电子产品AutoCAD制图 课件 汪宁 项目4 电子产品三维制图

4.1三维建模工作界面

用户在标题栏左侧的工作空间下拉列表框中选择“三维建模”，即可切换到“三维建模”工作空间，如图4.1所示。图4.1“三维建模”工作界面三维建模工作界面

“三维建模”界面“常用”、“实体”、“曲面”、“网格”、“渲染”、“参数化”等选项卡，每个选项卡下都包含了多种选项（图4.2），每个选项都以图标的形式呈现，便于用户查找使用。图4.2“常用”选项卡三维建模工作界面

如果用户需要使用菜单栏，用户可以点击“工作空间”下拉框右侧图标，在下拉列表中勾选“显示菜单栏”，即可显示菜单栏，如图4.3所示。图4.3显示菜单栏三维建模工作界面4.2三维模型分类

（1）线框模型

线框模型是实际上是利用线条来描述三维实体的轮廓。一般其主要组成包含点、直线、曲线等，线框模型最大的特点是其没有表面，不具有面和体的特征。例如图4.2所示。三维模型分类图4.2线框模型

（2）表面模型表面模型是用面来描述三维物体如图4.3所示。一般是在线框模型的基础上，经过进一步加工处理，不仅为三维对象的定义了边界，而且定义了表面，使其具有面的特征，可以显示出表面轮廓的同时，也可以显示出表面的真实形状。三维模型分类图4.3表面模型

（3）实体模型

实体模型是三种模型中最高级的一种，可以认为是前两种的升级版。实体模型同时兼顾前两种模型的线和面的特征，同时还具有体的特征。如图4.4所示。三维模型分类图4.4

实体模型4.3三维坐标系

在三维坐标系中，除了可以使用直角坐标外，还可以使用柱面坐标、球面坐标来定义位置，三种坐标系的坐标表示形式如表4.1所示。三维坐标系表4.1坐标表示方法

（1）世界坐标系坐标系坐标表示形式三维直角坐标系绝对坐标X,Y,Z相对坐标@X,Y,Z柱面坐标系绝对坐标XY距离<角度,Z距离相对坐标@XY距离<角度,Z距离球面坐标系绝对坐标XYZ距离<XY平面内投影角度<与XY平面夹角相对坐标@XYZ距离<XY平面内投影角度<与XY平面夹角

用户坐标系不同于世界坐标系，用户可以根据自身需求设置坐标系。

1）建立用户坐标系三维坐标系在绘制三维实体时，建立用户坐标系方法如表4.2所示。（2）用户坐标系表4.2建立用户坐标系的方法序号执行方式1定义新原点、新XY平面或Z轴。2设置当前UCS绕任意轴旋转。3设置新的UCS与当前视图方向对齐4设置UCS与已有的对象对齐5设置UCS与实体表面对齐

2）UCS对话框设置已有用户坐标系三维坐标系●

命名选项卡（如图4.6）列表框中显示已有的UCS，利用“置为当前”按钮，可将所选择UCS设置为当前UCS坐标系。

图4.6命名选项卡

2）UCS对话框设置已有用户坐标系三维坐标系●

“UCS”对话框中的“正交UCS”选项卡，可将UCS设置为某一投影类型，如图4.7。

图4.7“正交UCS”选项卡

3）恢复世界坐标系三维坐标系●

“工具”菜单→“命名UCS”→打开“UCS”对话框→在“命名UCS”选项卡→“世界”选项→单击“置为当前”按钮，即可将当前坐标系恢复为世界坐标系（WCS）（图4.8）。

图4.8“命名UCS”法

3）恢复世界坐标系三维坐标系●

从“工具”菜单→选择“新建UCS”子菜单→选择“世界”选项，坐标系即恢复为世界坐标系（WCS）。

图4.9“新建UCS”法4.4三维观察

三维实体不同于二维图形，它是立体模型，需要多角度观察物体，为了满足用户观察三维实体的需求，AutoCAD2014为用户提供了一些三维观察功能。三维观察图4.10三维视图

