置参数，以方便用户在三维空间（X、Y、Z 轴）中一次完成对对象的

24、“复制”。如图10-64所示为矩形阵列 。图10-64矩形阵列10.4.3任务实际操作通过前面的讲解，我们下面就运用本节的相关知识进行凸耳实体的修改，相关操作步骤如下所示。步骤1 ：启动AutoCAD 2009，打开随书光盘中的“dwg0910.4.3.dwg”图形文件，如图10-65所示。图10-65 打开文件步骤2：在“默认”选项卡下的“修改”面板中单击“三维镜像”按钮，如图10-66所示。 图10-66“修改”面板步骤3：单击选择小圆柱体为三维镜像对象，如图10-67所示。图10-67选择镜像对象步骤4：根据命令窗口的提示，单击选择三点确定镜像平面，如图10-68所示。点1点2点3图10

25、-68选择镜像平面步骤5：当系统提示是否删除原对象时，设置为否，镜像后的模型如图10-69所示。图10-69镜像操作步骤8：执行“差集”命令，选择凸耳为减去的对象，两小圆柱体为被减去的对象，求差后的模型如图10-70所示。图10-70执行“差集”命令步骤9：在“默认”选项卡下的“修改”面板中单击“三维对齐”按钮，如图10-71所示。 图10-71“修改”面板步骤10：在绘图区单击选择斜体状的实体为三维对齐操作对象，选择后右击鼠标确认，如图10-72所示。图10-72选择三维对齐操作对象步骤11：根据提示单击三点确定对齐操作的面，如图10-73所示。点3点2点1图10-73选择三点确定对齐平面步

26、骤12：根据命令窗口提示单击选择对齐操作的目标点，如图10-74所示。点3点2点1图10-74选择目标点步骤13：在“默认”选项卡下的“修改”面板中单击“三维移动”按钮，如图10-75所示。单击 图10-75“修改”面板步骤13：单击选择楔体状的加强筋为三维移动对象，右击鼠标确认，接着单击模型下方的一象限点为移动基点，如图10-76所示。图10-76指定移动基点步骤14：将光标向下移动，在其中心线与空心圆柱相交的地方单击放置加强筋，如图10-77所示。 图10-77放置加强筋步骤15：将视觉样式设置为“概念”适当调整模型角度，如图10-78所示。图10-78概念视觉样式步骤16：在“默认”选项

27、卡下的“修改”面板中单击“三维阵列”按钮，如图10-79所示。图10-79执行“三维阵列”命令步骤17：选择加强筋为阵列对象，右击鼠标，在弹出的快捷菜单中执行“环形”命令，如图10-80所示。图10-80选择阵列类型步骤18：设置阵列数目为4，填充角度为360，旋转阵列对象，由上下两个中心线的交点确定旋转轴，阵列结果如图10-81所示。 图10-81阵列操作步骤19：在“默认”选项卡下的“修改”面板中单击“三维旋转”按钮，单击选择凸耳为旋转对象，右击鼠标确认，如图10-82所示。单击 图10-82选择旋转对象步骤20：在图中的中心线交点处放置旋转符号，如图10-83所示。图10-83放置旋转符

28、号步骤21：将鼠标在旋转符号附近移动，当出现一蓝色色旋转轴时单击，如图10-84所示。旋转轴图10-84指定旋转轴步骤22：根据提示在动态文本框中输入37，在键盘上按Enter键确认，如图10-85所示。 图10-85三维旋转角度步骤23：执行“并集“命令将模型中的所有三维实体合并，如图10-86所示。图10-86合并实体10.4.4深度解析三维对齐的基点选择在进行“三维对齐”命令操作时，一定要注意基点顺序的选择，如上节中对齐加强筋时，可先选择加强筋下方的中点，如图10-87所示。图10-87选择第一基点接着单击选择其余的两点，特别要注意点3的选择，如图10-88所示，其中的交点不是要选择的点

