第12章 三維建模

第12章 三維建模 功能講解──三維建?；A(chǔ)12.1范例解析──利用布爾運(yùn)算構(gòu)建復(fù)雜實(shí)體模型12.2 實(shí)訓(xùn)──創(chuàng)建V形導(dǎo)軌實(shí)體模型12.3習(xí)題12.4共二十六頁【學(xué)習(xí)目標(biāo)】?觀察三維模型。?創(chuàng)建長(zhǎng)方體、球體(qiútǐ)及圓柱體等基本立體。?拉伸或旋轉(zhuǎn)二維對(duì)象，形成三維實(shí)體及曲面。?通過掃掠及放樣形成三維實(shí)體或曲面。?使用用戶坐標(biāo)系。?利用布爾運(yùn)算構(gòu)建復(fù)雜模型。通過學(xué)習(xí)本章，讀者可以掌握創(chuàng)建三維模型的主要命令，并了解利用布爾運(yùn)算構(gòu)建復(fù)雜模型的方法。共二十六頁12.1 功能講解(jiǎngjiě)──三維建?；A(chǔ)本節(jié)主要內(nèi)容(nèiróng)包括觀察三維模型、創(chuàng)建三維實(shí)體或曲面的方法、用戶坐標(biāo)系及利用布爾運(yùn)算構(gòu)建復(fù)雜模型等。共二十六頁12.1.1三維建?？臻g(kōngjiān)創(chuàng)建三維模型時(shí)，可切換至AutoCAD三維工作空間。打開快速訪問工具欄上的【工作空間】下拉列表，或單擊狀態(tài)欄上的按鈕，彈出快捷菜單，選擇【三維建?！棵睿颓袚Q至該空間。默認(rèn)情況下，三維建?？臻g包含【建?！棵姘?、【網(wǎng)格(wǎnɡɡé)】面板、【實(shí)體編輯】面板及【視圖】面板等，如圖12-1所示。這些面板及工具選項(xiàng)板的功能如下。

圖12-1三維建?？臻g【建模】面板：包含創(chuàng)建基本立體、回轉(zhuǎn)體及其他曲面立體等的命令按鈕?！揪W(wǎng)格】面板：利用該面板中的命令按鈕可將實(shí)體或曲面轉(zhuǎn)化為網(wǎng)格對(duì)象、提高或降低網(wǎng)格的平滑度?！緦?shí)體編輯】面板：利用該面板中的命令按鈕可對(duì)實(shí)體表面進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)等操作。【視圖】面板：通過該面板中的命令按鈕可設(shè)定觀察模型的方向，形成不同的模型視圖。共二十六頁12.1.2 用標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)視點(diǎn)觀察模型任何三維模型都可以從任意一個(gè)方向觀察。進(jìn)入三維建?？臻g(kōngjiān)，該空間(kōngjiān)【常用】選項(xiàng)卡中【視圖】面板上的【視圖控制】下拉列表提供了10種標(biāo)準(zhǔn)視點(diǎn)，如圖12-2所示。通過這些視點(diǎn)就能獲得3D對(duì)象的10種視圖，如前視圖、后視圖、左視圖及東南軸測(cè)圖等。圖12-2標(biāo)準(zhǔn)視點(diǎn)共二十六頁12.1.3 三維動(dòng)態(tài)(dòngtài)旋轉(zhuǎn)單擊導(dǎo)航欄上的按鈕，啟動(dòng)三維動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)命令（3DFORBIT），此時(shí)(cǐshí)，用戶可通過單擊并拖動(dòng)鼠標(biāo)的方法來改變觀察方向，從而能夠非常方便地獲得不同方向的3D視圖。使用此命令時(shí)，可以選擇觀察全部的對(duì)象或是模型中的一部分對(duì)象，AutoCAD圍繞待觀察的對(duì)象形成一個(gè)輔助圓，該圓被4個(gè)小圓分成4等份，如圖12-7所示。輔助圓的圓心是觀察目標(biāo)點(diǎn)，當(dāng)用戶按住鼠標(biāo)左鍵并拖動(dòng)鼠標(biāo)光標(biāo)時(shí)，待觀察的對(duì)象的觀察目標(biāo)點(diǎn)靜止不動(dòng)，而視點(diǎn)繞著3D對(duì)象旋轉(zhuǎn)，顯示結(jié)果是視圖在不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。