CAD三维技巧.docx
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CAD三维技巧
计算机绘图（中级）》学习方法
1、加“盖”的技巧
用LINE命令画的封闭线段赋予一定厚度后，只能形成侧面，而顶部没有盖。
绘制有盖的三维模型，可用填充面命令，先绘制实心的二维图形，再使该填充面具有厚度，即可显示出顶面有盖的效果。
具有一定宽度的PLINE对象赋予厚度后，也同样显示出顶面有盖的效果。
直线边界的空顶，或三维空间任意平面上的空洞，可用3DFACE命令补上一个“盖”；三维空间任意平面上的曲线边界的盖，可用UCS（用户坐标系）命令先将工作平面设定在其上，然后再使其形成面域，从而得到理想的“盖”的效果。
2、使用图层组织图形的技巧
LAYER（层）是AutoCAD2000一个非常强大的组织工具。
用户可以把不同性质的内容布置在不同的层里，当图形复杂时，可以随时打开或关闭某些层，以便更容易显示图形并对其进行修改。
许多学员在三维建模时始终一个图层，看上去眼花缭乱，分不清子丑寅卯，很不方便。
多使用一些不同颜色的图层，可带来方便。
3、充分利用平面视图（PLAN）命令的技巧
建立三维模型，常常要在各种绘图平面上进行二维绘图，这当然离不开用户坐标系的建立或切换；但是由于观察方向与绘图平面间通常有一定角度，所以这些二维绘图，看上去不工整，对于学员来说，往往感觉到很别扭。
尽管可以用三维动态观察器（3DORBIT）方便的调整视图，但总不能满意地进行所需的二维绘图，此时利用“观察UCS的平面视图（PLAN）命令”,可以使绘图平面（UCS的XY平面）与屏幕绘图区平行，如同世界坐标系里的二维绘图一般，非常方便。
4、先加后减的技巧
构建相对复杂一些的实心体模型时，常需要反复多次使用布尔集合运算的“加（UNION）”和“减（SUBTRACT）”。
如果使用次序不当，会造成麻烦。
总的法则是先加后减，即先操作需要加的实体集合，然后再去做“减”集合；可保证较高的速度和成功率。
5、贯通路径的技巧
运用拉伸（EXTRUDE）的方法建立实心体的第二个操作选项是按指定的路径拉伸；可以作为路径的有：
直线、圆、圆弧线、椭圆、椭圆弧线，多段线、样条曲线。
被拉截面将沿路径并垂直于路径上每点的切线方向生成一个拉伸体。
初学者常出现不能顺利沿路径拉伸的现象，也就是通常所说的“路不通”；为此，贯通路径的方法是：
（1）路径线不要与三维物体轮廓线处于同一个平面上，因为拉伸建立的是一个三维实心体；此外，路径线的曲折程度也要控制在拉伸后的三维实体所支持范围内；例如路径线为圆弧，所选拉伸截面是圆，如果圆的半径大于圆弧的半径就不能构成拉伸实心体，因为沿路径线拉伸后体自相交是不允许的。
（2）如果路径线是样条曲线，则该样条曲线端点（拉伸起点）处的切线方向要垂直于被拉伸轮廓线平面。
6、不失外观的技巧
AutoCAD2000支持三种类型的三维模型：
线框模型、表面模型和实体模型。
其中表面模型和实体模型在显示器上显示时，常用有限的线条来表达，即所谓的“三维线框显示方式”；软件系统默认情况下，显示的线条少，外观不好看。
不失外观的办法是，对于表面模型，将系统变量SURFTAB1（网格密度）和SURFTAB2的设置值变大后，再进行表面造型。
