中文版AutoCAD-2012实用教程(12)

主讲教师：第12章三维建模本章简介三维建模是在计算机中对物体的真实再现，以方便用户直观的查看和了解。在三维建模技术突飞猛进的今天，使用三维模型来表达设计意图能够更好更直观的让别人了解。与以前的版本相比，AutoCAD2012在三维建模的功能上有了许多增强和提高。当然，相应的对计算机硬件的要求也比较高。第12章三维建模掌握用户坐标系（UCS）的设置方法掌握视图的切换功能了解三维动态观察的运用方法掌握模型显示质量和视觉样式的控制掌握创建三维曲面、三维网格和三维实体模型的方法

掌握编辑三维曲面、三维网格和三维实体模型的方法学习三维模型的类型以及各自的特征了解世界坐标系（WCS）与用户坐标系（UCS）的概念课堂学习目标

12.1三维坐标系三维坐标的4种形式构造平面与标高本节内容12.1.1三维坐标的4种形式进行三维建模时，常常需要使用精确的坐标值确定三维点。在AutoCAD中可使用多种形式的三维坐标，包括直角坐标形式、柱坐标形式、球坐标形式以及这几种坐标类型的相对形式。直角坐标、柱坐标和球坐标都是对三维坐标系的一种描述，其区别是度量的形式不同。这三种坐标形式之间是相互等效的。也就是说，AutoCAD三维空间中的任意一点，可以分别使用直角坐标、柱坐标或球坐标描述，其作用完全相同，在实际操作中可以根据具体情况任意选择某种坐标形式。1.直角坐标2.柱坐标3.球坐标4.相对坐标形式12.1.2构造平面与标高构造平面是AutoCAD三维空间中一个特定的平面，一般为三维坐标系中的XOY平面。构造平面主要用于放置二维对象和对齐三维对象。通常，创建的二维对象都位于构造平面上，栅格也显示在构造平面上。12.2世界坐标系和用户坐标系世界坐标系（WCS）用户坐标系（UCS）控制坐标图标的显示管理用户坐标系本节内容12.2.1世界坐标系（WCS）在AutoCAD的每个图形文件中，都包含一个唯一的、固定不变的、不可删除的基本三维坐标系，这个坐标系被称为世界坐标系（WorldCoordinateSystem）。WCS为图形中所有的图形对象提供了一个统一的度量。12.2.2用户坐标系（UCS）在一个图形文件中，除了WCS之外，AutoCAD还可以定义多个用户坐标系（UserCoordinateSystem）顾名思义，用户坐标系是可以由用户自行定义的一种坐标系。12.2.3控制坐标图标的显示利用Ucsicon命令可以控制坐标图标的显示与否。

