建筑CAD三維建模及應(yīng)用講座

建筑CAD三維建模及應(yīng)用講座第1頁/共57頁三維模型一第2頁/共57頁三維模型二第3頁/共57頁三維模型三第4頁/共57頁三維模型四第5頁/共57頁內(nèi)容《建筑CAD三維建模及應(yīng)用》三維模型分類及三維坐標(biāo)系三維圖形的觀察方法創(chuàng)建三維實(shí)體方法綜合例題第6頁/共57頁線框模型(WireframeModel)分類實(shí)體模型（SolidModel）（一）三維模型分類表面模型（SurfaceModel）一、三維模型分類及三維坐標(biāo)系；第7頁/共57頁1.線框模型(WireframeModel)

線框模型是一種輪廓模型，它是用線（3D空間的直線及曲線）表達(dá)三維立體，不包含面及體的信息。1）不能使該模型消隱或著色。2）由于其不含有體的數(shù)據(jù)，用戶也不能得到對象的質(zhì)量、重心、體積、慣性矩等物理特性；3）不能進(jìn)行布爾運(yùn)算。第8頁/共57頁2.表面模型（SurfaceModel）

表面模型是用物體的表面表示物體。表面模型具有面及三維立體邊界信息。1）表面不透明，能遮擋光線，因而表面模型可以被渲染及消隱。2）不具有厚度的表面。因此表面模型是沒有質(zhì)量和質(zhì)心等物理屬性。對于計(jì)算機(jī)輔助加工，用戶還可以根據(jù)零件的表面模型形成完整的加工信息。3）不能進(jìn)行布爾運(yùn)算。第9頁/共57頁3.實(shí)體模型（SolidModel）

實(shí)體模型具有線、表面、體的全部信息。對于此類模型，可以區(qū)分對象的內(nèi)部及外部，可以對它進(jìn)行打孔、切槽和添加材料等布爾運(yùn)算，對實(shí)體裝配進(jìn)行干涉檢查，分析模型的質(zhì)量特性，如質(zhì)心、體積和慣性矩。對于計(jì)算機(jī)輔助加工，用戶還可利用實(shí)體模型的數(shù)據(jù)生成數(shù)控加工代碼，進(jìn)行數(shù)控刀具軌跡仿真加工等第10頁/共57頁三種不同模型圖實(shí)體模型表面模型線框模型三種不同模型之間關(guān)系實(shí)體模型表面模型線框模型分解分解例題第11頁/共57頁（二）三維坐標(biāo)系1.認(rèn)識(shí)坐標(biāo)系A(chǔ)utoCAD的坐標(biāo)系統(tǒng)是三維笛卡兒直角坐標(biāo)系，分為世界坐標(biāo)系（WCS）和用戶坐標(biāo)系（UCS）。圖示的是兩種坐標(biāo)系下的圖標(biāo)。 圖中“X”或“Y”的剪頭方向表示當(dāng)前坐標(biāo)軸X軸或Y軸的正方向，Z軸正方向用右手螺旋法則判定。圖示坐標(biāo)系的圖標(biāo)第12頁/共57頁

缺省狀態(tài)時(shí)，AutoCAD的坐標(biāo)系是世界坐標(biāo)系。世界坐標(biāo)系是唯一的，固定不變的，對于二維繪圖，在大多數(shù)情況下，世界坐標(biāo)系就能滿足作圖需要（一般情況下，繪制二維圖形均在默認(rèn)WCS坐標(biāo)下的xoy平面上）。三維絕對直角坐標(biāo)

0,0,0；三維相對直角坐標(biāo)@x，y，z相當(dāng)重要第13頁/共57頁三維直角坐標(biāo)練習(xí)如圖所示長方體，長寬高分別為500、300、400。1.指出其余各點(diǎn)相對于A點(diǎn)的直角坐標(biāo)；2.若OA=500，指出各點(diǎn)的絕對直角坐標(biāo)。第14頁/共57頁圖示在用戶坐標(biāo)系下繪圖