（1）视点设置视点是用户观察图形的视角。1）视图模式●“视图”菜单→“三维视图”，在子级菜单中可选择所需视图模式，如图4.10。

三维观察图4.11“视图”选项卡1）视点模式●“视图”选项卡中直接点击下拉键，进行选择，如图4.11所示。

三维观察图4.12视点预设2）“视点预设”对话框设置●“视图”菜单→三维视图→视点预设或命令行中输入DDVPIONT，如图4.12。

三维观察图4.13“视点预设”对话框2）“视点预设”对话框设置●打开“视点预设”对话框，如图4.13所示。

三维观察图4.14与X轴正方向的夹角2）“视点预设”对话框设置●设置观察角度可以选取“绝对于WCS”或“相对于UCS”的方式，“自：X轴”表示视点与X轴正方向的夹角（图4.14），“自：XY平面”表示视点与其在XY平面投影的夹角（图4.15）。图4.15与XY平面投影的夹角

三维观察图4.16视点3）罗盘确定视点●“视图”菜单→三维视图→视点或命令行中输入VPIONT，图4.16所示。

三维观察图4.17罗盘和三轴架

3）罗盘确定视点●打开“视点”命令后，绘图区出现了罗盘和三轴架，如图4.17所示。

三维观察（2）动态观察器AutoCAD2014为了方便用户实时控制三维视图，提供了具有交互控制功能的动态观察器。图4.18三维动态观察器1）三维中的动态观察分类●

受约束的动态观察。●

自由动态观察。●

连续动态观察。2）打开命令方式●

“视图”菜单→“动态观察”子菜单→在子级菜单中选择所需的动态观察模式。●

“视图”选下卡→“动态观察”选项下拉键，如图4.18所示。●

命令行中输入“3DORBIT”。

三维观察

表4.3视觉样式（3）设置三维对象的视觉样式使用“视图”→“视觉样式”命令中的子命令或“视觉样式”工具栏来观察对象。AutoCAD提供的视觉样式如表4.3所示。4.5面域的创建与运算执行“面域”命令有三种方法，如表4.4所示。

面域的外观与平面图形外观相同，但面域是一个单独对象。面域属于实体模型。面域与面域之间可以进行并、差、交等布尔运算，因此使用面域可创建边界较为复杂的图形。面域的创建与运算表4.4执行“面域”

1．创建面域执行“面域”命令有三种方法，如表4.4所示。序号执行方式1选择“绘图”菜单→“面域”命令2单击“绘图”工具栏中→“面域”按钮3输入命令REGION(REG)面域的创建与运算图4.23布尔运算

2．面域的布尔运算

布尔运算的对象只针对实体和共面的面域，对于普通的线条构成的二维图形对象无法使用布尔运算。1）执行布尔运算的操作方法（1）使用“修改”→“实体编辑”子菜单中的相关命令，如图4.23所示。（2）使用“建模”工具栏“并、交、差”图标，可以对面域进行“并、交、差”布尔运算。面域的创建与运算图4.24并集

2．面域的布尔运算2）并集（1）可以连续选择要进行并集操作的面域。（2）按回车键确认选择结束，此时面域合并为一个整体面域。如图4.24所示，左图是并集操作前的面域，包含一个矩形和一个圆，“并集”操作后成为右图的一个完整的面域。面域的创建与运算图4.25差集

2．面域的布尔运算3）差集（1）先选择要保留的面域。（2）按回车键结束选择。（3）选择要减去的面域。（4）按下回车键，结束操作。如图4.25所示，先选择矩形面域，再选择圆形面域，执行“差集”后，圆形部分被减去。面域的创建与运算图4.26交集

2．面域的布尔运算4）交集（1）选择所有需要做交集的面域。（2）按回车键完成操作。如图4.26所示，“交集”操作后只保留两面域的交集部分。4.6二维平面生成三维实体

AutoCAD2014中用户可以运用一些二维转换命令，将已经绘制好的二维图形转换生成三维实体模型。二维平面生成三维实体图4.27拉伸效果图

1）创建面域将二维图形创建为面域。2）执行“拉伸”命令执行“拉伸”命令来创建三维实体有三种方法：（1）选择“绘图”菜单→“建模”→“拉伸”命令。（2）单击“建模”工具栏或“三维制作”面板中的“拉伸”按钮，显示屏外面的矩形面域拉伸5毫米，里面的矩形面域拉伸8毫米。如图4.27显示屏伸图。（3）输入命令EXTRUDE。1.拉伸通过“拉伸”将绘制的二维图生成三维实体的操作步骤如下：二维平面生成三维实体图4.28差集后显示屏

