cad2009操作指導(dǎo)第10章

第10章三維繪圖利用AutoCAD不僅能夠繪制平面圖形，還可以繪制立體圖形，如產(chǎn)品的造型圖、建筑效果圖等。在AutoCAD中，學(xué)好三維繪圖的關(guān)鍵主要有三點：首先，用戶必須樹立良好的空間觀念，即能夠想像；其次，用戶必須熟悉與三維繪圖相關(guān)的一些基本概念和基本操作，如在三維空間拾取點的方法，以及在三維空間拾取點與在二維空間拾取點的異同，三維視圖的調(diào)整方法，以及各種三維視圖的意義；最后，用戶還必須熟悉用于繪制和編輯三維圖形的各種命令，以及三維圖形的渲染操作。教學(xué)目標(biāo)

通過本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)了解并掌握觀察三維圖形的方法、在三維空間中變換坐標(biāo)系和拾取點的方法、以及基本實體的繪制方法，并能夠通過拉伸、按住并拖動、掃掠、旋轉(zhuǎn)、放樣和布爾運算創(chuàng)建復(fù)雜實體，能夠根據(jù)要求對實體的面進(jìn)行編輯，還應(yīng)掌握使用三維陣列、鏡像、旋轉(zhuǎn)和對齊三維對象的方法，并能夠?qū)θS對象進(jìn)行尺寸標(biāo)注和渲染。教學(xué)重點與難點熟悉坐標(biāo)系的變換，包括移動、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系和動態(tài)UCS等。熟悉怎樣調(diào)整三維視圖（主要是三維動態(tài)觀察器與標(biāo)準(zhǔn)視圖）與設(shè)置合適的視覺樣式（二維線框、真實、概念、消隱等）。重點掌握主要三維實體繪圖命令，如拉伸命令、旋轉(zhuǎn)命令、掃掠命令和放樣命令。重點掌握利用布爾運算創(chuàng)建復(fù)雜實體的方法。重點掌握剖切、倒角與圓角、三維移動、三維旋轉(zhuǎn)、三維陣列、三維鏡像等常用三維編輯命令的功能與用法。

本章學(xué)習(xí)要點三維模型的特點

三維繪圖基礎(chǔ)創(chuàng)建實體編輯實體三維對象的渲染10.1三維模型的特點在AutoCAD中，用戶可以創(chuàng)建線框模型、曲面模型和實體模型3種類型的三維模型。下面首先簡要介紹一下這3種模型的特點。線框模型沒有面、體特征，它僅是三維對象的輪廓，由點、直線、曲線等對象組成。創(chuàng)建對象的三維線框模型，實際上是在空間中通過指定各點的三維坐標(biāo)來繪制各種邊線。1.

線框模型2.曲面模型顧名思義，曲面模型只有面信息，而沒有體信息。在AutoCAD中，我們可以通過拉伸或旋轉(zhuǎn)平面對象創(chuàng)建曲面模型，可以通過拉伸其夾點改變曲面形狀。實體模型具有線、面、體等特征，可進(jìn)行消隱、渲染等操作，包含體積、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動慣量等質(zhì)量特性。用戶能直接創(chuàng)建長方體、球體、錐體等基本立體，還可通過旋轉(zhuǎn)、拉伸二維對象形成三維實體。各實體對象間可以執(zhí)行各種運算操作，從而創(chuàng)建各種復(fù)雜的實體對象。3.實體模型10.2三維繪圖基礎(chǔ)在AutoCAD中，掌握觀察三維圖形的方法、靈活建立和使用三維坐標(biāo)系、準(zhǔn)確地在三維空間拾取點是繪制三維繪圖的關(guān)鍵。本節(jié)就對它們進(jìn)行詳細(xì)介紹。在AutoCAD中，從不同角度觀察三維對象時，都可以得到不同的觀察效果，因此，要想繪制好三維圖形，必須首先學(xué)會觀察三維視圖。10.2.1平面視圖與三維視圖例如，如果在平面坐標(biāo)系中繪制球體，此時Z軸垂直于屏幕，視點位于屏幕正前方，此時僅能看到球體在XY平面上的投影，如左圖所示。如果選擇【視圖】>【三維視圖】>【西南等軸測】菜單，調(diào)整視點至當(dāng)前坐標(biāo)平面的西南方，這時將看到一個三維球體，如右圖所示。球體在平面視圖和三維視圖中顯示的效果10.2.2圖形消隱與視覺樣式1．消隱圖形在繪制三維實體時，為了更好地觀察效果，可執(zhí)行HIDE命令暫時隱藏位于實體背后而被遮擋的部分，如圖10-4所示。要執(zhí)行HIDE命令，可選擇【視圖】>【消隱】菜單，單擊“渲染”工具欄中的“隱藏”工具，或直接在命令行中輸入HI。2．視覺樣式視覺樣式是一組設(shè)置，用來控制視口中邊和著色的顯示。要選擇視覺樣式，可選擇【視圖】>【視覺樣式】菜單中的各菜單項，如右圖所示。