但若是創(chuàng)建三維模型，就不太方便了，因?yàn)橛脩舫３Ｒ诓煌矫婊蚴茄啬硞€(gè)方向繪制結(jié)構(gòu)。如繪制如下圖所示的圖形，在世界坐標(biāo)系下是不能完成的。此時(shí)需要以繪圖的平面為XY坐標(biāo)平面，創(chuàng)建新的坐標(biāo)系，然后再調(diào)用繪圖命令繪制圖形。注：倒角距離均為12。第15頁/共57頁（二）三維坐標(biāo)系2.用戶坐標(biāo)系UCS

為使用戶方便地在三維空間中繪圖，AutoCAD允許用戶建立自己專用的坐標(biāo)系，即用戶坐標(biāo)系（UserCoordinateSystem簡稱UCS）。第16頁/共57頁3.UCS坐標(biāo)系四要素

X軸、Y軸、Z軸及坐標(biāo)原點(diǎn)（0,0,0）第17頁/共57頁4.如何建立用戶坐標(biāo)系（UCS）第18頁/共57頁

用戶坐標(biāo)系的建立是通過執(zhí)行UCS命令來完成的，執(zhí)行過程如下：在命令（Command）：提示下輸入U(xiǎn)CS并回車，出現(xiàn)如下的提示信息：命令:ucs當(dāng)前UCS名稱:*世界*輸入選項(xiàng)[新建(N)/移動(dòng)(M)/正交(G)/上一個(gè)(P)/恢復(fù)(R)/保存(S)/刪除(D)/應(yīng)用(A)/?/世界(W)]<世界>:N

這時(shí)要求用戶輸入選項(xiàng)，建立用戶坐標(biāo)系。以上的這些命令都可以通過菜單來實(shí)現(xiàn)，菜單中的命令如圖7-1所示，也可以通過工具條來實(shí)現(xiàn)，如圖7-2所示。第19頁/共57頁5.UCS應(yīng)用舉例案例一用戶坐標(biāo)系建立在一個(gè)長、寬、高為500×400×300的長方體的六個(gè)面上繪制半徑為100的圓。第20頁/共57頁方法有：一、用復(fù)制copy、移動(dòng)move、旋轉(zhuǎn)rotate等命令；二、在六個(gè)面上建立不同的UCS。案例二用戶坐標(biāo)系建立在如圖所示屋面上繪制圓。第21頁/共57頁案例三用戶坐標(biāo)系建立1.以點(diǎn)A為圓心，在世界坐標(biāo)系的XZ面上作一個(gè)半徑為3個(gè)單位的圓；2.以B點(diǎn)為圓心，在世界坐標(biāo)系的YZ平面上作一個(gè)半徑為3個(gè)單位的圓。第22頁/共57頁1三維視圖VIEW2視口VPORTS二、觀察三維實(shí)體第23頁/共57頁視圖任意視圖標(biāo)準(zhǔn)視圖等軸側(cè)視圖1.三維視圖二、觀察三維實(shí)體第24頁/共57頁二、觀察三維實(shí)體

1.三維視圖六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)視圖、四個(gè)等軸側(cè)視圖第25頁/共57頁二、觀察三維實(shí)體

三維視圖例題7.14第26頁/共57頁二、觀察三維實(shí)體

三維視圖例題7.20第27頁/共57頁二、觀察三維實(shí)體

2.視口（視窗）VPORTS第28頁/共57頁二、觀察三維實(shí)體

視口例題7.14第29頁/共57頁二、觀察三維實(shí)體

視口例題7.20第30頁/共57頁拉伸Extrude或旋轉(zhuǎn)Revolve2實(shí)心體基本編輯命令4基本體命令方法31布爾運(yùn)算33三、創(chuàng)建三維實(shí)體方法

