CAD三维制图(初级入门)

绘制与编辑三维表面模型课前导读课堂讲解上机实战课后练习课前导读基础知识重点知识提高知识基础知识各种常用表面模型的绘制方法、着色与消隐处理三维对象。重点知识编辑三维对象的常见操作，包括三维阵列、三维镜像、三维旋转和在三维空间对齐两个三维对象的方法。提高知识创建特殊三维的曲面，包括绘制多边形网格、旋转曲面、平移曲面、直纹曲面和边界曲面。课堂讲解创建基本三维面创建特殊的三维曲面着色与消隐编辑三维对象创建基本三维面创建长方体表面创建棱锥表面创建楔体表面创建球、上半球和下半球表面创建圆锥表面创建圆环表面绘制三维网格三维表面形体是由多个三维面组成的，它与三维实体有本质的区别。用创建曲面的方法进行三维建模比用三维多段线进行三维建模要简单得多。创建三维面命令主要有如下几种调用方法：选择[绘图][曲面][三维面]菜单命令。单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行3DFACE命令。3DFACE命令可以在三维空间的任意位置创建3边或4边的表面，并可将这些表面拼接在一起形成一个多边的表面。如使用3DFACE命令在西南等轴测图中绘制如图17-1所示的三维面，其命令行操作如下：图1执行命令过程中的“不可见”选项用于控制三维面各边的可见性，以便建立有孔对象的正确模型。在绘制三维面时，每一个平面最多只能有4条边（即4个顶点），当4个顶点具有不同的Z轴坐标值时，AutoCAD将创建非平面的三维面。为了方便用户，AutoCAD提供了常用三维面的绘制方法，用户只需执行相应命令后，根据命令行中的提示进行操作即可快速绘制出相应的三维面。绘制常用三维面命令的菜单命令调用方法较为复杂，需选择[绘图][曲面][三维曲面]菜单命令，打开如图2所示的“三维对象”对话框，然后在左侧的列表框中选择相应的选项或在右侧单击相应的图标，最后单击按钮。在后面讲解各种常用三维面的绘制方法的过程中，将不再提及这种调用方法。图2创建长方体表面命令主要有如下几种调用方法：单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_BOX命令。创建长方体表面图3如使用AI_BOX命令创建如图3所示的长方体表面，其命令行操作如下：执行命令过程中的选项含义如下：立方体：输入第一个长度后选择该选项可以创建长、宽、高相等的立方体。参照：将长方体表面与图形中的其他对象对齐，或按指定的角度进行旋转。创建棱锥表面命令主要有如下几种调用方法：单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_PYRAMID命令。创建棱锥表面使用AI_PYRAMID命令的过程中可以选择不同的选项来创建顶面为点、棱或面的棱锥面，如创建如图4所示的顶面为棱的棱锥面，其命令行操作如下：图4执行命令过程中的各选项含义如下：四面体：选择该选项后棱锥面底面的第四角点将自动与第一角点重合，并出现提示信息，“指定四面体表面的顶点或[顶面(T)]:”，指定顶点即可创建出三棱锥。选择提示信息中的“顶面”选项则还需指定3点来定义三棱锥的顶面。棱：将棱锥面的顶面定义为棱，如图4所示。选择该选项后需指定棱的两个端点，应注意指定的顺序，以避免出现自交线框。顶面：将棱锥的顶面定义为平面。选择该选项后还需指定顶面的4个角点，指定时应注意顺序，否则将创建出自交的多边形网格。创建楔体表面命令主要有如下几种调用方法：单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_WEDGE命令。创建楔体表面楔体表面的创建方法与长方体的创建方法相似。如使用AI_WEDGE命令创建如图17-5所示的楔体表面，其命令行操作如下：图5创建球表面、上半球表面和下半球表面的方法完全相同，都需指定中心点、球面半径和曲面的经纬线数目。创建球表面命令主要有如下几种调用方法：单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_SPHERE命令。创建上半球表面命令主要有如下几种调用方法：单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_DOME命令。