对拉伸后的显示屏做布尔运算，运用差集求得如图4.28所示的显示屏。二维平面生成三维实体图4.29旋转

可以“旋转”闭合多段线和面域等成为三维立体模型，将一个闭合对象按照指定角度，绕X轴或Y轴旋转即可生成实体，也可以绕指定的两个点、直线或多段线旋转对象。2.旋转执行“旋转”命令来创建三维实体的方法如下所示：（1）选择“绘图”菜单→“建模”→“旋转”命令（图4.29a）。（2）实体选项卡中的“旋转”命令按钮，如图4.29b所示。（3）“常用”选项中的“旋转”命令按钮，如图4.29c所示。（4）命令行输入REVOLVE。二维平面生成三维实体图4.31“扫掠”

扫掠是指平面图形沿着指定的路径扫描后，形成的轨迹构成了三维实体。操作过程中，以路径为主体。3.扫掠执行方式以下几种：（1）“绘图”菜单下→“建模”→“扫掠”，如图4.31a所示。（2）“常用”选项卡下选择“扫掠”，如图4.31b所示。（3）“实体”选项卡下“扫掠”，如图4.31c所示。（4）命令行中输入sweep命令。二维平面生成三维实体

放样是指定平面图形形状，并按照指定的导向线形成实体的过程。4.放样二维图形绘制三维实体执行命令方式：（1）“绘图”菜单下→“建模”→“放样”。（2）工具栏“建模”→“放样”。（3）命令行中输入loft命令。图4.32

放样二维平面生成三维实体【实例】按图4.33a绘制三个椭圆形，对图形进行“放样”构成三维实体。（1）“椭圆”命令绘制三个椭圆。（2）“面域”命令将三个椭圆创建为面域。（3）“三维移动”命令将三个面域分别沿Z轴移动，调整为不同的高度，如图4.33b所示。（4）“放样”命令，实现三维实体，如图4.33c所示。4.放样二维图形绘制三维实体4.7基本三维实体模型

AutoCAD为用户提供了如多段体、长方体、楔形体、圆锥体、球体、圆柱体、圆环体、棱锥体等简单的三维实体模型命令，用户可以方便的调用些命令来完成三维实体模型的创建。基本三维实体模型多段体可以看作是带矩形轮廓的三维实体，包含曲线线段，默认情况下是矩形轮廓。执行“绘制多段体”的命令有三种方法：（1）“绘图”→“建模”→“多段体”。（2）“实体”选项卡中“多段体”的按钮。（3）命令行中执行POLYSOLID命令，如图4.34所示。1.绘制多段体图4.34启动“绘制多段体”的命令

基本三维实体模型【实例4.4】绘制多段体，依次执行如下操作：命令：POLYSOLID指定高度：100指定宽度：10指定起点：鼠标在屏幕上指定绘制水平直线a长度：80绘制垂直于a的直线b长度：80绘制垂直于b的直线c长度:80动态观察后，绘制的多段体如图4.35所示。1.绘制多段体图4.35多段体

AutoCAD为用户提供了如多段体、长方体、楔形体、圆锥体、球体、圆柱体、圆环体、棱锥体等简单的三维实体模型命令，用户可以方便的调用些命令来完成三维实体模型的创建。基本三维实体模型执行绘制“长方体”的命令有如下三种方法。（1）“绘图”→“建模”→“长方体”（图4.36）。（2）“建模”工具栏中“长方体”的按钮。（3）命令行中输入BOX。2.绘制长方体长方体是三维实体中最基本的实体模型之一，应用广泛。图4.36长方体基本三维实体模型【实例4.5】如图4.37所示示波器面板。命令：BOX指定第一个角点或[中心（C）]：0，0，0指定其他角点或[立方体（C）/长度(L)]：L指定长度：320指定宽度：130指定高度：102.绘制长方体图4.37示波器面板

基本三维实体模型执行绘制“楔体”的命令有三种方法：（1）“绘图”→“建模”→“楔体”，如图4.38所示。（2）单击“建模”工具栏中“楔体”的按钮。（3）输入命令WEDGE。3.创建楔体图4.38楔体基本三维实体模型【实例4.6】绘制楔体实体模型，如图4.39所示。命令：WEDGE指定第一个角点或[中心（C）]：（鼠标指定）指定其他的角点或[长方体（C）长度（L）]：80,60指定高度：303.创建楔体图4.39

