AutoCAD实体建模的基本方法

1、AutoCAD实体建模的基本方法国家级中职骨干教师培训数控一班周久华     模型是实际物体在计算机中的数学表示，它描述了“物体的几何信息和拓扑信息”1。几何信息是指物体在欧氏几何空间中的形状、位置和大小，拓扑信息则是指物体各分量的数目及其相互间的连接关系。计算机中常用的三维模型有线框模型、表面模型和实体模型三种。线框模型利用顶点和棱边来描述物体，因此不能完全反映物体的信息。表面模型是用面的集合来表示物体，但它只能够反映物体的外表面信息。实体模型能完整的反映物体的所有形状信息，能方便的计算实体的各种物理属性，是目前运用最广泛的模型。  

2、;  在计算机中构造物体模型的过程称为建模，其中，建立实体模型称为实体建模。现在，能够实现实体建模的软件很多，但绝大部分建模软件的核心都是基于ACIS或Parasolid两种图形处理系统的。    Parasolid图形系统是一个以复杂曲面为基础的实体造型通用开发平台，一些著名的CAD软件如UG、SolidWorks等都是以它为图形核心的。    ACIS采用面向对象的数据结构和开放式体系结构，允许线框、曲面和实体的任意组合使用，功能强大，运用十分广泛，许多著名的大型软件如AutoCAD、TurboCAD等都是以它为核心的。

3、     正因为如此，所以不同的软件的三维建模方法具有大致相同的特点，如果能够深入理解某种软件的建模方法，对于迅速掌握其他软件的建模方法来说，有很好的借鉴作用。下面，笔者就以AutoCAD为例，谈谈实体建模的基本方法。一、组合法   与机械制图中的组合体原理一样，由基本几何体通过叠加、切割等方法形成复杂几何体的方法，称为组合法。用组合法建模的基本步骤是：1形体分析   对实物按结构牲进行切割，分解成若干个最接近形体的基本几何本，明确各基本几何体的尺寸、方位关系，以便按基本几何体建模。2构造原型  

4、;  原型是指AutoCAD中用于构建实体模型的一些基本几何体，主要包括长方体（BOX）、圆柱体（CYLINDER）、圆锥体（CONE）、球体（SPHERE）、楔体（WEDGE）和环形体（DONUTORTONUS）等，由这些原型的组合可以构造许多复杂的实体一。     一般采用指定参数的方法构造原型，原型的参数主要包括形状、大小、位置等信息。要构造原型，首先得明确在三维空间中如何唯一的确定一个物体，然后选择软件中的相应功能以实现之。3实体合成     通过布尔运算可以将多个原型合成为一个复杂几何体。Aut

5、oCAD提供的布尔运算有并集（UNION）、差集（SUBTRACT）、交集（INTERSECT）三种。   并集是将多个实体合并成一个实体，因此在进行合并运算前，应选择两个或以上的实体参加运算。差集是从一个实体中（“被减数”）减去另一个实体（“减数”）。差集只从“被减数”实体中将两个实体的公共部分去除，作为“减数”的实体不保留。    交集只截取两个实体的公共部分。要完成交集运算，必须要有两个或两个以上的实体，并且实体之间要相关（即要有公共部分）。二、扫描法     一个二维平面区域按一定规律作空间运动所

6、形成的轨迹构成一个实体。这个空间运动的过程我们就称为扫描。通过扫描，可以构造形状但又具有一定规律的实体。其操作步骤及要求如下：1构建二维面     扫描是对二维面区域进行的，即二维面。并不是所有的二维面都可用来扫描形成实体。用于扫描的二维面必须是由单一线条构成的平面封闭区域，如矩形、圆、椭圆以及由多段线、样条曲线围成的二维封闭图形、或者是面域（REGION）和三维面（3DFACE）等，对二维面的结构、形状没有限制，但由多条直线（LINE）所构成的平面封闭区域不能作为扫描的二维面（因为在进行选择操作的时候，单击任何一条直线都不能唯一确定一个平面区域）。&#

7、160;    实体建模中的扫描实际上可看作是对一个没有厚度的“平面实体”所进行的操作，典型的平面实体就是面域。可以对多个面域进行差、并、交三种布尔运算，以形成具有复杂结构的面域。在AutoCAD中构建面域的方法有两种：一是利用边界命令（BOUNDARY）将指定边界所围成的转换成面域；二是利用面域命令（REGION）直接将平面对象如矩形、圆等转换成面域。这两个命令均可在AutoCAD的绘图菜单中找到。注意，由多段线条所围成的区域必须完全封闭。2确定扫描方式    一般在三维建模软件中提供的扫描方式有沿指定路径移动和沿固定轴线旋转两种方

