CAD三维图的绘制教程实例1.docx
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CAD三维图的绘制教程实例1
一、工字型的绘制
步骤一:
设置好绘图单位、绘图范围、线型、图层、颜色,打开捕捉功能。
从下拉菜单View→Display→UCSIcon→On关闭坐标显示。
步骤二:
根据图1所示尺寸绘制图形,得到如图1-1所示封闭图形。
步骤三:
创建面域。
在命令栏Command:
输入Region,用框选方式全部选中该图形,回车。
出现提示:
1loopextracted,1Regioncreated,表示形成了一个封闭图形,创建了一个面域。
步骤四:
对该面域进行拉伸操作。
Draw→Solids→Extrude,选中该面域的边框,回车。
在命令栏提示:
Specifyheightofextrusionor[Path]:
30,回车,再回车。
三维工字形实体就生成了。
步骤五:
观察三维实体。
View→3DViews→SWIsometric,再从View→Hide进行消除隐藏线处理,观察,最后进行着色渲染,View→Shade→GouraudShaded,如图1-2所示。
图1-2三维效果图
图1-1平面图
二、二维五角形到三维五角星的绘制
步骤一:
设置好绘图单位、绘图范围、线型、图层、颜色,打开捕捉功能。
步骤二:
绘制一个矩形,以矩形中心为圆心,作一个圆及一个椭圆,修整直线。
图2-2
图2-1
步骤三:
阵列直线,创建光线效果。
将直线段在360度范围内阵列72个,形成光线效果步骤。
步骤四:
修整直线。
以椭圆为边界,将直线每隔一条修剪至椭圆;同时以矩形为边界,将矩形外的线条全部修剪至矩形;矩形内没修的剪线条延伸至矩形。
步骤五:
绘制五角形。
在上图的旁边绘制一个圆,再绘制这个圆的内接正五边形。
将五边形的五个端点连成直线,修剪掉每边的中间部分就得到五角形。
步骤六:
绘制五角星。
先用交叉窗口选择的方法将五角形做成面域,再将其拉伸成高度为30、角度为30的五角星。
步骤七:
移动图形。
将五角星移到步骤四所绘的图形中,删除绘图用到的辅助图形,如矩形、椭圆、大小圆、正五边形。
图2-4
图2-3
图2-6
图2-5
三、汤勺主视图、纵截面轮廓线图和横截面图的尺寸,进行实体造型。
图3-1
步骤一:
绘图准备。
新建一个图形文件,选择公制,设置适当的图层、线型、颜色、绘图范围和绘图对象捕捉方式。
步骤二:
绘制汤勺主视图。
先分析汤勺的造型特点,上下可由一个椭圆经修剪得到,上椭圆尺寸是20×40,下椭圆尺寸是8×30,两椭圆中心距是65。
步骤三:
修改完善主视图。
图3-2
中间联接处由直线组成,两直线一端点分别过上椭圆中心,另一端点分别相切于下椭圆轮廓两边。
修剪直线和上下椭圆。
再将上椭圆与直线联接处两边倒圆角R10。
步骤四:
绘制汤勺纵截面轮廓线。
汤勺的纵截面轮廓线是一条光滑曲线,构图时可选用多义线,根据坐标值或栅格点绘出。
在缺少精确尺寸时,可任选若干点拟合,用多义线Spline命令绘出其基本轮廓形状。
步骤五:
修改完善汤勺纵截面轮廓线。
如图所示用小圆标记的交点1、2、3、4、5、6、7处,用Spline来绘制成所需要的曲线。
注意:
1处要比汤勺主视图的勺尖长些。
图3-3
图3-4
步骤六:
绘制汤勺横截面图。
汤勺横截面是由两段圆弧和两段直线组成,可通过两个圆修剪而成。
步骤七:
做成面域。
将汤勺主视图和汤勺横截面图做成面域,在西南轴测方向观测。
步骤八:
做成三维实体。
先将汤勺主视图拉伸成三维,再调整汤勺纵截面轮廓线方向及横截面方向。
步骤九:
拉伸成曲面实体。
先将横截面移到纵截面轮廓线一端,再把纵截面轮廓线作为路径,拉伸成三维实体。
步骤十:
三维实体求交运算。
图3-5
先将图的截面体分二次移到图平面体中部,再执行求交运算,注意两图要完全重叠,否则结果不完整。
图3-6
步骤十一:
整理图形。
上下棱边倒圆角。
步骤十二:
出效果图,渲染着色显示。
图3-7
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;
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。
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。
11.1.1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。
11.1.2表面模型(SurfaceModel)
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。
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。
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。
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)]<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//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,调用倒角命令:
命令:
_chamfer
(“修剪”模式)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(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...