各種視覺樣式的特點如下，其效果如下圖所示。三維線框：用直線和曲線表示對象邊界，反白顯示三維隱藏：以三維線框方式顯示對象并消隱圖形真實：著色多邊形平面間對象，并使對象的邊平滑化。此時顯示已附著到對象的材質(zhì)。概念：著色多邊形平面間對象，并使對象的邊平滑化。著色時使用金屬質(zhì)感樣式，一種冷色和暖色之間的過渡。二維線框：默認(rèn)的對象顯示方式，用直線和曲線表示對象邊界，此時光柵、OLE對象、線型和線寬均可見。10.2.3與三維視圖顯示相關(guān)的變量1．改變?nèi)S圖形的曲面輪廓素線當(dāng)實體中包含彎曲面時（如球體和圓柱體等），則曲面在線框模式下用線條的形式來顯示，這些線條稱為素線。使用ISOLINES系統(tǒng)變量可以設(shè)置顯示曲面所用的素線條數(shù)，如下圖所示。

ISOLINES=0

ISOLINES=32

2．以線框形式顯示實體輪廓使用DISPSILH系統(tǒng)變量可以以線框形式顯示實體輪廓。此時需要將其值設(shè)置為1，并用HIDE或SHADEMODE命令將曲面的小平面隱藏，或者選擇【視圖】>【視覺樣式】>【三維隱藏】菜單，來顯示實體輪廓。

DISPSILH=0DISPSILH=1

3．改變實體表面的平滑度在執(zhí)行HIDE、SHADEMODE或RENDER命令時，可通過修改FACETRES系統(tǒng)變量值來改變實體表面的平滑度。該變量用于設(shè)置曲面的面數(shù)，取值范圍為0.01～10，默認(rèn)值為0.5。其中，值越大時，實體表面越平滑。

FACETRES=0.5FACETRES=10

10.2.4使用動態(tài)觀察交互查看三維對象選擇【視圖】>【動態(tài)觀察器】菜單中的各子菜單項，可通過模擬相機（視點）移動，在三維空間動態(tài)觀察對象。在三維空間動態(tài)觀察對象受約束的動態(tài)觀察：系統(tǒng)將顯示三維動態(tài)觀察光標(biāo)圖標(biāo)。此時將沿XY平面或Z軸約束三維動態(tài)觀察。如果水平拖動光標(biāo)，相機將平行于XY平面移動。如果垂直拖動光標(biāo)，相機將沿Z軸移動自由動態(tài)觀察：不參照平面，在任意方向上進(jìn)行動態(tài)觀察。通過將光標(biāo)移至不同位置，可將相機繞目標(biāo)點（視口中心）上下、左右或其他方向旋轉(zhuǎn)連續(xù)動態(tài)觀察：連續(xù)地進(jìn)行動態(tài)觀察。可以在繪圖區(qū)域中單擊并沿任意方向拖動鼠標(biāo)。釋放鼠標(biāo)按鈕后，開始動畫演示。再次單擊鼠標(biāo)，可結(jié)束動畫演示