8、式，前者又称为放样操作，后者称为旋转操作。在放样操作中，路径是一个关键要素，旋转操作中旋转轴是一个关键要素。（1）路径    路径实际上就是一条空间曲线（含直线）。可作为路径的线条有：直线、圆、圆弧线、椭圆、椭圆弧线、多段线、样条曲线。扫描时，二维面的轮廓中心沿路径曲线方向移动，并且二维面始终保持与路径的切线方向垂直。AutoCAD规定，移动过程中，二维面不允许自相交（如下图所示），因此，要求二维半径不能大于路径的曲率半径。图二维面自相交的情况（2）旋转轴    在AutoCAD中，旋转轴可以是任意的空间直线或直接绕某一坐标轴旋转，空

9、间直线可以是图中现成的直线对象，也可以通过指定两点来确定一根轴线，前者在旋转完成后将继续保留，后者在旋转完成后就不存在了。（3）进行扫描操作   在AutoCAD中，实现放样扫描操作的命令是拉伸（EXTRUDE），实现旋转扫描操作的命令是旋转（REVOLVE），这两个命令均可在“绘图”菜单的“实体”子菜单中找到。三、实体编辑法    实体编辑法是在已有实体的基础之上，对实体的面、体进行修改以形成新的实体的建模方法。常用的编辑有复制、删除、平衡、旋转、缩放等操作。分整体编辑和局部编辑两类，整体编辑是对实体整体进行平衡、缩放、旋转等操作，局部编辑是

10、对实体的部分结构所进行的修改，这里，我们主要对实体进行局部修改以形成新实体的局部编辑法进行说明。   AutoCAD对实体的编辑主要有修改实体的面、切割实体和细部结构修改三种情况，编辑的结果一般要改变现有实体的结构、形状或体积。1修改实体的面    用AutoCAD的实体编辑命令SOLIDEDIT可对实体的面进行修改，从而形成新的实体。SOLIDEDIT将实体的面看成是一个单独的面域，提供了拉伸、移动、旋转、偏移、倾斜、删除等操作。执行SOLIDEDIT命令后选择F即可进行上述操作。对面进行修改后，实体的其他部分实施关联变化，因而，修改实体的面

11、后，其结果还是一个完整的实体。（1）拉伸面    拉伸面操作通过将面域沿其法向方向（高度方向）或路径方向拉伸形成新复合体。执行过程中需要先选择面，然后选择拉伸方式。拉伸方式有两种，一种通过输入数值指定拉伸高度的方式进行拉伸。输入正值沿面的正法向拉伸，负值沿负法向拉伸。在拉伸过程中还可指定倾斜角度，用于缩放操作，默认为0，即垂直拉伸，不进行缩放，正值向内拉伸（拉伸面缩小），负值向外拉伸（拉伸面扩大）。另一种是通过指定路径的方式进行拉伸，具体操作同拉伸（EXTRUDE）命令。（2）移动面     通过将选中的面移动到新位置来改变

12、原来的实体。移动实体的表面可改变实体的体积，移动实体内部的面（如用差集形成的孔）可改变内部结构位置。移动面只改变所选取的面，不影响其它面的方向。移动面不进行缩放操作和不能改变面的方向。（3）偏移面     通过将选中的面按指定的距离进行扩大或者缩小来改变原来的实体。实体面的偏移分内部偏移或外部偏移两种，对实体的表面所进行的偏移称为外部偏移，对实体的内部面所进行的偏移称为内部偏移。不管是内部偏移还是外部偏移，输入正的偏移量将向扩大实体面的方向偏移，输入负的偏移量将向缩小实体面的方向偏移。（4）倾斜面     

13、;  通过将选定的面倾斜一定的角度来形成新的结构的方法。通过需要指定倾斜方向及倾斜角度。（5）旋转面     通过指定轴和旋转角度来旋转复合实体的表面，用于改变实体面的方位。（6）删除面    用于去除圆角、倒角及挖空（差集）所形成内部面。2切割实体    切割即将实体一分为二。通过切割可以去除实体中多余的部分从而形成新的实体。在AutoCAD中进行切割操作是剖切命令（SLICE）。    进行剖切操作的关键是定义剪切面。定义剪切面的默认方法是通过指定三点

14、来定义一个平面，也可以通过其他对象（平面对象）、当前视图、Z 轴或 XY、YZ 或 ZX 平面来定义剪切平面。3细部结构修改    AutoCAD通过一些编辑命令来处理局部结构。常用的有圆角（FILLET）和倒角（CHAMFER）等。    圆角（FILLET）就是通过一个指定半径的圆弧（或圆弧面）来光滑地连接两个对象。可以对可以圆弧、圆、椭圆、椭圆弧、直线、多段线、射线、样条曲线等二维对象进行圆角处理，也可对三维面进行圆角处理。进行圆角处理的主要参数是指定圆角半径，它是连接被圆角对象的圆弧半径。    倒角（CHAMFER）就是通过一条直线（或平面）来连接两条非平行线（或面）。可以为直线、多段线、参照线和射线