楔体实体模型

基本三维实体模型执行绘制“圆柱体”的命令有三种方法：（1）“绘图”→“建模”→“圆柱体”。（2）“建模”工具栏中“圆柱体”的按钮，如图4.40所示。（3）命令行输入CYLINDER命令。4.创建圆柱体图4.40圆柱体基本三维实体模型【实例4.7】如图4.41所示调节旋钮。命令：CYLINDER指定底面圆心（鼠标指定）指定底面半径：10指定高度：104.创建圆柱体图4.41调节旋钮

基本三维实体模型执行“绘制圆柱体”的命令有三种方法：（1）“绘图”→“建模”→“圆锥体”，如图4.42所示。（2）单击“建模”工具栏中“圆锥体”的按钮。（3）命令行输入CONE命令。5.创建圆锥体图4.42圆锥体基本三维实体模型【实例4.8】绘制圆锥体，如图4.43所示。命令：CONE指定底面的中心点（鼠标指定）指定底面半径或[直径（D）]：10指定高度：105.创建圆锥体图4.43圆锥体模型

基本三维实体模型执行“绘制球体”的命令有三种方法：（1）“绘图”→“建模”→“球体”。（2）单击“建模”工具栏中“球体”的按钮，如图4.44所示。（3）命令行输入SPHERE命令。6.创建球体图4.44球体基本三维实体模型【实例4.9】如图4.45所示指示灯。命令：SPHERE指定球心：（鼠标指定）指定球半径：2.56.创建球体图4.45指示灯

基本三维实体模型执行绘制“圆环体”的命令有三种方法：（1）“绘图”→“建模”→“圆环体”，如图4.46所示。（2）单击“建模”工具栏中“圆环体”的按钮。（3）命令行输入TORUS命令。7.创建圆环体图4.46圆环体基本三维实体模型【实例4.10】如图4.47所示圆环体。命令：TORUS指定中心点[三点（3P）两点（2P）切点、切点、半径（T）]：（鼠标指定）指定半径或[直径（D）]：10指定圆管半径或[两点（2P）直径（D）]：27.创建圆环体图4.47圆环体模型4.8三维实体的编辑三维实体的编辑1）执行“三维旋转”命令的方法（1）“修改”菜单→“三维操作”→“三维旋转”命令。（2）单击“实体编辑”工具栏中的“三维旋转”按钮。（3）“常用”选项卡下→“修改”选项→“三维旋转”按钮。（4）输入命令3DROTATE或ROTATE3D。2）旋转三维实体的操作步骤（1）出现旋转夹点后，指定基点，如图4.48所示。1.旋转三维实体图4.48旋转夹点

三维实体的编辑（2）光标悬停在旋转夹点上，直到光标变为黄色（图4.49），移动光标时出现红色（或绿色或蓝色）的长轴线，此时单击鼠标左键，即确认该轴为旋转轴。图4.49选择旋转轴

用户可以通过“三维移动”，实现三维实体在三维空间中的移动。将对象沿指定方向移动指定的距离，执行“三维移动”命令时，首先需要指定一个基点，然后指定第二点即可移动三维对象。三维实体的编辑1）执行“三维移动”命令方法有：（1）“修改”菜单→“三维操作”→“三维移动”命令。（2）单击“实体编辑”工具栏中的“三维移动”按钮。（3）“常用”选项卡下→“修改”选项→“三维移动”按钮。（4）命令行输入3DMOVE命令。2）移动三维实体的操作步骤：（1）出现移动夹点后，指定基点，如图4.50所示。2．移动三维实体图4.50移动夹点

三维实体的编辑（2）光标悬停在移动坐标上，直到光标变为黄色（图4.51），移动光标时出现红色（或绿色或蓝色）的长轴线，此时单击鼠标左键，即确认该轴为移动方向。图4.51三维移动

