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1、CAD绘制三维实体基础1、三维模型的分类及三维坐标系; 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; 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及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。 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、表面模型及实体模型。这3种模型在计算机上的显示方式是相同的,即以线架结构显示出来,但用户可用特定命令使表面模型及实体模型的真实性表现出来。线
2、框模型(Wireframe Model)线框模型是一种轮廓模型,它是用线(3D空间的直线及曲线)表达三维立体,不包含面及体的信息。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。 表面模型(Surface Model)表面模型是用物体的表面表示物体。表面模型具有面及三维立体边界信息。表面不透明,能遮挡光线,因而表面模型可以被渲染及消隐。对于计算机辅助加工,用户还可以根据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
3、-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 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及外部,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
4、)。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 在用户坐标系下绘图任务:绘制如图11-5所示的实体。
5、 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:BOX AutoCAD提示: 指定长方体的角点或 中心点(CE) :在屏幕上任意点单击指定角点或 立方体(C)/长度(L):L 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,调用倒角命令:命令: _chamfer(“修剪”模式) 当前倒角距离 1 = ,距离 2 = 选择第一条直线或 多段线(P)/距离(D)/角度(A)/修剪(T
6、)/方式(M)/多个(U):在AB直线上单击基面选择.输入曲面选择选项 下一个(N)/当前(OK) : 图11-7 长方体倒角图11-6 绘制长方体动坐标系,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(N)/移动(M
7、)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W) : M 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(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W) : N 图11-9 绘制上表面圆图11-8 改变坐标系所选实体表面建立UCS,在侧面上画圆(1)选择实体表面建立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(N)/移动(M)/正交
8、(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W) : N 指定UCS的原点或Z 轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/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(N)/X 轴反向(X)/Y 轴反向(Y) : 图11-10 绘制侧面上圆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(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W) ,各选项功能如下:(1)新建(N):创建一个新的坐标系,选择该选项后,AutoCAD继续提示
9、:指定新 UCS 的原点或 Z 轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/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(ZA):通过指定新坐标系的原点及Z轴正方向上的一点来建立坐标系。l 三点(3):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(OB):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 UCS 的
10、 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(F):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(V):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。(2)移动(M):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。(3)正交(G):指定 AutoCAD 提供的六个正交