对于实体模型，将系统变量ISOLINES（线框密度）的设置值变大后，再进行实体造型。
显示或渲染时还可将系统变量FACETRES的设置值变大，效果会更好。
应该注意的是，上述设置值不能太大，否则，尽管显示的线条多了，外观效果好了，但图形文件将过大，显示的时间会过长。
因此，正确的做法是在不失外观的前提下，尽可能把上述三变量的设置值减小。
7、三维编辑的技巧
用三维编辑工具ALIGN、ROTATE3D，MIRROR3D和3DARRAY取代二维编辑命令MOVE、ROTATE、MIRROR和ARRAY是一个小技巧。
这是因为二维编辑命令的编辑效果要考虑到当前的工作平面，即当前用户坐标系的XY平面，初学者在三维操作中往往不清楚当前坐标系是绝对坐标系还是用户坐标系，或者当前是哪一个用户坐标系，此时用二维编辑往往会出现错误的结果。
而用三维编辑工具，尽管操作步骤多了一两步，但效果的可靠性大大增加，效率提高。
8、绘制三维螺旋线的技巧
建筑模型的构建有时需要三维螺旋面、螺旋线；机械产品的造型有时需要绘制三维实体螺纹、弹簧和齿轮。
这些特殊的需要，AutoCAD2000并没有提供；怎么办？
可以通过加载应用程序来满足。
比如可以在网页上下载3DSPIRAL.ZIP（用于螺旋线的绘制）、AUTOGEAR.ZIP（参数化绘制三维齿轮）、AUTOSPRING.ZIP（绘制三维弹簧）、THREAD.ZIP（绘制实体上的螺纹包括管螺纹和公制螺纹）等应用程序。
计算机辅助设计（CAD）技术，正在全国范围内被各行各业所应用，它对企业产品开发能力、对企业技术创新能力的提高作用已被广大企业家和技术人员所认识。
同时，CAD技术也是21世纪设计和技术人员必备的高新技术，它是计算机信息技术和相关专业领域技术相结合的产物，有了它，专业人员可以在本专业领域纵横驰骋、挥洒自如地进行各种产品和工程的设计，构思出各种巧妙美观的造型。
AUTOCAD-2004UCS三维变换与三维建模
作者：
张渝生|阅读次数：
508转自：
深圳CAD在线时间：
2004年8月30日10:
51
摘要：
三维建模的关键理论是UCS三维变换，UCS三维变换是AUTOCAD-2004教程的重点与难点，本文用三维建模的实例详细解析了七种UCS的三维变换方法，收到较好的效果。
关键词：
UCS；三维变换；三维建模；教学
UCS三维变换教学是AUTOCAD-2004教材的重点和难点。
学生从二维绘图到三维绘图要经过建立三维空间概念的过程，三维坐标系的空间变换是这个学习过程的关键理论。
讲解每一个实例的过程中，以明晰的操作步骤慢漫地引入UCS三维变换的概念。
在学习实例的操作步骤中，加入三维建模的应用技巧，使学生对所学的概念能融会贯通。
用户坐标系：
UCS用户坐标系是一种可变动的坐标系统。
大多数CAD的编辑命令取决于UCS的位置和方向。
UCS命令设置用户坐标系在三维空间中的X，Y，Z三个方向，它还定义了二维对象的拉伸方向。
CAD共有七种方法定义新坐标系。
1．X轴旋转90度确定UCS：
同理UCS绕Y轴旋转90度与UCS绕Z轴旋转90度会得到不同的用户坐标系。
（图1）四个图中X轴方向不变，UCS每绕X轴旋转90度，Z轴的方向改变一次。
Z轴的方向即拉伸方向.
