第7章創(chuàng)建三維模型

1、1第第7章章 創(chuàng)建三維模型創(chuàng)建三維模型 一般情況下，繪制的二維圖形難以全面表現(xiàn)出設(shè)計者理念中零部件的材料、形狀和尺寸，不能完全表達(dá)設(shè)計意圖。即使通過創(chuàng)建若干個二維零件圖來描述一個零件的三維構(gòu)造，對于一些空間想象力不夠強(qiáng)的人，并不能憑借幾個零件圖想象出零件的三維結(jié)構(gòu)。此時便需要在AutoCAD中直接創(chuàng)建出零件的三維曲面或模型，以三維方式來形象逼真地表達(dá)零件的結(jié)構(gòu)造型。2本章學(xué)習(xí)要點本章學(xué)習(xí)要點: 了解三維繪圖的基礎(chǔ)知識 掌握UCS坐標(biāo)系的創(chuàng)建方法 掌握繪制各種三維線段的方法 掌握創(chuàng)建網(wǎng)格曲面的方法 掌握創(chuàng)建各種基本實體的方法 掌握由二維圖形創(chuàng)建實體的方法37.1 三維繪圖基礎(chǔ)三維繪圖基礎(chǔ) 傳統(tǒng)的

2、二維繪圖設(shè)計需要通過投影圖來想象其立體形狀，這樣給實際的交流和生產(chǎn)帶來了極大的不便。從平面到三維造型技術(shù)，是一個質(zhì)的飛躍，可以使用戶在模擬的三維空間隨心所欲地直接創(chuàng)建立體模型，更加形象逼真地傳達(dá)用戶的設(shè)計意圖。7.1.1 三維模型的分類三維模型的分類 三維模型是二維投影圖立體形狀的間接表達(dá)。利用計算機(jī)繪制的三維圖形稱為三維幾何模型，它比二維模型更加接近真實的對象。1線框模型線框模型2曲面模型曲面模型3實體模型實體模型47.1.2 三維建模的專業(yè)術(shù)語三維建模的專業(yè)術(shù)語 在三維操作環(huán)境中創(chuàng)建的實體模型往往是在平面上進(jìn)行的，所不同的是可以在任意方向和位置對應(yīng)的平面創(chuàng)建三維對象，因此必須在平面的基礎(chǔ)上

3、深刻了解并認(rèn)識立體對象。在繪制三維圖形時，首先需要了解幾個非常重要的基本概念，如視點、高度、厚度和Z軸等。57.2 三維視圖三維視圖 創(chuàng)建三維模型時，常常需要從不同的方向觀察模型。當(dāng)用戶設(shè)定某個查看方向后，AutoCAD將顯示出對應(yīng)的3D視圖，具有立體感的3D視圖將有助于正確理解模型的空間結(jié)構(gòu)。67.2.1 設(shè)置正交和等軸測視圖設(shè)置正交和等軸測視圖 在三維操作環(huán)境中，可以通過指定正交和軸測視點觀測當(dāng)前模型。其中正交視圖是從坐標(biāo)系統(tǒng)的正交方向觀測所得到的視圖；而軸測視圖是從坐標(biāo)系統(tǒng)的軸測方向觀測所獲得的視圖。指定這兩類視圖的方法主要有以下兩種。1利用選項板工具設(shè)置視圖利用選項板工具設(shè)置視圖2利用