29、，我们可以先在两端点之间创建一直线，然后将对象捕捉中的交点关掉，这样就可以轻松的选择到需要选择的点，如图10-89所示。点3点2图10-88选择基点图10-89选择中点接着也要变换目标点的选择顺序，如图10-90的选择便可以一步到位。点3点2点3图10-90选择目标点顺序10.5综合实训：创建卡套轴承座下面以创建卡套轴承座为例子，对本章所涉及到的主要内容进行回顾。步骤1：新建文件，进入“三维建模”空间，选择“真实”视觉样式，如图10-91所示。图10-91新建三维空间步骤2：执行“直线”命令，在图形窗口依次绘制直线，如图10-92所示。图10-92绘制直线步骤3：执行“圆”命令，在绘图窗口的适

30、当位置创建圆，如图10-93所示。图10-93绘制圆步骤4：执行“面域”命令，框选前面创建的所有图形，将其转换为面域，如图10-94所示。图10-94创建面域步骤5：执行“拉伸”命令，将前面创建的模型四周的小圆型面域向上拉伸18，如图10-95所示。图10-95 拉伸圆形面域步骤6：继续执行“拉伸”命令，将中间的面域向上拉伸23，如图10-96所示。图10-96拉伸中间的面域步骤7：在功能区的“默认”选项卡下的“视图”面板中，单击“自由动态观察”后面的下拉菜单按钮，在弹出的下拉菜单中单击“自由动态观察”按钮，拖动鼠标旋转模型，如图10-97所示。图10-97自由动态观察模型步骤8：在菜单浏览器

31、中执行“修改实体编辑拉伸面”菜单命令，如图10-98所示。图10-98执行路径步骤9：在绘图窗口单击选择上步拉伸创建的实体底面为拉伸面，如图10-99所示。图10-99选择拉伸面步骤10：将其沿Z轴负方向拉伸20，倾斜角为0，如图10-100所示。图10-100沿Z轴负方向拉伸步骤11：继续执行“拉伸”命令，选择前面创建的最大面域为拉伸对象，将其向Z轴正方向拉伸17，如图10-101所示。图10-101拉伸轮廓步骤12：执行“差集”布尔运算命令，选择最大的拉伸实体为被减对象，选择后右击鼠标确认，如图10-102所示。接着选择要减去的对象，选择后右击鼠标确认操作，如图10-103所示。完成差集运

32、算后，可利用动态观察器对其进行效果观察，如图10-104所示。图10-102选择被减对象图10-103选择减去的对象图10-104动态观察差集运算后的效果步骤13：执行“圆”命令，以前面拉伸创建的圆柱体顶端圆心为圆心创建一直径为43的圆，如图10-105所示。图10-105创建圆步骤14：执行“拉伸”命令，将上步创建的圆向Z轴正方向拉伸42，如图10-106所示。图10-106拉伸圆步骤15：选中模型中间的小型圆柱体，在“特性”面板中将其设置为“青”色，如图10-107所示。图10-107设置颜色步骤16：执行“并集”布尔运算命令，除青色实体外的两个实体合并为一个实体，如图10-108所示。图

33、10-108合并实体步骤17：执行“差集”布尔运算命令，减去模型中的青色小圆柱体，如图10-109所示。图10-109减去小圆柱体步骤18：执行“圆”命令，在图示位置创建4个直径为13的圆，如图10-110所示。图10-110创建圆步骤19：执行“拉伸”命令，将上步创建的四个圆向Z轴负方向拉伸5，接着执行“差集”命令将其从大模型中减去创建螺母孔位，如图10-111所示。图10-111创建螺母孔步骤20：在命令窗口输入ucs，设置坐标系，在工作窗口绘制一轮廓线，如图10-112所示。图10-112绘制轮廓线步骤21：将前面创建的轮廓线框转换为面域，如图10-113所示。图10-113 创建面域步骤22：执行“拉伸”命令，选择上步创