AutoCAD_3D

nullAutocad Modeling 三维造型基础Autocad Modeling 三维造型基础长春大学 贺春山 20070405内容提要内容提要三维基本知识 用户坐标系 三维视图 三维坐标点的确定 基本三维实体 拉伸体 回转体 三维编辑 三维阵列 / 旋转 / 镜像 / 对齐 倒角 / 圆角 布尔操作 （并、差、交） 编辑实体的边、面、体null 实体效果： 消隐：消除模型中的隐藏线，使实体更具立体感，实质是去除 看不见的棱 线。针对的是线框模型 着色：给实体涂上颜色 渲染：原是绘画术语，指用水墨或颜色烘染物象，分出阴阳向 背，增加质感和立体感，加强艺术效果。 CAD系统的渲染也是为了增加质感（立体感），通常是 为实体添加材质、光源、背景、场境等。 不过这个功能Autodesk公司的另一个产品3Dmax是强项。 2007版这个功能也正在增强。三维造型（3D Modeling）三维造型（3D Modeling）说明: 尽管AutoCAD支持线框模型、面模型、实体模型，但由于其表面模型不只是NURBS，导致其功能与其他产品相差太远，所以我们对此并不涉及。我们将把重点放在实体模型上面。 三维造型，实际上是构型法的延伸，是把我们设计好的形体在计算机里“制造”出来。在了解方法之余还必须了解形体的几何特征和组合关系，以及这些特征之间的约束。 形体的组合方式可分为叠加和挖切，一种是增加材料，一种是减少材料，所以布尔运算是三维造型的基本编辑方法。 实体效果： 消隐：消除模型中的隐藏线，使实体更具立体感，实质是去除看不见的棱线和 边。针对的是线框模型 着色：给实体涂上颜色 渲染：原是绘画术语，指用水墨或颜色烘染物象，分出阴阳向背，增加质感和 立体感，加强艺术效果。 CAD系统的渲染也是为了增加质感（立体感），通常是为实体 添加材质、光源、背景、场境等。 不过这个功能Autodesk公司的另一个产品3Dmax是强项。 2006版之后这个功能也正在逐渐增强用户坐标系用户坐标系在二维绘图中，系统缺省的坐标系 （World Coordiante Sysytem，WCS）就可以满足要求。而三维绘图中，通常需要用户在实体的面上操作，所以有必要建立用户坐标系（UCS） UCS工具在下拉菜单工具之下，或命令：ucs 创建新用户坐标系有很多种方法： 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>: 原点 —— 在新的原点建立坐标系，X、Y、Z坐标方向不变 Z轴 —— 指定一条线作为Z轴的正方向，建立坐标系 三点 —— 依次指定三个点，分别为原点、X轴正方向一点、Y轴正方向一点 X/Y/Z —— 以当前原点绕X（或Y或Z）旋转一定角度形成新坐标系 视图 —— 以垂直于观察方向（平行于屏幕）的平面为 XY 平面，建立新的 坐标系。UCS 原点保持不变。多用于输入注释文字 ……视图视图三维视图 正交视图：[俯视(T)/仰视(B)/主视(F)/后视(BA)/左视(L)/右视(R)] 等轴测图：西南等轴测 / 东南等轴测 / 东北等轴测 / 西北等轴测 这里的视图是第三角投影法获得的。 东南等轴测较常用。 三维动态观察器 设置视点（略）三维空间的点三维空间的点捕捉点： 由于是处在三维空间，任意拾取点的方式结果将不可预 见！所以拾取特征点一定要用对象捕捉功能，并且保证结果 可以预见。 