CAD三维图的绘制教程实例.docx

1、CAD三维图的绘制教程实例一、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ViewDisplayUCSIconOn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11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：1 loop extracted，1 Region created，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。DrawSolidsExtrude，选中该面域的边框，回车。在命令栏提示：Specify height of extrusion

2、 or 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。View3D ViewsSW Isometric，再从ViewHide进行消除隐藏线处理，观察，最后进行着色渲染，ViewShadeGouraud Shaded，如图12所示。图12 三维效果图图11 平面图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

3、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(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

4、、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（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11-2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

5、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

6、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

7、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 /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

8、)/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) : /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 : /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。（

9、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 /选择移动选项。指定新原点或 Z 向深度(Z) : 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“

10、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 /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 : 3 /选择三点方式。指定新原点 :在H点上单击在正 X 轴范围上指定点 :在G点单击在 UCS XY 平面的正 Y 轴范围上指定点 :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、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) : 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) : /接受图示结果。结果如图11-10所示。（2）绘制圆 方法

12、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 : 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

13、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

14、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

15、 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

16、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。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

17、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

18、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114创建基本三维实体实例 圆柱、圆锥115 创建基本三维实体实例-环任务：绘制如图11-27所示的实体。 目的：通过绘制此图形，学习绘制环命令的使用。知识的储备：视图、布尔运算。绘图步骤分解：1绘制大圆环（1）将视图调整到西南等轴测方向。（2）调用环命令：实体工具栏： 下拉菜单：绘图实体圆环体 命令窗口： TORUS 命令: _torus当前线框密度:

19、ISOLINES=4指定圆环体中心 : 指定圆环体半径或 直径(D): 100 指定圆管半径或 直径(D): 2 2绘制环珠（1）调整坐标系方向，如图11-28所示。（2）绘制橄榄球单击“实体工具栏”上环按钮，调用环命令：命令: _torus当前线框密度: ISOLINES=4指定圆环体中心 : 100,0,0 指定圆环体半径或 直径(D): -20 指定圆管半径或 直径(D): 30 3阵列环珠调整视图方向到俯视图方向，如图11-29所示。调用“修改工具栏”上“阵列”命令，以大环的中心为阵列中心，在360度范围内阵列环珠，个数为8个，完成图如11-27所示。提示、注意、技巧：1在绘制环时，如

20、果给定环半径大于圆管半径，则绘制的是正常的环。如果给定环的半径为负值，并且圆管半径大于环半径的绝对值，则绘制的是橄榄形。2阵列对象时，如果阵列对象分布在一个平面上，则可将XY平面调整到该平面上，利用平面的“阵列”命令阵列对象，这样比用3D阵列命令（后面介绍）方便得多。116通过二维图形创建实体拉伸任务：绘制如图11-30所示的实体。 目的：通过绘制此图形，学习拉伸命令的使用。知识的储备：视图、布尔运算。绘图步骤分解：图11-30 拱形体1画端面图形（1）调用矩形命令，绘制长方形，长100，宽80。（2）调用圆命令，绘制直径为60的圆。将视图方向调整到“西南等轴测”方向，如图11-31所示。（3

21、）创建面域调用面域命令：绘图工具栏： 下拉菜单：绘图面域 命令窗口：REGION AutoCAD提示：选择对象: 选择长方形和圆 找到 2 个选择对象: /结束选择已提取 2 个环。已创建 2 个面域。（4）布尔运算单击“实体编辑工具栏”上的差集运算命令按钮，用长方形面域减去圆形面域，结果如图11-32所示。图11-32 面域计算图11-31 绘制长方形和圆2拉伸面域调用拉伸命令：实体工具栏： 下拉菜单：绘图实体拉伸 命令窗口： EXTRUDE AutoCAD提示：命令: _extrude当前线框密度: ISOLINES=4选择对象:在面域线框上单击 找到 1 个选择对象: 指定拉伸高度或 路

22、径(P): 20 指定拉伸的倾斜角度 : 完成图形如图11-30所示。补充知识：1命令选项：路径(P)：对拉伸对象沿路径拉伸。可以为路径的对象有：直线、圆、椭圆、圆弧、椭圆弧、多段线、样条曲线等。2可以拉伸的对象有：圆、椭圆、正多边形、用矩形命令绘制的矩形、封闭的样条曲线、封闭的多段线、面域等。3路径与截面不能在同一平面内，二者一般分别在两个相互垂直的平面内，如图11-33所示。圆为拉伸对象，样条曲线和矩形为路径。图11-33 路径拉伸4当指定拉伸高度为正时，沿Z轴正方向拉伸；当给定高度值为负时，沿Z轴反方向拉伸。5拉伸的倾斜角度：在-90和+90之间。6含有宽度的多段线在拉伸时宽度被忽略，沿