4、三維導(dǎo)航器設(shè)置視圖利用三維導(dǎo)航器設(shè)置視圖77.2.2 平面視圖平面視圖 利用PLAN命令可以創(chuàng)建坐標(biāo)系的XY平面視圖，即視點位于坐標(biāo)系的Z軸上。該命令在三維建模過程中非常有用。當(dāng)用戶需要在三維空間中的某個面上繪圖時，可以先以該平面為XY坐標(biāo)面創(chuàng)建坐標(biāo)系，然后利用該命令使坐標(biāo)系的XY平面顯示在屏幕上，即可在三維空間的該面上繪圖。87.3 三維坐標(biāo)系三維坐標(biāo)系 在構(gòu)造三維模型時，經(jīng)常需要使用指定的坐標(biāo)系作為參照，以便精確地繪制或定位某個對象，或者通過調(diào)整坐標(biāo)系到不同的方位來完成特定的任務(wù)。此外在AutoCAD中，大多數(shù)的三維編輯命令都依賴于坐標(biāo)系的位置和方向進(jìn)行操作，因此可以說三維建模離不開三維坐

5、標(biāo)系。97.3.1 三維坐標(biāo)系基礎(chǔ)知識三維坐標(biāo)系基礎(chǔ)知識 三維空間內(nèi)的所有幾何物體，無論其形狀多么復(fù)雜，歸根到底，都是許多空間點的集合。有了三維空間的坐標(biāo)系統(tǒng)，三維造型就成為可能。因此三維坐標(biāo)系統(tǒng)是確定三維對象位置的基本手段，是研究三維空間的基礎(chǔ)。1三維坐標(biāo)系類型三維坐標(biāo)系類型2三維坐標(biāo)系形式三維坐標(biāo)系形式107.3.2 定制定制UCS AutoCAD的大多數(shù)2D命令只能在當(dāng)前坐標(biāo)系的XY平面或與XY平面平行的平面中執(zhí)行，因此如果用戶要在空間的某一平面內(nèi)使用2D命令，則應(yīng)沿該平面位置創(chuàng)建新的UCS。在三維建模過程中需要不斷地調(diào)整當(dāng)前坐標(biāo)系。117.3.3 控制控制UCS 在創(chuàng)建三維模型時，當(dāng)前

6、坐標(biāo)系圖標(biāo)的可見性是可以進(jìn)行設(shè)置的，用戶可以任意地顯示或隱藏坐標(biāo)系。此外，坐標(biāo)系圖標(biāo)的大小也可以隨意進(jìn)行設(shè)置。1顯示或隱藏顯示或隱藏UCS2修改修改UCS圖標(biāo)大小圖標(biāo)大小127.4 繪制三維曲線繪制三維曲線 在三維空間中，線是構(gòu)成模型的基本元素，它同二維對象的直線類似，主要用來輔助創(chuàng)建三維模型。在AutoCAD中，三維線段主要包括直線、射線、構(gòu)造線、多段線、螺旋線和樣條曲線等類型。13147.4.1 繪制空間基本直線繪制空間基本直線 在AutoCAD中繪制線框模型或部分實體模型時，往往需要用到空間直線。該類直線是點沿一個或兩個方向無限延伸的結(jié)果，類似于繪制二維對象時用到的直線，起到輔助的作用。

7、157.4.2 繪制三維多段線繪制三維多段線 三維多段線是多條不共面的線段和線段間的組合輪廓線，且所繪輪廓可以是封閉的或非封閉的直線段。而如果欲繪制帶寬度和厚度的多段線，其多段線段必須共面，否則系統(tǒng)不予支持。7.4.3 繪制樣條曲線繪制樣條曲線 樣條曲線就是通過一系列給定控制點的一條光滑曲線，它在控制處的形狀取決于曲線在控制點處的矢量方向和曲率半徑。對于空間中的樣條曲線，應(yīng)用比較廣泛，它不僅能夠自由描述曲線和曲面，而且還能夠精確地表達(dá)圓錐曲線曲面在內(nèi)的各種幾何體。16177.4.4 繪制三維螺旋線繪制三維螺旋線 螺旋線是指一個固定點向外，以底面所在平面的法線為方向，并以指定的半徑、高度或圈數(shù)旋