创建下半球表面命令主要有如下几种调用方法：单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_DOME命令。创建球、上半球和下半球表面如使用AI_SPHERE命令创建直径为50的球面，效果如图6所示，其命令行操作如下：图6球表面的默认经、纬线数目为16，用户可以重新指定，但必须是大于1的正整数。经、纬线的数目设置得越多，曲面在进行着色后表面越平滑，但在对其重生成、平移或缩放时需用的时间也越多。如将经线与纬线数均设为48后绘制直径相同的球表面，其效果如图7所示。图7创建上半球表面和下半球表面时的默认经线数目为16，默认纬线数目为8。如创建直径为50的上半球面与下半球表面，其效果分别如图8、图9所示。图8图9创建圆锥表面命令主要有如下几种调用方法：单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_CONE命令。创建圆锥表面如使用AI_CONE命令创建如图10所示的圆锥面，其命令行操作如下：图10在指定圆锥面顶面的半径时，如果输入一个正数，将创建出圆锥台，如将顶面半径设为8时的效果如图11所示。图11创建圆环表面命令主要有如下几种调用方法：单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行AI_TORUS命令。创建圆环表面AI_TORUS命令可以创建与当前UCS的XY平面平行的圆环状多边形网格。如创建如图12所示的圆环表面，其命令行操作如下：图12通过对话框指定观察视点DDVPOINT和VPOINT命令都只能用于模型空间，DDVPOINT命令可用对话框控制视图视点，VPOINT则以平行投影方式显示，如果要动态观察三维模型，则可以通过三维动态观察视图来进行。使用三维动态观察器主要有如下几种方法：选择[视图][三维动态观察器]菜单命令。单击“三维动态观察器”工具栏中的按钮。在命令行中执行3DORBIT（3DO）命令。使用三维动态观察器可以使用定点设备操作模型的视图，能够从模型周围的任意视点直观地观察整个模型或模型中的任何对象。在命令行中要求指定的圆环面的半径是指从圆环面中心到最外边的距离，而不是到圆管中心的距离，而圆管半径是指从圆管的中心到其最外边的距离，如图13所示。因此输入的圆管半径值必须小于圆环面半径值的50%，否则无法创建出圆环表面。图13在球表面、圆锥表面、圆环表面等曲面的默认经线与纬线数目可以进行设置，设置方法为：选择[工具][选项]菜单命令，打开“选项”对话框，单击“显示”选项卡，在“显示精度”栏的“每条多段线曲线的线段数”文本框中输入所需的数值，然后单击按钮关闭对话框即可。创建三维网格命令主要有如下几种调用方法：单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行3DMESH命令。3DMESH命令可以根据4点创建平面网格，在创建过程中需要指定M方向和N方向上的网格数量，其意义与XY平面的X轴方向和Y轴方向类似。绘制三维网格在M方向和N方向设置的网格数量决定了沿这两个方向产生的直线数目，要求指定的顶点数为这两个方向设置的数量值的乘积。如创建如图14所示的三维网格，其命令行操作如下：图14创建创建特殊的三维曲面旋转曲面平移曲面直纹曲面边界曲面除了基本三维面之外，AutoCAD中还提供了一些创建特殊三维曲面的方法，可以将满足一定条件的两个或多个二维对象转换为三维曲面，如旋转曲面、平移曲面、直纹曲面、边界曲面等。用这类方式生成的三维曲面，可以通过系统变量SURFTAB1和SURFTAB2来控制在M方向和N方向生成线条的密度。SURFTAB1和SURFTAB2的默认值均为6，这里将其设置为20，再进行后面的各种操作，其命令行操作如下：旋转曲面旋转曲面可以用形体截面的外轮廓线围绕某一指定的轴旋转一定角度，从而生成网格曲面。旋转曲面命令主要有如下几种调用方法：选择[绘图][曲面][旋转曲面]菜单命令。单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行REVSURF命令。