10.2.5

在三維視圖中拾取點的方法鍵入Z值：當(dāng)用戶通過給定X、Y坐標(biāo)值來指定點時，AutoCAD自動用當(dāng)前高度值（默認(rèn)為0）作為點的Z坐標(biāo)值。因此，在三維空間定位點的簡單方法就是，在指定點的X、Y坐標(biāo)的同時指定點的Z坐標(biāo)值。使用對象捕捉：使用對象捕捉來拾取點時，無論當(dāng)前高度設(shè)置為多少，AutoCAD將使用選擇點的X、Y、Z坐標(biāo)值。在AutoCAD中通常不能依賴觀察來確定三維空間中的點，而只能通過鍵入點的Z坐標(biāo)值或使用對象捕捉等方法來定位點，其特點如下：10.2.6

變換坐標(biāo)系的方法繪制三維圖形時，需要經(jīng)常變換坐標(biāo)系。要變換坐標(biāo)系，可選擇【工具】>【新建UCS】菜單中的各子菜單項，這些子菜單項的意義如下圖所示。

此外，在AutoCAD2009中還可以利用動態(tài)UCS，臨時將UCS的XY平面與三維實體的平面對齊。這樣，用戶便無需手動更改UCS方向了。單擊“狀態(tài)欄”中的“允許/禁止動態(tài)UCS”工具，可啟動動態(tài)UCS功能。

1.新建一個圖形文件，選擇【視圖】>【三維視圖】>【西南等軸測】菜單，調(diào)整三維視圖。打開“建?！惫ぞ邫冢瑔螕簟靶w”工具，依次指定楔體底面對角點和楔體的高度，繪制一個鍥體2.選擇【視圖】>【動態(tài)觀察】>【受約束的動態(tài)觀察】菜單，適當(dāng)調(diào)整視圖顯示3.單擊“建?！惫ぞ邫谥械摹皥A柱體”工具，將光標(biāo)移至鍥體的斜面，待該斜面邊線顯示為虛線后，繼續(xù)移動光標(biāo)，然后單擊確定圓柱底面圓心，繼續(xù)移動光標(biāo)并單擊，確定圓柱體的半徑和高度10.3創(chuàng)建實體

在AutoCAD中，除了可以直接使用系統(tǒng)提供的命令創(chuàng)建多段體、長方體、球體等基本實體外，還可通過拉伸、旋轉(zhuǎn)二維對象創(chuàng)建一些復(fù)雜實體。要創(chuàng)建實體，可選擇【繪圖】>【建模】菜單中的相關(guān)菜單項，或單擊“建?！惫ぞ邫谥泄ぞ摺?chuàng)建實體的菜單項和工具欄

1．繪制多段體10.3.1

創(chuàng)建基本實體在AutoCAD中，可以方便地繪制出一些基本實體模型，如多段體、長方體、球體、圓柱體、圓錐體、楔體、圓環(huán)體、棱錐面、螺旋以及平面曲面。多段體類似我們生活中的屏風(fēng)，它始終具有矩形截面輪廓。直接繪制的多段體

將多段線創(chuàng)建為多段體

2．繪制長方體使用BOX命令可以繪制長方體或立方體。執(zhí)行BOX命令后，當(dāng)指定長方體的角點或中心點之后，在命令行輸入C并按【Enter】鍵，然后指定長度，可繪制立方體。繪制長方體通過指定長方體底面對角點繪制長方體通過指定長方體中心點和底面一個角點繪制長方體通過指定長方體的長、寬和高繪制長方體

3．繪制球體使用SPHERE命令可以繪制球體。執(zhí)行SPHERE命令后，只需指定球體球心坐標(biāo)和球體半徑或直徑即可。

4．繪制圓柱體使用CYLINDER命令可以繪制圓柱體。執(zhí)行CYLINDER命令后，需要指定圓柱體底面的中心點、底面半徑及其高度。此外，使用該命令還可以繪制橢圓柱體。球體圓柱體橢圓柱體

5．繪制圓錐體使用CONE命令可以繪制圓錐或橢圓錐。執(zhí)行CONE命令后，需要指定圓錐體底面的中心點、底面半徑及圓錐高度。同樣，我們還可以利用夾點功能改變圓錐體的各項參數(shù)，例如，選中該圖中紅色夾點，沿其所指方向拖動即可改變圓錐體頂面半徑，從而創(chuàng)建圓臺。

