計算機繪圖與幾何造型

第二章計算機繪圖與幾何造型§2.1計算機圖形學(xué)基礎(chǔ)§2.2計算機三維造型原理§2.3AutoCAD2000軟件介紹§2.4AutoCAD二維視圖繪制§2.5AutoCAD三維實體造型§2.6由三維模型生成二維視圖§2.7由二維視圖生成三維模型計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!§2.1計算機圖形學(xué)基礎(chǔ)

制造技術(shù)，對象，幾何形狀CAD/CAE，離不開幾何圖形和形體的描述、表示、運算、加工與處理CAD/CAE←→計算機圖形學(xué)計算機圖形學(xué)，60年代開始，新興學(xué)科

計算機及圖形設(shè)備來輸入、表示、變換、運算和輸出圖形的原理、算法及系統(tǒng)一、圖形的數(shù)學(xué)描述與物理實現(xiàn)二、計算機圖形系統(tǒng)的構(gòu)成及其界面的標(biāo)準(zhǔn)化三、計算機圖形系統(tǒng)中的坐標(biāo)系計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!一、圖形的數(shù)學(xué)描述與物理實現(xiàn)

圖形——客觀事物的幾何抽象

機械產(chǎn)品，歐幾里德幾何

點、線、面、體

數(shù)學(xué)描述，真實形態(tài)，物理實現(xiàn)，存在差異，本質(zhì)不同

物理實現(xiàn)——顯示、繪畫、印刷、模型、實物等

抽象的點、線、面、體，不存在，物理表現(xiàn)也無法實現(xiàn)抽象的數(shù)學(xué)描述，抓住了客觀對象的主要幾何特征，以便度量、描繪、記錄、比較、運算、編輯、修飾、變換、構(gòu)建等操作。數(shù)學(xué)描述——數(shù)學(xué)模型，計算機處理問題的精髓計算機解決實際問題的路線就是：問題分析→數(shù)學(xué)模型→算法→程序→解答計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!

幾何形體——客觀世界中，實物；計算機圖形系統(tǒng)中，“程序”程序運行，并不得到幾何形體，而是信息表達“程序”←“算法”←數(shù)學(xué)模型

幾何造型→數(shù)學(xué)模型→各種運算→幾何形體的各種處理：正則運算、透視、變換大小，改變視點、色彩、燈光、紋理、編輯等計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!

圖形與圖像不同圖形——由描述點、線、面、體等幾何元素的形狀參數(shù)和描述灰度、色彩、線型、線寬等表觀特征的屬性參數(shù)以及描述圖形的方程等構(gòu)成，可以進行數(shù)學(xué)運算和變換圖像——由二維坐標(biāo)、灰度值或色彩值所描述的像素陣列構(gòu)成，可以進行表觀涂改，不能進行幾何運算和變換

光柵式顯示器和點陣式輸出設(shè)備→由參數(shù)和方程表示的圖形需要通過某種轉(zhuǎn)換算法，變成點陣表示的圖像，才能進行顯示或輸出計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!圖2-1計算機圖形系統(tǒng)及其界面標(biāo)準(zhǔn)計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!CGM——計算機圖形元文件CGI——計算機圖形接口和面向圖形設(shè)備的接口標(biāo)準(zhǔn)GKS——計算機圖形核心系統(tǒng)GKS-3D——三維圖形核心系統(tǒng)PHIGS——程序員層次的交互式圖形系統(tǒng)GL——圖形程序庫IGES——基本圖形轉(zhuǎn)換規(guī)范STEP——產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)范GUI——圖形化的用戶界面計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!圖2-2計算機圖形系統(tǒng)中的坐標(biāo)系

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!（2）造型坐標(biāo)系（MCS:ModelingCoordinateSystem）：定義基本形體或圖素，每一個形體和圖素都有各自的坐標(biāo)原點、坐標(biāo)軸取向和長度單位，右手直角坐標(biāo)系，或圓柱坐標(biāo)系，或球坐標(biāo)系，或仿射坐標(biāo)系。造型坐標(biāo)系可以被放在世界坐標(biāo)系中的任意指定位置→形體或圖素可以放在世界坐標(biāo)系中的任何指定位置計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!（4）規(guī)一化設(shè)備坐標(biāo)（NDC:NormalizedDeviceCoordinateSystem）：左手直角坐標(biāo)系，對視圖區(qū)域歸一化定義

應(yīng)用程序指定視圖區(qū)域的實際取值范圍NDC——標(biāo)準(zhǔn)化接口（GKS），取值范圍：（0.0、0.0、0.0）～（1.0、1.0、1.0）用戶圖形數(shù)據(jù)→NDC值→應(yīng)用程序的可移植性計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!§2.2計算機三維造型原理一、計算機三維幾何模型二、復(fù)雜形體在計算機中的表示方式三、實體造型的本質(zhì)——宏編程四、特征造型五、特征造型用戶界面計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!

線框（Wireframe）模型，最早，廣泛應(yīng)用，頂點和鄰邊，樹形結(jié)構(gòu)圖2-3幾何形體的線框模型計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!

表面（surface）模型，有向棱邊→形體表面→形體，在線框模型的基礎(chǔ)上，增加有關(guān)面邊（環(huán)邊）信息、表面特征、棱邊連接方向等內(nèi)容定義了哪些線確定了一個面，以及面在環(huán)內(nèi)還是環(huán)外計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!

環(huán)——有序、有向邊組成的面的封閉邊界邊不能相交，相鄰兩條邊共享一個端點外環(huán)——確定面的最大外邊界，其邊按逆時針方向排序內(nèi)環(huán)——確定面中內(nèi)孔或凸臺的邊界，其邊按順時針方向排序。在面上沿一個環(huán)前進，其左側(cè)總是面內(nèi)，右側(cè)總是面外計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!

實體（Solid）模型，在表面模型的基礎(chǔ)上，定義了表面哪一側(cè)存在實體可用三種方法來定義：①在定義表面的同時，給出實體存在側(cè)的一點P；②用外環(huán)法向矢量來指明實體存在的一側(cè)；③用有向棱邊隱含地表示，右手法則，可檢查形體的拓?fù)湟恢滦?/p>

拓?fù)浜戏ǖ男误w在相鄰兩個面的公共邊界上，棱邊的方向正好相反計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!

實體——封閉表面圍成的一個空間域，歐氏空間R3中非空、有界的封閉子集，其邊界是有限面的并集幾何造型的可靠性和可加工性←形體上任意一點的足夠小的鄰域在拓?fù)渖蠎?yīng)是一個等價的封閉圓，即形體上圍繞該點的鄰域在二維空間中可構(gòu)成一個單連通域——滿足這個定義的形體稱之為正則形體非正則形體，圖2-6計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!二、復(fù)雜形體在計算機中的表示方式線框模型、表面模型和實體模型是計算機圖形系統(tǒng)中幾何形體的低層次模型，被用于最簡單、最基本的幾何形體——體素在應(yīng)用程序的層面上，復(fù)雜形體的高層次表示，有：

特征表示

構(gòu)造的實體幾何表示（CSG）

邊界表示（BRep）

單元分解表示

掃描表示計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!圖2-7基本體素及其定義參數(shù)