23、线宽中心拉伸。含有厚度的对象，拉伸时厚度被忽略。117通过二维图形创建实体旋转任务：绘制如图11-34所示的实体模型。 目的：通过绘制此图形，学习旋转命令的使用。知识的储备：视图。绘图步骤分解：1、画回转截面新建一张图，视图方向调整到主视图方向，调用“多段线”命令，绘制图11-35（a）所示的封闭图形，再绘制辅助直线AC，BD，如图11-35（b）所示。2、旋转生成实体调用旋转命令：实体工具栏： 下拉菜单：绘图实体旋转 命令窗口： REVOLVE AutoCAD提示：命令: _revolve当前线框密度: ISOLINES=4选择对象:选择封闭线框 找到 1 个选择对象: /结束选择。指定旋转

24、轴的起点或定义轴依照 对象(O)/X 轴(X)/Y 轴(Y): 选择端点C /按定义轴旋转。指定轴端点:选择端点D指定旋转角度 : /接受默认，按360旋转。3、将辅助线AC、BD删除。如图11-34所示。补充知识：1、命令选项： 定义轴依照：捕捉两个端点指定旋转轴，旋转轴方向从先捕捉点指向后捕捉点。 对象(O)：选择一条已有的直线作为旋转轴。 X 轴(X)或Y 轴(Y):选择绕X或Y轴旋转。2、旋转轴方向： 捕捉两个端点指定旋转轴时，旋转轴方向从先捕捉点指向后捕捉点。 选择已知直线为旋转轴时，旋转轴的方向从直线距离坐标原点较近的一端指向较远的一端。3、旋转方向：旋转角度正向符合右手螺旋法则，

25、即用右手握住旋转轴线，大拇指指向旋转轴正向，四指指向为旋转角度方向。4、旋转角度为0 360之间，图11-36中为旋转角度为180和270时的情况。图11-36 180和270旋转118编辑实体剖切、切割任务：绘制如图11-37所示的实体模型和断面图形。 目的：通过绘制此图形，学习剖切命令、切割命令的使用。知识的储备：视图、拉伸、布尔运算。绘图步骤分解：1绘制底板实体（1）按图11-38所示尺寸绘制外形轮廓。 图11-38 平面图形（2）创建面域。 调用面域命令，选择所有图形，生成两个面域。再调用“差集”命令，用外面的大面域减去中间圆孔面域，完成面域创建。（3）拉伸面域 单击实体工具栏上的“拉

26、伸”按钮，调用拉伸命令：命令: _extrude当前线框密度: ISOLINES=4选择对象: 选择图形 找到 1 个选择对象: 指定拉伸高度或 路径(P): 8 指定拉伸的倾斜角度 : 结果如图11-39所示。图11-40 圆筒端面图11-39 底板实体2创建圆筒（1）调用圆命令，绘制如图11-40所示的图形。（2）创建环形面域。（3）拉伸实体。 调用“实体工具栏”上的“拉伸”命令，选择环形面域，以高度为22，倾斜角度为0拉伸面域，生成圆筒。如图11-41所示。3合成实体（1）组装模型 调用移动命令：命令: _move选择对象: 选择圆筒 找到 1 个选择对象: /结束选择。指定基点或位移:

27、选择圆筒下表面圆心 指定位移的第二点或 :选择底板上表面圆孔圆心（2）并集运算 选择“实体编辑”工具栏上的“并集”按钮，调用并集命令，选择两个实体，合成一个。完成图如11-42所示。 将创建的实体复制两份备用。图11-42 完整的实体.图11-41 圆筒 4创建全剖实体模型调用剖切命令：实体工具栏：下拉菜单：绘图实体剖切 命令窗口： SLICE AutoCAD提示：命令: _slice选择对象: 选择实体模型 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) :选择左侧U形槽上圆心A

28、指定平面上的第二个点: 选择圆筒上表面圆心B指定平面上的第三个点: 选择右侧U形槽上圆心C在要保留的一侧指定点或 保留两侧(B):在图形的右上方单击 /后侧保留。结果如图11-37（a）所示。5创建半剖实体模型（1）选择前面复制的完整轴座实体，重复剖切过程，当系统提示：“在要保留的一侧指定点或 保留两侧(B):”时，选择“B”选项，则剖切的实体两侧全保留。结果如图11-43所示，虽然看似一个实体，但已经分成前后两部分，并且在两部分中间过ABC已经产生一个分界面。（2）将前部分左右剖切再调用“剖切”命令：命令: _slice选择对象:选择前部分实体 找到 1 个选择对象: /结束选择。指定切面上

29、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) : 选择圆筒上表面圆心B指定平面上的第二个点:选择底座边中心点D指定平面上的第三个点: 选择底座边中心点E在要保留的一侧指定点或 保留两侧(B): 在图形左上方单击结果如图11-44所示。图11-44 半剖的实体图11-43 切割成两部分的实体（3）合成 调用“并集”运算命令，选择两部分实体，将剖切后得到的两部分合成一体，结果如图11-37（b）所示。6创建断面图选择备用的完整实体操作。（1）切割调用切割命令：实体工具栏：下拉菜单：绘图实体切割 命令窗口： SECTION AutoCAD提示：命令: _section选择对象