CAD三維制圖之入門.ppt

1、繪制與編輯三維表面模型,課前導讀 課堂講解 上機實戰(zhàn) 課后練習,課前導讀,基礎知識 重點知識 提高知識,基礎知識,各種常用表面模型的繪制方法、著色與消隱處理三維對象。,重點知識,編輯三維對象的常見操作，包括三維陣列、三維鏡像、三維旋轉和在三維空間對齊兩個三維對象的方法。,提高知識,創(chuàng)建特殊三維的曲面，包括繪制多邊形網(wǎng)格、旋轉曲面、平移曲面、直紋曲面和邊界曲面。,課堂講解,創(chuàng)建基本三維面 創(chuàng)建特殊的三維曲面 著色與消隱 編輯三維對象,創(chuàng)建基本三維面,創(chuàng)建長方體表面 創(chuàng)建棱錐表面 創(chuàng)建楔體表面 創(chuàng)建球、上半球和下半球表面 創(chuàng)建圓錐表面 創(chuàng)建圓環(huán)表面 繪制三維網(wǎng)格,三維表面形體是由多個三維面組成的，

2、它與三維實體有本質(zhì)的區(qū)別。用創(chuàng)建曲面的方法進行三維建模比用三維多段線進行三維建模要簡單得多。 創(chuàng)建三維面命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 選擇繪圖曲面三維面菜單命令。 單擊“曲面”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行3DFACE命令。,3DFACE命令可以在三維空間的任意位置創(chuàng)建3邊或4邊的表面，并可將這些表面拼接在一起形成一個多邊的表面。如使用3DFACE命令在西南等軸測圖中繪制如圖17-1所示的三維面，其命令行操作如下：,圖1,執(zhí)行命令過程中的“不可見”選項用于控制三維面各邊的可見性，以便建立有孔對象的正確模型。 在繪制三維面時，每一個平面最多只能有4條邊（即4個頂點），當4個頂點具有不同的Z軸

3、坐標值時，AutoCAD將創(chuàng)建非平面的三維面。 為了方便用戶，AutoCAD提供了常用三維面的繪制方法，用戶只需執(zhí)行相應命令后，根據(jù)命令行中的提示進行操作即可快速繪制出相應的三維面。繪制常用三維面命令的菜單命令調(diào)用方法較為復雜，需選擇繪圖曲面三維曲面菜單命令，打開如圖2所示的“三維對象”對話框，然后在左側的列表框中選擇相應的選項或在右側單擊相應的圖標，最后單擊 按鈕。在后面講解各種常用三維面的繪制方法的過程中，將不再提及這種調(diào)用方法。,圖2,創(chuàng)建長方體表面命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 單擊“曲面”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行AI_BOX命令。,創(chuàng)建長方體表面,如使用AI_BOX命令創(chuàng)建如

4、圖3所示的長方體表面，其命令行操作如下：,圖3,執(zhí)行命令過程中的選項含義如下： 立方體：輸入第一個長度后選擇該選項可以創(chuàng)建長、寬、高相等的立方體。 參照：將長方體表面與圖形中的其他對象對齊，或按指定的角度進行旋轉。,創(chuàng)建棱錐表面命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 單擊“曲面”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行AI_PYRAMID命令。,創(chuàng)建棱錐表面,使用AI_PYRAMID命令的過程中可以選擇不同的選項來創(chuàng)建頂面為點、棱或面的棱錐面，如創(chuàng)建如圖4所示的頂面為棱的棱錐面，其命令行操作如下：,圖4,執(zhí)行命令過程中的各選項含義如下： 四面體：選擇該選項后棱錐面底面的第四角點將自動與第一角點重合，并出現(xiàn)提示

5、信息，“指定四面體表面的頂點或 頂面(T):”，指定頂點即可創(chuàng)建出三棱錐。選擇提示信息中的“頂面”選項則還需指定3點來定義三棱錐的頂面。 棱：將棱錐面的頂面定義為棱，如圖4所示。選擇該選項后需指定棱的兩個端點，應注意指定的順序，以避免出現(xiàn)自交線框。 頂面：將棱錐的頂面定義為平面。選擇該選項后還需指定頂面的4個角點，指定時應注意順序，否則將創(chuàng)建出自交的多邊形網(wǎng)格。,創(chuàng)建楔體表面命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 單擊“曲面”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行AI_WEDGE命令。,創(chuàng)建楔體表面,楔體表面的創(chuàng)建方法與長方體的創(chuàng)建方法相似。如使用AI_WEDGE命令創(chuàng)建如圖17-5所示的楔體表面，其命令行