圖12-7三維動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)共二十六頁12.1.4 視覺(shìjué)樣式視覺樣式用于改變模型在視口中的顯示外觀，它是一組控制模型顯示方式的設(shè)置，這些設(shè)置包括面設(shè)置、環(huán)境設(shè)置及邊設(shè)置等。面設(shè)置控制視口中面的外觀，環(huán)境設(shè)置控制陰影和背景，邊設(shè)置控制如何顯示邊。當(dāng)選中一種視覺樣式時(shí)，AutoCAD在視口中按樣式規(guī)定的形式顯示模型。AutoCAD提供了10種默認(rèn)視覺樣式，可在【視圖】面板的【視覺樣式】下拉列表(lièbiǎo)中進(jìn)行選擇，如圖12-9所示。

圖12-9【視覺樣式】下拉列表共二十六頁常用的視覺(shìjué)樣式如下。?【二維線框】：通過使用直線和曲線表示邊界的方式顯示對(duì)象，如圖12-10所示。?【概念】：著色對(duì)象，效果缺乏真實(shí)感，但可以清晰地顯示模型細(xì)節(jié)，如圖12-10所示。?【隱藏】：用三維線框表示模型并隱藏不可見線條，如圖12-10所示。?【真實(shí)】：對(duì)模型表面進(jìn)行著色，顯示已附著于對(duì)象的材質(zhì)，如圖12-10所示。?【著色】：將對(duì)象平面著色，著色的表面較光滑，如圖12-10所示。?【帶邊緣著色】：用平滑著色和可見邊顯示對(duì)象，如圖12-10所示。?【灰度】：用平滑著色和單色灰度顯示對(duì)象，如圖12-10所示。?【勾畫】：用線延伸和抖動(dòng)邊修改器顯示手繪效果的對(duì)象，如圖12-10所示。?【線框】：用直線和曲線表示模型，如圖12-10所示。?【X射線】：以局部透明度顯示對(duì)象，如圖12-10所示。圖12-10視覺(shìjué)樣式共二十六頁12.1.5 創(chuàng)建(chuàngjiàn)三維基本立體AutoCAD能生成長(zhǎng)方體、球體、圓柱體、圓錐體、楔形體及圓環(huán)體等基本立體?！窘！棵姘逯邪藙?chuàng)建這些立體的命令按鈕，表12-1列出了這些按鈕的功能及操作時(shí)要輸入的主要參數(shù)。創(chuàng)建長(zhǎng)方體或其他基本立體時(shí)，也可通過單擊一點(diǎn)設(shè)定參數(shù)的方式進(jìn)行繪制。當(dāng)AutoCAD提示輸入相關(guān)數(shù)據(jù)(shùjù)時(shí)，用戶移動(dòng)鼠標(biāo)光標(biāo)到適當(dāng)位置，然后單擊一點(diǎn)，在此過程中，立體的外觀將顯示出來，便于用戶初步確定立體形狀。繪制完成后，可用PROPERTIES命令顯示立體尺寸，并可對(duì)其修改。共二十六頁12.1.6將二維對(duì)象(duìxiàng)拉伸成實(shí)體或曲面EXTRUDE命令可以拉伸二維對(duì)象生成3D實(shí)體或曲面，若拉伸閉合對(duì)象，則生成實(shí)體，否則(fǒuzé)生成曲面。操作時(shí)，可指定拉伸高度值及拉伸對(duì)象的錐角，還可沿某一直線或曲線路徑進(jìn)行拉伸。EXTRUDE命令能拉伸的對(duì)象及路徑如表12-2所示。命令啟動(dòng)方法菜單命令：【繪圖】/【建?！?【拉伸】。面板：【建?！棵姘迳系陌粹o。命令：EXTRUDE或簡(jiǎn)寫EXT。共二十六頁12.1.7旋轉(zhuǎn)(xuánzhuǎn)二維對(duì)象形成實(shí)體或曲面REVOLVE命令可以用于旋轉(zhuǎn)二維對(duì)象生成(shēnɡchénɡ)3D實(shí)體，若二維對(duì)象是閉合的，則生成(shēnɡchénɡ)實(shí)體，否則生成(shēnɡchénɡ)曲面。用戶通過選擇直線、指定兩點(diǎn)或x、y軸來確定旋轉(zhuǎn)軸。