11、UCS 之一。这些 UCS 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(4)上一个(P):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。(5)恢复(R):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。(6)保存(S):把当前 UCS 按指定名称保存。(7)删除(D):从已保存的用户坐标系列表中删除指定的 UCS。(8)应用(A):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。(9)?:列出用户定
12、义坐标系的名称,并列出每个保存的 UCS 相对于当前 UCS 的原点以及 X、Y 和 Z 轴。(10)世界(W):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
13、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绘制正方体(1)新建两个图层:层 名 颜色 线 型线宽实体层 白色 Continues 默认辅助层 黄色 Continues 默认并将实体层作为当前层。单击“视图”工具栏上“西南等轴测”按钮,将视点设置为西南方向。(2)绘制正方体在“实体”工具栏上单击“长方体”按钮,调用长方体命令:命令: _box指定长
14、方体的角点或 中心点(CE) :在屏幕上任意一点单击指定角点或 立方体(C)/长度(L): C .选择对象:在立方体上单击 找到 1 个选择对象: 选择对象:在球体上单击 找到 1 个选择对象: 图11-14 立方体图11-15 绘制球图11-16 挖坑(a)(b)图11-17 挖两点坑图11-19 三维动态观察图11-18 绘制三点坑图11-21 挖坑完成图11-20 挖六点坑图11-23 长方体圆角图11-22 长方体圆角图11-24 ISOLINES对图形显示的影响 ISOLINES=4 ISOLINES=12图11-25 布尔运算 (a) (b) (c)图11-26 电视塔图11-27
15、 环图11-28 绘制环珠图11-29 阵列准备图图11-30 拱形体图11-32 面域计算图11-31 绘制长方形和圆图11-33 路径拉伸图11-34 旋转实体图11-35 绘制截面(a)(b)图11-36 180和270旋转图11-37 轴承坐(a)(b)(c)图11-38 平面图形图11-40 圆筒端面图11-39 底板实体图11-42 完整的实体.图11-41 圆筒图11-44 半剖的实体图11-43 切割成两部分的实体图11-45 切割实体(a)(b)图11-46 工字钢(a)(b)图11-47垫块实体(a)(b)图11-48创建原图形(a)(b)图11-49 移动面(a)(b)图
16、11-50 旋转面图11-51 着色面、复制面(a)(b)(c)图11-52 抽屉实体(a)(b)图11-53 抽壳、复制边图11-54 制作抽屉面图11-55 对齐面图11-56 环形孔板(a)(b)(c)图11-57 平面图形图11-58 绘制表面圆.) : 2指定行间距 (-): 100指定列间距 (|): 100指定层间距 (.): -110结果如图11-59所示。3压印调用压印命令:实体编辑工具栏:下拉菜单:修改实体编辑压印AutoCAD提示:命令: _solidedit实体编辑自动检查: SOLIDCHECK=1输入实体编辑选项 面(F)/边(E)/体(B)/放弃(U)/退出(X)
17、 : _body输入体编辑选项压印(I)/分割实体(P)/抽壳(S)/清除(L)/检查(C)/放弃(U)/退出(X) : _imprint选择三维实体:选择实体选择要压印的对象:选择一个圆是否删除源对象 是(Y)/否(N) :Y选择要压印的对象: 选择另一个圆是否删除源对象 是(Y)/否(N) :逐个选择各个圆,完成8个圆的压印。压印结果同上步,如图11-59所示。4拉伸面调用“实体编辑”工具栏上的“拉伸面”命令,选择各个圆内的表面,以-10的高度拉伸表面,得到8个通孔。结果如图11-56(a)所示。53D镜像调用三维镜像命令:下拉菜单:修改三维操作三维镜像AutoCAD提示:命令: _mir
18、ror3d选择对象: 选择实体 找到 1 个选择对象: 指定镜像平面 (三点) 的第一个点或 对象(O)/最近的(L)/Z 轴(Z)/视图(V)/XY 平面(XY)/YZ 平面(YZ)/ZX 平面(ZX)/三点(3) :选择端面点A在镜像平面上指定第二点:选择端面点B在镜像平面上指定第三点:选择端面点C是否删除源对象?是(Y)/否(N) : 图11-59 阵列圆图11-60 镜像图11-61 环形阵列(c)(b)(a)图11-62 分割图11-63清除(a)(b)(a)(b)图11-64箱体图11-66抽壳图11-65倒圆角长方体图11-68拉伸耳板图11-67耳板端面图11-70旋转箱体图1
19、1-69 镜像耳板(c)(b)(a)图11-71 创建顶面方孔图11-72 创建凸台(a)(b)(b)(a)图11-73 倒圆角切(1)剖切实体成前后两部分调用“剖切”命令:命令: _slice选择对象: 找到 1 个选择对象: 指定切面上的第一个点,依照 对象(O)/Z 轴(Z)/视图(V)/XY 平面(XY)/YZ 平面(YZ)/ZX 平面(ZX)/三点(3) :选择中点A指定平面上的第二个点:选择中点B指定平面上的第三个点:选择中点C在要保留的一侧指定点或 保留两侧(B): B 结果如图11-74(a)所示。(2)剖切前半个实体调用剖切命令:命令: _slice选择对象: 选择前半个箱体 找到 1 个选择对象: 指定切面上的第一个点,依照 对象(O)/Z 轴(Z)/视图(V)/XY 平面(XY)/YZ 平面(YZ)/ZX 平面(ZX)/三点(3) :选择中点D指定平面上的第二个点: 选择中点F指定平面上的第三个点: 选择中点E在要保留的一侧指定点或 保留两侧(B): 在右侧单击结果如图11-74(b)所示。图11-74 倒圆角(b)(a)(3)合并实体调用 “并集”命令,将剖切后的实体合并成一个,结果如图11-64(b)所示。图4
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