输入曲面选择选项[下一个(N)/当前(OK)]<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<12.0000>:
//选择默认值12。
选择边或[环(L)]:
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//选择移动选项。
指定新原点或[Z向深度(Z)]<0,0,0>:
<对象捕捉开>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UCS(V)]
(2)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)]<世界>:
N//新建坐标系。
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>:
3
//选择三点方式。
指定新原点<0,0,0>:
在H点上单击
在正X轴范围上指定点<50.9844,-27.3562,12.7279>:
在G点单击
在UCSXY平面的正Y轴范围上指定点<49.9844,-26.3562,12.7279>:
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UCS(W)][三点(3)]
(2)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
输入选项[下一个(N)/X轴反向(X)/Y轴反向(Y)]<接受>:
//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(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]
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//绘制立方体。
指定长度:
20
结果如图11-14所示。
2.挖上表面的一个球面坑
(1)移动坐标系到上表面
(2)绘制球
调用球命令:
实体工具栏:
下拉菜单:
[绘图][实体][球体]
命令窗口:
SPHERE
当前线框密度:
ISOLINES=4//说明当前轮廓素线网格线数为4。
指定球体球心<0,0,0>:
利用双向追踪捕捉上表面的中心
指定球体半径或[直径(D)]:
5
结果如图11-15所示。
(3)布尔运算
差集运算:
通过减操作从一个实体中去掉另一些实体得到一个实体。
调用命令方法:
实体编辑工具栏:
下拉菜单:
[修改][实体编辑][差集]
命令窗口:
SUBTRACT
Autocad提示:
命令:
_subtract选择要从中减去的实体或面域...
选择对象:
在立方体上单击找到1个
选择对象:
//结束被减去实体的选择。
选择要减去的实体或面域..
选择对象:
在球体上单击找到1个
选择对象:
//结束差运算。
结果如图11-16所示。
图11-14立方体
图11-15绘制球
图11-16挖坑
3.在左侧面上挖两个点的球面坑
(1)旋转UCS
调用UCS命令:
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)]
<世界>:
N
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>:
X
指定绕X轴的旋转角度<90>:
(2)确定球心点
在“草图设置”对话框中选择“端点”和“节点”捕捉,并打开“对象捕捉”。
选择辅助层,调用直线命令,连接对角线。
运行“绘图”菜单下的“点”“定数等分”命令,将辅助直线3等分,结果如图11-17(a)所示。
(3)绘制球
捕捉辅助线上的节点为球心,以4为半径绘制两个球。
(4)差集运算
调用“差集”命令,以立方体为被减去的实体,两个球为减去的实体,进行差集运算,结果如图11-17(b)所示。
(a)
(b)
图11-17挖两点坑
以同样的方法绘制前表面上的三点孔,如图11-18所示。
4.绘制底面上六个点的球面坑
(1)单击“三维动态观察器”工具栏上的“三维动态观察”按钮
,激活三维动态观察器视图,屏幕上出现弧线圈,将光标移至弧线圈内,出现球形光标,向上拖动鼠标,使立方体的下表面转到上面全部可见位置。
