三维实体编辑

课题：第8章三维实体编辑课时：共13学时（其中理论1学时，操作12学时），建议分六次课完成。课次理论课时上机课时自学（作业）课时第1次课12第2次课3第3次课1第4次课3第5次课1第6次课2合计112能力目标：会对三维实体进行复制、删除、移动操作；会三维镜像、阵列，旋转操作；会应用拉伸、放样、扫掠、旋转二维图形创建实体；会通过编辑实体的面改变三维几何体；会对实体作布尔运算形成复杂三维组合体；会对三维实体分解、修角；会对三维实体进行截面、剖切和标注。本章重点：三维实体基本编辑：复制、删除、移动，三维镜像、阵列，旋转；通过二维图形创建实体：拉伸、放样、扫掠、旋转；通过编辑实体的面改变三维几何体；实体布尔运算；倒角和圆角；三维实体的截面、剖切和标注。本章难点：通过二维图形创建实体：拉伸、放样、扫掠、旋转；通过编辑实体的面改变三维几何体；三维实体的截面、剖切和标注，三维坐标系在三维实体创建中的变换应用。教学用具：多媒体计算机网络机房，AutoCAD2009软件，随书配套光盘素材：“第8章”。第1次课3学时三维绘图编辑知识技能建构1能力目标：会对三维实体复制、删除、移动；会通过二维图形创建实体：拉伸、放样、扫掠、旋转；会通过编辑实体的面改变三维几何体；会实体布尔运算；会对实体倒角和圆角。教学重点：三维实体基本编辑基本操作；通过二维图形创建实体的基本方法：拉伸、放样、扫掠、旋转；通过编辑实体的面改变三维几何体的基本操作；实体布尔运算；倒角和圆角的基本操作。教学难点：三维实体基本编辑的熟练应用，通过二维图形创建实体的熟练应用；通过编辑实体的面改变三维几何体的熟练应用；实体布尔运算的熟练应用；倒角和圆角的熟练应用。教学方法：建议通过操作练习、任务驱动等方法传授基本知识和技能。教学过程：一、三维实体编辑三维实体编辑操作包括：复制、三维移动、三维旋转、三维镜像、三维阵列、布尔运算、实体倒角（圆角）、剖切、编辑三维面，三维编辑工具的应用操作以“三维建模”工作空间为基础讲解。1复制、移动、删除与三维旋转复制、镜像、移动、删除等编辑在三维实体创建中的应用理解与二维操作相似，但在三维空间中的操作会更灵活更复杂，这需要有较强的空间思维能力和三维坐标系的灵活应用能力。三维复制：复制三维对象与二维对象复制操作命令相同。三维移动：对已经绘制的三维图形进行移动操作，改变三维实体的位置，目标位置可以通过鼠标点击或应用对象捕捉辅助确定目标点，也可以输入坐标确定三维点。。技能实训：将图中的圆锥体移动到圆柱体的上表面中心位置上使之对齐。删除：单击修改工具面板上的删除按钮“”指定对象删除或指定对象后按键盘上的“Delete”键删除。三维旋转：应用旋转夹点工具使用户可以自由旋转对象和子对象或将旋转约束到轴。技能实训将图中的圆台体通过旋转70°。2通过编辑三维面更改实体外观创建实体模型后，可以通过多种方式操作实体和曲面来更改实体模型的外观。包括拉伸面、移动面、偏移面、旋转面、删除面、倾斜面和复制面等。拉伸面：指定三维实体的一个面并按一定高度或路径或角度拉伸面形成新的三维实体。技能实训将图示的长方体通过拉伸面的方式得到三维图形（拉伸高度为20，角度为30）。技巧提示：正角度将往里倾斜选定的面，负角度将往外倾斜面。移动面：通过移动三维实体的一个或多个面形成新的三维实体。被移动的面可以是平面，也可以是曲面，也可以是一个局部组合表面。技能实训沿指定的位移移动选定的三维实体对象的面。一次可以选择多个面。将面A移动15。旋转面：绕指定的轴旋转一个或多个面或实体的某些部分形成新的实体。技能实训将图所示三维实体的面A旋转45°。偏移面：按指定的距离或通过指定的点，将一个或多个面均匀地偏移。正值增大实体尺寸或体积，负值减小实体尺寸或体积。技能实训将图示圆孔面偏移(偏移距离为1)，结果缩小了孔。倾斜面：按一个角度将面进行倾斜。倾斜角的旋转方向由选择基点和第二点的顺序决定。技能实训将圆柱体侧面向实体中心倾斜10度。