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1、CAD绘制三维实体基础1、三维模型的分类与三维坐标系； 2、三维图形的观察方法； 3、创建基本三维实体； 4、由二维对象生成三维实体； 5、编辑实体、实体的面和边；1、建立用户坐标系； 2、编辑出版三维实体.讲授8学时上机8学时总计16学时AutoCAD除具有强大的二维绘图功能外,还具备基本的三维造型能力.若物体并无复杂的外表曲面与多变的空间结构关系,则使用AutoCAD可以很方便地建立物体的三维模型.本章我们将介绍AutoCAD三维绘图的基本知识.11.1 三维几何模型分类在AutoCAD中,用户可以创建3种类型的三维模型：线框模型、表面模型与实体模型.这3种模型在计算机上的显示方式是相同的
2、,即以线架结构显示出来,但用户可用特定命令使表面模型与实体模型的真实性表现出来.11.1.1线框模型线框模型是一种轮廓模型,它是用线3D空间的直线与曲线表达三维立体,不包含面与体的信息.不能使该模型消隐或着色.又由于其不含有体的数据,用户也不能得到对象的质量、重心、体积、惯性矩等物理特性,不能进行布尔运算.图11-1显示了立体的线框模型,在消隐模式下也看到后面的线.但线框模型结构简单,易于绘制.11.1.2 表面模型Surface Model表面模型是用物体的表面表示物体.表面模型具有面与三维立体边界信息.表面不透明,能遮挡光线,因而表面模型可以被渲染与消隐.对于计算机辅助加工,用户还可以根据
3、零件的表面模型形成完整的加工信息.但是不能进行布尔运算.如图11-2所示是两个表面模型的消隐效果,前面的薄片圆筒遮住了后面长方体的一部分.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、体的全部信息.对于此类模型,可以区分对象的内部与外部,可以对它进行打孔、切槽和添加材料等布尔运算,对实体装配进行干涉检查,分析模型的质量特性,如质心、体积和惯性矩.对于计算机辅助加工,用户还可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所示是实体模型.图11-3 实体模型112 三维坐标系实例三维坐标系、长方体、倒角、删除面AutoCAD的坐
4、标系统是三维笛卡儿直角坐标系,分为世界坐标系WCS和用户坐标系UCS.图11-4表示的是两种坐标系下的图标.图中X或Y的剪头方向表示当前坐标轴X轴或Y轴的正方向,Z轴正方向用右手定则判定.世界坐标系图11-4 表示坐标系的图标缺省状态时,AutoCAD的坐标系是世界坐标系.世界坐标系是唯一的,固定不变的,对于二维绘图,在大多数情况下,世界坐标系就能满足作图需要,但若是创建三维模型,就不太方便了,因为用户常常要在不同平面或是沿某个方向绘制结构.如绘制图11-5所示的图形,在世界坐标系下是不能完成的.此时需要以绘图的平面为XY坐标平面,创建新的坐标系,然后再调用绘图命令绘制图形.用户坐标系图11-
5、5 在用户坐标系下绘图任务：绘制如图11-5所示的实体. 目的：通过绘制此图形,学习长方体命令、实体倒角、删除面命令和用户坐标系的建立方法.知识的储备：基本绘图命令和对象捕捉、对象追踪的应用.绘图步骤分解：1.绘制长方体调用长方体命令：实体工具栏：下拉菜单：绘图实体 长方体命令窗口：BOXAutoCAD提示：指定长方体的角点或 中心点 :在屏幕上任意点单击指定角点或 立方体/长度:L/选择给定长宽高模式.指定长度: 30指定宽度: 20指定高度: 20绘制出长30,宽20,高20的长方体,如图11-6所示.2.倒角用于二维图形的倒角、圆角编辑命令在三维图中仍然可用.单击编辑工具栏上的倒角按钮,
6、调用倒角命令：命令: _chamfer 当前倒角距离 1 = 0.0000,距离 2 = 0.0000选择第一条直线或 多段线/距离/角度/修剪/方式/多个:在AB直线上单击基面选择.输入曲面选择选项 下一个/当前 : /选择默认值.指定基面的倒角距离: 12指定其他曲面的倒角距离 :/选择默认值12.选择边或 环:在AB直线上单击结果如图11-7所示.图11-7 长方体倒角图11-6 绘制长方体3.移动坐标系,绘制上表面圆因为AutoCAD只可以在XY平面上画图,要绘制上表面上的图形,则需要建立用户坐标系.由于世界坐标系的XY面与CDEF面平行,且X轴、Y轴又分别与四边形CDEF的边平行,因
7、此只要把世界坐标系移到CDEF面上即可.移动坐标系,只改变坐标原点的位置,不改变X、Y轴的方向.如图11-8所示.1移动坐标系在命令窗口输入命令动词UCS,AutoCAD提示：命令: ucs当前 UCS 名称: *世界*输入选项 新建/移动/正交/上一个/恢复/保存/删除/应用/?/世界 :M /选择移动选项.指定新原点或 Z 向深度 : 选择F点单击也可直接调用移动坐标系命令：UCS工具栏：下拉菜单：工具移动UCSV2绘制表面圆打开对象追踪、对象捕捉, 调用圆命令,捕捉上表面的中心点,以5 为半径绘制上表面的圆.结果如图11-9所示.4.三点法建立坐标系,绘制斜面上圆1三点法建立用户坐标系命