例1：
（图2）对象绕X轴旋转90度（图3），（图2）对象绕Y轴旋转180度,相当于连续执行两次绕Y轴旋转90度（图4），（图2）对象绕Z轴旋转90度。
（图5）。
2．三点确定UCS
（图6）:
指定新UCS原点及其X和Y轴的正方向。
Z轴的正方向由右手定则确定。
用此选项可指定任意坐标系。
第一点指定新UCS的原点。
第二点定义了X轴的正方向。
第三点定义了Y轴的正方向。
例2：
在立方体的表面画园锥体（图7）：
三点确定UCS的顶面和Z轴的正方向。
例3：
在立方体的左侧面画窗（图8）：
三点确定UCS的左侧面及Z轴方向。
例4：
在立方体的前面画门（图9）：
三点确定UCS的前面及Z轴方向。
用户坐标系UCS定义好后，可用厚度与标高确定三维网格模型。
对象的标高对应该平面的Z值。
对象的厚度是对象被拉伸的距离。
雨蓬的标高对应该平面的Z值。
雨蓬的厚度是对象被拉伸的距离。
例5：
绘制五角顶曲面（图10）：
1，2，3三点定UCS，两点加半径画弧。
重复5次三点定UCS画弧（图11）。
画弧命令用"起点，端点，半径"选项。
例6：
绘制翘屋顶：
三点确定UCS（图12），用ARC命令绘制翘屋顶弧线（图13）。
同理，在其它面绘制弧线，都要变换UCS。
也可用三维镜像命令绘制其它弧线。
用边定曲面命令分别点击四条弧形边界（图14）。
3．拉伸正Z轴方向确定UCS
：
例7：
圆柱从球中伸出（图15）：
先点击
图标，点击球的原点，既新的坐标原点，再确定Z轴方向，绘制小圆，执行拉伸命令，沿正Z轴方向拉伸小圆。
例8：
拉伸三角支架（图16）：
先点击
图标，点击支架截面的原点，确定Z轴方向，执行拉伸命令，沿正Z轴方向拉伸支架的三个小圆。
4．改变坐标原点的位置，确定新的UCS
（图15）：
通过移动当前UCS的原点，保持其X、Y和Z轴方向不变，从而定义新的UCS。
相对于当前UCS的原点指定新原点。
例9：
绘制楼梯：
先点击
图标，点击楼梯截面的新原点，新的UCS由此确定（图17）。
拉伸楼梯截面时，与Z轴方向相反，这时只需输入负拉伸高度（图18）。
例10：
绘制螺母：
先点击
图标，点击螺母辅助截面的中点（图19），即新原点。
选中丝杆轴线上的圆心，用MOVE命令使丝杆轴线上的圆心与螺母辅助截面上的中点重合（图20），用布尔减命令先点击螺母，点击右键，点击丝杆即可得到螺母（图21）。
5．面确定新的UCS
（图22）：
将UCS与选定的面对齐。
如果要选择某一个面，就在此面的边界内或面的边界上单击，被选中的面将亮显。
X轴将与找到的面上的最近的边对齐。
例11：
管道的拉伸（图23）：
关键是用面确定新的UCS后，拉伸路径垂直于管道截面，管道截面与XY平面平行。
例12：
沿路径拉伸弧形墙体（图24）：
面确定新的UCS后，拉伸路径垂直于要拉伸的墙面。
例13：
拉伸吊桥（图25）：
选定立柱的辅助截面，定义新的坐标系，铁索的截面与立柱的辅助截面是同一坐标系。
拉伸时，先选中铁索截面，再点击弧形路径。
吊桥的其它部分拉伸前都要确定新的UCS。
6．对象确定新的UCS
：
根据选定的三维对象定义新的坐标系。
例14：
拉伸三维面上的圆（图26）：
先点击
，再选定三维面上的圆，定义新的坐标系。
执行拉伸命令，沿正Z轴方向拉伸三维面上的圆。
例15：
绘制曲面屋顶:
先点击
，再选定立方体上的边，定义新的坐标系。
在四个不同的坐标系下绘制四条弧形边界（图27）。
再用边定曲面命令分别点击四条弧形边界（图28）。
例16：
绘制圆锥滚子轴承：
在正视图上绘制轴承外圈，内圈和圆锥滚子（图29），在当前UCS下用
REVOLVE命令旋转外圈，内圈（图30），先点击
，再选定圆锥滚子的轴心，定义新的坐标系，用REVOLVE命令旋转圆锥滚子（图31）。
7．视图确定新的UCS
（图32）：
建立的新坐标系，是平行于屏幕的平面即XY平面，UCS原点保持不变。
剖切面与当前视口视图的XY平面平行。