删除面：从三维实体上删除面，包括圆角和倒角。技能实训将图示的一个圆角面删除。复制面：将面复制为面域或体。技能实训将长方体的一个面复制。加厚面：单击“实体编辑”面板上的加厚工具“”或在命令行输入“Thicken”命令将单一的曲面加厚形成实体。压印：将二维图形压印到实体对象的表面，然后通过拉伸压印后产生的面形成新的实体形状。着色边和面：在线框样式、消隐样式和着色样式中，三维模型边的颜色和面的颜色都是所在图层的颜色。通过SOLIDEDIT命令，或者通过实体工具栏中着色边、着色面按钮可以修改边和面的颜色。3通过对实体布尔运算创建复杂三维实体通过对实体的布尔运算可以创造新的实体。在AutoCAD2009中，用于实体的布尔运算包括：并集、差集和交集。并集运算：该命令可以把两个或几个实体合并成一个实体。技能实训将长方体和圆柱体合并成一个实体。差集运算：该命令可以从一组实体中删除与另一组实体的公共区域，两个实体的选择顺序不同得到的结果也不相同。技能实训将图示的两个对象通过两次差集得到两个不同的实体。交集运算：通过两个或两个以上重叠实体的公共部分创建复杂实体。技能实训将图示的两个对象通过交集运算得到新实体。4三维实体的倒角、圆角给三维实体的边倒角、圆角，生成新的三维结构，操作方法与平面部分相同，可参考“二维绘图”章节有关倒角、圆角的操作应用和实训讲解。二、读书练习完成实训练习中“基础级实训”第2、3、4、5、6、7题，“应用级实训”第4题。第2次课3学时实训1绘制机械零件技能目标：三维组合体结构分析、定形定位尺寸分析；长方形、圆柱体的三维组合应用；通过二维图形创建三维实体；通过修改三维几何体形成新的实体；差集、并集工具的应用；对三维实体圆角；三维坐标系、图层在三维建模中的应用；通过组合实体的创建训练理清绘图思路，熟练掌握绘图工具的应用及技巧。实训定位：基础级：会基本三维实体编辑工具的基本操作,按实训步骤完成实训；应用级：熟练应用三维实体编辑工具,按提示完成实训；拓展级：能应用多种方法完成实训，会设计较复杂三维组合体。实训分析：技能应用：通过案例实训掌握三维实体的创建与编辑的方法和技巧，三维视图、视觉样式、动态观察、对象捕捉、实时平移与缩放等工具在创建三维组合体中的灵活应用。绘图技巧：图中的主体由三个基本长方体组合而成，通过创建圆柱体应用差集得到通孔和圆槽，应用并集合并几何体为组合实体。创建时应用复制得到中间长方体，应用“偏移面”加宽中间长方体。绘制时先规划好图层，用粗实线层绘制实体，用辅助线层辅助绘制通孔，绘图中要灵活运用UCS坐标系合理精确定位，应用三维视图、视觉样式、动态观察、对象捕捉、实时平移与缩放快捷方便制图。实训详解：一、新建无样板公制图形文件并设置图层1、新建文件2、新建图层新建图层：“辅助线层”（线型CENTER2，颜色为“红色”，打印状态为“不打印”）、“粗实线层”（线宽0.30毫米）。二、绘制底层长方体1、切换至西南等轴测，切换当前图层为粗实线层。2、绘制底层长方体（35×18×6）三、以底层长方体为基础向上创建第二层长方体由图示，两个长方体的厚度都为6，我们可以通过复制底层长方体得到第二层长方体，然后通过偏移面的方法编辑长方体得到规则为35×25×6的新长方体。1、复制底层长方体2、应用“偏移面”编辑完成第二层长方体将长方体两个侧平面A1、A2进行复制完成第二层长方体。应用分析：如图示，指定面A1时是一个难点，当前视图状态侧面A1背对着读者，鼠标很难拾取到面，这时有两种方法：一是应用“自由动态观察器”旋转视图到方便拾取两个侧面的合适位置后再拾取A1、A2侧面；二是不改变视图，直接拾取A1面，这时也会将上表面一并拾取，按住“shift”键删除表面拾取框也可以完成A1、A2的拾取。拾取完成的特征是两个侧面的边界均为虚线状，其它面的边界不全为虚线或为实线。四、绘制上层长方体上层长方体我们用拉伸矩形的方法绘制。首先移动坐标系至第二层长方体上表面。然后绘制矩形并拉伸创建三维长方体。