通过键盘输入点的坐标 — 直角坐标 当前坐标系下的X、Y、Z 坐标如：40,55,40 — 球坐标 80<45<40 点与原点的距离 〈 点与原点连线在XY面上的投影与X轴的夹角< 该连线与XY面的夹角 — 柱坐标 80<45,90 点在XY面上的投影与原点的距离 < 点与原点连线在XY面上的投影与X轴的夹角，该点的Z坐标值（该点到XY面的距离） 直角坐标 球坐标直角坐标 球坐标柱坐标基本几何体（1）基本几何体（1）长方体（_box） 指定长方体的角点或 [中心点(CE)] <0,0,0>: 指定角点 指定角点或 [立方体(C)/长度(L)]: 1、指定长方体的两个角点后，再指定高度 2、C 立方体，输入边长 3、L 长度，指定X、Y、Z三个方向的边长 CE 中心点 指定长方体的中心点 <0,0,0>: 指定角点或 [立方体(C)/长度(L)]: 1、再指定一个角点和高度 2、C 立方体，输入边长 3、L 长度，指定X、Y、Z三个方向的边长 基本几何体（2）基本几何体（2）楔体（_wedge） 指定楔体的第一个角点或 [中心点(CE)] <0,0,0>:   指定角点 指定角点或 [立方体(C)/长度(L)]:  1、指定角点（及高度） 如果指定的两个角点Z坐标不同，以Z差表示楔体高度 2、C 立方体 输入长度创建等边楔体 3、L 长度 以长、宽、高创建楔体 CE 指定中心点 指定楔体的中心点 <0,0,0>: 指定对角点或 [立方体(C)/长度(L)]: 1、指定角点（及高度） 2、 C 立方体 3、 L 长度 基本几何体（3）基本几何体（3）球（_sphere ） 当前线框密度: ISOLINES=8 指定球体球心 <0,0,0>: 指定球体半径或 [直径(D)]: 球要指定球心和半径（直径） 球的显示涉及到线框密度： ISOLINES，系统的缺省值=4，该系统变量可以更改。该参数太大将影响系统的性能。Isolines=4 Isolines=32基本几何体（4）基本几何体（4）圆柱体（_cylinder） 当前线框密度:ISOLINES=4 指定圆柱体底面的圆心或 [椭圆(E)] <0,0,0>:   需要指定圆心、半径（直径）及圆柱高度 圆柱高度可输入数值，或由另一圆心确定 E 椭圆 可以画椭圆柱 椭圆柱的底面椭圆可由长轴短轴及中心确定基本几何体（5）基本几何体（5）圆锥体（cone） 圆锥可由底面圆及高度或锥顶确定 也可画底面是椭圆的锥体 圆环（torus） 由圆环体中心、圆环体半径（直径）和圆管半径确定拉伸体拉伸体拉伸形成的是一种柱体（或台体） 命令：_extrude 拉伸对象可以是矩形、多边形、圆、椭圆、圆环、封闭多段线、封闭样条曲线，或者是面域、三维面。 不能拉伸包含在块中的对象,也不能拉伸具有相交或自交线段的多段线 。 拉伸路径可以是与拉伸对象不共面的直线、圆、圆弧、椭圆、椭圆弧、多段线或样条曲线。 也可以直接指定拉伸高度垂直拉伸，如倾斜角度（与拉伸面的法线方向的夹角）不为0，则拉伸成锥体。不过指定一个较大的斜角或较长的拉伸高度,将导致对象或对象的一部分在到达拉伸高度之前就已经汇聚到一点。倾斜角度在+90°到-90°之间 较复杂的拉伸对象可由面域构造；而复杂的拉伸对象则可以通过多段线构造；或把多个线段、圆弧由PEDIT转换成多线。几种拉伸体几种拉伸体圆沿圆弧路径拉伸 三维线框 体着色 由直线、圆弧、样条曲线、椭圆弧、多段线形成的面域 拉伸后的拉伸体 体着色效果 正五边形沿高度和角度拉伸 拉伸后的拉伸体 消隐效果 回转体回转体命令：revolve 回转对象与拉伸对象的数据类型类似，可以是矩形、多边形、圆、椭圆、圆环、封闭多段线、封闭样条曲线，或者是面域、三维面。 可以沿指定的两点确定的直线旋转，也可沿X、Y、Z坐标轴旋转，旋转角度可以是360°，也可以指定任意角度。三维面绕直线旋转形成的回转体 面域绕直线旋转60 °剖切剖切使用 SLICE 命令可以切开现有实体并移去指定部分，从而创建新的实体。 可以保留剖切实体的一半或两边（两个实体）。 剖切实体保留原实体的图层和颜色特性。 剖切实体的默认方法是：先指定三点定义剪切平面，然后选择要保留的部分。 也可以通过其他对象、当前视图、Z 轴或 XY、YZ 或 ZX 平面来定义剪切平面。 通过UCS（用户坐标系）功能可以沿坐标平面作剖切。 其他剖切面确定 对象（O）：可选择圆、圆弧、椭圆、二维样条曲线或二维多段线 Z轴（Z） ： 用指定直线的法面作为切平面。 视图（V） ：用当前视图平面的平行平面。