例16：
获取平行于屏幕的平面：
点击图标
（图33），点击
section，三点确定剖的切面（图34），用MOVE命令把剖切面移出立方体外既可得到平行于XY平面的剖切图形（图35）。
例17：
给三维视图标注文字：
在三维视图中标注文字，文字与UCS对齐（图36）。
在三维视图中标注的文字若需以正常形式显示，那么就要用
变换UCS后，再输入文字（图37）。
例18：
绘制亭子（图38）：
亭子顶面用三维面
3DFACE命令绘制。
用三点确定UCS后，每一个三维面都是从顶点开始依次选择三角形的另外而个点，再回到顶点。
绘制栏杆，变换UCS，用修改多线的厚度绘制栏杆挡板与亭子围栏。
变换UCS，绘制楼梯，用三维镜像或三维阵列绘制其它楼梯。
变换UCS，绘制圆桌，橙子，柱子。
此例，多种变换UCS的方法都可使用。
并不拘于哪一种，根据具体情况，哪种变换方便用哪种。
应用AutoCAD几何计算器实现快速定位
作者：
西南石油学院郑悦明|阅读次数：
173转自：
CAD世界网时间：
2004年11月4日14:
1
编者按：
本文主要讲述在实际使用AutoCAD过程中，怎样应用AutoCAD几何计算器来实现快速定位。
引 言
几何计算器是AutoCADR12提供的一个十分有用的工具。
和普通的计算器一样，几何计算器可以完成＋、－、*和/的运算以及三角函数的运算。
这使得用户在使用AutoCAD绘图过程中，可以在不中断命令的情况下用计算机进行算术运算，AutoCAD则将运算的结果直接作为命令的参数使用。
但重要的是，和一般的计算器不同，AutoCAD几何计算器可以作几何运算。
它可以作坐标点和坐标点之间的加减运算，可以使用AutoCAD的OSNAP模式捕捉屏幕上的坐标点参与运算，还可以自动计算几何坐标点。
如计算两条相交直线的交点，计算直线上的等分点等。
此外，AutoCAD几何计算器还具有计算矢量和法线的功能。
当然，AutoCAD几何计算器还有其它的功能，这里就不一一罗列。
在使用AutoCAD绘图中，常常需要确定一些无法直接给出坐标的点。
例如，任意两点间的中点；和任意方向直线相切的圆的圆心；以及直线上任意等分点等。
这就是我们通常所说的CAD绘图的定位问题。
实际上，在许多计算机绘图场合，定位是否方便和精确往往直接影响作图的效率和速度。
因此，应该充分利用AutoCAD几何计算器的几何运算功能，来实现AutoCAD绘图中的快速定位。
在命令提示Command：
下键入CAL或激活下拉式菜单的辅助菜单项拾取其中几何计算菜单项都可启动AutoCAD几何计算器。
CAL命令也是一个透明命令，可以在其它的命令下随时启动几何计算器。
此外，还可以在AutoLISP程序中使用CAL命令。
下面是利用AutoCAD几何计算器的几何运算功能实现在AutoCAD绘图中经常遇到的几个快速定位的实例。
1．在两实体间确定中点
这里不需先在两个实体之间画一条辅助线再用OSNAP的MID模式得到中点。
例如，要从一个圆心和一直线的端点之间的中心为起点画一直线。
操作过程如下：
Command:
line
Frompoint:
’cal（启动几何计算器）
>>Expression:
（cen+end）/2（输入表达式，这里计算器把OSNAP的cen和end模式当作点坐标的临时存储单元）
>>SelectentityforCENsnap:
（用光标捕捉圆心）
>>SelectentityforENDsnap:
（用光标捕捉直线的端点）
Topoint:
其它的目标捕捉模式如int、ins、tan等等均可在几何计算表达式中使用。
如果用表达式（cur＋cur）/2代替表达式（cen+end）/2，则可以在计算机要求输入点时，再设定OSNAP方式来捕捉所需的点。
2．确定一条直线上的任意等分点和与直线端点定长的点
使用几何计算器提供的plt和pld函数可以完成这个操作。
假设屏幕上有一端点为A和B的直线，要在直线上获得分直线段AB为1比2的点。
