(完整版)CAD三维绘图教程与案例-很实用

CAD 绘制三维实体基础AutoCAD除具有强大的二维绘图功能外，还具备基本的三维造型能力。

若物体并无复杂的外表曲面及多变的空间结构关系，则使用AutoCAD可以很方便地建立物体的三维模型。

本章我们将介绍AutoCAD三维绘图的基本知识。

11.1 三维几何模型分类在AutoCAD中，用户可以创建3种类型的三维模型：线框模型、表面模型及实体模型。

这3种模型在计算机上的显示方式是相同的，即以线架结构显示出来，但用户可用特定命令使表面模型及实体模型的真实性表现出来。

11.1.1线框模型(Wireframe Model)线框模型是一种轮廓模型，它是用线（3D空间的直线及曲线）表达三维立体，不包含面及体的信息。

不能使该模型消隐或着色。

又由于其不含有体的数据，用户也不能得到对象的质量、重心、体积、惯性矩等物理特性，不能进行布尔运算。

图11-1显示了立体的线框模型，在消隐模式下也看到后面的线。

但线框模型结构简单，易于绘制。

11.1.2 表面模型（Surface Model）表面模型是用物体的表面表示物体。

表面模型具有面及三维立体边界信息。

表面不透明，能遮挡光线，因而表面模型可以被渲染及消隐。

对于计算机辅助加工，用户还可以根据零件的表面模型形成完整的加工信息。

但是不能进行布尔运算。

如图11-2所示是两个表面模型的消隐效果，前面的薄片圆筒遮住了后面长方体的一部分。

1、三维模型的分类及三维坐标系；2、三维图形的观察方法；3、创建基本三维实体；4、由二维对象生成三维实体；5、编辑实体、实体的面和边；11.1.3 实体模型实体模型具有线、表面、体的全部信息。

对于此类模型，可以区分对象的内部及外部，可以对它进行打孔、切槽和添加材料等布尔运算，对实体装配进行干涉检查，分析模型的质量特性，如质心、体积和惯性矩。

对于计算机辅助加工，用户还可利用实体模型的数据生成数控加工代码，进行数控刀具轨迹仿真加工等。

如图11-3所示是实体模型。

图11-3 实体模型11．2 三维坐标系实例——三维坐标系、长方体、倒角、删除面AutoCAD的坐标系统是三维笛卡儿直角坐标系，分为世界坐标系（WCS）和用户坐标系（UCS）。

图11-4表示的是两种坐标系下的图标。

图中“X”或“Y”的剪头方向表示当前坐标轴X轴或Y轴的正方向，Z轴正方向用右手定则判定。

世界坐标图11-4 表示坐标系的图标缺省状态时，AutoCAD的坐标系是世界坐标系。

世界坐标系是唯一的，固定不变的，对于二维绘图，在大多数情况下，世界坐标系就能满足作图需要，但若是创建三维模型，就不太方便了，因为用户常常要在不同平面或是沿某个方向绘制结构。

如绘制图11-5所示的图形，在世界坐标系下是不能完成的。

此时需要以绘图的平面为XY坐标平面，创建新的坐标系，然后再调用绘图命令绘制图形。

用户坐标系图11-5 在用户坐标系下绘图任务：绘制如图11-5所示的实体。

目的：通过绘制此图形，学习长方体命令、实体倒角、删除面命令和用户坐标系的建立方法。

知识的储备：基本绘图命令和对象捕捉、对象追踪的应用。

绘图步骤分解：1.绘制长方体调用长方体命令：实体工具栏：下拉菜单：[绘图][实体] [长方体]命令窗口：BOXAutoCAD提示：指定长方体的角点或[中心点(CE)] <0,0,0>:在屏幕上任意点单击指定角点或[立方体(C)/长度(L)]:L //选择给定长宽高模式。

指定长度: 30指定宽度: 20指定高度: 20绘制出长30，宽20，高20的长方体，如图11-6所示。

2.倒角用于二维图形的倒角、圆角编辑命令在三维图中仍然可用。

单击“编辑”工具栏上的倒角按钮，调用倒角命令：命令: _chamfer(“修剪”模式) 当前倒角距离1 = 0.0000，距离2 = 0.0000选择第一条直线或[多段线(P)/距离(D)/角度(A)/修剪(T)/方式(M)/多个(U)]:在AB直线上单击基面选择...输入曲面选择选项[下一个(N)/当前(OK)] <当前>: //选择默认值。

指定基面的倒角距离: 12指定其他曲面的倒角距离<12.0000>: //选择默认值12。

选择边或[环(L)]:在AB直线上单击结果如图11-7所示。

图11-6 绘制长方体图11-7 长方体倒角3.移动坐标系，绘制上表面圆因为AutoCAD只可以在XY平面上画图，要绘制上表面上的图形，则需要建立用户坐标系。

由于世界坐标系的XY面与CDEF面平行，且X轴、Y轴又分别与四边形CDEF的边平行，因此只要把世界坐标系移到CDEF面上即可。

移动坐标系，只改变坐标原点的位置，不改变X、Y轴的方向。

如图11-8所示。

（1）移动坐标系在命令窗口输入命令动词“UCS”，AutoCAD提示：命令: ucs当前UCS 名称: *世界*输入选项[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)] <世界>:M //选择移动选项。