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!CSG表示的優(yōu)點：●數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較簡單，數(shù)據(jù)量比較小，內(nèi)部數(shù)據(jù)的管理比較容易；●每個CSG表示都和一個有效實體相對應(yīng)；●CSG表示可以方便地轉(zhuǎn)換成BRep表示，從而可支持廣泛的應(yīng)用；●CSG表示的實體容易修改。CSG表示的缺點：●產(chǎn)生和修改形體的操作種類有限，基于集合運算對形體的局部操作不易實現(xiàn)；●由于形體的邊界幾何元素（點、邊、面）是隱含地表示在CSG中（由程序形成），故顯示與繪制CSG表示的實體需要較長的時間（總要運行一段程序）。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!BRep表示的優(yōu)點是：●表示形體的點、邊、面等幾何元素是顯式表示的，使繪制BRep表示形體的速度較快，而且比較容易確定幾何元素間的連接關(guān)系；●對形體的BRep表示可有較多的操作和運算；BRep表示的缺點是：●數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要大量的存儲空間，維護內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的程序比較復(fù)雜；●修改形體的操作較難實現(xiàn)；●BRep表示并不一定對應(yīng)一個有效形體，需要有專門的程序來保證BRep表示形體的有效性、正則性等。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!（4）特征表示——從應(yīng)用層面來定義形體，可以較好地表達設(shè)計者的意圖，為制造和檢驗產(chǎn)品或形體提供技術(shù)依據(jù)和管理信息“特征”是一種概念從應(yīng)用的角度來看，實體所具有的屬性，如形狀、精度、材料和性能等就是實體的特征從幾何形體建模的角度看，特征是一組具有特定關(guān)系的幾何或拓?fù)湓?，是一組可加工表面的集合，是一個有形的參數(shù)化幾何實體。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!（6）應(yīng)用系統(tǒng)中的形體表示方式：對于一個實用的幾何造型系統(tǒng)，不需要同時使用上述五種表示，也不可能只采用其中的一種表示，一般根據(jù)應(yīng)用要求和計算機系統(tǒng)配置采用幾種表示相結(jié)合的方式，由此形成了CSG單表示結(jié)構(gòu)，圖2-9BRep單表示結(jié)構(gòu)，圖2-10CSG-BRep雙表示結(jié)構(gòu)，圖2-11混合表示結(jié)構(gòu)，在雙表示結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再擴充單元分解表示和掃描表示等。不同表示結(jié)構(gòu)，人機交互方式不同，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不同計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!圖2-10BRep單表示結(jié)構(gòu)計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!

70年代初，美國Rochester大學(xué)推出了以CSG表示為基礎(chǔ)的PADL-1系統(tǒng)；日本北海道大學(xué)推出了以Coons曲面片為邊界的TIPS系統(tǒng)；美國MIT大學(xué)推出了以線框邊界為基礎(chǔ)的ADAM系統(tǒng)；美國Stanford大學(xué)推出了以歐拉操作為基礎(chǔ)的Geomod系統(tǒng)；英國Cambridge大學(xué)推出了以邊界表示為基礎(chǔ)的Build-1系統(tǒng)。80年代初，由Build-1演變形成的Romulus系統(tǒng)、美國的PADL-2系統(tǒng)、由ADAM演變形成的ANVIL系統(tǒng)，對幾何造型技術(shù)的發(fā)展起了較大的推動作用由Romulus發(fā)展出了GMS、ME-30、ACIS等幾何造型系統(tǒng)；由ANVIL開發(fā)出了GMsolid、Unigraphics、CADDS、Tiger等幾何造型系統(tǒng)目前，國際上應(yīng)用較廣的幾何造型系統(tǒng)有IBM公司的CADAM、CATIA；SDRC公司的Geomod；PT公司的Pro/Engineer；SpatialTechnology公司的ACIS；Cimplex公司的Cimplex等。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!任何復(fù)雜的幾何形體都可用簡單形體的組合來表示，通常用正則集合運算來實現(xiàn)這種組合，其中可配合執(zhí)行必要的幾何變換簡單形體、正則集合運算、幾何變換等都是子程序，即軟件的工具或命令計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!特征造型——基于實體的CSG、BRep等表示結(jié)構(gòu)，先生成基本形體特征，再在其上添加或去除一些特征，從而構(gòu)造出復(fù)雜形體，模型中不僅包含了產(chǎn)品完整的幾何信息，還包含了所需要的各種非幾何信息它是面向制造全過程，實現(xiàn)CAD/CAE/CAM集成的重要手段1988年末ISO頒布的PDES/STEP標(biāo)準(zhǔn)草案，將形狀、容差和材料特征列為產(chǎn)品信息模型的構(gòu)成要素→特征造型獲得了法定地位和廣泛應(yīng)用在應(yīng)用軟件中，開辟“屬性備注”將非幾何信息納入實體模型之中計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!

（2）特征的定義與分類

特征造型技術(shù)是一個新興的研究和應(yīng)用領(lǐng)域→關(guān)于特征本身還沒有形成一個明確的定義，從不同的應(yīng)用角度對特征有不同的定義從零件加工的角度，特征被定義為加工操作和工具有關(guān)的零部件形式以及技術(shù)特性；從形體建模的角度，特征是一組具有特定關(guān)系的幾何或拓?fù)湓兀粡脑O(shè)計人員角度，特征是用于設(shè)計、分析和評估的基本元素。總而言之，特征是將設(shè)計、分析和加工中使用的幾何、拓?fù)浜凸δ芑匦陆M織，形成更高層次、更方便設(shè)計的操作對象，它應(yīng)當(dāng)反映設(shè)計、分析、加工、裝配等過程中進行推理判斷所需要的全部信息。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!形狀特征——在零件整體上呈一定布局的，具有特定形狀并對應(yīng)特定功能的局部。精度特征——形位公差、尺寸公差、表面光潔度和檢測要求等非幾何信息。材料特征——材料種類、機械性能和物性參數(shù)等。裝配特征——包括裝配體中各零件的位置關(guān)系、公差配合、功能關(guān)系、動力學(xué)關(guān)系等。分析特征——有關(guān)工程分析方面的特征。例如，有限元分析中的梁特征和板件特征等。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!（4）特征造型系統(tǒng)的實現(xiàn)模式目前特征造型系統(tǒng)的實現(xiàn)主要有四種模式：圖2-24特征附加定義特征自動識別特征自動重構(gòu)基于特征的造型這四種模式也就是特征造型系統(tǒng)的發(fā)展歷程計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!早期，采用特征附加定義的方式→系統(tǒng)的特征信息采用傳統(tǒng)的實體造型系統(tǒng)→零件幾何模型再進入特征附加定義系統(tǒng)，通過交互的定義操作→高層的特征信息附加到已有的幾何模型之上實現(xiàn)較為簡單，但有很多缺陷：形體設(shè)計中仍以低級的幾何操作為主，設(shè)計效率低特征交互定義繁瑣，而且與幾何模型無內(nèi)在關(guān)聯(lián)，當(dāng)零件形狀發(fā)生變化時，其特征交互定義必須重新進行計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!直接從傳統(tǒng)實體造型系統(tǒng)構(gòu)建的幾何模型中自動識別出所需特征存在一定的困難，一種解決途徑就是在純幾何模型與特征模型之間引入與特定應(yīng)用無關(guān)的元特征——形狀特征首先，通過支持形狀特征及操作的形狀特征造型系統(tǒng)→零件的形狀特征模型然后，根據(jù)不同的應(yīng)用場合，把形狀特征模型解釋成更高層的應(yīng)用特征模型這種方式消除了特征自動識別所帶來的復(fù)雜匹配過程，具有較高的效率及系統(tǒng)可擴充性，但用戶面對的仍然是缺乏實際含義的形狀特征和操作，不能很好地支持基于高層次概念設(shè)計的工作計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!五、特征造型用戶界面應(yīng)用軟件，實體造型，基于上述表示法，先生成基本形體特征，再添加或去除一些幾何特征→復(fù)雜實體流行CAD軟件種類很多，依據(jù)的計算機圖形學(xué)原理相同，并且遵守著各種ISO界面標(biāo)準(zhǔn)，但不同開發(fā)商提供的產(chǎn)品存在著顯著的差別，反映在用戶界面上，既大體相似，又有不同風(fēng)格AutoCAD2000和SolidEdge8.0的三維實體造型用戶界面，圖2-12，圖2-13計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!圖2-13SolidEdge8.0窗口布局