8、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 新建/移动/正交/上一个/恢复/保存/删除/应用/?/世界 :N /新建坐标系.指定新UCS的原点或Z轴/三点/对象/面/视图/X/Y/Z : 3 /选择三点方式.指定新原点 :在H点上单击在正 X 轴范围上指定点 :在G点单击在 UCS XY 平面的正 Y 轴范围上指定点 :在C点单击也可用下面两种方法直接调用三点法建立用户坐标系UCS工具栏：下拉菜单：工具新建UCSW三点32绘制圆方法同第3步,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.以所选实体表面建立UCS,在侧面上画圆1选择
9、实体表面建立UCS在命令窗口输入UCS,调用用户坐标系命令：命令: ucs当前 UCS 名称: *世界*输入选项 新建/移动/正交/上一个/恢复/保存/删除/应用/?/世界 :N指定UCS的原点或Z 轴/三点/对象/面/视图/X/Y/Z:F选择实体对象的面:在侧面上接近底边处拾取实体表面输入选项 下一个/X 轴反向/Y 轴反向 : /接受图示结果.结果如图11-10所示.2绘制圆方法同上步,完成图11-5所示图形.图11-10 绘制侧面上圆补充知识：1.本例介绍了建立用户坐标系常用的三种方法,在UCS命令中有许多选项:新建/移动/正交/上一个/恢复/保存/删除/应用/?/世界 ,各选项功能如下
10、：新建：创建一个新的坐标系,选择该选项后,AutoCAD继续提示：指定新 UCS 的原点或 Z 轴/三点/对象/面/视图/X/Y/Z :l 指定新UCS 的原点：将原坐标系平移到指定原点处,新坐标系的坐标轴与原坐标系的坐标轴方向相同.l Z 轴：通过指定新坐标系的原点与Z轴正方向上的一点来建立坐标系.l 三点：用三点来建立坐标系,第一点为新坐标系的原点,第二点为X轴正方向上的一点,第三点为Y轴正方向上的一点.l 对象：根据选定三维对象定义新的坐标系.此选项不能用于下列对象：三维实体、三维多段线、三维网格、视口、多线、面域、样条曲线、椭圆、射线、构造线、引线、多行文字.对于非三维面的对象,新 U
11、CS 的 XY 平面与绘制该对象时生效的 XY 平面平行,但 X 轴和 Y 轴可作不同的旋转.如选择圆为对象,则圆的圆心成为新 UCS 的原点.X 轴通过选择点.l 面：将 UCS 与实体对象的选定面对齐.在选择面的边界内或面的边上单击,被选中的面将亮显,UCS 的 X 轴将与找到的第一个面上的最近的边对齐.l 视图：以垂直于观察方向的平面为XY平面,建立新的坐标系.UCS原点保持不变.l X/Y/Z：将当前 UCS绕指定轴旋转一定的角度.移动：通过平移当前 UCS 的原点重新定义 UCS,但保留其 XY 平面的方向不变.正交：指定 AutoCAD 提供的六个正交 UCS 之一.这些 UCS
12、设置通常用于查看和编辑三维模型.如图11-11所示.图11-11 绘制侧面上圆上一个：恢复上一个UCS.AutoCAD 保存创建的最后 10 个坐标系.重复上一个选项逐步返回上一个坐标系.恢复：恢复已保存的 UCS 使它成为当前 UCS；恢复已保存的 UCS 并不重新建立在保存 UCS 时生效的观察方向.保存：把当前 UCS 按指定名称保存.删除：从已保存的用户坐标系列表中删除指定的 UCS.应用：其他视口保存有不同的 UCS 时；将当前 UCS 设置应用到指定的视口或所有活动视口.?：列出用户定义坐标系的名称,并列出每个保存的 UCS 相对于当前 UCS 的原点以与 X、Y 和 Z 轴.世界
13、：将当前用户坐标系设置为世界坐标系.2.如果倒角或圆角所创建的面不合适,可使用 删除面命令删除,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过程中,常常要从不同方向观察图形,AutoCAD默认视图是XY平面,方向为Z轴的正方向,看不到物体的高度.AutoCAD提供了多种创建3D视图的方法沿不同的方向观察模型,比较常用的是用标准视点观察模型和三维动态旋转方法.我们这里只介绍这两种常用方法.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：绘制如图11-13所示的物体图11-13 股子目的：通过绘制此物体,掌握用标准视点和用三维动态观察器旋转方法观察模型,使用圆角命令、布尔运算等编辑三维实体的方法.知识的储备：基本绘图命令、使用对象捕捉、建立用户坐标系绘图步骤分解：1绘