6．繪制楔體使用CONE命令可以繪制圓錐或橢圓錐。執(zhí)行CONE命令后，需要指定圓錐體底面的中心點、底面半徑及圓錐高度。通過指定楔體底面對角點繪制楔體通過指定楔體中心和底面一個角點繪制楔體通過指定楔體的長、寬和高繪制楔體繪制楔體7．繪制圓環(huán)體使用TORUS命令可以繪制圓環(huán)體。如右圖所示。8．繪制棱錐體使用PYRAMID命令可以繪制棱錐體。執(zhí)行PYRAMID命令后，需要指定棱錐體底面中心位置和棱錐體底面半徑。此外，執(zhí)行命令時也可以輸入3～32之間的數(shù)繪制多面棱錐體。

9．繪制螺旋使用HELIX命令可以繪制螺旋，利用螺旋可以創(chuàng)建彈簧或螺釘。執(zhí)行HELIX命令后，需要指定螺旋底面中心位置、底面半徑、頂面半徑、螺旋高度、螺旋圈數(shù)或圈高。10．繪制平面曲面使用PLANESURF命令可以繪制平面曲面。執(zhí)行PLANESURF命令后，需要指定平面曲面的兩個角點。此外，也可以利用現(xiàn)有對象創(chuàng)建各種平面曲面。10.3.2通過拉伸創(chuàng)建實體或曲面使用EXTRUDE命令可以將二維對象沿Z軸或某個方向矢量拉伸成實體或曲面。要啟動EXTRUDE命令，可選擇【繪圖】>【建?！?gt;【拉伸】菜單，單擊“建?！惫ぞ邫谥械摹袄臁惫ぞ?，或直接在命令行中輸入EXT。拉伸單擊“建?！惫ぞ邫谥械摹袄臁惫ぞ撸瑔螕暨x擇圖形并按【Enter】鍵指定拉伸高度為30，按【Enter】鍵確認(rèn)。指定拉伸的傾斜角度為0并按【Enter】鍵

10.3.3通過按住并拖動創(chuàng)建實體使用PRESSPULL命令，可以通過拾取封閉區(qū)域，然后單擊并拖動鼠標(biāo)來創(chuàng)建實體。要啟動PRESSPULL命令，可單擊“建?！惫ぞ邫谥械摹鞍醋〔⑼蟿印惫ぞ撸苯釉诿钚兄休斎隤RESSPULL，或按住【Ctrl+Alt】組合鍵。執(zhí)行拉伸操作時，如果封閉區(qū)域由多個對象組成，則拉伸時將生成一組曲面，而此命令仍將生成實體。執(zhí)行拉伸操作時必須選中對象，而執(zhí)行此命令時，只需將光標(biāo)移至封閉區(qū)域（無論它是由一個還是多個對象組成），系統(tǒng)會自動分析邊界。該命令與拉伸類似，但又有所不同：

執(zhí)行“按住并拖動”操作時，只需將光標(biāo)移至封閉區(qū)域，系統(tǒng)會自動分析邊界執(zhí)行拉伸操作時需選中對象拉伸與PRESSPULL命令拉伸由多個對象組成的封閉區(qū)域的效果對比執(zhí)行拉伸操作時，原對象被刪除，執(zhí)行此命令時原對象被保留。執(zhí)行拉伸操作時，只能創(chuàng)建新實體。執(zhí)行此命令時，如果生成的實體與另一個實體相交，則系統(tǒng)會自動執(zhí)行布爾差集操作，即從已有實體中減去新生成的實體。

10.3.4通過掃掠創(chuàng)建實體或曲面使用SWEEP命令，可以通過沿開放或閉合的二維或三維路徑掃掠開放或閉合的平面曲線（輪廓）來創(chuàng)建新實體（掃掠封閉對象）或曲面（掃掠開放對象）。要啟動SWEEP命令，可選擇【繪圖】>【建?！?gt;【掃掠】菜單，單擊“建模”工具欄中的“掃掠”工具，或直接在命令行中輸入SWEEP。1.單擊“建?！惫ぞ邫谥械摹皰呗印惫ぞ?，選擇封閉小圓并按【Enter】鍵2.選擇螺旋，按【Enter】鍵結(jié)束對象選擇3.輸入N并按【Enter】鍵，以保留定義對象