REVOLVE命令可以旋轉(zhuǎn)以下二維對(duì)象。?直線、圓弧和橢圓弧。?二維多段線和二維樣條曲線。?面域和實(shí)體上的平面。命令啟動(dòng)方法?菜單命令：【繪圖】/【建?！?【旋轉(zhuǎn)】。?面板：【建模】面板上的按鈕。?命令：REVOLVE或簡(jiǎn)寫REV。共二十六頁12.1.8通過掃掠創(chuàng)建(chuàngjiàn)實(shí)體或曲面SWEEP命令可以將平面輪廓沿二維或三維路徑進(jìn)行掃掠，形成實(shí)體或曲面，若二維輪廓是閉合的，則生成實(shí)體，否則生成曲面。掃掠時(shí)，輪廓一般會(huì)被移動(dòng)并被調(diào)整到與路徑垂直的方向。默認(rèn)情況下，輪廓形心將與路徑起始點(diǎn)對(duì)齊，但也可指定輪廓的其他點(diǎn)作為掃掠對(duì)齊點(diǎn)。掃掠時(shí)可選擇的輪廓對(duì)象及路徑如表12-3所示。命令啟動(dòng)方法?菜單命令：【繪圖(huìtú)】/【建模】/【掃掠】。?面板：【建?！棵姘迳系陌粹o。?命令：SWEEP。共二十六頁12.1.9通過(tōngguò)放樣創(chuàng)建實(shí)體或曲面LOFT命令可對(duì)一組平面輪廓曲線進(jìn)行放樣，形成實(shí)體或曲面，若所有輪廓是閉合的，則生成實(shí)體，否則，生成曲面，如圖12-16所示。注意，放樣時(shí)，輪廓線或是全部閉合或是全部開放，不能使用既包含開放輪廓又包含閉合輪廓的選擇集。放樣實(shí)體或曲面中間輪廓的形狀可利用放樣路徑控制，如圖12-16左圖所示。放樣路徑始于第一個(gè)輪廓所在的平面，止于最后一個(gè)輪廓所在的平面。導(dǎo)向曲線是另一種(yīzhǒnɡ)控制放樣形狀的方法，將輪廓上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)通過導(dǎo)向曲線連接起來，使輪廓按預(yù)定方式進(jìn)行變化，如圖12-16右圖所示。輪廓的導(dǎo)向曲線可以有多條，每條導(dǎo)向曲線必須與各輪廓相交，始于第一個(gè)輪廓，止于最后一個(gè)輪廓。圖12-16通過放樣創(chuàng)建實(shí)體或曲面共二十六頁放樣時(shí)可選擇的輪廓對(duì)象、路徑及導(dǎo)向曲線如表12-4所示。命令啟動(dòng)(qǐdòng)方法?菜單命令：【繪圖】/【建模】/【放樣】。?面板：【建?！棵姘迳系陌粹o。?命令：LOFT。共二十六頁12.1.10 加厚曲面形成(xíngchéng)實(shí)體THICKEN命令可以用于加厚任何類型曲面，形成實(shí)體。單擊【實(shí)體編輯】面板上的按鈕，或選取菜單命令【修改】/【三維操作】/【加厚】，啟動(dòng)THICKEN命令，選擇要加厚的曲面，再輸入(shūrù)厚度值，曲面就轉(zhuǎn)化為實(shí)體。共二十六頁12.1.11利用平面或曲面切割(qiēgē)實(shí)體SLICE命令可以根據(jù)平面或曲面切開實(shí)體模型，被剖切的實(shí)體可保留一半或兩半都保留。保留部分將保持原實(shí)體的圖層和顏色特性(tèxìng)。剖切方法是先定義切割平面，然后選定需要的部分。用戶可通過3點(diǎn)來定義切割平面，也可指定當(dāng)前坐標(biāo)系xy、yz、zx平面作為切割平面。命令啟動(dòng)方法?菜單命令：【修改】/【三維操作】/【剖切】。?面板：【實(shí)體編輯】面板上的按鈕。?命令：SLICE。共二十六頁12.1.12螺旋線、渦狀線及彈簧(tánhuáng)HELIX命令(mìnglìng)可用于創(chuàng)建螺旋線及渦狀線，這些曲線可用作掃掠路徑及拉伸路徑，從而形成復(fù)雜的三維實(shí)體。用戶用HELIX命令(mìnglìng)繪制螺旋線，再用SWEEP命令(mìnglìng)將圓沿螺旋線掃掠，就創(chuàng)建出彈簧的實(shí)體模型。命令啟動(dòng)方法?菜單命令：【繪圖】/【螺旋】。?面板：【繪圖】面板上的按鈕。?