仍以画直线为例，操作过程如下：
Command:
line
Frompoint:
’cal
>>Expression:
plt（end,end,1/3）
>>SelectentityforENDsnap:
（用光标捕捉端点A）
>>SelectentityforENDsnap:
（用光标捕捉端点B后即得到距A点为1/3线段长的点）
Topoint:
如果要得到直线上距端点A为5的点，使用函数pld（end,end,5）代替上面操作过程中的plt（end,end,1/3）即可。
3．用相对坐标来确定点
在绘图中，经常要相对一条线画出另一条线，下面就是操作过程：
Command:
line
Frompoint:
’cal
>>Expression:
end+[2,3]（作点和点的相加运算）
>>SelectentityforENDsnap:
（捕捉一基准直线的端点后即可获得距端点相对位移（2，3）的点）
Topoint:
这个功能和AutoCADR13中提供的From目标捕捉模式相似。
4．作和一斜线相切的圆以及过圆上一点作圆的切线
利用AutoCAD正交模式可容易地画出和垂直线或水平线相切的圆。
画一个和斜线相切的圆则需要准确地确定圆心。
操作过程如下：
Command:
circle
3P/2P/TTR/:
’cal
>>Expression:
cur+3*nee（cur表示用光标在屏幕上拾取一个点，nee函数用来计算两端点矢量的法线，3是圆的半径）
>>Enterapoint:
nea（用光标在直线上捕捉一个点作为圆和直线的切点）
to>>SelectoneendpointforNEE:
（用光标捕捉直线的一个端点）
>>SelectanotherendpointforNEE:
（用光标捕捉直线上的另一个端点）
Diameter/<1.6745>:
3（给出圆的半径后即可画出这个圆）
改变光标捕捉直线两个端点的顺序可在直线的另一侧画圆。
假设过圆和一直线的交点作圆的切线的操作过程如下：
Command:
line
Frompoint:
int（捕捉交点）
of
Topoint:
’cal
>>Expression:
int+3*nor（cen,int）
>>SelectentityforINTsnap:
（用光标捕捉交点）
>>SelectentityforCENsnap:
（用光标捕捉圆心）
>>SelectentityforINTsnap:
（再用光标捕捉交点即画出从交点出发长度为3的已知圆的切线）
Topoint:
5．过一条斜线上的已知点作斜线的垂线
因为是非水平非垂直的直线所以不能用AutoCAD的正交模式画直线的垂线。
利用几何计算器可直接画出和斜线垂直并且为确定长度的直线。
实际上这是一个如何确定垂线的另一个端点的问题。
其操作过程如下：
Command:
line
Frompoint:
mid（设过直线的中点作垂线）
of
Topoint:
’cal
>>Expression:
mid+5*nee（5是垂线的长度）
>>SelectentityforMIDsnap:
（用光标选择斜线捕捉中点）
>>SelectoneendpointforNEE:
（用光标捕捉直线的端点）
>>SelectanotherendpointforNEE:
（用光标捕捉直线的另一个端点）
topoint:
同样，改变光标捕捉直线端点的顺序，也可在直线的另一侧画垂线。
AutoCAD的三维拉伸
提起AutoCAD，可能我们天天都在使用制作工程图，我想主要是二维的图形。
如果提到三维，我们也许更习惯于用3DSTUDIOMAX或VIZ等软件，可是你是否想过，用AutoCAD来完成大部分的三维基础建模工作，象3DSTUDIOMAX和3DSTUDIOVIZ这样的软件，更多地用于后期的材质和渲染处理？