12.2.4管理用户坐标系为了更好地掌握三维模型的创建，必须理解坐标系的概念和具体用法。首先要知道即使在AutoCAD三维空间中进行建模，很多操作都只能限制在XOY平面（构造平面）上进行，所以在绘制三维图形的过程中经常需要调整UCS坐标系。在AutoCAD中，用户可以在任意位置和方向指定坐标系的原点、XOY平面和z轴，从而得到一个新的用户坐标系。12.3视觉样式消隐真实着色勾画本节内容线框X射线二维线框概念带边缘着色灰度12.3.1二维线框通过使用直线和曲线表示边界的方式显示对象，是默认的视觉样式。12.3.2概念使用平滑着色和古氏面样式显示对象。古氏面样式在冷暖颜色而不是明暗效果之间转换。效果缺乏真实感，但是可以更方便地查看模型的细节。12.3.3消隐使用线框表示法显示对象，并且隐藏表示背面的线。12.3.4真实使用平滑着色和材质显示对象。12.3.5着色使用平滑着色显示对象。12.3.6带边缘着色使用平滑着色和可见边显示对象。12.3.7灰度使用平滑着色和单色灰度显示对象。12.3.8勾画使用线延伸和抖动边修改器显示对象的手绘效果。12.3.9线框通过使用直线和曲线表示边界的方式显示对象，该样式与“二维线框”样式类似。12.3.10X射线以局部透明度显示对象。12.4三维视图切换视图设置视点动态观察对象本节内容12.4.1切换视图12.4.2设置视点Vpoint命令用于设置视点，他采用以下3种方法来定义视线方向。（1）用两个角度来定义视线方向。（2）矢量来定义视线方向。（3）用坐标球和三轴架来定义视线方向。12.4.3动态观察对象动态观察是指从任意角度观察对象，而不再是标注视图中定义的角度来广场。AutoCAD2012为用户提供了多种动态观察对象的方法。1.受约束的动态观察2.自由动态观察3.连续动态观察4.ViewCube工具12.5视口控制设置多视口为视口设置视图本节内容12.5.1设置多视口在AutoCAD2012中，设置多视口的方法比较简单，执行“视图>视口”菜单命令或在绘图区域的左上角单击“视口控件”即可。12.5.2为视口设置视图设置多个视口后，单击选择一个视口，然后再通过执行“视图>三维视图>俯视图（左视图、西南等轴测等）”菜单命令即可切换所选视口的视图。12.6三维曲面三维对象面域创建三维曲面课堂练习——创建带轮平面曲面课堂案例——创建弹簧课堂案例——创建花瓶本节内容12.6.1三维对象三维对象包括三维点、三维直线和三维多段线等三维对象，也包括置于三维空间中的各种二维线框对象。三维点是最简单的三维对象，创建三维点的过程与创建二维点相同，同样是使用Point命令，区别在于创建三维点需要指定点的三维坐标，例如（8,20,12）。创建三维直线的命令和操作过程与创建二维直线完全相同，唯一的区别在于直线的端点是三维点，用户可以使用创建三维点所用的各种方法指定三维直线的端点，从而确定三维空间中任意两点的连线，而不受构造平面的制约。在AutoCAD中，二维多段线对象和三维多段线对象有所不同。不仅创建二维多段线和三维多段线的命令不同，而且二维多段线只能在构造平面或与其平行的平面上创建，而三维多段线则可以直接在三维空间中创建。12.6.2平面曲面使用Planesurf（平面曲面）命令可以创建平面曲面。执行该命令后，可以通过命令指定矩形的对角点来创建一个矩形平面曲面。12.6.3面域面域是厚度为0的实体，是用闭合的形状或环创建的二维区域，面域的边界由端点相连的曲线组成，曲线上的每个端点仅连接两条边，面域拒绝所有交点和自交曲线。使用Region（面域）命令可以创建面域。12.6.4创建三维曲面在AutoCAD2012之前的版本中，系统为用户提供了几种标准样式的几何体曲面，比如长方体表面、圆锥面、球面等。但在AutoCAD2012中，创建这些标准样式曲面的命令已被删除，用户可以通过一些能够同时在实体模型中应用的工具来创建三维曲面模型，例如扫掠、放样、拉伸和旋转。另外，也可以通过对其他曲面进行修补、偏移、过渡、创建圆角和延伸来创建曲面模型。1.拉伸2.旋转3.扫掠4.放样课堂案例——创建弹簧使用Sweep（扫掠）命令创建弹簧。课堂案例——创建花瓶使用Loft（放样）命令创建花瓶。课堂练习——创建带轮练习Revolve（旋转）命令的用法。12.7三维网格平移网格旋转网格边界网格课堂案例——创建窗帘本节内容课堂练习——创建足球球门三维面直纹网格三维网格图元课堂案例——创建台阶12.7.1三维面使用3dface（三维面）命令可以绘制具有3边或4边的平面网格。12.7.2直纹网格Rulesurf（直纹网格）命令用于在两条曲线之间创建一个三维网格，这是最常用的创建三维网格的命令。12.7.3平移网格使用Tabsurf（平移网格）命令可以创建平移网格。在创建平移网格时，用户需要先确定被平移的对象和作为方向矢量的对象。如果选择多段线作为方向矢量，则系统将把多段线的第一个顶点到最后一个顶点的矢量作为方向矢量，而中间的任意顶点都将被忽略。12.7.4旋转网格在AutoCAD中，用户可以将某些类型的线框对象绕指定的旋转轴进行旋转，根据被旋转对象的轮廓和旋转的路径形成一个指定密度的网格，这就是AutoCAD的旋转网格对象。12.7.5边界网格Edgesurf（边界网格）命令用4条边界曲线来构建三维网格，边界曲线可以是直线、圆弧、开放的二维或3D多段线、样条曲线等。12.7.6三维网格图元AutoCAD2012默认为用户提供了7种标准网格模型，分别为长方体、楔体、圆锥体、球体、圆柱体、圆环体和棱锥体。课堂案例——创建台阶使用Tabsurf（平移网格）命令进行创建。课堂案例——创建窗帘使用Edgesurf（边界网格）命令进行创建。课堂练习——创建足球球门练习Edgesurf（边界网格）命令的用法和创建网格圆柱体的方法。12.8三维实体楔体圆锥体球体螺旋本节内容课堂案例——创建积木组合多段体长方体圆柱体圆环体12.8.1多段体在AutoCAD中，使用Polysolid（多段体）命令可以创建多段体。如图12-101所示，这是由多段体组成的图形；除了直接创建多段体外，用户还可以将现有直线、二维多线段、圆弧或圆等转换为多段体。12.8.2长方体用Box（长方体）命令可以创建长方体，创建时可以用底面顶点来定位，也可以用长方体中心来定位，所生成的长方体的底面平行于当前UCS的XY平面，长方体的高沿z轴方向。12.8.3楔体用Wedge（楔体）命令可以创建楔形体，其斜面高度将沿x轴正方向减少，底面平行于XY平面。他的创建方法与长方体类似，一般有两种定位方式：一种是用底面顶点定位；另一种是用楔形体中心定位。

