cad三维绘图教程案例.docx
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cad三维绘图教程案例
CAD绘制三维实体基础
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。
线框模型(WireframeModel)
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(SurfaceMode)l
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11-2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。
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
11.2三维坐标系实例——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)。
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
图11-4表示坐标系的
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
图11-5在用户坐标系下
用户坐标
任务:
绘制如图11-5所示的实体。
绘图步骤分解:
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)]<0,0,0>:
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)/方式(M)/多个(U)]:
在AB直线上单击
基面选择...
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)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?
/世界(W)]<世界>:
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
输入选项图1[新1-建8改(N变)/坐移标动系(M)/正交(G)/上一个图(1P1)/-9恢绘复制(R上)/表保面存(S)/删除
(D)/应用(A)/?
/世界(W)]<世界>:
N?
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(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?
/世界(W)]<世界>:
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]<0,0,0>:
F?
选择实体对象的面:
在侧面上接近底边处拾取实体表面
在UCS命令中有许多选项:
轴反向(X)/Y轴反向(Y)]<接受>:
?
1例1介-10绍绘了制建侧立面用户坐标系常用的三种方法,
[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:
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]<0,0,0>:
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
(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。
标准视点观察实体工具栏如图11-12所示。
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
指定长方体的角点或[中心点(CE)]<0,0,0>:
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
图11-14立图11-15绘图11-16挖坑
选择对象
(a)
图11-36180°和
(b)
(a)
图11-52抽屉实体
图11-56环形孔板
(b
.)
<1>:
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:
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)]<退出>:
_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)]<退出>:
_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)]<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。
5.3D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:
_mirror3d
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)]<三点>:
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)]<否>:
?
图11-59阵列圆图11-61环形阵图11-60镜像
图11-62分割
a
a
b
b
图11-63清除
图11-63(清c除
a
图11-67耳板端
图1(1-
9镜像耳
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)]<三点>:
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)]<三点>:
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
3)合并实体
11-64(b)所
调用“并集”命令,将剖切后的实体合并成一个,结果如图示。
图4