1、指定坐标系的新原点（右上角点）2、绘制矩形15×253、拉伸矩形创建三维长方体，高度为13五、合并三个长方体应用并集运算将三个独立的实体合并成一个组合实体。六、绘制通孔单击“视图”面板选择视觉样式为“三维隐藏”。1、绘制辅助线切换当前图层为辅助线层，捕捉四条边线的中点绘制两条互相垂直的构造线。2、绘制圆柱体（φ12×12）技巧分析：绘制圆柱体时“指定高度”值的正负与当前坐标系Z状态有关，沿z轴的正方向创建高度值为正，否则为负；“指定底面的中心点”圆柱体的底面总在与坐标系XY平面平行的平面上，旋转坐标系可以变换角度创建圆柱体。3、差集运算将创建的圆柱体从中减去，得到通孔。七、创建顶层圆槽需要在顶层长方体的上表面绘制一横卧的圆柱体，先调整坐标系位置，然后创建圆柱体，应用差集完成圆槽。1、调整坐标系①指定新原点②旋转坐标系2、绘制圆柱体(R6×15)3、差集运算从组合体中减去创建的圆柱体，得到圆槽。单击图层管理器“辅助线层”图层开/关按钮“”，按钮变灰，则“辅助线层”图层被关闭，即隐藏，结果更直观。八、圆角对图示实体圆角，圆角半径为3。应用练习：反复熟练绘制实训1实体，绘制应用级实训中的第8题和第12章中的补充练习。第3次课1学时三维绘图编辑知识技能建构2能力目标：会三维镜像、阵列操作。教学重点：三维镜像、阵列的理解与基本操作。教学难点：三维镜像、阵列的应用。教学方法：建议通过问题探究、操作练习、任务驱动等方法传授基本知识和技能。教学过程：一、三维镜像与阵列1三维镜像镜像用于创建对称的对象。使用三维镜像命令，可以通过指定镜像平面来镜像对象。技能实训将楔体应用镜像工具得到对称图形。2三维阵列使用三维阵列命令，可以在三维空间中创建对象为规律排列，包含矩形阵列和环形阵列。三维矩形阵列时除了指定列数（X方向）和行数（Y方向）以外，还要指定层数（Z方向）。矩形阵列创建对象的三维矩形阵列步骤：选择要创建阵列的对象，指定“矩形”，输入行数，输入列数，输入层数，指定行间距，指定列间距，指定层间距。技能实训将一个立方体矩形阵列（行、列、层数均为3，三项间距均为30）。环形阵列创建对象的三维环形阵列的步骤：选择要创建阵列的对象，指定“环形”，输入要创建阵列的项目数，指定要填充的阵列对象的角度，按ENTER键沿阵列方向旋转对象，或者输入n保留它们的方向，指定对象旋转轴的起点和端点。技能实训将一个圆柱体通过环形阵列的方式得到新图形，阵列数为8。二、读书练习学生学习“知识建构”部分内容，并完成“实训练习”“基础级实训”的1题。第4次课3学时实训2绘制底座能力目标：图形分析，弄清图形各部分定形定位尺寸，规划绘图方案；三维基本几何体的创建、三维实体编辑。实训定位：基础级：会镜像、拉伸、圆角、倒角等编辑工具的应用,先按实训步骤完成实训任务,然后脱离实训提示独立完成实训；应用级：熟练应用三维实体编辑工具,能熟练完成实训；拓展级：能应用多种方法快速完成实训任务，会设计类似的三维组合体。实训分析：技能应用：本图中用到长方体、圆柱体、楔体，镜像、拉伸、差集、并集、倒角等工具，应用图层、正交、对象捕捉辅助制图。绘图技巧：创建底座三维实体有两种方法：一是通过绘制二维图形经三维拉伸完成，二是创建长方体和圆柱体以差集、圆角完成。创建楔体时可以通过二维图形拉伸创建，也可以直接创建楔体，创建时要注意与柱体表面的衔接，这是一个难点，在绘制过程中考虑楔体的左右两个表面与柱体表面衔接好，可以应用对象捕捉或绘制二维圆辅助定位。镜像另一个楔体时以通孔中心轴线为对称轴线。通孔倒角的两个距离均为5。实训详解：一、新建无样板公制图形文件并设置图层1、新建文件单击“文件”→“新建”→“打开”→“无样板打开-公制”。2、新建图层新建图层：“辅助线层”（线型CENTER2，颜色：红色）、“粗实线层”（线宽0.30毫米）两个图层。二、绘制底座圆角长方体1、绘制长方体（120×95×12）①单击“视图”工具面板中“”按钮，切换至西南等轴测，切换当前图层为粗实线层。②绘制长方体2、长