6、操作如下：,圖5,創(chuàng)建球表面、上半球表面和下半球表面的方法完全相同，都需指定中心點、球面半徑和曲面的經(jīng)緯線數(shù)目。 創(chuàng)建球表面命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 單擊“曲面”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行AI_SPHERE命令。 創(chuàng)建上半球表面命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 單擊“曲面”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行AI_DOME命令。 創(chuàng)建下半球表面命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 單擊“曲面”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行AI_DOME命令。,創(chuàng)建球、上半球和下半球表面,如使用AI_SPHERE命令創(chuàng)建直徑為50的球面，效果如圖6所示，其命令行操作如下：,圖6,球表面的默認經(jīng)、緯線數(shù)目為16

7、，用戶可以重新指定，但必須是大于1的正整數(shù)。經(jīng)、緯線的數(shù)目設置得越多，曲面在進行著色后表面越平滑，但在對其重生成、平移或縮放時需用的時間也越多。如將經(jīng)線與緯線數(shù)均設為48后繪制直徑相同的球表面，其效果如圖7所示。,圖7,創(chuàng)建上半球表面和下半球表面時的默認經(jīng)線數(shù)目為16，默認緯線數(shù)目為8。如創(chuàng)建直徑為50的上半球面與下半球表面，其效果分別如圖8、圖9所示。,圖8,圖9,創(chuàng)建圓錐表面命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 單擊“曲面”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行AI_CONE命令。,創(chuàng)建圓錐表面,如使用AI_CONE命令創(chuàng)建如圖10所示的圓錐面，其命令行操作如下：,圖10,在指定圓錐面頂面的半徑時，如

8、果輸入一個正數(shù)，將創(chuàng)建出圓錐臺，如將頂面半徑設為8時的效果如圖11所示。,圖11,創(chuàng)建圓環(huán)表面命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 單擊“曲面”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行AI_TORUS命令。,創(chuàng)建圓環(huán)表面,AI_TORUS命令可以創(chuàng)建與當前UCS的XY平面平行的圓環(huán)狀多邊形網(wǎng)格。如創(chuàng)建如圖12所示的圓環(huán)表面，其命令行操作如下：,圖12,通過對話框指定觀察視點 DDVPOINT和VPOINT命令都只能用于模型空間，DDVPOINT命令可用對話框控制視圖視點，VPOINT則以平行投影方式顯示，如果要動態(tài)觀察三維模型，則可以通過三維動態(tài)觀察視圖來進行。使用三維動態(tài)觀察器主要有如下幾種方法： 選擇視

9、圖三維動態(tài)觀察器菜單命令。 單擊“三維動態(tài)觀察器”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行3DORBIT（3DO）命令。 使用三維動態(tài)觀察器可以使用定點設備操作模型的視圖，能夠從模型周圍的任意視點直觀地觀察整個模型或模型中的任何對象。,在命令行中要求指定的圓環(huán)面的半徑是指從圓環(huán)面中心到最外邊的距離，而不是到圓管中心的距離，而圓管半徑是指從圓管的中心到其最外邊的距離，如圖13所示。因此輸入的圓管半徑值必須小于圓環(huán)面半徑值的50%，否則無法創(chuàng)建出圓環(huán)表面。,圖13,在球表面、圓錐表面、圓環(huán)表面等曲面的默認經(jīng)線與緯線數(shù)目可以進行設置，設置方法為：選擇工具選項菜單命令，打開“選項”對話框，單擊“顯示”選項卡

10、，在“顯示精度”欄的“每條多段線曲線的線段數(shù)”文本框中輸入所需的數(shù)值，然后單擊 按鈕關閉對話框即可。,創(chuàng)建三維網(wǎng)格命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 單擊“曲面”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行3DMESH命令。 3DMESH命令可以根據(jù)4點創(chuàng)建平面網(wǎng)格，在創(chuàng)建過程中需要指定M方向和N方向上的網(wǎng)格數(shù)量，其意義與XY平面的X軸方向和Y軸方向類似。,繪制三維網(wǎng)格,在M方向和N方向設置的網(wǎng)格數(shù)量決定了沿這兩個方向產(chǎn)生的直線數(shù)目，要求指定的頂點數(shù)為這兩個方向設置的數(shù)量值的乘積。如創(chuàng)建如圖14所示的三維網(wǎng)格，其命令行操作如下：,圖14,創(chuàng)建創(chuàng)建特殊的三維曲面,旋轉曲面 平移曲面 直紋曲面 邊界曲面,除了基本