8、繞而形成的規(guī)律曲線。在繪制彈簧或內(nèi)外螺紋時，必須使用三維螺旋線作為軌跡線。187.5 創(chuàng)建網(wǎng)格曲面創(chuàng)建網(wǎng)格曲面 三維曲面都是由多邊形網(wǎng)格構(gòu)成的小平面來近似表示的曲面，其主要由基本三維曲面和特殊三維曲面組成。其中，特殊三維曲面都是通過定義網(wǎng)格的邊界來創(chuàng)建平直的或彎曲的網(wǎng)格，它的尺寸和形狀由定義它的邊界及確定邊界點所采用的公式?jīng)Q定。7.5.1 創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格 旋轉(zhuǎn)曲面是指將旋轉(zhuǎn)對象繞指定的軸旋轉(zhuǎn)所創(chuàng)建的曲面。其中，旋轉(zhuǎn)的對象叫做路徑曲線，它可以是直線、圓弧、圓、二維多段線或三維多段線等曲線類型，也可以由直線、圓弧或二維多段線組成的多個對象；生成旋轉(zhuǎn)曲面的旋轉(zhuǎn)軸可以是直線或二維多段線，且可

9、以是任意長度和沿任意方向。197.5.2 創(chuàng)建平移網(wǎng)格創(chuàng)建平移網(wǎng)格 平移曲面是通過沿指定的方向矢量拉伸路徑曲線而創(chuàng)建的曲面網(wǎng)格。其中，構(gòu)成路徑曲線的對象可以是直線、圓弧、圓和橢圓等單個對象，而方向矢量確定拉伸方向及距離，它可以是直線或開放的二維或三維多段線。207.5.3 創(chuàng)建直紋網(wǎng)格創(chuàng)建直紋網(wǎng)格 直紋曲面是在兩個對象之間創(chuàng)建的曲面網(wǎng)格。這兩個對象可以是直線、點、圓弧、圓、多段線或樣條曲線。如果一個對象是開放或閉合的，則另一個對象也必須是開放或閉合的；如果一個點作為一個對象，而另一個對象則不必考慮是開放或閉合的，但兩個對象中只能有一個是點對象。217.5.4 創(chuàng)建邊界網(wǎng)格創(chuàng)建邊界網(wǎng)格 邊界曲面

10、是一個三維多邊形網(wǎng)格，該曲面網(wǎng)格由4條鄰邊作為邊界，且邊界曲線首尾相連。其中，邊界線可以是圓弧、直線、多段線、樣條曲線和橢圓弧等曲線類型。每條邊分別為單個對象，而且要首尾相連形成封閉的環(huán)，但不要求一定共面。227.5.5 創(chuàng)建三維網(wǎng)格創(chuàng)建三維網(wǎng)格 三維面是一種用于消隱和著色的實心填充面，它沒有厚度和質(zhì)量屬性，且創(chuàng)建的每個面的各頂點可以有不同的Z坐標(biāo)。在三維空間中的任意位置可以創(chuàng)建三側(cè)面或四側(cè)面，且構(gòu)成各個面的頂點最多不能超過4個。237.6 創(chuàng)建基本實體創(chuàng)建基本實體 基本實體是指具有實心的對象（如長方體、圓柱體和球體等），其主要的幾何特征表現(xiàn)為體。由于實體能夠更完整準(zhǔn)確地表達(dá)模型的機(jī)構(gòu)特征，所

11、包含的模型信息也更多，所以實體模型是當(dāng)前三維造型領(lǐng)域最為先進(jìn)的造型方式。247.6.1 長方體長方體 相對于面構(gòu)造體而言，實心長方體的創(chuàng)建方法既簡單又快捷，只需指定長方體的兩個對角點和高度值即可。要注意的是長方體的底面始終與當(dāng)前坐標(biāo)系的XY平面平行。1指定角點創(chuàng)建長方體指定角點創(chuàng)建長方體2指定中心創(chuàng)建長方體指定中心創(chuàng)建長方體257.6.2 球體球體 球體是三維空間中到一個點的距離完全相同的點集合形成的實體特征。在AutoCAD中，球體的顯示方法與球面有所不同，能夠很方便地查看究竟是球面還是球體。267.6.3 圓柱體圓柱體 在AutoCAD中，圓柱體是以圓或橢圓為截面形狀，沿該截面法線方向拉伸