12.8.4圆锥体使用Cone（圆锥体）命令可以创建圆锥体和椭圆锥体，所生成的圆锥体、椭圆锥体的底面平行于XY平面，轴线平行于z轴。12.8.5球体球体是最简单的三维实体，使用Sphere（球体）命令可以按指定的球心、半径或直径创建实心球体，球体的纬线与当前的UCS的XY平面平行，其轴线与z轴平行。12.8.6圆柱体用Cylinder（圆柱体）命令可以创建圆柱体、椭圆柱体，所生成的圆柱体、椭圆柱体的底面平行于XY平面，轴线与z轴相平行。12.8.7圆环体圆环体由两个半径定义，一个是从圆环体中心到管道中心的圆环体半径；另一个是管道半径。随着管道半径和圆环体半径之间的相对大小的变化，圆环体的形状是不同的。12.8.8螺旋螺旋就是开口的二维或三维螺旋线。如果指定同一个值来作为底面半径和顶面半径，将创建圆柱形螺旋；如果指定不同的值来作为顶面半径和底面半径，将创建圆锥形螺旋；如果指定的高度值为0，则将创建扁平的二维螺旋。课堂案例——创建积木组合学习创建各种标准三维实体模型的方法。12.9三维对象的基本操作选择三维子对象旋转三维图形对齐三维图形课堂案例——装配零件模型移动三维图形阵列三维图形镜像三维图形本节内容12.9.1选择三维子对象用户可以通过选择三维模型的子对象（面、边和顶点），对其进行移动和旋转操作，从而改变模型的形状和大小等。12.9.2移动三维图形使用3dmove（三维移动）命令可以自由移动三维实体模型。12.9.3旋转三维图形3drotate（三维旋转）命令用于在三维空间绕某坐标轴来旋转三维实体。12.9.4对齐三维图形使用3dalign（对齐）命令可以在三维空间中将两个图形按指定的方式对齐，AutoCAD将根据用户指定的对齐方式来改变对象的位置或进行缩放，以便能够与其他对象对齐。12.9.5阵列三维图形用3darray（三维阵列）命令可以进行三维阵列复制，即复制出的多个实体在三维空间按一定阵形排列，该命令既可以复制二维图形，也可以复制三维图形。三维阵列有两种排列方式，分别是矩形阵列和环形阵列。矩形阵列需要在三维空间指定行数、列数和层数以及行距、列距和层距；环形阵列需要指定阵列数目、填充角度和旋转轴等。