11、三維面之外，AutoCAD中還提供了一些創(chuàng)建特殊三維曲面的方法，可以將滿足一定條件的兩個或多個二維對象轉換為三維曲面，如旋轉曲面、平移曲面、直紋曲面、邊界曲面等。用這類方式生成的三維曲面，可以通過系統(tǒng)變量SURFTAB1和SURFTAB2來控制在M方向和N方向生成線條的密度。SURFTAB1和SURFTAB2的默認值均為6，這里將其設置為20，再進行后面的各種操作，其命令行操作如下：,旋轉曲面,旋轉曲面可以用形體截面的外輪廓線圍繞某一指定的軸旋轉一定角度，從而生成網(wǎng)格曲面。旋轉曲面命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 選擇繪圖曲面旋轉曲面菜單命令。 單擊“曲面”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行REV

12、SURF命令。,圖15,通過REVSURF命令創(chuàng)建曲面時，選擇的旋轉軸線與要旋轉的對象必須在同一平面上，否則該命令無法執(zhí)行。如使用旋轉曲面功能將如圖15所示圖形中右側的多段線繞左側的直線進行旋轉，創(chuàng)建出如圖16所示的空心軸，其命令行操作如下：,圖16,在執(zhí)行命令過程中，要求輸入角度時，如果角度值為正數(shù)，則逆時針旋轉，如果角度值為負數(shù)，則順時針旋轉。,執(zhí)行REVSURF命令后，每次只能選擇一個要旋轉的對象與一個作為旋轉軸的對象，要旋轉的對象可以是圓、圓弧、直線、多段線等二維對象，但只有直線和未閉合的多段線才能作為旋轉軸，如果選取的旋轉軸是有轉折頂點的多段線，則系統(tǒng)自動將多段線兩端點的連線作為旋轉

13、軸線。,平移曲面,旋轉平移曲面可以將一個對象沿指定的矢量方向進行拉伸，從而得到三維表面模型。平移曲面命令主要有如下幾種方法： 選擇繪圖曲面平移曲面菜單命令。 單擊“曲面”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行TABSURF命令。 平移曲面時，被拉伸的輪廓曲線可以是直線、圓弧、圓和多段線，但指定拉伸方向的線型必須是直線和未閉合的多段線，若拉伸向量線選取的是多段線，則拉伸方向為兩端點間的連線，拉伸的長度是所選直線或多段線兩端點之間的長度。但需注意的是，拉伸向量線與被拉伸的對象不能位于同一平面上，否則無法進行拉伸。,如使用TABSURF命令將如圖17所示圖形中XY平面上的多段線沿Z方向的直線為拉伸路徑作

14、平移操作，得到如圖18所示的三維模型，其命令行操作如下：,圖17,在執(zhí)行命令過程中，拉伸方向與選擇用作矢量方向的對象的拾取點有關，如拾取點靠近直線的右端，則用作輪廓曲線的對象就向左端進行拉伸。,圖18,直紋曲面,直紋曲面命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 選擇繪圖曲面直紋曲面菜單命令。 單擊“曲面”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行RULESURF命令。,直紋曲面可以在指定的兩條曲線和曲線、曲線和直線、直線和直線之間生成一個網(wǎng)格空間曲面。如使用RULESURF命令將如圖19所示的直線與圓弧進行直紋曲面操作，得到如圖20所示的三維曲面。其命令行操作如下：,圖19,圖20,直紋曲面用于限定曲面邊界的線形

15、可以是點、直線、光滑曲線、圓、弧線、多段線等，如果邊界為圓，規(guī)則曲面將從圓的起點開始創(chuàng)建曲面，如選擇圓與正六邊形進行直紋曲面操作，其效果如圖21所示；如果邊界為多段線，規(guī)則曲面將從多段線的最后一個端點開始創(chuàng)建曲面；如果邊界為其他線型，規(guī)則曲面的創(chuàng)建將與選擇對象時所拾取的位置有關，如直紋曲面如圖19所示的直線與弧線，選擇對象時均拾取直線或弧線的上端或均拾取下端，則得到的效果如圖22所示。,圖21,圖22,執(zhí)行RULESURF命令時要求選擇兩條曲線或直線，如果選擇的第一個對象是封閉的，則另一個對象也必須選擇封閉對象或點；如果選擇的第一個對象是非封閉對象，則選擇的另一個對象也不能是封閉對象。,邊界曲

