第九講三維建模

第九講三維建模第1頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、模型與空間1.1AutoCAD基本模型（1）線框模型線框模型完全由三維空間中的直線或曲線構(gòu)成，線框模型既沒有體積，也沒有表面積，就像用細(xì)鐵絲圍成的鳥籠一樣。第2頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（2）表面模型表面模型由三維平面或三維曲面構(gòu)成，這些三維面形成了面積，但是，由于三維面本身沒有厚度的，所以表面模型不能形成體積，就像一個(gè)沒有壁厚的、中空的盒子一樣。（3）實(shí)體模型實(shí)體模型既具有表面積，又具有體積。第3頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.2觀察三維模型（1）基本視點(diǎn)

AutoCAD提供了Top、Bottom、Right、Left、Front、Back六個(gè)基本視點(diǎn)。（例打開12-2.dwg）菜單方式：View|3DViewsView工具欄（2）消隱通過該命令，可以消除選定的圖形對(duì)象上的隱藏線，增強(qiáng)圖形的立體感。命令方式：Hide/Hi菜單方式：View|Hide第4頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（3）三維動(dòng)態(tài)觀察器命令方式：3Dorbit/3DO菜單方式：View|3DOrbit3DOrbit工具欄第5頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.3坐標(biāo)系變換所謂坐標(biāo)系變換，是指改變模型空間絕對(duì)坐標(biāo)系的原點(diǎn)和X、Y、Z坐標(biāo)軸的方向，使坐標(biāo)系處在最適于創(chuàng)建模型的位置。（1）用戶坐標(biāo)系

AutoCAD中存在兩類坐標(biāo)系，世界坐標(biāo)系（WorldCoordinateSystem，WCS）和用戶坐標(biāo)系（UserCoordinateSystem，UCS）。WCS是AutoCAD模型空間中惟一的、固定的坐標(biāo)系，其原點(diǎn)和坐標(biāo)軸方向不允許改變；而UCS則由用戶定義，其原點(diǎn)和坐標(biāo)軸方向可以按照用戶的要求改變。第6頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（2）UCS變換恢復(fù)到WCS或上一個(gè)UCS平移坐標(biāo)系保持X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的方向不變，改變UCS坐標(biāo)原點(diǎn)的位置。旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸保持UCS原點(diǎn)位置和其中一個(gè)坐標(biāo)軸的方向不變，其余兩個(gè)坐標(biāo)軸繞著不變的坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)指定的角度。第7頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一右手螺旋定則：輸入坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，有正負(fù)之分；伸出右手，拇指指向方向不變的坐標(biāo)軸，另外四指并攏握拳，握拳時(shí)四指卷曲的方向就是另外兩個(gè)坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的正角度方向，而與其相反的方向?yàn)樨?fù)向。第8頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一以模型表面作為坐標(biāo)軸平面可以讓新UCS的某個(gè)坐標(biāo)軸平面與一個(gè)選定的圖形對(duì)象表面重合,X軸將與距離選擇點(diǎn)處最近的一條邊對(duì)齊。用實(shí)體拉伸方向定義UCS

可以利用選定三維圖形的拉伸方向定義新的UCS。新UCS的Z軸正方向?qū)⑴c選定圖形對(duì)象的拉伸方向重合。三點(diǎn)定義UCS

可以通過確定新UCS的原點(diǎn)、X軸上的一點(diǎn)和Y軸上的一點(diǎn)來定義新的UCS。第9頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一用Z軸正方向定義UCS

可以通過指定新坐標(biāo)系原點(diǎn)及Z軸正方向上的一點(diǎn)來定義新的UCS。用當(dāng)前視區(qū)定義UCS

可以將模型空間中當(dāng)前視區(qū)所在的平面作為XY平面，從而定義新的UCS。新UCS的Z軸方向與計(jì)算機(jī)屏幕垂直，而XY平面與計(jì)算機(jī)平面（也就是視區(qū)平面）重合。第10頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（3）管理UCS坐標(biāo)系

UCSMAN（簡(jiǎn)寫UC）命令可以方便地管理及操作UCS。選擇菜單命令【工具】/【命名UCS】，AutoCAD打開【UCS】對(duì)話框，如圖所示。利用該對(duì)話框可刪除、重命名或恢復(fù)已命名的UCS坐標(biāo)系，此外，還能選擇AutoCAD預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)UCS坐標(biāo)系及控制UCS圖標(biāo)顯示。第11頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（4）快速建立平面視圖