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!AutoCAD2000，集成化單一程序

Model/Layout選項卡和系統(tǒng)狀態(tài)控制按鈕，切換不同的環(huán)境SolidEdge8.0，模塊化的軟件包不同的環(huán)境是相對獨立的模塊四個環(huán)境：零件、鈑金、裝配和工程圖每個環(huán)境生成自己獨特的SolidEdge文件計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!圖2-14AutoCAD2000基本體素

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!圖2-16體素集合運算

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!圖2-17SolidEdge8.0特征工具條

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!圖2-18在EdgeBar窗口中瀏覽和修改特征樹a)EdgeBar瀏覽器窗口b)特征編輯菜單計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!圖2-19SolidEdge工作區(qū)中的坐標(biāo)系

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!AutoCAD2000中坐標(biāo)系統(tǒng)顯得不是那么直觀和方便在AutoCAD中，“造型坐標(biāo)系”被稱為“用戶坐標(biāo)系（UCS）”，有專門的UCS工具條用于造型坐標(biāo)的設(shè)置、命名和引用等操作，圖2-21計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!在AutoCAD中，造型坐標(biāo)的建立或指定，并不直接產(chǎn)生一個類似于SolidEdge中的草圖平面的正視圖窗口，只是改變了參數(shù)輸入的參照系，由UCS坐標(biāo)系標(biāo)示符指示，圖2-22要使輪廓繪制平面呈正視圖，需要通過觀察坐標(biāo)的選擇或設(shè)置來實現(xiàn)觀察坐標(biāo)的選擇和設(shè)置是通過View工具條和ViewPointPresets對話框來完成，選擇“相對UCS”，圖2-23計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!圖2-23AutoCAD中觀察坐標(biāo)的選擇和設(shè)置

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!一、AutoCAD啟動二、AutoCAD工作窗口三、AutoCAD的工具條集合四、二維草圖的規(guī)劃與設(shè)計五、AutoCAD界面的友好性六、AutoCAD的智能繪圖功能七、幾何約束與尺寸驅(qū)動八、對象選擇操作的多樣性九、AutoCAD的坐標(biāo)系統(tǒng)和圖形的基點十、AutoCAD的圖層、塊、組和設(shè)計中心十一、AutoCAD的日志文件十二、AutoCAD軟件的開放性計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!圖2-25AutoCAD空白窗口

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!二、AutoCAD工作窗口五個部分：下拉菜單條、浮動工具條、繪圖區(qū)、命令窗口、狀態(tài)行還有一個隱藏的，局域視圖窗口，用于顯示所選局部區(qū)域的貼近視圖

圖2-9為AutoCAD工作窗口的典型布局：頂部是菜單條，菜單條下面和窗口左邊是工具條，最下面是狀態(tài)行，其上為命令窗口，其余部分為繪圖區(qū)計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!

下拉式菜單選項有三種情況：單一命令，直接執(zhí)行AutoCAD的某種操作；級連菜單，有三角形指示符（▲），意味著該菜單項有若干次級命令，它們提供更詳細(xì)的選項組；還有一些菜單項后面跟一個省略號（…），點擊該選項會彈出一個對話框。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!

命令窗口，AutoCAD2000特有，不同于其它Windows應(yīng)用程序以行文本的形式記錄用戶操作的指令序列和系統(tǒng)的響應(yīng)及提示，是DOS平臺下AutoCAD風(fēng)格的保留，但不是消極的習(xí)慣性保留，而是對純粹的Windows界面的積極補充，對用戶完成命令操作起“即時引導(dǎo)”作用，還可作為一幅圖形的生成過程記錄（日志文件）保存下來，也可作為一段宏程序使用，這對于AutoCAD軟件的二次開發(fā)極為有用單擊Standard工具條中的List工具，可以打開AutoCAD的文本（Text）窗口，顯示出圖形中被選定對象的有關(guān)信息計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!圖2-27AutoCAD工作窗口的另一種布局

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!圖2-29Options對話框中文件列表

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!圖2-30工具菜單

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!ModifyⅡ（修改Ⅱ）編輯復(fù)雜對象的命令，如多義線、復(fù)合線、三維實體及陰影線等；ObjectProperties（對象屬性）設(shè)置對象的屬性；ObjectSnap（對象捕捉）幫助用戶選取對象上的特定點，如端點、中點、圓心等；Refedit（引用編輯）用于改變符號或背景圖形，這些符號和背景圖形是作為外部參考圖形輸入的；Reference（引用）用于控制圖形的交叉引用；Render（渲染）用于控制AutoCAD的渲染功能；Shade（明暗）用于控制三維模型的顯示方式；Solids（實體）用于創(chuàng)建三維實體；計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!四、二維草圖的規(guī)劃與設(shè)計三維實體幾何模型的建立，以二維平面圖形（截面輪廓）的拉伸、旋轉(zhuǎn)和三維實體的布爾運算等為主要方法用于拉伸或旋轉(zhuǎn)而形成三維實體的二維平面輪廓圖被稱為二維草圖，不同于工程圖（三視圖）計算機繪圖軟件具有強大的編輯和修改功能→草圖的繪制宜采用“從整體到局部，從粗略到精細(xì)”的操作策略，這樣的繪圖過程被稱為“規(guī)劃與設(shè)計”計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!Draw（繪圖）和Modify（修改）工具條是AutoCAD二維繪圖使用的主要工具條，圖2-31其中各工具的功能說明見表2-1SolidEdge將這兩個工具條合二為一了一般的CAD軟件還提供了用界標(biāo)點（Grips）編輯或修改圖形的功能。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!表2-1AutoCAD繪圖工具條與修改工具條中的工具

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!在交互式的用戶界面上進行繪圖或造型操作時，理解系統(tǒng)與用戶的交流方式是至關(guān)重要的。AutoCAD軟件提供了豐富的界面信息，以提示用戶“系統(tǒng)目前處于什么狀態(tài)，用戶應(yīng)當(dāng)或可以做什么？”工具條上的激活按鈕表明系統(tǒng)當(dāng)前的命令狀態(tài)不同的光標(biāo)樣式也表明系統(tǒng)的不同狀態(tài)，表2-2

工具提示框以文本方式顯示出光標(biāo)所指按鈕的命令名狀態(tài)行以文本方式顯示出系統(tǒng)當(dāng)前的操作狀態(tài)、選點光標(biāo)當(dāng)前位置的坐標(biāo)值、需要用戶進行的操作等命令窗口以文本方式顯示出用戶輸入的命令和數(shù)據(jù)，給出下一步操作的引導(dǎo)等

鼠標(biāo)右鍵單擊彈出的菜單列出了鼠標(biāo)所指區(qū)域可進行的操作計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!AutoCAD命令（Command）窗口中出現(xiàn)一組選項（在[]中）時，應(yīng)當(dāng)注意其中的大小寫字母。如果用鍵盤輸入以選取相應(yīng)的選項，只需要輸入這些大寫字母AutoCAD命令提示具有清晰的樹型結(jié)構(gòu)

圖2-32為畫?。ˋrc）命令結(jié)構(gòu)。用戶發(fā)出命令后，作為響應(yīng)，AutoCAD以提示行信息的形式提供若干選項。根據(jù)用戶選擇的選項不同，AutoCAD可能進一步提供下一級的選項組，或者進行某種操作計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第56頁!