3．三维实体圆角

使用“圆角”命令，可以使三维实体指定处的尖拐角变为圆角。

对显示屏做圆角命令，圆角半径设置为5毫米。结果如图4.52所示。三维实体的编辑图4.52圆角实例

4．三维对齐

使用“三维对齐”命令，可以使当前对象与其他对象对齐。在对齐三维对象时，则需要指定3对对齐点如图4.53所示。

执行“对齐”命令有二种方法：

（1）选择“修改”→“三维操作”→“对齐”菜单命令。

（2）输入命令ALIGN（AL）。三维实体的编辑

5.三维阵列在大圆柱体上绘制长1.5毫米、宽1.5毫米、高10毫米的长方体，如图4.54a所示。执行“三维阵列”的方法：（1）“修改”菜单→“三维操作”→“三维阵列”。（2）命令行中输入3DARRAY。三维阵列后，调节旋钮如图4.54b所示。三维实体的编辑4.9利用布尔运算

创建复杂实体模型利用布尔运算创建复杂实体模型1.并集运算

通过并集绘制组合体，首先需要创建基本实体，然后再通过基本实体的并集产生新的组合体。小圆柱体尺寸（底面半径5毫米，高5毫米），大圆柱体（底面半径10毫米，高10毫米）。图4.55并集后成为一个整体。AutoCAD中可以通过对三维实体模型进行布尔运算，实现挖孔、开槽等操作，从而创建出形状复杂的三维实体。图4.55并集后旋钮

利用布尔运算创建复杂实体模型2.差集运算和并集相类似，也可以通过差集创建组合面域或实体。通常用来绘制带有槽、孔等结构的组合实体。给完成三维阵列操作的调节旋钮（图4.56a）做差集运算，得到如图4.56b所示。利用布尔运算创建复杂实体模型3.交集与并集和差集一样，可以通过交集产生多个面域或实体相交的部分。如图4.57a所示，里面圆柱体底面半径5毫米，高15毫米；外面圆柱体底面半径10毫米，高10毫米，两个圆柱体进行交集运算后，如图4.57b所示将只保留相交部分，底面半径是5毫米，高10毫米的圆柱体。4.10渲染渲

染1.光源1）命令执行方式（1）命令行输入LIGHT。（2）“视图”菜单→渲染→光源，如图4.58所示。（3）“渲染”工具栏→光源，如图4.59所示。三维实体输出图纸前需要进行“渲染”增强图纸效果，也就是对图形对象进行颜色、材质、灯光、背景等操作。图4.58“光源”菜单

图4.59“渲染”工具栏中的“光源”

渲

染2）输入光源类型（1）“点光源”用于创建点光源，首先需指定源位置，然后设置选项。各选项说明如表4.5所示。

（2）创建聚光灯，其选项与“点光源”选项基本相同，两项除外。

（3）创建平行光，各选项与点光源和聚光灯类似。序号选项用途备注1名称（N）指定光源名称可以使用大写字母、小写字母、数字、空格、连字符(-)和下划线(__)。最大长度为256个字符2强度因子（I）设置光源的强度和亮度取值范围为0.00到系统支持的最大值。3状态（S）打开和关闭光源没有启用光源时，此设置无影响。4阴影（W）光源投影关：关闭光源的阴影显示和计算已映射柔和：显示柔和边界的真实投影已采样柔和：真是投影和扩展光源较柔和的阴影5衰减（A）设置系统的衰减特性衰减类型：控制光线随距离增加而衰减衰减起始界限：指定一个点，光线的亮度相对于光源中心的衰减于该点开始。默认值为0。衰减结束界限：指定一个点，光线的亮度相对于光源中心的衰减于该点结束。6过滤颜色控制光源的颜色颜色设置表4.5“点光源”选项说明

渲

染3）光源列表执行方式如下：（1）命令行输入：LIGHTLIST。（2）“视图”菜单→渲染→光源→光源列表。（3）“渲染”工具栏→光源→光源列表。以上三种方式均可打开光源列表，如图4.60所示。图4.60光源列表渲

染4）阳光特性执行方式如下：（1）命令行输入：SUNPROPERTIES。（2）“视图”菜单→渲染→光源→阳光特性，如图4.61所示。图4.61阳光特性渲

染2.渲染环境“渲染环境”的执行方式有如下三种：（1）命令行输入RENDERENVIRONMENT。（2）“视图”菜单→渲染→渲染环境，如图4.62所