12、所形成的實體。圓柱體在制圖時較為常用，例如各種軸類零件，建筑圖形中的各類立柱等。1創(chuàng)建普通圓柱體創(chuàng)建普通圓柱體2創(chuàng)建橢圓圓柱體創(chuàng)建橢圓圓柱體277.6.4 圓錐體圓錐體 圓錐體是以圓或橢圓為底面形狀，沿其法線方向并按照一定錐度向上或向下拉伸創(chuàng)建的實體模型。利用【圓錐體】工具可以創(chuàng)建圓錐和平截面圓錐體兩種類型的實體特征，現(xiàn)分別介紹如下。1創(chuàng)建圓錐體創(chuàng)建圓錐體2創(chuàng)建圓錐臺創(chuàng)建圓錐臺287.6.5 楔體楔體 楔體是長方體沿對角線切成兩半后所創(chuàng)建的實體，且其底面總是與當(dāng)前坐標(biāo)系的工作平面平行。該類實體通常用于填充物體的間隙，例如安裝設(shè)備時常用的楔鐵和楔木。297.6.6 棱錐體棱錐體 棱錐體是以多邊形

13、為底面形狀，沿其法線方向按照一定錐度向上或向下拉伸創(chuàng)建的實體模型。利用【棱錐體】工具可以創(chuàng)建棱錐和棱臺兩種類型的實體特征，現(xiàn)分別介紹如下。1創(chuàng)建棱錐體創(chuàng)建棱錐體2創(chuàng)建平截面棱錐體創(chuàng)建平截面棱錐體307.6.7 圓環(huán)體圓環(huán)體 圓環(huán)體可以看作是在三維空間內(nèi)，圓輪廓線繞與其共面的直線旋轉(zhuǎn)所形成的實體特征。該直線即是圓環(huán)的垂直中心線，而直線和圓心的距離是圓環(huán)的半徑，并且圓輪廓線的直徑即是圓管的直徑。圓環(huán)體在工程繪圖時使用同樣廣泛，例如轎車模型中的輪胎和方向盤等。317.7 二維圖形生成實體二維圖形生成實體 在AutoCAD中，不僅可以利用上面介紹的各類基本實體工具進(jìn)行簡單實體模型的創(chuàng)建，還可以利用二維

14、圖形生成三維實體，即利用本節(jié)所介紹的掃描特征工具進(jìn)行更為復(fù)雜的實體模型以及曲面的創(chuàng)建。此類工具可以將二維輪廓線沿指定的引導(dǎo)線運(yùn)動掃描創(chuàng)建出相應(yīng)的三維實體。327.7.1 拉伸實體拉伸實體 利用該工具可以將二維圖形沿其所在平面的法線方向進(jìn)行掃描，從而創(chuàng)建出三維實體。其中，該二維圖形可以是多段線、多邊形、矩形、圓或橢圓等。能夠被拉伸的二維圖形必須是封閉的，且圖形對象連接成一個圖形框，而拉伸路徑可以是封閉或不封閉的。創(chuàng)建拉伸實體的方法主要有以下3種。1指定高度拉伸指定高度拉伸2指定路徑拉伸指定路徑拉伸3指定傾斜角拉伸指定傾斜角拉伸337.7.2 旋轉(zhuǎn)實體旋轉(zhuǎn)實體 旋轉(zhuǎn)實體是將二維對象繞所指定的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)一定的角度而創(chuàng)建的實體模型，例如帶輪、法蘭盤和軸類等具有回旋特征的零件。其中，該二維對象不能是包含在塊中的對象、有交叉或橫斷部分的多段線，以及非閉