AutoCAD的界面樣式可以由用戶設(shè)置選擇“工具（Tools）→偏好（Preference）”打開偏好（Preference）對話框，在其中就可以完成對界面樣式的設(shè)置AutoCAD還允許用戶對鍵盤和鼠標(biāo)操作進行設(shè)置

在線幫助是大多數(shù)軟件都具有的按F1鍵或菜單條上的“Help→AutoCADHelpTopics”，屏幕上出現(xiàn)AutoCAD的幫助主題窗口，圖2-33，選擇相應(yīng)的主題或輸入檢索詞，就可找到所需的說明在某個命令操作過程中打開AutoCAD的幫助窗口，則與該命令相關(guān)的說明就直接顯示出來，圖2-34為啟動Move命令之后按F1鍵或菜單條上的“Help→AutoCADHelpTopics”所得到的結(jié)果計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第57頁!圖2-34AutoCAD命令操作說明

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第58頁!六、AutoCAD的智能繪圖功能

智能繪圖是在用戶操作過程中由CAD軟件自動發(fā)現(xiàn)和保持某種幾何特征的動態(tài)輔助繪圖功能，也可稱為捕捉跟蹤功能在用戶執(zhí)行繪圖操作過程中，隨著定點光標(biāo)接近某些特定的方向、特定的幾何點或特定的幾何關(guān)系時，系統(tǒng)自動地發(fā)現(xiàn)、捕捉和跟蹤它們，從而幫助用戶精確繪圖系統(tǒng)對特定方向的捕捉與跟蹤稱為極點跟蹤（PolarTracking），對特定幾何點的捕捉稱為對象捕捉，對特定幾何關(guān)系的捕捉稱為關(guān)系捕捉計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第59頁!

動態(tài)捕捉功能與動態(tài)跟蹤功能相配合，使定點光標(biāo)在移動過程中鎖定跟蹤被捕捉到的幾何點、方向或關(guān)系在SolidEdge中，將這些智能繪圖功能稱為關(guān)系指示器，并將動態(tài)捕捉和跟蹤功能合二為一在畫線操作中的“封閉（Close）”命令，用來封閉一系列連續(xù)畫出的線段序列，即將線段序列的起點與終點連起來，這也可以被看作是一種捕捉功能

圖2-35是AutoCAD畫圖設(shè)置（DraftingSettings）對話框中的對象捕捉選項卡計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第60頁!七、幾何約束與尺寸驅(qū)動

幾何約束，是指對圖形中幾何元素之間某些特定幾何關(guān)系所施加的控制，無論怎樣改變圖形，這些關(guān)系始終保持不變在智能繪圖過程中，一些幾何關(guān)系通過動態(tài)捕捉和跟蹤功能，已經(jīng)被施加到圖形中。另外還有一些關(guān)系命令，使用戶可以為圖形增加關(guān)系約束，從而更加精確地修改圖形被施加的關(guān)系約束，以相應(yīng)關(guān)系標(biāo)記顯示出來計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第61頁!在特征工具條上有一個命令選項被用來指定尺寸的類型，是驅(qū)動型還是被動型，缺省設(shè)置為驅(qū)動型。這兩種類型以尺寸標(biāo)注的顏色不同來區(qū)分某些尺寸由于其它尺寸和關(guān)系的約束無法成為驅(qū)動尺寸時，它們被自動設(shè)置為被動尺寸AutoCAD軟件中圖形的各部分尺寸都是由繪圖或修改命令直接輸入的，尺寸標(biāo)注并不對圖形產(chǎn)生影響和約束，因此也就沒有驅(qū)動尺寸和被動尺寸之分，任何一個尺寸都可以隨意進行修改。當(dāng)然，由于幾何約束的存在，某一尺寸被修改后，圖形的相關(guān)部分，進而有關(guān)尺寸也隨之變化也就是說，AutoCAD軟件中圖形的任何一個尺寸都是驅(qū)動尺寸，也又都是被動尺寸。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第62頁!也可在命令窗口中鍵入對象選擇命令來進行對象選擇操作。AutoCAD的對象選擇命令有：All[all↓]Crossing[C↓]CrossingPolygon[CP↓]Fence[F↓]Last[L↓]Multiple[M↓]Previous[P↓]Window[W↓]WindowPolygon[WP↓]Auto[au↓]Single[si↓]計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第63頁!在AutoCAD環(huán)境中，移動、粘貼或?qū)胍粋€圖形對象時，需要指定一點作為基點移動變換需要一個移動起點和一個移動矢量，基點就是這個移動矢量的起點，隨后通過鼠標(biāo)拖動光標(biāo)在屏幕上劃過的距離和方向，或者通過鍵盤輸入的移動終點坐標(biāo)，就確定了移動矢量基點可以在圖形內(nèi)，也可以在圖形外，不論它是否在被移動對象上，都與被移動對象一起進行剛性移動計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第64頁!十、AutoCAD的圖層、塊、組和設(shè)計中心AutoCAD提供了強大的圖形組織與管理功能

層（Layer）用于區(qū)分同一幅圖中不同類型的信息一幅復(fù)雜的圖形由許多“透明”的層片疊加而成，每一層上存放不同的各類信息。各個層可以隨時打開或關(guān)閉，使它們能夠分別顯示或繪制，或者以不同組合的方式顯示AutoCAD對層數(shù)沒有限制，在新圖中缺省層號為0計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第65頁!

塊（Block）的概念在字處理軟件中是眾所周知的，它是文檔中被選定的一組字符、一段文字或一部分圖表等，可以拷貝（復(fù)制）、粘貼、移動或刪除，在Windows環(huán)境中還可以將其復(fù)制到剪切板中，從而在多任務(wù)間共享AutoCAD用塊的方式編輯圖形文檔的做法與字處理軟件相似在一個圖形文件中，可以將選定的一部分圖形定義成一個塊，從而保存或插入其它圖形文件或同一文件的另一個地方，也可將整個文件作為一個塊來使用計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第66頁!

