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1、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 (Wireframe Model)线框模型是一种轮廓模型，它是用线( 3D 空间

2、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 Mode)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

3、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）。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

4、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、

5、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： BOXAutoCAD 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)/ 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

6、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) : 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

7、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) : 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 (

8、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在 UCS 命令中有许多选项 :轴 反 向 (X)/Y 轴 反 向 (Y) :?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

9、/Y/Z :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

10、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

11、。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 UC

12、S 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

13、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) :

14、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 11-36 180和(b)(a)图 11-52 抽屉实体图 11-56 环形孔板(b.): 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

15、=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

16、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: _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) :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 11-61 环形阵 图 11-60 镜像图 11-62

17、 分割aabb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