命令：HELIX。共二十六頁12.1.13與實(shí)體顯示有關(guān)的系統(tǒng)(xìtǒng)變量與實(shí)體顯示有關(guān)的系統(tǒng)變量有3個(gè)：ISOLINES、FACETRES及DISPSILH，分別(fēnbié)介紹如下。?ISOLINES：此變量用于設(shè)定實(shí)體表面網(wǎng)格線的數(shù)量，如圖12-21所示。?FACETRES：用于設(shè)置實(shí)體消隱或渲染后的表面網(wǎng)格密度。此變量值的范圍為0.01~10.0，值越大表明網(wǎng)格越密，消隱或渲染后表面越光滑，如圖12-22所示。?DISPSILH：用于控制消隱時(shí)是否顯示出實(shí)體表面網(wǎng)格線。若此變量值為0，則顯示網(wǎng)格線，為1，不顯示網(wǎng)格線，如圖12-23所示。圖12-21ISOLINES變量圖12-22FACETRES變量圖12-23DISPSILH變量共二十六頁12.1.14 用戶(yònghù)坐標(biāo)系默認(rèn)情況下，AutoCAD坐標(biāo)系統(tǒng)是世界坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系是一個(gè)固定坐標(biāo)系。用戶也可在三維空間中建立自己的坐標(biāo)系（UCS），該坐標(biāo)系是一個(gè)可變動(dòng)的坐標(biāo)系，坐標(biāo)軸正向(zhènɡxiànɡ)按右手螺旋法則確定。三維繪圖時(shí)，UCS坐標(biāo)系特別有用，因?yàn)榭梢栽谌我馕恢?、沿任意方向建立UCS，從而使得三維繪圖變得更加容易。在AutoCAD中，多數(shù)2D命令只能在當(dāng)前坐標(biāo)系的xy平面或與xy平面平行的平面內(nèi)執(zhí)行。若用戶想在3D空間的某一平面內(nèi)使用2D命令，則應(yīng)在此平面位置創(chuàng)建新的UCS。共二十六頁12.1.15使坐標(biāo)系的xy平面與屏幕(píngmù)對(duì)齊PLAN命令可以生成坐標(biāo)系的xy平面視圖，即視點(diǎn)位于坐標(biāo)系的z軸上，此時(shí)(cǐshí)，xy坐標(biāo)面與屏幕對(duì)齊，該命令在三維建模過程中是非常有用的。例如，當(dāng)用戶想在3D空間的某個(gè)平面上繪圖時(shí)，可先以該平面為xy坐標(biāo)面創(chuàng)建UCS坐標(biāo)系，然后使用PLAN命令使坐標(biāo)系的xy平面視圖顯示在屏幕上，這樣在三維空間的某一平面上繪圖就如同畫一般的二維圖了。啟動(dòng)PLAN命令，AutoCAD提示“輸入選項(xiàng)[當(dāng)前UCS(C)/UCS(U)/世界(W)]<當(dāng)前UCS>:”，按Enter鍵，當(dāng)前坐標(biāo)系的xy平面就與屏幕對(duì)齊。共二十六頁12.2范例解析──利用布爾運(yùn)算構(gòu)建(ɡòujiàn)復(fù)雜實(shí)體模型【練習(xí)12-10】：利用布爾運(yùn)算創(chuàng)建支撐架的實(shí)體模型，如圖12-27所示。1.創(chuàng)建一個(gè)(yīɡè)新圖形。2.打開【視圖】面板上的【視圖控制】下拉列表，選擇【東南等軸測(cè)】，切換到東南軸測(cè)視圖。在xy平面繪制底板的輪廓形狀，并將其創(chuàng)建成面域，結(jié)果如圖12-28所示。圖12-27創(chuàng)建實(shí)體模型圖12-28創(chuàng)建面域共二十六頁3.拉伸面域，形成底板的實(shí)體模型，結(jié)果如圖12-29所示。4.建立新的用戶坐標(biāo)系，在xy平面(píngmiàn)內(nèi)繪制彎板及三角形筋板的二維輪廓，并將其創(chuàng)建成面域，結(jié)果如圖12-30所示。5.拉伸面域A、B，形成彎板及筋板的實(shí)體模型，結(jié)果如圖12-31所示。圖12-29拉伸(lāshēn)面域圖12-30新建