被定義為塊的圖形是一個沒有“模型驅(qū)動”的圖符，不能用繪圖命令或修改命令進行修改要修改已定義的塊，必須先將其分解為組件（有模型驅(qū)動），然后分別進行編輯，最后再重新組合成塊，這個過程稱為塊的重定義在圖形中插入塊實質(zhì)上是一種動態(tài)鏈接，當(dāng)重新定義已被插入到圖形中的塊時，圖形中所有對該塊的“引用”之處都將隨著發(fā)生相應(yīng)變化當(dāng)用插入塊（InsertBlock）工具將一個圖形文件插入到當(dāng)前圖形中時，被插入的圖形自動變?yōu)楫?dāng)前圖形中的一個塊，但對于塊的重新定義不會影響到被引用的圖形文件，除非用戶特意用塊保存命令將其覆蓋在圖形中插入塊時，可對塊進行縮放和旋轉(zhuǎn)，也可修改被插入塊的屬性，使其沿某個方向延伸計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第67頁!創(chuàng)建組的方法與創(chuàng)建塊類似，但要在“組創(chuàng)建（ObjectGrouping）”對話框中進行修改塊時需要先將塊分解，然后再進行編輯；組則不需要分解就可以直接進行修改，而且修改結(jié)果只對當(dāng)前位置有效，不影響同一個組的其它拷貝組內(nèi)的對象并不僅僅綁定在本組，一個對象可以是多個組的成員，而且可以形成嵌套組（即組中有組）計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第68頁!十一、AutoCAD的日志文件在繪圖的最后，生成一份有關(guān)圖形繪制過程的永久記錄是必要的，其中保存的信息，尤其是有關(guān)塊、組和層的信息，對于使用你所繪制的圖形的其他人很有幫助每個AutoCAD圖形工程都會自動生成一個附帶的文本文件，它記錄了工程中所有出現(xiàn)在命令行中的信息，甚至記錄了整個繪圖過程，它也可以為自動執(zhí)行任務(wù)生成宏程序的源代碼，這就是所謂的日志文件（LogFile）使用環(huán)境支持（EnvironmentPreference）中的日志文件（LogFile）選項，就可以瀏覽這個文件，也可用WindowsNotepad或其它字處理程序?qū)⑵浯蛴〕鰜碛嬎銠C繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第69頁!由于AutoCAD是一個開放性的軟件，允許用戶進行改造，因此它的發(fā)展與完善具有明顯的“自然累積”特征，許多不同時期形成的工具（命令）同時存在，相互之間有可能存在重疊或不協(xié)調(diào)。也就是說，它并不象其它大多數(shù)CAD軟件系統(tǒng)那樣從一開始就經(jīng)過了周密的整體規(guī)劃和設(shè)計，因此，在具有開放性優(yōu)點的同時，嚴(yán)謹(jǐn)性有時會遇到挑戰(zhàn)（與其它軟件之間的數(shù)據(jù)交換時有障礙），工具（命令）體系也顯得繁雜。我們可以把AutoCAD軟件看作適于CAD應(yīng)用程序開發(fā)的高級語言程序（開發(fā)環(huán)境），類似于Basic、VisualBasic、VisualC、MATLAB等計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第70頁!一、設(shè)置工作區(qū)——單位、圖幅、尺度、比例正如手工繪圖一樣，用計算機繪圖之前，也要首先確定圖幅大小，即繪圖用紙張的大小，以便于圖形的打印輸出。然后，確定圖紙所對應(yīng)的尺度范圍，亦即圖幅所代表的空間大小，繪圖比例也就隨之被確定下來至于尺寸所采用的計量單位，可以根據(jù)我們的喜好，選擇毫米或英寸設(shè)置繪圖工作區(qū)是輸出二維圖形所不可缺少的環(huán)節(jié)，用戶不進行設(shè)置時，即默認(rèn)系統(tǒng)的缺省設(shè)置或上一次圖形輸出時的設(shè)置。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第71頁!圖2-36DrawingUnits對話框計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第72頁!（2）確定圖紙尺寸規(guī)格，設(shè)置繪圖工作區(qū)尺寸范圍與手工繪圖一樣，在CAD系統(tǒng)中繪圖，也要首先確定輸出圖紙的大小，這不是任意的首先根據(jù)所要繪制圖形的復(fù)雜程度，確定大致的圖紙尺寸，以保證圖形和標(biāo)注等完整、清晰，圖面布局合理、觀瞻勻稱；然后根據(jù)圖形輸出設(shè)備要求和工程圖技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在圖紙尺寸標(biāo)準(zhǔn)系列中選擇合適的紙張標(biāo)號；其次根據(jù)所表達對象的實際尺寸、標(biāo)注內(nèi)容的多少和視圖布局，確定圖形比例（要復(fù)合工程標(biāo)準(zhǔn)或慣例）圖紙尺寸和圖形比例確定之后，繪圖工作區(qū)的尺寸范圍也就隨之確定下來，后續(xù)的繪圖操作都要在這個范圍內(nèi)進行表2-4為AutoCAD系統(tǒng)的紙張標(biāo)號、繪圖比例和工作區(qū)尺寸計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第73頁!

為了方便工程技術(shù)人員進行設(shè)計，AutoCAD的繪圖操作命令都是以零件的真實尺寸來驅(qū)動的，亦即在各種繪圖操作命令執(zhí)行過程中，輸入零件的真實尺寸值，由程序根據(jù)繪圖比例自動換算出與圖幅對應(yīng)的圖形尺寸來。AutoCAD的繪圖比例也作用于尺寸標(biāo)注和文字標(biāo)注過程。在確定了最終輸出圖紙中的數(shù)字和文字大小之后，也要按照繪圖比例做相應(yīng)的放大或縮小，以得到軟件操作命令中所采用的數(shù)字或文字大小。這樣，一幅AutoCAD圖在被引用時，其所有的部分，包括圖形、數(shù)字、文字等，都能夠保持一致的比例進行縮放。注意，繪圖比例與顯示比例是兩回事。繪圖比例是指最終輸出圖紙中圖形尺寸與零件真實尺寸的比例；而顯示比例是顯示屏上圖紙尺寸與最終輸出圖紙尺寸之間的比例。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第74頁!二、運用圖層功能繪制鑄造工藝圖鑄造工藝設(shè)計的內(nèi)容豐富，需要表達的信息復(fù)雜多樣，利用AutoCAD軟件的圖層技術(shù)是非常方便的。要想對圖形對象進行分層管理，首先要創(chuàng)建所需要的圖層，這可以在層屬性管理器（LayerPropertiesManager）的對話框中進行。建立了所需要的圖層之后，就可以利用對象屬性（ObjectProperties）工具為圖形對象分配或改變圖層，也可以通過設(shè)置或改變當(dāng)前圖層，在某個圖層內(nèi)繪制新的圖形。通過控制圖層的可見性，可以隱藏不需要看到的圖形元素，只顯示所需的圖形內(nèi)容，從而使輸出的圖形簡潔明了，具有針對性。下面以圖2-37所示的零件為例說明鑄造工藝圖的繪制方法。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第75頁!（1）零件三視圖的繪制

在用AutoCAD繪圖時，首先要建立大致的幾何輪廓，確定對象的基本形狀，然后再進行修改，加入細(xì)節(jié)，這與手工繪圖有著明顯的差別。用AutoCAD繪圖基本上是一個交替地生成對象與編輯對象的過程。在繪圖過程中，用戶要注意提示信息以及對提示信息的響應(yīng)，同時注意如何利用已有的圖形元素作為參考點。AutoCAD提供了14種基本圖形，分別是點、直線、圓、圓弧、橢圓、橢圓弧、軌跡線、多義線、樣條曲線、3D面、實體、區(qū)域、文字和多行文本。所有的圖形都是在這些對象基礎(chǔ)上繪制的。另外還有5種不同的3D網(wǎng)格，是由3D面組成的三維曲面。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第76頁!圖2-38模型空間中的零件三視圖計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第77頁!（2）尺寸標(biāo)注AutoCAD的圖形尺寸標(biāo)注是非常方便的。由于圖形建立在模型空間之中，系統(tǒng)可以根據(jù)繪圖過程中輸入的各種數(shù)據(jù)自動提取尺寸數(shù)值。用戶也可以重新輸入所標(biāo)注的尺寸數(shù)值，如果該尺寸為驅(qū)動尺寸的話，圖形還會按照所標(biāo)注的尺寸數(shù)值進行自動變化。創(chuàng)建零件尺寸圖層（DimensionsofPart），將零件尺寸存放于其上。在鑄造工藝設(shè)計時關(guān)閉該圖層，以使圖面簡潔，避免繁雜的尺寸標(biāo)注元素對命令操作造成的干擾計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第78頁!繪制鑄造工藝圖需要采用紅藍兩色線條或符號。紅色表示鑄件、澆注系統(tǒng)、冒口和分型面等內(nèi)容；藍色表示砂型、砂芯和冷鐵首先確定澆注位置與分形面，用紅色線條和字符標(biāo)出；其次確定非鑄出孔及槽，用紅色線條在零件圖相應(yīng)結(jié)構(gòu)上打叉或?qū)⑵渫考t；然后確定不同面上的機械加工余量和拔模斜度，從而獲得鑄件結(jié)構(gòu)和尺寸。鑄件尺寸標(biāo)注用紅色在專設(shè)的圖層(DimensionsofCasting)中進行用紅色線條繪制冒口與澆注系統(tǒng)；用藍色線條繪制砂芯、冷鐵以及鑄型中的芯座結(jié)構(gòu)等。圖2-40是模型空間中繪制的鑄造工藝圖；圖2-41是鑄造工藝圖的圖紙布局計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第79頁!圖2-41鑄造工藝圖的圖紙布局計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第80頁!§2.5AutoCAD三維實體造型AutoCAD采用實體建模方式生成復(fù)雜形體的三維幾何模型。所謂實體建模是一種直接把三維對象定義成實體而不是曲面線框的建模方式采用實體建模方式建立三維模型時，必須從模型的基本形狀開始——如立方體、錐體、圓柱體等，這些基本形體稱為體素，然后再在基本形體上添加或減去一些基本體素以圖2-33所示實體來說明如何在AutoCAD中建立三維幾何模型計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第81頁!