PLAN命令可以生成坐標(biāo)系的xy平面視圖。例如，當(dāng)用戶想在3D空間的某個(gè)平面上繪圖時(shí)，可先以該平面為xy坐標(biāo)面創(chuàng)建UCS坐標(biāo)系，然后使用PLAN命令使坐標(biāo)系的xy平面視圖顯示在屏幕上，這樣，在三維空間的某一平面上繪圖就如同畫一般的二維圖一樣。如圖所示，建立新坐標(biāo)系，然后用PLAN命令生成xy平面視圖。（12-4.dwg) 第12頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、基本建模命令2.1創(chuàng)建三維表面模型（1）用多段線創(chuàng)建表面模型（2）創(chuàng)建基本三維曲面長(zhǎng)方體面參數(shù)：長(zhǎng)方體的長(zhǎng)、寬、高，以及長(zhǎng)方體底面圍繞Z軸的旋轉(zhuǎn)角度。楔形面參數(shù)：楔形的長(zhǎng)、寬、高和楔形底面圍繞Z軸的旋轉(zhuǎn)角度。第13頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一棱錐面參數(shù)：棱錐的長(zhǎng)、寬、高和棱錐軸線與底面的夾角。圓錐/圓臺(tái)面參數(shù)：底面圓的圓心和半徑、頂面圓半徑和圓錐/圓臺(tái)的高。球面參數(shù)：球心和半徑、球面經(jīng)度方向和緯度方向的網(wǎng)格數(shù)。第14頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一球冠面參數(shù)：球冠的球心和半徑、球冠經(jīng)度方向和緯度方向的網(wǎng)格數(shù)。圓環(huán)面參數(shù)：圓環(huán)中心位置、圓環(huán)半徑、圓環(huán)橫截面半徑。第15頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（3）拉伸面將一個(gè)二維線框模型沿著某條路徑拉伸成一個(gè)表面。命令方式：TABSURF菜單方式：工具欄方式：第16頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（4）旋轉(zhuǎn)面將一個(gè)二維線框模型沿著某旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定的角度，將生成一個(gè)旋轉(zhuǎn)面。命令方式：REVSURF菜單方式：工具欄方式：第17頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（5）直紋曲面如果在三維空間中存在著兩條曲線，使用直紋曲面命令可以以這兩條曲線為邊界，創(chuàng)建由多邊形網(wǎng)格構(gòu)成的曲面。命令方式：RULESURF菜單方式：工具欄方式：第18頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（6）邊界曲面如果在三維空間中存在著四條首尾相連的空間曲線，使用邊界曲面命令可以創(chuàng)建三維多邊形網(wǎng)格構(gòu)成的曲面。命令方式：EDGESURF菜單方式：工具欄方式：第19頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.2創(chuàng)建三維實(shí)體模型（1）創(chuàng)建基本實(shí)體基本實(shí)體模型包括：立方體、球體、圓柱體、圓錐體、楔體和圓環(huán)。（2）實(shí)體拉伸命令方式：EXTRUDE/EXT菜單方式：工具欄方式：第20頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（3）實(shí)體旋轉(zhuǎn)命令方式：EXTRUDE/EXT菜單方式：工具欄方式：在確定旋轉(zhuǎn)軸時(shí)，可以通過選取旋轉(zhuǎn)軸上的兩點(diǎn)確定旋轉(zhuǎn)軸；可以通過選擇Object備選項(xiàng)，直接選擇已存在的直線作為旋轉(zhuǎn)軸；也可以選擇X(axis)或Y(axis)備選項(xiàng)，以當(dāng)前UCS中的X軸或Y軸作為旋轉(zhuǎn)軸創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)體。第21頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（4）實(shí)體剖切命令方式：SLICE/SL菜單方式：工具欄方式：在選擇剖切面時(shí)，命令行提供了多個(gè)備選項(xiàng)，默認(rèn)選項(xiàng)是通過選擇平面上的三點(diǎn)確定剖切面，還可以直接選擇平面圖形對(duì)象確定剖切平面(Object)，選擇坐標(biāo)軸平面作為剖切平面(XY/YZ/XZ)，選擇當(dāng)前視圖作為剖切平面(View)。第22頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（5）創(chuàng)建截面命令方式：SECTION/SEC菜單方式：工具欄方式：第23頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（6）創(chuàng)建干涉實(shí)體命令方式：INTERFERE/INF菜單方式：工具欄方式：在執(zhí)行干涉命令的過程中，只需要選擇兩組參與干涉的實(shí)體對(duì)象，AutoCAD就能檢查這兩組視圖間相互干涉的情況，并生成由這兩組實(shí)體的公共部分形成的干涉實(shí)體。第24頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.3修改三維實(shí)體模型（1）三維實(shí)體布爾運(yùn)算將布爾運(yùn)算擴(kuò)展到三維空間中，可以對(duì)三維實(shí)體進(jìn)行布爾運(yùn)算，其基本思想和操作命令都和面域?qū)ο蟮牟紶栠\(yùn)算相同。（2）實(shí)體面編輯三維實(shí)體由若干實(shí)體面構(gòu)成，通過改變實(shí)體表面的形狀、位置和屬性，可以達(dá)到修改三維實(shí)體的效果。在命令行中輸入SOLIDEDIT命令，選擇相應(yīng)的備選項(xiàng)，或選擇SolidsEditing工具欄中相應(yīng)的工具按鈕。第25頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一拉伸面可以將一個(gè)或多個(gè)實(shí)體面沿著法線或者指定的拉伸路徑拉伸一定的距離。移動(dòng)面可以將一個(gè)或多個(gè)實(shí)體面沿著指定的路徑移動(dòng)一定的距離。偏移面可以將一個(gè)或多個(gè)實(shí)體面沿著表面法線方向偏移一定的距離。第26頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一刪除面可以將一個(gè)或多個(gè)實(shí)體面刪除。旋轉(zhuǎn)面可以將一個(gè)或多個(gè)實(shí)體面圍繞指定的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。傾斜面可以按照指定的角度傾斜實(shí)體面。復(fù)制面可以復(fù)制指定的實(shí)體面。第27頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（3）提取實(shí)體棱邊在SolidsEditing工具欄，或者啟動(dòng)SOLIDEDIT命令，可以對(duì)三維實(shí)體的棱邊進(jìn)行復(fù)制。這樣，可以將實(shí)體的棱邊提取出來，形成一個(gè)線框模型。（4）壓印壓印的功能與日常生活中的“蓋章”非常相似，其作用是將一定的幾何圖案印到三維實(shí)體的表面上，使得幾何圖案成為實(shí)體的一部分，就像往實(shí)體表面上蓋章一樣。第28頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（5）抽殼抽殼的作用是將一個(gè)三維實(shí)體對(duì)象的中心掏空，從而創(chuàng)建出具有一定厚度的殼體。在抽殼時(shí)，還可以刪除三維實(shí)體的某些表面，以顯示殼體的內(nèi)部構(gòu)造。如果輸入的抽殼厚度為正值，表示從三維實(shí)體表面處向?qū)嶓w內(nèi)部抽殼；如果為負(fù)值，表示從實(shí)體中心向外抽殼。第29頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（6）3D陣列