图15通过REVSURF命令创建曲面时，选择的旋转轴线与要旋转的对象必须在同一平面上，否则该命令无法执行。如使用旋转曲面功能将如图15所示图形中右侧的多段线绕左侧的直线进行旋转，创建出如图16所示的空心轴，其命令行操作如下：图16在执行命令过程中，要求输入角度时，如果角度值为正数，则逆时针旋转，如果角度值为负数，则顺时针旋转。执行REVSURF命令后，每次只能选择一个要旋转的对象与一个作为旋转轴的对象，要旋转的对象可以是圆、圆弧、直线、多段线等二维对象，但只有直线和未闭合的多段线才能作为旋转轴，如果选取的旋转轴是有转折顶点的多段线，则系统自动将多段线两端点的连线作为旋转轴线。平移曲面旋转平移曲面可以将一个对象沿指定的矢量方向进行拉伸，从而得到三维表面模型。平移曲面命令主要有如下几种方法：选择[绘图][曲面][平移曲面]菜单命令。单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行TABSURF命令。平移曲面时，被拉伸的轮廓曲线可以是直线、圆弧、圆和多段线，但指定拉伸方向的线型必须是直线和未闭合的多段线，若拉伸向量线选取的是多段线，则拉伸方向为两端点间的连线，拉伸的长度是所选直线或多段线两端点之间的长度。但需注意的是，拉伸向量线与被拉伸的对象不能位于同一平面上，否则无法进行拉伸。如使用TABSURF命令将如图17所示图形中XY平面上的多段线沿Z方向的直线为拉伸路径作平移操作，得到如图18所示的三维模型，其命令行操作如下：图17在执行命令过程中，拉伸方向与选择用作矢量方向的对象的拾取点有关，如拾取点靠近直线的右端，则用作轮廓曲线的对象就向左端进行拉伸。图18直纹曲面直纹曲面命令主要有如下几种调用方法：选择[绘图][曲面][直纹曲面]菜单命令。单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行RULESURF命令。直纹曲面可以在指定的两条曲线和曲线、曲线和直线、直线和直线之间生成一个网格空间曲面。如使用RULESURF命令将如图19所示的直线与圆弧进行直纹曲面操作，得到如图20所示的三维曲面。其命令行操作如下：图19图20直纹曲面用于限定曲面边界的线形可以是点、直线、光滑曲线、圆、弧线、多段线等，如果边界为圆，规则曲面将从圆的起点开始创建曲面，如选择圆与正六边形进行直纹曲面操作，其效果如图21所示；如果边界为多段线，规则曲面将从多段线的最后一个端点开始创建曲面；如果边界为其他线型，规则曲面的创建将与选择对象时所拾取的位置有关，如直纹曲面如图19所示的直线与弧线，选择对象时均拾取直线或弧线的上端或均拾取下端，则得到的效果如图22所示。图21图22执行RULESURF命令时要求选择两条曲线或直线，如果选择的第一个对象是封闭的，则另一个对象也必须选择封闭对象或点；如果选择的第一个对象是非封闭对象，则选择的另一个对象也不能是封闭对象。边界曲面可以在三维空间以4条直线、圆弧或多段线形成的闭合回路为边界，生成一个复杂的三维网格曲面。边界曲面命令主要有如下几种调用方法：选择[绘图][曲面][边界曲面]菜单命令。单击“曲面”工具栏中的按钮。在命令行中执行EDGESURF命令。边界曲面图23要进行边界曲面的4条边界线必须首尾相连，否则无法完成该操作。如以如图23所示图形中的4条首尾相连的直线与圆弧作为边界进行边界曲面操作，得到如图24所示的三维模型，其命令行操作如下：图24着色与消隐表面模型与第十八课中即将讲解的实体模型，系统都是以多条轮廓素线来表示其曲面的，如果模型的结构比较复杂，可以根据需要对这两种三维模型进行多种形式的着色或消隐处理，以便对其进行编辑和观察。着色命令主要有如下几种调用方法：选择[视图][着色]菜单命令下的相应子菜单命令。单击“着色”工具栏中的相应按钮。在命令行中执行SHADEMODE命令。着色处理有多种模式，消隐处理也属于着色处理的一种。AutoCAD中的着色模式主要包括二维线框、三维线框、消隐、平面着色、体着色、带边框平面着色和带边框体着色等。着色处理针对的是当前视图，因此选择相应的着色模式后当前视图中的所有表面模型与实体模型都会被改变，其命令行操作如下：图25执行命令过程中的各选项含义如下：二维线