創(chuàng)建圖形文件：創(chuàng)建一個名為“實體舉例”的圖形文件，在其中建立實體模型。1）【文件】→【新建】→【Drawing1】；2）【文件】→【另存為】→【實體舉例】→【確定】

生成基本體素：1）在Solids工具條上單擊Box，或在命令窗口中鍵入Box↓；2）在specifycornerofboxor[CEnter]<0,0,0>:提示后，鍵入3,2.5,0↓（注意這里的坐標(biāo)單位為缺省設(shè)置，英寸）；3）在Specifycorneror[Cube/Length]:提示后，鍵入@7,4,1↓，生成一個長度為7英寸，寬度為4英寸，高度為1英寸的長方體計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第82頁!圖2-42建立基座長方體

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第83頁!圖2-43用多義線畫矩形

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第84頁!

連接基本體素：將剛建立的兩個體素連接起來首先，將新生成的長方體移動到所需的位置上，然后再將兩個長方體合并成一個實體1）從Modify工具條上啟動Move命令，選取較小的長方體，然后鍵入↓；2）在“Basepoint:”提示下，采用“MidpointOsnap”模式，單擊小長方體前上邊線的中間位置，圖2-45；3）在“Secondpoint:”提示下，單擊大長方體的底邊中間位置，圖2-46；4）單擊Modify→SolidsEditing→Union，或在命令窗口中直接鍵入Uni↓；5）在“Selectobjects:”

提示下，分別選取兩個長方體，并鍵入↓，結(jié)果如圖2-47所示計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第85頁!圖2-46捕捉大長方體前下邊線的中點

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第86頁!

建立負(fù)實體：通過建立負(fù)實體切除復(fù)合實體中的一部分1）在Solids工具條上單擊Cylinder，或直接在命令窗口中鍵入Cylinder↓；2）在“Specifycenterpointforbaseofcylinderor[Elliptical]<0,0,0>:”提示下，鍵入9,5.5,0↓；3）在“Specifyradiusforbaseofcylinderor[Diameter]:”提示下，鍵入0.25↓；4）在“Specifyheightofcylinderor[Centerofotherend]:”提示下，鍵入1.5↓，畫出了圓柱體；5）在y軸負(fù)方向上距圓柱體兩英寸的地方復(fù)制這個圓柱體，圖2-48；6）選擇Modify→SolidsEditing→Subtract，或直接由命令窗口鍵入Su↓；7）在“Selectsolidsandregionstosubtractfrom…Selectobjects:”提示下，選取由兩個長方體組合而成的復(fù)合實體，鍵入↓；8）在“SolidsandregionstosubtractSelectobjects”提示下，選取兩個圓柱體，鍵入↓，從而將兩個圓柱體從復(fù)合實體中減去。9）為了便于觀察實體，選擇View→Hide，就可看到消除隱藏線后的實體，如圖2-49計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第87頁!圖2-49從復(fù)合體中減去兩個圓柱體

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第88頁!圖2-50在基座上表面繪制多義線

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第89頁!

沿曲線路徑拉伸：使用Extrude命令可以將任意形狀的平面多義線沿著一個路徑拉伸，這個路徑可以是由圓弧、平面多義線或三維多義線等定義的1）選擇View→Zoom→Extents，并關(guān)閉柵格；2）選擇View→Hide，這將有助于我們在以下步驟中觀察與選擇模型；3）選取Tool→OrthographicUCS→Left，將UCS調(diào)整到與基座左端面平行的位置；4）從圖2-52所示的點處開始繪制多義線，為了能夠選中基座角點處的垂直邊的中點，使用了MidpointOsnap捕捉方式；確定了點后，輸入如下相對坐標(biāo)值：@2<180，@1<270，@2<180，完成這些操作后，得到的圖形如圖2-52所示；計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第90頁!5）從Modify工具條上單擊Fillet，然后鍵入R↓，設(shè)置圓角半徑；6）鍵入4↓，作為圓角半徑；7）鍵入↓，回到Fillet命令，然后鍵入P↓，選擇Polyline選項；8）單擊所畫的多義線；9）選擇Tools→NewUCS→Y（繞y軸旋轉(zhuǎn)），然后鍵入90↓，從而把UCS繞y軸旋轉(zhuǎn)了90度，使UCS平行于基座前端面；10）按圖2-53所示，以0.35為半徑畫圓；11）在Solid工具條上單擊Extrude按鈕，再單擊圓，然后鍵入↓；12）在“Specifyheightofextrusionor[Path]:”提示下，鍵入P↓，進入Path選項狀態(tài)；13）在“Selectextrusionpath:”提示下，單擊多義線，生成一個實體“管道”；14）單擊SolidsEditing工具條上的Subtract，然后選取基座實體，鍵入↓；15）在“Selectobjects:”提示下，單擊實體“管道”，鍵入↓，結(jié)果如圖2-54所示計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第91頁!圖2-54減掉實體“管道”后的結(jié)果

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第92頁!圖2-55錐形方體頂部放大后的視圖

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第93頁!圖2-56錐形方體頂面上繪制的多義線

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第94頁!調(diào)整實體姿態(tài)：將剛剛建立的旋轉(zhuǎn)實體的姿態(tài)進行一下調(diào)整1）選擇Modify→3DOperation→Rotate3D；2）在“Selectobjects:”提示下，選擇旋轉(zhuǎn)實體，鍵入↓；3）在“AxisbyEntity/Last/View/Xaxis/Yaxis/Zaxis/<2point>”提示下，使用MidpointOsnap，單擊錐形方體上表面的前棱邊的中間部位，如圖3-50所示；4）在“2ndpointonaxis:”提示下，再次使用MidpointOsnap，單擊錐形方體上表面的后棱邊的中間部位，如圖2-58所示；5）在“<Rotationangle>/Reference:”提示下，鍵入5↓，將旋轉(zhuǎn)實體頃轉(zhuǎn)5°；6）在SolidsEditing工具條上單擊Subtract，再單擊錐形方體，然后鍵入↓；7）在“Selectobject:”提示下，單擊旋轉(zhuǎn)體，鍵入↓，結(jié)果如圖2-59計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第95頁!圖2-59從錐形方體上減去旋轉(zhuǎn)體

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第96頁!圖2-60將實體一分為二

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第97頁!圖2-61選擇做圓角的邊線

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第98頁!7）鍵入Regen↓返回到模型的線框視圖狀態(tài)；8）單擊Modify工具條上的Chamfer按鈕，或直接從命令窗口中鍵入Cha↓；9）在“Selectfirstlineor[Polyline/Distance/Angle/Trim/Method]:”提示下，單擊兩個圓孔的上邊沿，如圖2-63所示，此時實體上表面呈亮顯，提示信息變?yōu)椤癊ntersurfaceselectionoption[Next/OK(current)]<OK>:”；亮顯面代表基面，在下面的步驟中將被作為參考面（鍵入N↓則選擇其它相鄰的面，如孔的側(cè)面，作為基面）；10）鍵入↓，確認(rèn)當(dāng)前呈亮顯的面為基面；11）在“Specifybasesurfacechamferdistance<0.5000>:”提示下，鍵入0.125↓，表明呈亮顯的表面上倒角的寬度為0.125；12）在“Specifyothersurfacechamferdistance<0.5000>:”提示下，鍵入0.2↓，表明在圓孔側(cè)面上倒角的寬度為0.2；13）在“Selectanedgeor[Loop]:”提示下，點擊兩個孔的邊沿，鍵入↓。完成后的實體如圖2-64所示計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第99頁!圖2-64圓孔口倒角后的結(jié)果