按ESC键或ENTER键退出,或者单击鼠标右键显示快捷菜单退出,如图11-19所示。
图11-19三维动态观察
图11-18绘制三点坑
(2)同创建两点坑一样,将上表面作为XY平面,建立用户坐标系,绘制作图辅助线,定出六个球心点,再绘制六个半径为3的球,然后进行布尔运算,结果如图11-20所示。
5.用同样的方法,调整好视点,挖制另两面上的四点坑和五点坑,结果如图11-21所示。
图11-21挖坑完成
图11-20挖六点坑
6.各棱线圆角
(1)倒上表面圆角
单击“编辑”工具栏上的“圆角”按钮,调用圆角命令:
命令:
_fillet
当前设置:
模式=修剪,半径=6.0000
选择第一个对象或[多段线(P)/半径(R)/修剪(T)/多个(U)]:
选择上表面一条棱线
输入圆角半径<6.0000>:
2
选择边或[链(C)/半径(R)]:
选择上表面另三条棱线
选择边或[链(C)/半径(R)]:
已选定4个边用于圆角。
结果如图11-22所示。
(2)倒下表面圆角
单击“三维动态观察器”工具栏上的“三维动态观察”按钮,调整视图方向,使立方体的下表面转到上面四条棱线全可见位置。
然后调用圆角命令,选择四根棱线,倒下表面的圆角,结果如图11-23所示。
图11-23长方体圆角
图11-22长方体圆角
(3)再次调用圆角命令,同时启用“三维动态观察”功能,选择侧面的四条棱线,以半径为2倒圆角。
(4)删除辅助线层上的所有辅助线和辅助点,完成图如图11-12所示。
提示、注意、技巧:
这里倒圆角时不可以为12条棱线一次倒圆角,因为AutoCAD内部要为圆角计算,会发生运算错误,导致圆角失败。
7.观察图形
打开视图菜单下的消隐模式,分别单击图11-13所示的“视图工具栏”上的各按钮,以不同方向观察图形的变化。
补充知识:
1.改变三维图形曲面轮廓素线
系统变量“ISOLINES”是用于控制显示曲面线框弯曲部分的素线数目。
有效整数值为0到2047,初始值为4。
如图11-24是“ISOLINES”值为4和12时圆柱的“线框”显示形式。
2.布尔运算
在AutoCAD中,三维实体可进行并集、差集、交集三种布尔运算,创建复杂实体。
(1)并集运算:
将多个实体合成一个新的实体,如图11-25(b)所示。
命令调用:
实体编辑工具栏:
下拉菜单:
[修改][实体编辑][并集]
命令窗口:
UNION
(2)交集运算:
从两个或多个实体的交集创建复合实体并删除交集以外的部分,如图11-25(c)所示。
实体编辑工具栏:
下拉菜单:
[修改][实体编辑][交集]
命令窗口:
INTERSECT
3、三维动态观察器
单击“三维动态观察器”工具栏上的“三维动态观察”按钮,激活三维动态观察器视图时,屏幕上出现弧线圈,当光标移至弧线圈内、外和四个控制点上时,会出现不同的光标形式:
光标位于观察球内时,拖动鼠标可旋转对象。
光标位于观察球外时,拖动鼠标可使对象绕通过观察球中心且垂直于屏幕的轴转动。
光标位于观察球上下小圆时,拖动鼠标可使视图绕通过观察球中心的水平轴旋转。
光标位于观察球左右小圆时,拖动鼠标可使视图绕通过观察球中心的垂直轴旋转
11.4创建基本三维实体实例——圆柱、圆锥
任务:
绘制如图11-26所示的实体。
目的:
通过绘制此图形,学习圆柱、圆锥命令的使用。
知识的储备:
球命令、视图、布尔运算。
绘图步骤分解:
该图形是由圆柱、圆锥、球组合而成的,球的中心、圆柱、圆锥的轴线在同一中心线上。
1.绘制基座——圆柱
(1)设置视图方向为“西南等轴测”方向。
(2)设置线框密度
命令:
isolines
输入ISOLINES的新值<4>:
20↙
(3)绘制圆柱
实体工具栏:
下拉菜单:
[绘图][实体][圆柱]
命令窗口:
CYLINDER
AutoCAD提示:
命令:
_cylinder
当前线框密度:
ISOLINES=20
指定圆柱体底面的中心点或[椭圆(E)]<0,0,0>:
//选择默认
指定圆柱体底面的半径或[直径(D)]:
80↙
指定圆柱体高度或[另一个圆心(C)]:
10↙
2.绘制圆锥
实体工具栏:
下拉菜单:
[绘图][实体][圆锥]
命令窗口:
CONE
AutoCAD提示:
命令:
_cone
当前线框密