执行该选项，要输入一点确定位置以ZX坐标面 或以三个孔心 确定剖切面截面截面使用 SECTION 命令可以创建由面域或无名块等对象形成的截面。 默认方法是指定三个点定义一个面。 也可以通过其他对象、当前视图、Z 轴或 XY、YZ 或 ZX 平面来定义相交截面平面。设置方法同剖切。 AutoCAD 在当前图层上放置截面。 实体 作截面 移走实体后的截面干涉干涉命令为interfere。 Interfere 执行的操作与 Intersect （求交集）相同，但interfere 在创建交集对象的同时，保留两个原始对象。 选择实体的第一集合:  使用对象选择方法 选择实体的第二集合:  使用对象选择方法或按 ENTER 键 是否创建干涉实体？[是(Y)/否(N)] <否>:  输入 y 或 n，或者按 ENTER 键 Interfere执行结果 新对象和原始对象三维实体查询三维实体查询查询面域/质量特性 命令行：  massprop 选择对象后会在文本窗口给出实体的质量、体积、质心、惯性矩等信息 询问是否将结果写入文件？[是(Y)/否(N)] <否>:，输入y将提示输入文本文件名。三维编辑（一）三维编辑（一）删除、移动、复制、缩放等一样可以用到三维操作。操作时有时需要输入三维坐标点。 三维阵列__3DARRAY 三维镜像__MIRROR3D 三维旋转__ROTATE3D 对齐__ALIGN 倒角__CHAMFER 圆角__FILLET三维阵列__3DARRAY三维阵列__3DARRAY三维阵列也可使用Array命令及其按钮，但缺少Z方向的阵列。 三维阵列有环形（P）和矩形（R）两种。 矩形阵列沿X（列）、Y（行）、Z（层）三个方向阵列。 环形阵列是以某一直线为回转轴作圆周阵列边长为5的正方体以3行、4列、5层阵列 球沿回转轴阵列 三维镜像__MIRROR3D三维镜像__MIRROR3D三维镜像是将对象在三维空间沿某一面镜像 镜像面的定义 三点(3) ：指定空间的三个点确定镜像面 对象(O)：指定平面如圆、圆弧、多边形或二维多段线 Z 轴(Z) ：镜像面为指定两点的直线的法面（通过第一点） 视图(V)：镜像面与当前视口中通过指定点的视图平面对齐 坐标面 ：XY 平面(XY)/YZ 平面(YZ)/ZX平面(ZX)   Mirror3D以Z轴三维镜像，先红色的点，后分色的点 也是以这两点作Mirror三维旋转__ ROTATE3D三维旋转__ ROTATE3D将指定对象绕空间轴旋转指定的角度 定义旋转轴： 两点(2) ： 指定两点 对象(O) ： 指定一条直线或圆弧（以圆弧的轴线为旋转轴） 视图(V) ： 过指定点与当前视图平面垂直的轴 坐标轴 ： X 轴(X)/Y 轴(Y)/Z 轴(Z)对齐__ALIGN（1） 对齐__ALIGN（1） 指定一对、两对或三对点，将选定对象对齐 命令：Align 提示：选择对象: 指定第一个源点:  指定点 (1) 指定第一个目标点:  指定点 (2) 指定第二个源点:  按 ENTER 键 当只选择一对源点和目标点时， 选定对象将在二维或三维空间从 源点 (1) 移动到目标点 (2)。指定第一个源点:  指定点 (1) 指定第一个目标点:  指定点 (2) 指定第二个源点:  指定点 (3) 指定第二个目标点:  指定点 (4) 指定第三个源点:  按 ENTER 键 是否基于对齐点缩放对象？[是(Y)/否(N)] <否>:输入 y 或按 ENTER 键对齐__ALIGN（2）对齐__ALIGN（2）指定第一个源点:  指定点 (1) 指定第一个目标点:  指定点 (2) 指定第二个源点:  指定点 (3) 指定第二个目标点:  指定点 (4) 指定第三个源点:  指定点 (5) 指定第三个目标点:  指定点 (6) 倒角__ CHAMFER倒角__ CHAMFER 执行Chamfer命令，提示： 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)]: 选择实体上要倒角的边，然后提示： 基面选择... 