12.9.6镜像三维图形使用Mirror3d（三维镜像）命令可以以任意空间平面为镜像面，创建指定对象的镜像副本，源对象与镜像副本相对于镜像面彼此对称。课堂案例——装配零件模型学习三维对象的基本操作命令的用法。12.10布尔运算并集运算差集运算交集运算课堂案例——创建底座模型本节内容12.10.1并集运算使用Union（并集）命令可以合并两个或两个以上实体（或面域）的总体积，成为一个复合对象。12.10.2差集运算使用Subtract（差集）命令可以将一组实体的体积从另一组实体中减去，剩余的体积形成新的组合实体对象。12.10.3交集运算使用Intersect（交集）命令可以提取一组实体的公共部分，并将其创建为新的组合实体对象。课堂案例——创建底座模型学习对三维对象进行布尔运算的方法。12.11高级实体编辑功能详解剖切截面倒角圆角课堂案例——创建圆柱头螺钉本节内容12.11.1剖切使用Slice（剖切）命令可以根据指定的剖切平面将一个实体分割为两个独立的实体，并可以继续剖切，将其任意切割为多个独立的实体。12.11.2截面应用Section（截面）命令可以创建穿过三维实体的剖面，得到表示三维实体剖面形状的二维图形。一般而言，AutoCAD会在当前层生成剖面，并放在平面与实体的相交处。当选择多个实体时，系统可以为每个实体生成各自独立的剖面。12.11.3倒角Chamfer（倒角）命令不仅可以对平面图形进行倒角，还可以对三维实体进行倒角。在对三维实体进行倒角时，必须要先指定一个基面，然后才能对由基面形成的边进行倒角，而不能对非基面上的边进行倒角。12.11.4圆角Fillet（圆角）命令与Chamfer（倒角）命令类似，不仅可以对平面图形进行圆角，还可以对三维实体进行圆角。课堂案例——创建圆柱头螺钉学习高级实体编辑功能的用法。12.12Solidedit（实体编辑）命令的运用编辑实体的面编辑实体课堂案例——创建轴承座课堂练习——创建连杆编辑实体的边课堂案例——创建三通课堂案例——创建曲柄本节内容12.12.1编辑实体的面1.拉伸2.移动3.旋转4.偏移5.倾斜6.删除7.复制8.颜色12.12.2编辑实体的边1.复制2.着色12.12.3编辑实体1.压印2.分割实体3.抽壳4.清除5.检查课堂案例——创建轴承座学习创建复杂三维模型的方法。课堂案例——创建三通学习创建复杂三维模型的方法。课堂案例——创建曲柄学习创建复杂三维模型的方法。课堂练习——创建连杆学习创建复杂三维模型的方法。12.13本章小结本章的内容较多，包含了三维曲面、三维网格和三维实体模型的创建与编辑等相关知识，同时也对坐标系、视觉样式、视口控制等知识有详细的介绍。三维建模具有一定的难度，大家在学习的时候需要认真阅读本章内容，仔细体会不同命令之间的差异，这样才能达到熟练运用三维建模命令的目的。对于每一个命令，它都有自己的特点和长处，所以读者要把握每一个命令的特征。12.14课后习题课后习题——选择题课后习题——实例题本节内容12.14.1课后习题——选择题（1）UCS是一种坐标系，属于（

B

）。A.世界坐标系B.用户坐标系C.自定义坐标系D.单