我觉得这种流程值得研究，其实AutoCAD的精确建模功能是很强的，不利用很可惜，而且它对计算机的硬件资源的要求也相对较低，更适合大量的建模工作；另外，还有一个原因就是我们有大量的平面图可供参考，通过简单的拉伸，我们可以很容易地将它们转化为三维图形，下面我将给大家举两个三维拉伸的例子，使大家对ACAD的三维建模有一个简单的认识。
在各种三维操作中最简单有效的就是三维拉伸了，这是我们三维建模的基本方法，也是各种三维软件的基础。
试想我们手中有一张如右图所示的建筑平面图，看看我们如何把它拉伸成为一个三维物体；首先，可以选择各个墙面、立柱进行拉伸，然后再对很多很具体的细部如门窗，楼梯等通过放大有选择地进行拉伸，这样我们就可以很全面地完成从平面到立体的操作。
我们可以这样认为，这种拉伸的方式是一种对点、线、面属性的Z坐标的操作。
具体操作：
在选择了我们要拉伸物体，比如立柱、墙面等后，从ObjectProperties工具条中选择属性Properties选项，在弹出的ModifyPolyline对话框中选择Thickness属性项，并给予它一个具体的厚度值（如输入一个4000mm），然后点击OK退出，你会发现你的平面图形变成三维的了，左图就是对刚才平面图形拉伸后的三维模型，这就是一个通过修改它的Z轴的属性值来实现对它的三维拉伸的简单实例。
这种方法大多用于对俯视图的操作。
此外还有一种是基于实体的三维拉伸，通过这种实体的拉伸方式也同样可以实现从平面到三维的建模目的。
这种方法往往是用于对一个物体的侧立面图的操作。
如右图是一个简化的建筑立面图，我们首先选择适当的三维视点，如果没有打开实体建模工具箱，可从View菜单条中选取Toolbar项，点击，会弹出工具条选项，选取Solids实体工具选项，就可以在桌面上加载实体工具条，或通过在任意工具条上点击鼠标右键，来击活Toolbar对话框，然后加载实体工具条，如下图所示。
下面我们就可以进行立面图上的三维拉伸了，选取Solids工具条中的Extrude选项回车，在Selectobjects:
的提示下，选择大的外墙面及四个窗框回车，在Path/:
的提示下输入要拉伸的高度值（400mm），我们就可以拉伸出右图的立体图形，接下来我们需要对它做一些编辑和修改，打开ModifyII工具条，选择Subtract选项，该功能主要用于在我们拉伸好的墙面上将有窗户的部分剔除，为随后窗户的安装提供合理的空间，具体操作：
在点击Subtract选项后，回让选择大的主立面，选择后回车，又回让我们选择需要剔除的四个实体，选择后回车，这样一个去处了窗户空间的墙体立面就拉伸起来了，随后的工作就是拉伸窗沿，再选择ModifyII工具中的Union选项，合并窗沿和墙面，剩下的工作就是对窗体进行建模，同样我们也可以采用拉伸和有选择的去处和合并的操作来实现窗户的建模。
最后安上窗户，进行一下90度的三维翻转我们就得到右图的效果。
可以想象如果我们有了几个立面的平面图，不管建筑是如何复杂，我们都是可以分别进行拉伸建模，最后再细心的进行一下组装就能很好地完成我们的三维建模工作了。
上面的两个小例子只是对ACAD的三维拉伸的一个简单的介绍，一个是从基础的平面图上进行的三维拉伸，另一是从侧立面图上进行的拉伸，其实在我们的实际操作中，两种方法往往是相互结合的，其实只有多种技巧相结合才能又快又好的完成我们的实际工作。
总之，熟练地应用ACAD进行三维操作，需要我们不断地进行实践，从工作中总结经验。
引言
由于计算机三维技术能逼真地虚拟现实模型,以立体的、有光的、有色的生动画面表达大脑内产品的设计结果,较之于传统的二维设计图更符合人的思维习惯与视觉习惯,因此三维设计方式在技术领域已引起极大的重视,取代二维设计将成为今后发展趋势。
三维造型技术从最初的三维CAD已发展到目前专用的基于特征造型的三维软件,常用的有SolidWorks、SolidEdge、MDT、Pro/E等。
越来越多的人开始学习该类软件,随
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