输入曲面选择选项 [下一个(N)/当前(OK)] <当前>: 当前基面以虚线表示，按N则切换到相邻的那个，回车默认当前 指定基面的倒角距离: 3 输入基面上的倒角距离 指定其他曲面的倒角距离 <3.0000>: 6 输入与基面相邻面上的倒角距离 选择边或 [环(L)]: 选择各边，则对基面上所选择的边进行倒角 输入L 选择边环或 [边(E)]: 再选择一个边，即可对基面上的所有边倒角。 下面是两个操作录像： 倒角录像1倒角录像1倒角录像2倒角录像2圆角__FILLET圆角__FILLET目前AutoCAD不支持变半径圆角 要选择实体上要创建圆角的边 输入圆角半径，同一位置的圆角半径应相同 两个选项：选择边或链（C） 链是指多条边首尾相连，选择一条边，其余的也被选中图中红色的两条边不能直接圆角。 应该先把其两端的，由于圆角而出现的圆弧边圆角，再圆角整条边布尔操作 并 Union / 差 Subtract / 交 Intersect布尔操作 并 Union / 差 Subtract / 交 Intersect并 将多个实体合并成一个新实体 差 从一些实体中减去另外一些实体，形成新的实体 交 以各个实体的公共部分创建新实体 布尔操作也可用于面域三维编辑（二）编辑实体的边、面、体三维编辑（二）编辑实体的边、面、体命令： SolidEDIT 实体编辑自动检查:SOLIDCHECK=当前 输入实体编辑选项 [面(F)/边(E)/体(B)/放弃(U)/退出(X)] <退出>:   通过这个命令可以对实体的形状、特性等进行修改编辑实体的面： 拉伸E 移动M 偏移O 删除D 旋转R 倾斜T 复制C 着色L 编辑实体的边：复制（C）、着色（L） 编辑实体的体特征： 压印（I） 分割（P） 抽壳（S） 清除（L） 检查（C）拉伸面拉伸面编辑实体的面 输入面编辑选项 [拉伸(E)/移动(M)/旋转(R)/偏移(O)/倾斜(T)/删除(D)/复制(C)/着色(L)/放弃(U)/退出(X)] <退出>:   拉伸面 将选定的三维实体对象的面拉伸到指定的高度或沿一路径拉伸。一次可以选择多个面。 选择面或 [放弃(U)/删除(R)/全部(ALL)]:  构造拉伸面的选择集 指定拉伸高度和倾斜角度或者沿某一对象给定的路径拉伸 选定红色的面 指定拉伸高度后的结果移动面移动面移动粉色的面(全选上),直线是移动路径 结果沿指定的高度或距离移动选定的三维实体对象的面。 一次可以选择多个面。 选择面或 [放弃(U)/删除(R)]:   选择一个或多个面，或输入选项 以上构造用于移动的面选择集,选择不合适可能造成不能移动或者 移动结果不可预见 指定基点或位移:   指定基点 (1) 指定位移的第二点:   指定点 (2) 或按 ENTER 键偏移面偏移面 按指定的距离或通过指定的点，将面均匀地偏移。正值增大实体尺寸或体积，负值减小实体尺寸或体积。 选择面或 [放弃(U)/删除(R)]:  选择一个或多个面，或输入选项 (1) 构造选择集。R，从选择集中删除不想选择的对象，或A向选择集中增加对象 指定偏移距离:  指定距离 提示：选择对象时，体着色模式下较便于选择选择粉色面输入负值的拉伸效果旋转面旋转面绕指定的轴旋转一个面、多个面或实体的某些部分。 选择面或 [放弃(U)/删除(R)]:  选择一个或多个面，或输入选项 构造选择集，删除或增加对象 指定轴点或 [经过对象的轴(A)/视图(V)/X 轴(X)/Y 轴(Y)/Z 轴(Z)] <两点>:   输入选项、指定点或按 ENTER 键 按指定方式定义旋转轴，一般指定两点。其他方式参看帮助！ 指定旋转角度或 [参照(R)]:   倾斜面 倾斜面 按一个角度将面进行倾斜。倾斜角度的旋转方向由选择基点和第二点（沿选定矢量）的顺序决定。两个点决定了倾斜的基轴。 