10.3.5通過旋轉(zhuǎn)創(chuàng)建實體或曲面使用REVOLVE命令，可以將二維對象繞某一軸旋轉(zhuǎn)生成實體（對應(yīng)封閉對象）或曲面（對應(yīng)開放對象）。用于旋轉(zhuǎn)的二維對象可以是直線、多段線、圓、橢圓、圓弧、樣條曲線及面域等。但是，包含在塊中的對象、自相交的多段線不能被旋轉(zhuǎn)。要啟動REVOLVE命令，有如下3種方法：選擇【繪圖】>【建?！?gt;【旋轉(zhuǎn)】菜單單擊“建模”工具欄中的“旋轉(zhuǎn)”工具直接在命令行中輸入REV1.單擊“建?！惫ぞ邫谥械摹靶D(zhuǎn)”工具，選擇封閉多段線并按【Enter】鍵2.輸入O表示選擇對象，按【Enter】鍵，單擊直線為旋轉(zhuǎn)軸，按【Enter】鍵默認(rèn)旋轉(zhuǎn)角度為360°

10.3.6通過放樣創(chuàng)建實體或曲面使用LOFT命令，可以通過對包含兩條或兩條以上橫截面曲線的一組曲線進(jìn)行放樣來創(chuàng)建三維實體或曲面。要啟動LOFT命令，可選擇【繪圖】>【建模】>【放樣】菜單，單擊“建?！惫ぞ邫谥械摹胺艠印惫ぞ?，或直接在命令行中輸入LOFT。單擊“建模”工具欄中的“放樣”工具，選擇四個橫截面并按【Enter】鍵從彈出的選項列表中單擊“路徑”，選擇放樣路徑并按【Enter】鍵

10.4編輯實體在AutoCAD中，不僅可以通過布爾運算創(chuàng)建復(fù)雜實體，對實體進(jìn)行修圓角與倒角，還可以利用SOLIDEDIT命令對實體的面進(jìn)行編輯。10.4.1

通過布爾運算創(chuàng)建復(fù)雜實體

在AutoCAD中，可以通過組合簡單的實體來創(chuàng)建復(fù)雜實體，主要有并集、差集、交集、干涉檢查四種方法。1.

對對象求并集使用UNION命令，可以通過組合多個實體生成一個新實體。該命令主要用于將多個相交或相接觸的對象組合在一起。當(dāng)組合一些不相交的實體時，其顯示效果看起來還是多個實體，但實際上卻被當(dāng)作一個對象。選擇【修改】>【實體編輯】>【并集】菜單單擊“實體編輯”工具欄中的“并集”工具直接在命令行中輸入UNI

要啟動UNION命令，有如下3種方法：待求并集的實體求并集后的效果2.對對象求差集

使用SUBTRACT命令，可以通過從一個或多個實體中減去一個或多個實體而生成一個新的實體。要啟動SUBTRACT命令，有如下3種方法：選擇【修改】>【實體編輯】>【差集】菜單單擊“實體編輯”工具欄中的“差集”工具直接在命令行中輸入SU

單擊“實體編輯”工具欄中的“差集”工具，選擇長方體和大圓柱體作為被減實體并按【Enter】鍵選擇小圓柱體作為減去的實體，按【Enter】鍵確認(rèn)3.對對象求交集

使用INTERSECT命令，可以創(chuàng)建一個實體，該實體是兩個或多個實體的公共部分。要啟動INTERSECT命令，有如下3種方法：選擇【修改】>【實體編輯】>【交集】菜單單擊“實體編輯”工具欄中的“交集”工具直接在命令行中輸入IN

單擊“實體編輯”工具欄中的“交集”工具，選擇球體和圓柱體并按【Enter】鍵求交集后的效果10.4.2

對實體修圓角與倒角使用FILLET命令可為實體的棱邊修圓角，使相鄰面間通過生成的曲面圓滑過渡。在為幾條交于同一個點的棱修圓角時，如果圓角半徑相同，則會在該公共點上生成球面的一部分。使用CHAMFER命令可為實體的棱邊修倒角，該命令可應(yīng)用于實體上的任何邊，以在兩相鄰曲面間生成一個平坦的過渡面。