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第100頁!一、模型空間與圖紙空間

最為通用的工程視圖就是正交投影圖。這種類型的視圖一般包括對象的頂視圖、正視圖、左視圖（或右視圖）和局部（剖）視圖等，有時為了便于讀者識圖，還附加一個三維軸測圖為了在AutoCAD環(huán)境中由三維實體模型直接生成二維工程視圖，需要首先了解一下模型空間和圖紙空間的概念計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第101頁!圖2-65模型空間與圖紙空間

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第102頁!由實體模型生成三視圖的基本步驟如下：首先進入圖紙空間，并調(diào)整浮動于其上的模型空間視窗邊框的大?。辉诳瞻椎哪Ｐ涂臻g中生成一個新的實體模型，或?qū)胍粋€現(xiàn)有的實體模型，并調(diào)整視窗坐標(biāo)系的方位，使實體處于視窗中合適的位置，從而得到個視圖（假如是主視圖）；然后由主視圖生成俯視圖和左視圖等下面以圖2-37所示的零件為例，介紹由三維實體模型生成三視圖的方法與技巧，并著重介紹標(biāo)準(zhǔn)的主視圖、左視圖、俯視圖、剖視圖生成方法計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第103頁!然后，由主視圖視口創(chuàng)建左視圖及俯視圖的視口執(zhí)行下拉菜單Draw→Solids→Setup→View命令。按照狀態(tài)行提示鍵入ortho或o；接下來指定視口的投影方向，選擇主視口的左邊（創(chuàng)建左視圖視口）或頂邊（創(chuàng)建俯視圖視口），出現(xiàn)一條十字橡筋線；然后拉動十字橡筋線點選新建視口的兩個對角點位置，可以調(diào)用對象捕捉和極點跟蹤保證對齊，此時也可不對視圖位置進行精確對齊，以后還可以再調(diào)整。左視圖放在主視圖的右邊，俯視圖放在主視圖的下邊。最后，輸入視圖名稱，鍵入回車結(jié)束命令，結(jié)果如圖2-66所示計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第104頁!三、將各視口中的三維模型變成三視圖前面已用SOLVIEW命令創(chuàng)建了一系列視口，但應(yīng)注意，其中的圖形并不是二維的，仍然是三維模型。我們所看到的是三維模型的線框從不同方向觀察的效果，這并不符合工程視圖的表達方式，其中許多線條是多余的，而有些必要的線條又沒有，需要通過SOLPROF或SOLDRAW命令生成三維實體的二維視圖計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第105頁!圖2-67模型空間中的三維實體模型及其正交投影計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第106頁!此時，我們發(fā)現(xiàn)不可見輪廓線也是實線，需要進一步將其處理成虛線。執(zhí)行下拉菜單Format→Layer，選擇后綴為“-HID”及前綴為“PH-”的圖層，將它們的線型改為Dashed2（0.5倍率的虛線），不可見輪廓線就變?yōu)樘摼€。將“VPORTS”層關(guān)閉，視口的邊框線就被消隱，結(jié)果如圖2-69所示。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第107頁!四、由三維實體生成剖面圖在工程實際中，對稱型的機件其主視圖或左視圖往往采用剖面圖的表達方法。為了展示局部結(jié)構(gòu)，也經(jīng)常采用局部剖視圖調(diào)用命令“solview→Section”，在俯視圖或左視圖中選定兩點，它們之間的連線確定主視圖的剖切位置。選擇主視圖的視點，回車（默認(rèn)比例值）；取主視圖的中心點，回車；單擊確定視口的兩個對角點，輸入視圖名稱，即創(chuàng)建好全剖的主視圖視口用類似操作可以創(chuàng)建全剖的左視圖視口創(chuàng)建了剖視圖視口之后，仍然需要激活該視口，使用SOLPROF命令創(chuàng)建三維模型的2D輪廓線（下拉菜單Draw→Solids→Setup→Profile），否則不會生成剖視圖計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第108頁!按照上述操作并不容易成功，采用以下方法更為簡單可靠：回到模型空間，關(guān)閉實體所在圖層（0圖層），露出剖面圖模型，用二維繪圖和修改工具對剖面圖模型進行編輯修改，使其符合工程圖的表達規(guī)范和習(xí)慣然后，單擊“繪圖（Draw）→邊界創(chuàng)建（boundary）”，創(chuàng)建剖面線填充區(qū)域的邊界；繼而單擊“繪圖（Draw）→圖案填充（bhatch）”，在彈出的對話框中選擇圖案、設(shè)置比例、角度等參數(shù)，在將要填充區(qū)域的邊界范圍內(nèi)拾取點，單擊“確定”按鈕后，在模型空間中就生成了填充圖案，如圖2-70所示如果在圖紙布局中看不到剖面線，則在模型空間中檢查填充圖案所在的圖層，并做相應(yīng)修改，使其處于未被關(guān)閉的圖層中即可計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第109頁!五、由三維實體模型生成局部剖視圖、局部放大視圖及斜視圖生成局部視圖的操作方法與生成整體視圖基本相同選定視口，調(diào)用“tICS”命令，重新確定坐標(biāo)原點；畫波浪線確定視圖范圍，用“trim”命令修剪，再用“erase”命令刪除不需要的圖線；單擊視口工具條單個視口按鈕，選取兩對角點確定視口大小選定放大比例，把要放大的部分移動到視口；最后用“solprof”命令提取輪廓線，就創(chuàng)建了局部放大視圖用“mview”命令創(chuàng)建軸測圖視口轉(zhuǎn)入模型空間，調(diào)用“vpoint”命令，輸入軸測圖視點；利用視口工具條選定比例，得到軸測圖計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第110頁!圖2-71三維實體模型的工程視圖計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第111頁!圖形的物理實現(xiàn)——圖形設(shè)備（如顯示器、繪圖儀、打印機等）將圖形呈現(xiàn)出來，與設(shè)備密切相關(guān)，設(shè)備的屬性和特征將體現(xiàn)于最終的圖形中光柵顯示器，象素點集象素有大小，象素點陣有分辨率

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第112頁!二、計算機圖形系統(tǒng)的構(gòu)成及其界面的標(biāo)準(zhǔn)化計算機圖形系統(tǒng)的構(gòu)成，圖2-1由計算機、圖形設(shè)備、存貯設(shè)備和特定程序構(gòu)成

可移植性，設(shè)備互換性1974年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)化局（ANSI），“與機器無關(guān)的圖形技術(shù)”會議，制定計算機圖形標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)則1977年，美國計算機協(xié)會（ACM），圖形標(biāo)準(zhǔn)化委員會，“核心圖形系統(tǒng)”（CoreGraphicsSystem）的規(guī)范。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第113頁!計算機圖形標(biāo)準(zhǔn)——圖形系統(tǒng)及應(yīng)用系統(tǒng)中各界面之間進行數(shù)據(jù)傳送和通信的接口標(biāo)準(zhǔn)（稱之為數(shù)據(jù)及文件格式標(biāo)準(zhǔn)），以及供圖形應(yīng)用程序調(diào)用的子程序功能和格式標(biāo)準(zhǔn)（稱之為子程序界面標(biāo)準(zhǔn)）

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第114頁!三、計算機圖形系統(tǒng)中的坐標(biāo)系幾何對象，數(shù)學(xué)描述、形體造型、圖形輸入輸出→坐標(biāo)系方便造型，實現(xiàn)變換，控制輸出→五個坐標(biāo)系：世界坐標(biāo)系（全局坐標(biāo)系）