第31頁/共57頁三、創(chuàng)建三維實(shí)體方法（一）用基本體命令創(chuàng)建三維基本實(shí)心體（Primitive）基本體的創(chuàng)建包括長方體box、球體sphere、圓柱體cylinder、圓錐體cone、楔體wedge、圓環(huán)體torus等第32頁/共57頁1.繪制長方體時(shí)，長、寬、高分別是x、y、z方向的數(shù)值，有正負(fù)之別；2.用長方體box命令可以繪制立方體；3.楔體實(shí)際是長方體的一半；4.圓環(huán)體由兩個(gè)半徑定義，一個(gè)是圓管的半徑，另一個(gè)是從圓環(huán)中心到圓管中心的距離（即圓環(huán)體的半徑）。也可以創(chuàng)建自交圓環(huán)體。自交圓環(huán)體圓管半徑大于圓環(huán)體半徑，無中心孔。如果兩個(gè)半徑都是正值，且圓管半徑大于圓環(huán)體半徑，效果就像一個(gè)兩極凹陷的球體。如果圓環(huán)半徑為負(fù)值，并且圓管半徑絕對值大于圓環(huán)半徑絕對值，則效果就像一個(gè)兩極尖銳突出的球體。5.當(dāng)前線框密度:ISOLINES=4ISOLINES是系統(tǒng)變量命令，用于三維模型中。控制用于顯示每個(gè)面上線框彎曲部分的素線數(shù)目，有效整數(shù)值為0到2047。ISOLINES改變實(shí)體對象的線框密度,如果是在創(chuàng)建對象以后再改的精度,要輸入命令RE(重生成),才會(huì)生效。注意，不要將isolines設(shè)置太高了，那樣會(huì)會(huì)占用較多的計(jì)算機(jī)資源。重點(diǎn)提示：第33頁/共57頁（二）拉伸Extrude或旋轉(zhuǎn)Revolve

二維圖形轉(zhuǎn)換成三維立體模型 三維實(shí)體不僅可以通過圖素建立，也可以通過對二維圖形的拉伸Extrude或旋轉(zhuǎn)Revolve產(chǎn)生。在已有二維平面圖形、已知曲面立體輪廓線的情況下，或立體包含圓角以及用其他普通剖面很難制作的細(xì)部圖時(shí)，通過拉伸和旋轉(zhuǎn)操作產(chǎn)生三維實(shí)體非常方便。拉伸Extrude與旋轉(zhuǎn)Revolve第34頁/共57頁1.拉伸Extrude (1)功能 對已經(jīng)存在的二維封閉圖形（封閉多段線、多邊形、圓、橢圓、封閉樣條曲線、圓環(huán)和面域）可以通過拉伸使之具有厚度成為三維實(shí)體模型。注意：1）不能拉伸用line命令生成的二維封閉圖形。

2）運(yùn)用extrude可以生成任意截面的且可以帶錐度的臺(tái)狀體。

(2)調(diào)用 菜單：繪圖→實(shí)體→拉伸 命令：Extrude

按鈕：

第35頁/共57頁(3)格式執(zhí)行該命令后，AutoCAD依次提示：當(dāng)前線框密度:ISOLINES=4選擇對象:指定拉伸高度或[路徑(P)]:指定拉伸的傾斜角度<0>:

拉伸Extrude有兩種：1.將二維圖形沿著UCS的Z方向拉伸一個(gè)高度（有正負(fù)區(qū)別）；2.將二維圖形沿著一特定的路徑進(jìn)行拉伸。這個(gè)路徑可以與Z軸成一定夾角，但是不能平行被拉伸對象或與被拉伸對象表面。第36頁/共57頁拉伸Extrude應(yīng)用舉例三個(gè)半徑為25的圓和一條紅色的樣條線。拉伸高度100，錐化角度10第37頁/共57頁能被拉伸Extrude的二維圖形有：二維多義線組成的閉合線框、圓、軌跡、3Dface產(chǎn)生的三維表面以及使用Region命令生成的區(qū)域。特別提示Region命令Region命令的功能就是將閉合二維線框的范圍變?yōu)橐粋€(gè)沒有厚度的實(shí)心體區(qū)域。我們可以將這一區(qū)域看作是一個(gè)介于表面與實(shí)心體之間。使用這一命令，我們可以先將一些由一般線圍合而成的二維線框轉(zhuǎn)化為區(qū)域，然后再用Extrude功能將其拉伸成實(shí)心體。第38頁/共57頁面域舉例第39頁/共57頁2.旋轉(zhuǎn)Revolve

可以旋轉(zhuǎn)閉合多段線、多邊形、圓、橢圓、閉合樣條曲線、圓環(huán)和面域成為三維立體模型?？梢詫⒁粋€(gè)閉合對象繞當(dāng)前UCS和X軸或Y軸旋轉(zhuǎn)一定的角度生成實(shí)體。也可以繞直線，多段線或兩個(gè)指定的點(diǎn)旋轉(zhuǎn)對象。 （1）功能 把旋轉(zhuǎn)閉合多段線、多邊形、圓、橢圓、閉合樣條曲線、圓環(huán)和面域成為三維立體模型。 （2）調(diào)用 菜單：繪圖→實(shí)體→旋轉(zhuǎn) 命令：Revolve