10.4.3

編輯實體的面、邊與體在AutoCAD中，使用SOLIDEDIT命令，或選擇【修改】>【實體編輯】菜單中的相關(guān)菜單項，可以對實體面進(jìn)行拉伸、移動、偏移、刪除、著色和復(fù)制等操作，對實體邊執(zhí)行壓印、著色和復(fù)制操作，對實體執(zhí)行清除、分割、抽殼和檢查操作。選擇【修改】>【實體編輯】菜單中的相關(guān)菜單項，可以對實體邊進(jìn)行著色和復(fù)制。不過，對于沒有邊的三維實體（如球體），不能復(fù)制邊。1.實體邊的著色和復(fù)制選擇【修改】>【實體編輯】菜單中的相關(guān)菜單項，還可以對實體進(jìn)行壓印、清除、分割、抽殼和檢查操作。2.實體的壓印、清除、分割、抽殼和檢查選定實體選定對象在實體上出現(xiàn)壓痕實體壓印選定實體抽殼距離=10抽殼距離=-10實體抽殼10.4.4實體的其他編輯方法

在AutoCAD中，我們除了可以使用SOLIDEDIT命令編輯實體、實體面和實體邊以外，還可以使用系統(tǒng)提供的三維移動、三維陣列、三維鏡像等命令來編輯實體。1.三維移動選擇【修改】>【三維操作】>【三維移動】菜單，可以使用“移動夾點工具”，把對象方便準(zhǔn)確地移動到指定位置。移動夾點工具2.三維旋轉(zhuǎn)選擇【修改】>【三維操作】>【三維旋轉(zhuǎn)】菜單，可以使對象繞三維空間中任意軸（X、Y或Z軸）、視圖、對象或兩點旋轉(zhuǎn)。待旋轉(zhuǎn)的實體選擇基點并指定旋轉(zhuǎn)軸三維旋轉(zhuǎn)效果使用三維旋轉(zhuǎn)命令旋轉(zhuǎn)對象3.三維對齊選擇【修改】>【三維操作】>【三維對齊】菜單，可以在三維空間中通過移動、旋轉(zhuǎn)或傾斜對象來使該對象與另一個對象對齊。對齊后效果對齊對象時需為源對象指定一個、兩個或三個點。然后，可以為目標(biāo)對象指定一個、兩個或三個點。將移動和旋轉(zhuǎn)選定的對象，使三維空間中的源和目標(biāo)的基點、X

軸和Y軸對齊。4.三維鏡像選擇【修改】>【三維操作】>【三維鏡像】菜單，可以以某一平面作為鏡像平面鏡像復(fù)制對象。其中，鏡像平面可以通過對象、Z軸、視圖、XY、YZ、ZX平面或指定三點來定義。5.三維陣列選擇【修改】>【三維操作】>【三維陣列】菜單，可以在三維空間中通過矩形陣列或環(huán)形陣列復(fù)制對象。三維陣列圓柱體環(huán)形陣列復(fù)制圓柱體三維鏡像效果6.剖切實體使用SLICE命令，可以用某一切割面來剖切實體。其中，切割面可以通過三點定義，或是平行于XY、YZ、ZX的平面，或者某個對象。被剖切的實體可以保留其中某一部分。要啟動SLICE命令，有如下2種方法：選擇【修改】>【三維操作】>【剖切】菜單直接在命令行中輸入SL剖切實體后的效果10.5三維對象的渲染在AutoCAD中，要執(zhí)行渲染操作，可選擇【視圖】>【渲染】菜單中的各子菜單項，或通過“渲染”工具欄中的各個工具。圖形渲染效果

10.5.1

設(shè)置光源

在AutoCAD中，正確的光源設(shè)置對于著色三維模型和創(chuàng)建渲染非常重要。AutoCAD為用戶提供了默認(rèn)光源、自定義光源、陽光等幾類