造型坐標(biāo)系（局部坐標(biāo)系）

觀察坐標(biāo)系

歸一化設(shè)備坐標(biāo)系

設(shè)備坐標(biāo)系圖2-2計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第115頁!（1）世界坐標(biāo)系（WCS:WorldCoordinateSystem）：右手直角坐標(biāo)系，定義整個圖形所在的空間——“模型空間”，又稱“用戶坐標(biāo)系”計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第116頁!（3）觀察坐標(biāo)系（VCS:ViewingCoordinateSystem）：左手直角坐標(biāo)系，可在世界坐標(biāo)系的任何位置、任何方向定義作用：①實現(xiàn)三維模型→平面視圖②通過視窗平面，輸出圖形的→歸一化設(shè)備坐標(biāo)。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第117頁!（5）設(shè)備坐標(biāo)系（DCS：DeviceCoordinateSystem）：左手直角坐標(biāo)系，在圖形輸出設(shè)備上指定窗口和視圖區(qū)，定義象素或位圖的坐標(biāo)計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第118頁!一、計算機三維幾何模型構(gòu)成三維形體的幾何元素間有兩種重要信息：

幾何信息——幾何元素性質(zhì)和度量關(guān)系，如位置、大小、方向等

拓?fù)湫畔ⅰ獛缀卧刂g的連接關(guān)系在計算機中，幾何信息和拓?fù)湫畔ⅰS形體

六層結(jié)構(gòu)：點(Vertex)→邊(Edge)→環(huán)(Loop)→面(Face)→外殼(Sell)→形體(Object)有冗贅不同類型：線框模型、表面模型和實體模型。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第119頁!線框模型的特點：結(jié)構(gòu)簡單、易于理解、適于多面體是表面模型和實體模型的基礎(chǔ)對于曲面形體，存在問題：①曲面“輪廓線”是隨視線方向的變化而變化的；②只有頂點和棱邊，幾何信息不連續(xù)，不能表明曲面的形狀和實體的充填域，也不能明確地指出給定的點與形體之間的關(guān)系（點在形體內(nèi)部、外部或表面上）不能實現(xiàn)剖切圖、消隱圖、明暗色彩圖、物性分析、干涉檢測、加工處理等表示或操作計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第120頁!圖2-4幾何形體的表面模型

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第121頁!

面——二維幾何元素，形體上一個有限、非零的區(qū)域，由一個外環(huán)和若干個內(nèi)環(huán)界定一個面可以無內(nèi)環(huán)，但必須有一個且只有一個外環(huán)面有方向性，外環(huán)法向矢量方向（以外環(huán)按右手法則確定）表面模型可以滿足面面求交、線、面消隱、明暗色彩圖、數(shù)控加工等的需要只表達了一個封閉的表面“殼”，實體究竟存在于表面的哪一側(cè)，并沒有給出明確的定義在物性計算、有限元分析等應(yīng)用中，缺乏完整性計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第122頁!圖2-5三維形體的實體模型

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第123頁!圖2-6非正則形體

計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第124頁!

（1）“構(gòu)造的實體幾何”表示——復(fù)雜形體可用簡單形體的運算組合來表示正則集合運算和幾何變換常用體素如圖2-7二叉樹，終端結(jié)點是體素或剛體運動的變換參數(shù)；非終端結(jié)點是正則集合運算或剛體幾何變換，這種運算或變換只對其緊接著的結(jié)點（子形體）起作用子樹（非變換葉子結(jié)點）表示結(jié)點組合及變換的結(jié)果樹根表示最終的結(jié)果，即整個形體

圖2-8CSG樹是無二義性的，但不是唯一的計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第125頁!圖2-8由簡單體素形成復(fù)雜形體計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第126頁!（2）邊界表示——用面、環(huán)、邊、點來定義形體的位置和形狀，詳細(xì)記錄了構(gòu)成形體的所有幾何元素的幾何信息和拓?fù)湫畔⒈阌谥苯哟嫒「鱾€面、面的邊界，以及頂點的定義參數(shù)有利于以面、邊、點為基礎(chǔ)的各種幾何運算和操作，如形體線框的繪制、有限元網(wǎng)絡(luò)的劃分，數(shù)控加工軌跡的計算、真實感彩色圖形的生成、扭轉(zhuǎn)、拉伸等變形處理計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第127頁!（3）CSG與BRep混合表示法——用CSG作為高層次抽象的數(shù)據(jù)模型，用BRep作為低層次的具體的表示形式。CSG樹的葉子結(jié)點除了存放傳統(tǒng)的體素的參數(shù)定義，還存放該體素的BRep表示；CSG樹的中間結(jié)點表示各子樹的運算結(jié)果。用這樣的混合模型對用戶來說十分直觀明了，可以直接支持基于特征的參數(shù)化造型功能，而對于形體加工和分析所需要的邊界、交線、表面顯式表示等，又能夠由低層的BRep直接提供。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第128頁!（5）單元分解表示和掃描表示，是為適應(yīng)某些特定的應(yīng)用要求而發(fā)展的輔助表示方式，需要與上述幾種表示方式中的一種或多種配合使用。計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第129頁!圖2-9CSG單表示結(jié)構(gòu)計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第130頁!圖2-11CSG-BRep雙表示結(jié)構(gòu)計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第131頁!三、實體造型的本質(zhì)——宏編程無論造型應(yīng)用程序采取何種實體表示結(jié)構(gòu)，實體造型過程都是用戶在應(yīng)用程序的環(huán)境中使用相關(guān)造型命令（實質(zhì)是子程序調(diào)用）來構(gòu)造對象的幾何模型（生成該幾何形狀的計算機程序和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)），其實質(zhì)是在進行宏編程如下圖所示形體的構(gòu)造過程，是一個CSG樹許多CAD軟件可以提供CSG樹，如SolidEdge中由“EdgeBar”可以看到CSG樹由于是宏程序，CSG樹也可以編輯修改，并由此改變它形成的幾何形體計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第132頁!四、特征造型

（1）特征造型工程中的實體具有多方面屬性或特征，除了幾何特征外，還有容差、材料、性能等特征全面完整的CAD/CAE/CAM技術(shù)要求產(chǎn)品模型中攜載所需要的全部信息傳統(tǒng)的實體造型技術(shù)建立在單純的幾何表示和操作之上，缺乏應(yīng)用意義的單純幾何表示和操作與工程技術(shù)人員豐富的設(shè)計概念和方法不相適應(yīng)計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的發(fā)展，要求CAD系統(tǒng)除了滿足自身信息完備性之外，還必須為CAE、CAPP、CAM等系統(tǒng)，提供各種非幾何信息→特征造型技術(shù)計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第133頁!特征造型，一方面為設(shè)計人員提供了高層的人一機交互語言→擺脫了傳統(tǒng)的基于幾何拓?fù)涞牡蛯哟谓换ピO(shè)計方法→使設(shè)計人員集中精力處理較高層次的設(shè)計問題→設(shè)計更加快速、方便、設(shè)計質(zhì)量得以保證另一方面，特征是一個高層次的設(shè)計概念，內(nèi)部包含了大量設(shè)計人員的設(shè)計意圖，這對于設(shè)計的維護以及后續(xù)的分析、綜合等過程有著重要意義，對于提高CAD系統(tǒng)的自動化程度以及解決CAD與CAE、CAPP、CAM在數(shù)據(jù)交換過程中存在的不連續(xù)性也有很大幫助先進的三維造型軟件都采用特征造型技術(shù)計算機繪圖與幾何造型共219頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第134頁!從不同的應(yīng)用角度可以對特征進行不同的分類從產(chǎn)品整個生產(chǎn)制造周期看，分為設(shè)計特征、分析特征、加工特征、檢驗特征和裝配