16、面可以在三維空間以4條直線、圓弧或多段線形成的閉合回路為邊界，生成一個復雜的三維網(wǎng)格曲面。邊界曲面命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 選擇繪圖曲面邊界曲面菜單命令。 單擊“曲面”工具欄中的 按鈕。 在命令行中執(zhí)行EDGESURF命令。,邊界曲面,圖23,要進行邊界曲面的4條邊界線必須首尾相連，否則無法完成該操作。如以如圖23所示圖形中的4條首尾相連的直線與圓弧作為邊界進行邊界曲面操作，得到如圖24所示的三維模型，其命令行操作如下：,圖24,著色與消隱,表面模型與第十八課中即將講解的實體模型，系統(tǒng)都是以多條輪廓素線來表示其曲面的，如果模型的結構比較復雜，可以根據(jù)需要對這兩種三維模型進行多種形式的著色或

17、消隱處理，以便對其進行編輯和觀察。 著色命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 選擇視圖著色菜單命令下的相應子菜單命令。 單擊“著色”工具欄中的相應按鈕。 在命令行中執(zhí)行SHADEMODE命令。,著色處理有多種模式，消隱處理也屬于著色處理的一種。AutoCAD中的著色模式主要包括二維線框、三維線框、消隱、平面著色、體著色、帶邊框平面著色和帶邊框體著色等。 著色處理針對的是當前視圖，因此選擇相應的著色模式后當前視圖中的所有表面模型與實體模型都會被改變，其命令行操作如下：,圖25,執(zhí)行命令過程中的各選項含義如下： 二維線框：顯示用直線和曲線表示邊界的對象，在該模式下，光柵和OLE對象、線型和線寬等特性都是可

18、見的，如圖25所示。該選項與“著色”工具欄中的按鈕相對應。,圖26,三維線框：顯示對象時使用直線和曲線表示邊界。在該模式下，將在繪圖區(qū)中顯示一個已著色的三維UCS坐標系圖標，此時，光柵和OLE對象、線型和線寬等特性不可見，如圖26所示。該選項與“著色”工具欄中的按鈕相對應。,圖27,消隱：顯示用三維線框表示的對象并隱藏三維模型內(nèi)部及背面等從當前視點無法直接看見的線條，如17-27所示。該選項與“著色”工具欄中的 按鈕相對應。,圖28,平面著色：在對象的多邊形面之間著色對象，但著色效果較為粗糙，如圖28所示。該選項與“著色”工具欄中的 按鈕相對應。,圖29,體著色：著色多邊形平面間的對象，并使對

19、象的邊平滑化，著色的對象外觀較平滑和真實，如圖29所示。該選項與“著色”工具欄中的 按鈕相對應。,圖30,帶邊框平面著色：結合了平面著色和線框著色兩種模式，被平面著色的對象將始終帶邊框顯示，如圖30所示。該選項與“著色”工具欄中的 按鈕相對應。,圖31,帶邊框體著色：結合了體著色和線框著色兩種模式，被體著色的對象將始終帶線框顯示，如圖31所示。該選項與“著色”工具欄中的 按鈕相對應。,編輯三維對象,三維陣列 三維鏡像 三維旋轉 對齊位置,編輯二維對象的大部分命令也可用于編輯三維對象，如MOVE、COPY、MIRROR、ARRAY、OFFSET、TRIM、FILLET等，其中有些命令適用于所有的

20、三維對象，但部分命令僅限于編輯某種類型的三維模型。 除此之外，三維對象還有其專用的編輯命令，下面介紹如何使用三維編輯命令在三維空間陣列、鏡像復制三維對象和改變?nèi)S對象的位置。,三維陣列,三維陣列也分為矩形陣列與環(huán)形陣列兩種，常用于大量通用零件模型的等距陣列復制。三維陣列命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 選擇修改三維操作三維陣列菜單命令。 在命令行中執(zhí)行3DARRAY（3A）命令。,三維矩形陣列可以將對象在三維空間以行、列、層的方式復制并排布。如使用3DARRAY命令對一個圓柱模型進行矩形陣列，再對其進行體著色后的效果如圖32所示。矩形陣列的命令行操作如下：,圖32,三維環(huán)形陣列 執(zhí)行3DARRAY