3DARRAY命令是二維ARRAY命令的3D版本，通過該命令，用戶可以在三維空間中創(chuàng)建對(duì)象的矩形或環(huán)形陣列。下拉菜單：修改|三維操作|三維陣列命令行：3DARRAY第30頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（7）3D鏡像如果鏡像線是當(dāng)前UCS平面內(nèi)的直線，則使用常見的MIRROR命令就可進(jìn)行3D對(duì)象的鏡像復(fù)制。但若想以某個(gè)平面作為鏡像平面來創(chuàng)建3D對(duì)象的鏡像拷貝，就必須使用MIRROR3D命令。下拉菜單：修改|三維操作|三維鏡像命令行：MIRROR3D第31頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一MIRROR3D命令有以下選項(xiàng)：對(duì)象（O）：以圓、圓弧、橢圓及2D多段線等二維對(duì)象所在的平面作為鏡像平面。最近的（L）：指定上一次命令使用的鏡像平面作為當(dāng)前鏡像面。Z軸（Z）：用戶在三維空間中指定兩個(gè)點(diǎn)，鏡像平面將垂直于兩點(diǎn)的連線，并通過第一個(gè)選取點(diǎn)。視圖（V）：鏡像平面平行于當(dāng)前視區(qū)，并通過用戶的拾取點(diǎn)。XY平面（XY）/YZ平面（YZ）/ZX平面（ZX）：鏡像平面平行于xy、yz或zx平面，并通過用戶的拾取點(diǎn)。三點(diǎn)（3）：利用3點(diǎn)指定鏡像平面。第32頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（8）3D旋轉(zhuǎn)使用ROTATE命令僅能使對(duì)象在xy平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)軸只能是z軸。ROTATE3D是ROTATE的3D版本，這個(gè)命令能使對(duì)象繞3D空間中任意軸旋轉(zhuǎn)。下拉菜單：修改|三維操作|三維旋轉(zhuǎn)命令行：ROTATE3D第33頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（9）3D對(duì)齊通過該命令，用戶可以指定源對(duì)象與目標(biāo)對(duì)象的對(duì)齊點(diǎn)，從而使源對(duì)象的位置與目標(biāo)對(duì)象的位置對(duì)齊。下拉菜單：修改|三維操作|對(duì)齊命令行：ALIGN第34頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一說明：若要將A對(duì)象對(duì)齊到B對(duì)象，按命令提示要求選擇對(duì)象時(shí)，只能選A對(duì)象，而不能選B對(duì)象。其次對(duì)齊對(duì)象時(shí)，需要確定3對(duì)點(diǎn)，每對(duì)點(diǎn)都包括一個(gè)源點(diǎn)和一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)。其中第一對(duì)點(diǎn)定義對(duì)象的移動(dòng)；第二對(duì)點(diǎn)定義二維或三維變換和對(duì)象的旋轉(zhuǎn)；第三對(duì)點(diǎn)定義對(duì)象的不明確的三維變換。第35頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（10）3D倒圓角