按鈕：

第40頁/共57頁（3）格式執(zhí)行該命令后，AutoCAD依次提示：當(dāng)前線框密度:ISOLINES=4選擇對象:指定旋轉(zhuǎn)軸的起點(diǎn)或定義軸依照[對象(O)/X軸(X)/Y軸(Y)]:指定軸端點(diǎn):指定旋轉(zhuǎn)角度<360>:

圖10-37旋轉(zhuǎn)實(shí)體

第41頁/共57頁旋轉(zhuǎn)Revolve應(yīng)用舉例第42頁/共57頁（三）三維實(shí)體的布爾運(yùn)算

1）求并運(yùn)算（Union）用來進(jìn)行求并運(yùn)算的命令是Union，啟動(dòng)該命令常用2種方法：下拉菜單【Modify】SolidsEditingUnion命令。在命令行Command：提示下，輸入U(xiǎn)nion（簡捷命令UNI）并回車。

2）求差運(yùn)算（SUbtract）

3）求交運(yùn)算求交運(yùn)算的命令是Intersect，啟動(dòng)該命令方式與求差運(yùn)算相似，可在命令行直接輸入，也可從菜單中選取。第43頁/共57頁實(shí)心體布爾運(yùn)算應(yīng)用舉例第44頁/共57頁（四）實(shí)心體的基本編輯命令這里將要對實(shí)心體的基本編輯命令作簡要介紹，重點(diǎn)是Slice、Fillet和Chamfer的操作方法。1.剖切Slice。第45頁/共57頁打開例題，圖示邊長為100的立方體以3點(diǎn)方式確定剖切平面第46頁/共57頁2.倒圓角Fillet倒圓角半徑10打開例題，圖示邊長為100的立方體第47頁/共57頁命令:_fillet當(dāng)前設(shè)置:模式=修剪，半徑=0.0000選擇第一個(gè)對象或[放棄(U)/多段線(P)/半徑(R)/修剪(T)/多個(gè)(M)]:R指定圓角半徑<0.0000>:10選擇第一個(gè)對象或[放棄(U)/多段線(P)/半徑(R)/修剪(T)/多個(gè)(M)]:輸入圓角半徑<10.0000>:選擇邊或[鏈(C)/半徑(R)]:c——（提示下選chain選項(xiàng)，可以選擇一系列的實(shí)心體邊沿）選擇邊鏈或[邊(E)/半徑(R)]:選擇邊鏈或[邊(E)/半徑(R)]:已選定2個(gè)邊用于圓角。注意：與在平面中相比Fillet的操作稍有不同。在平面中Fillet選擇兩個(gè)要倒角的線，而在實(shí)心體操作中Fillet是選取需要倒角的邊沿。第48頁/共57頁3.倒直角Chamfer打開例題，圖示邊長為100的立方體倒角距離分別為30、10第49頁/共57頁命令:_chamfer(“修剪”模式)當(dāng)前倒角距離1=10.0000，距離2=10.0000選擇第一條直線或[放棄(U)/多段線(P)/距離(D)/角度(A)/修剪(T)/方式(E)/多個(gè)(M)]:基面選擇...輸入曲面選擇選項(xiàng)[下一個(gè)(N)/當(dāng)前(OK)]<當(dāng)前>:OK指定基面的倒角距離<10.0000>:20指定其他曲面的倒角距離<10.0000>:30選擇邊或[環(huán)(L)]:選擇邊或[環(huán)(L)]:注意：與在平面中相比Chamfer的操作稍有不同。在平面中Chamfer選擇兩個(gè)要倒直角的線，而在實(shí)心體操作中Chamfer首先確定基準(zhǔn)面，然后確定基準(zhǔn)面的倒角距離。第50頁/共57頁消隱和著色

消隱（Hide）和著色（Shade）是AutoCAD中形象地顯示三維實(shí)體的重要手段，用戶繪出的三維實(shí)體經(jīng)過AutoCAD進(jìn)行消隱和著色之后，將變得更加逼真清晰，