21、命令過程中如果選擇“環(huán)形”選項，則可以在三維空間環(huán)形陣列三維對象。如將如圖33所示法蘭盤上的小圓柱體環(huán)形陣列8個，得到如圖34所示的模型。其命令行操作如下：,圖33,圖34,三維鏡像,三維鏡像可以將三維模型以指定的鏡像平面進行鏡像復制。三維鏡像命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 選擇修改三維操作三維鏡像菜單命令。 在命令行中執(zhí)行MIRROR3D命令。,三維鏡像時需指定鏡像平面，如在西南等軸測圖中對如圖35所示的圖形以半圓柱的截面進行鏡像復制，效果如圖36所示。其命令行操作如下：,圖35,圖36,執(zhí)行命令過程中的各選項含義如下： 對象：以圓、弧線或2D多段線等圖形所在的平面作為鏡像面。選擇此項后將出現(xiàn)

22、提示信息“選擇圓、圓弧或二維多段線線段：”，選擇圓、弧線或二維多段線段即可以該對象所在的平面作為鏡像面。 最近的：將前一次使用過的鏡像平面作為當前鏡像面。 Z軸：根據(jù)平面上的一個點和平面法線上的一個點確定鏡像平面。選擇該選項后要求用戶指定一點及在鏡像平面的Z軸上指定另一點，鏡像面將通過指定點并且垂直于這點和另一點的連線。 視圖：鏡像面平行于當前視圖所觀測的平面，并且通過一個指定點。使用該選項鏡像物體時，用戶無法通過當前視圖直接觀察到鏡像結果，需改變視點后才能進行觀察。,XY平面：以平行于XY平面的一個平面作為鏡像平面，然后要求指定一個點確定鏡像平面的位置。 YZ平面：以平行于YZ平面的一個平面

23、作為鏡像平面，并要求指定一個點確定鏡像平面的位置。 ZX平面：以平行于ZX面的一個平面作為鏡像平面，并要求指定一個點確定鏡像平面的位置。 三點：以指定3點的確定的平面作為鏡像面，這是MIRROR3D命令的默認選項。,三維旋轉,三維旋轉可以將三維模型繞某個軸旋轉一定的角度。三維旋轉命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 選擇修改三維操作三維旋轉菜單命令。 在命令行中執(zhí)行ROTATE3D命令。,如在西南等軸測圖中使用ROTATE3D命令對如圖35所示的圖形以繞Y軸順時針旋轉-90，效果如圖37所示。其命令行操作如下：,圖37,執(zhí)行命令過程中的各選項含義如下： 對象：以一個二維對象作為參考旋轉軸。選擇此選項后

24、可以以選擇的直線、圓、圓弧或二維多段線線段作為參考旋轉軸，若選取圓或圓弧作為旋轉軸的參考對象，則系統(tǒng)將垂直于圓或圓弧所在平面且通過圓心的直線為實際的旋轉軸；如果選取直線或多段線作為旋轉軸的參考對象，則系統(tǒng)將通過直線或多段線的起點和終點的連線作為旋轉軸。,最近的：將前一次使用過的旋轉軸作為當前旋轉軸。 視圖：以垂直于當前視圖所在平面且通過指定點的直線為旋轉軸。 X軸：將平行于X軸且過指定點的直線作為旋轉軸。 Y軸：將平行于Y軸且過指定點的直線作為旋轉軸。 Z軸：將平行于Z軸且過指定點的直線作為旋轉軸。 兩點：通過指定的兩點的連線作為旋轉軸。,對齊位置,三維對齊可以將三維模型與其他對象對齊到某個面

25、、某條邊或某個點，并且對齊到邊時還可以縮放對象。三維對齊命令主要有如下幾種調(diào)用方法： 選擇修改三維操作對齊菜單命令。 在命令行中執(zhí)行ALIGN（AL）命令。,如在西南等軸測圖中使用ALIGN命令將如圖38所示圖形中左側的半圓柱截面與右側長方體的頂面對齊，得到如圖39所示的效果。其命令行操作如下：,圖38,A1,A,B,C,B1,C1,圖39,在執(zhí)行命令的過程中如果指定一對點即按【Enter】鍵結束操作，可以將兩個對象對齊到某個點；如果指定兩對點即按【Enter】鍵結束操作，則可將兩個對象對齊到某條邊，同時還可以縮放對象；如果指定3對點則可將兩個對象對齊到某個面。,上機實戰(zhàn),課本課上機實戰(zhàn)將通過繪制如圖40所示的三維表面模型來鞏固本課所學的相關知識點，其尺寸要求如圖41所示。該模型與第16課上機實戰(zhàn)中的三維線框模型極為相似，通過本實例的練習，讀者可