FILLET命令可以給實(shí)心體的棱邊倒圓角，該命令對(duì)表面模型不適用。在3D空間中使用此命令時(shí)與在2D中有一些不同，用戶不必事先設(shè)定倒角的半徑值，AutoCAD會(huì)提示用戶進(jìn)行設(shè)定。第36頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（11）3D倒斜角倒斜角命令CHAMFER只能用于實(shí)體，對(duì)表面模型不適用。在對(duì)3D對(duì)象應(yīng)用此命令時(shí)，AutoCAD的提示順序與二維對(duì)象倒斜角時(shí)不同。第37頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.4與實(shí)體顯示有關(guān)的系統(tǒng)變量變量有3個(gè)：ISOLINES、FACETRES、DISPSILH，以下分別對(duì)其進(jìn)行介紹。（1）系統(tǒng)變量ISOLINES：此變量用于設(shè)定實(shí)體表面網(wǎng)格線的數(shù)量，如圖所示。 （2）系統(tǒng)變量FACETRES：用于設(shè)置實(shí)體消隱或渲染后表面網(wǎng)格密度，此變量值的范圍為0.01-10.0，值越大表明網(wǎng)格越密，消隱或渲染后的表面越光滑，如圖所示。（3）系統(tǒng)變量DISPSILH：用于控制消隱時(shí)是否顯示出實(shí)體表面網(wǎng)格線，若此變量值為0，則顯示網(wǎng)格線；為1，則不顯示網(wǎng)格線，如圖所示。第38頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第39頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例Eg1:機(jī)件底面圖形的尺寸如下圖所示：（厚度為2.5，倒圓角半徑為1）第40頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例：繪制如圖所示的實(shí)體模型，作圖步驟請(qǐng)參見教材P251。第41頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一例：繪制如圖所示的實(shí)體模型，作圖步驟請(qǐng)參見教材P252。第42頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、三維效果處理3.1著色著色是一種比較簡(jiǎn)單的三維效果處理方法，主要作用是為三維模型表面添加簡(jiǎn)單的顏色和光景效果。命令方式：SHADEMODE菜單方式：View|Shade下的子菜單工具欄方式：Shade工具欄第43頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期一啟動(dòng)命令后，AutoCAD提供了7種基本的著色形式。（1）二維線框（2DWireframe）用二維線框圖表現(xiàn)三維模型，不進(jìn)行