指定新原点或[Z 向深度(Z)] <0,0,0>: <对象捕捉开>选择F点单击也可直接调用“移动坐标系”命令：UCS工具栏：下拉菜单：[工具][移动UCS（V）]（2）绘制表面圆打开“对象追踪”、“对象捕捉”，调用圆命令，捕捉上表面的中心点，以5 为半径绘制上表面的圆。

结果如图11-9所示。

4.三点法建立坐标系，绘制斜面上圆（1）三点法建立用户坐标系命令窗口输入命令动词“UCS”命令: ucs当前UCS 名称: *没有名称*输入选项[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)] <世界>:N //新建坐标系。

指定新UCS的原点或[Z轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z] <0,0,0>: 3//选择三点方式。

指定新原点<0,0,0>:在H点上单击在正X 轴范围上指定点<50.9844,-27.3562,12.7279>:在G点单击在UCS XY 平面的正Y 轴范围上指定点<49.9844,-26.3562,12.7279>:在C点单击也可用下面两种方法直接调用“三点法”建立用户坐标系UCS工具栏：下拉菜单：[工具][新建UCS（W）][三点（3）]（2）绘制圆方法同第3步，结果如图11-9所示。

5.以所选实体表面建立UCS，在侧面上画圆（1）选择实体表面建立UCS在命令窗口输入UCS，调用用户坐标系命令：命令: ucs当前UCS 名称: *世界*输入选项[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)] <世界>:N指定UCS的原点或[Z 轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z]<0,0,0>:F选择实体对象的面:在侧面上接近底边处拾取实体表面图11-8 改变坐标系图11-9 绘制上表面圆输入选项[下一个(N)/X 轴反向(X)/Y 轴反向(Y)] <接受>: //接受图示结果。

结果如图11-10所示。

（2）绘制圆方法同上步，完成图11-5所示图形。

图11-10 绘制侧面上圆补充知识：1.本例介绍了建立用户坐标系常用的三种方法，在UCS命令中有许多选项:[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)] ,各选项功能如下：(1)新建(N)：创建一个新的坐标系，选择该选项后，AutoCAD继续提示：指定新UCS 的原点或[Z 轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z] <0,0,0>:●指定新UCS 的原点：将原坐标系平移到指定原点处，新坐标系的坐标轴与原坐标系的坐标轴方向相同。

●Z 轴(ZA)：通过指定新坐标系的原点及Z轴正方向上的一点来建立坐标系。

●三点(3)：用三点来建立坐标系，第一点为新坐标系的原点，第二点为X轴正方向上的一点，第三点为Y轴正方向上的一点。

●对象(OB)：根据选定三维对象定义新的坐标系。

此选项不能用于下列对象：三维实体、三维多段线、三维网格、视口、多线、面域、样条曲线、椭圆、射线、构造线、引线、多行文字。

对于非三维面的对象，新UCS 的XY 平面与绘制该对象时生效的XY 平面平行，但X 轴和Y 轴可作不同的旋转。

如选择圆为对象，则圆的圆心成为新UCS 的原点。

X 轴通过选择点。

●面(F)：将UCS 与实体对象的选定面对齐。

在选择面的边界内或面的边上单击，被选中的面将亮显，UCS 的X 轴将与找到的第一个面上的最近的边对齐。

●视图(V)：以垂直于观察方向的平面为XY平面，建立新的坐标系。

UCS原点保持不变。

●X/Y/Z：将当前UCS绕指定轴旋转一定的角度。

(2)移动(M)：通过平移当前UCS 的原点重新定义UCS，但保留其XY 平面的方向不变。

(3)正交(G)：指定AutoCAD 提供的六个正交UCS 之一。

这些UCS 设置通常用于查看和编辑三维模型。

如图11-11所示。

图11-11 绘制侧面上圆(4)上一个(P)：恢复上一个UCS。

AutoCAD 保存创建的最后10 个坐标系。

重复“上一个”选项逐步返回上一个坐标系。

(5)恢复(R)：恢复已保存的UCS 使它成为当前UCS；恢复已保存的UCS 并不重新建立在保存UCS 时生效的观察方向。

(6)保存(S)：把当前UCS 按指定名称保存。

(7)删除(D)：从已保存的用户坐标系列表中删除指定的UCS。

(8)应用(A)：其他视口保存有不同的UCS 时；将当前UCS 设置应用到指定的视口或所有活动视口。

(9)?：列出用户定义坐标系的名称，并列出每个保存的UCS 相对于当前UCS 的原点以及X、Y 和Z 轴。

(10)世界(W)：将当前用户坐标系设置为世界坐标系。

2.如果倒角或圆角所创建的面不合适，可使用“删除面”命令删除，调用删除面命令方法：实体编辑工具栏：下拉菜单：[修改][实体编辑][删除面]11.3观察三维图形——绘制球、视图、三维动态观察器、布尔运算在绘制三维图形过程中，常常要从不同方向观察图形，AutoCAD默认视图是XY平面，方向为Z轴的正方向，看不到物体的高度。

AutoCAD提供了多种创建3D视图的方法沿不同的方向观察模型，比较常用的是用标准视点观察模型和三维动态旋转方法。

我们这里只介绍这两种常用方法。

标准视点观察实体工具栏如图11-12所示。

图11-12 视图工具栏任务：绘制如图11-13所示的物体图11-13 股子目的：通过绘制此物体，掌握用标准视点和用三维动态观察器旋转方法观察模型，使用圆角命令、布尔运算等编辑三维实体的方法。