一般用来构造锥面 选择面或 [放弃(U)/删除(R)]:  选择一个或多个面，或输入选项 构造选择集，删除或增加对象 指定基点:  指定点 (1) 指定沿倾斜轴的另一个点:  指定点 (2) 指定倾斜角度:  指定一个 -90 到 +90 度之间的角度 删除面删除面一般用于删除圆角和倒角，或者选择的面。 选择面或 [放弃(U)/删除(R)]:  选择一个或多个面。构造选择集 下面中间的图是删除倒角和删除中间斜坡孔的结果复制面和面着色复制面和面着色将面复制为面域或体。 选择面或 [放弃(U)/删除(R)]:  选择一个或多个面 ，构造选择集 定基点或位移:  指定基点 指定位移的第二点:  指定点 如果指定两个点，AutoCAD 使用第一个点作为基点，并相对于基点放置一个对象。如果只指定一个点（通常作为坐标输入），然后按 ENTER 键，AutoCAD 将使用此坐标作为新位置。 修改面的颜色。 选择面或 [放弃(U)/删除(R)]:  选择一个或多个面 构造选择集 AutoCAD 显示“选择颜色”对话框，以指定新颜色。编辑实体的边编辑实体的边修改边的颜色或复制边为独立的二维对象如直线、圆弧、圆、椭圆或样条曲线 选择边或 [放弃(U)/删除(R)]:  选择一或多条边或输入选项 ，构造选择集 指定位移的基点:  指定基点 (2) 指定位移的第二点:  指定点 (3) 修改边的颜色，选择边后，会出现颜色对话框，以指定新颜色编辑实体的体特征编辑实体的体特征编辑整个实体对象，方法是在实体上压印其他几何图形，将实体分割为独立实体对象，以及抽壳、清除或检查选定的实体。 命令提示：输入体编辑选项 [压印(I)/分割实体(P)/抽壳(S)/清理(L)/检查(C)/放弃(U)/退出(X)] <退出>:  输入选项或按 ENTER 键 1、分割实体 用不相连的体将一个三维实体对象分割为几个独立的三维实体对象。 注意：  分割实体并不分割形成单一体积的 Boolean 对象。 作用不详？ 编辑实体的体特征编辑实体的体特征2、压印 在选定的对象上压印一个对象。为了使压印操作成功，被压印的对象必须与选定对象的一个或多个面相交。压印操作仅限于下列对象：圆弧、圆、直线、二维和三维多段线、椭圆、样条曲线、面域、体及三维实体。 选择三维实体:  选择对象 (1) 选择要压印的对象:  选择对象 (2) 是否删除源对象 [是(Y)/否(N)] :  输入 y 或按 ENTER 键 选择要压印的对象:  选择对象或按 ENTER 键 编辑实体的体特征编辑实体的体特征3、抽壳 - 将实体对象按指定的壁厚创建成中空的薄壁实体 - 可以为所有面指定一个固定的薄层厚度。通过选择面可以将这些面排除在壳外。 - 一个三维实体只能有一个壳。 - AutoCAD 通过将现有的面偏移出它们原来的位置来创建新面。 下面是一个圆台抽壳后，切去下面部分的结果，注意上面仍然是封闭的编辑实体的体特征编辑实体的体特征4、清除 删除共享边以及那些在边或顶点具有相同表面或曲线定义的顶点。删除所有多余的边和顶点、压印的以及不使用的几何图形。 5、检查 验证三维实体对象是否为有效的 ShapeManager 实体 。 这里的ShapeManager 实体应为基于ACIS三维造型技术的实体。AutoCAD和Inventor的三维造型技术是基于美国Spatial Technology公司的ACIS引擎。目前Spatial Technology公司已经是Dassault Systèmes的全资子公司，达索的CATIA系统的内核也是ACIS。 这个ACIS的简写来源很有意思，ACIS(Andy CharlesIan’s System) 。它集线框、曲面和实体造型于一体，并允许这三种表示共存于统一的数据结构中。它是一个开发的架构，允许开发者在其基础上开发产品。其核心功能包括3D 造型、3D 模型管、3D 模型显示。 实例实例nullnullnullnullnullnullnullnull