三维造型设计基础
第1讲：三维造型设计基础概论
第一讲：三维造型设计基础概论1、什么是三维？维度的定义“一维”只有长度，呈一种相对的线形状况；“二维”有长度与宽度，呈相对的面形状况；“三维”则有长度、宽度与高度，是一种体积或空间状态。
我们所涉及到的造型行为均在三维范围中——即：体积与空间形态造型活动的基础问题。
2、二维和三维的比较平面构成立体构成造型特征造型要素趋于视觉化造型基本要素视觉化与触觉化并存观察方式从一个固定视点进入从不同的视点全方位的考虑存在方式其本质形态是二维平面的幻象其本质形态是三维空间的实体3、什么是三维造型？指涉及到三维范围内的造型行为：即涉及到体积与空间形态的造型活动。
4、三维形态中的基本要素体积空间结构材质等5、“三维设计基础”课程三维设计基础，主要是以立体构成相关的知识为主，研究三维形态的基本构成法则及其构成要素如体积、空间、结构、材料等在不同形态构成中的规律与可能性，培养学生对三维构成基本形态要素中的点、线、面、体积、空间以及材质的宏观与微观的综合分析，并提高对这些要素的组织结构、形式法则、空间形态塑造规律与表达能力的理解与把握。
最终通过三维造型基础的课题实践，使我们在形式法则的应用上，以及对体积、空间、结构、材料等的把握上得心应手。
对形态要素的研究非常重要。
在三维设计基础中，点、线、面、体积、空间是设计构成的基本形态要素。
本章的学习目标是了解三维形态中基本要素的不同特征，并学习研究形态创造的形式法则；接触三维形态中涉及到的基本表现方法与技能；掌握对三维造型基本的审美判断力；从感性到理性、灵活有效地把握三维造型中各要素之间的关系，准确地表达功能形态的造型表现关系。
6、二维造型中的基本语言●点的形式语言点标志着空间中的位置，它没有长度、宽度或深度，因此是静态、无方向性和中心化的。
在平面造型中，点的造型作品较少，而在三维造型领域的纯粹点造型，更是非常稀少。
这是由于为了将点的形态固定在空间中，必须依赖支撑物，如绳索、棍棒或其他形态的物体。
AutoCAD2014中文版基础教程第九章三维建模基础
1. 选择 该位置
2. 视 图效果
3. 选择 该位置
4. 视 图效果
“ 视点 视点是指用户观察图形的方向。例如 当人们观察场景中的一个实体曲面时，如果 厚度 当前位于平面坐标系，即 Z 轴垂直于屏幕， 则此时仅能看到实体在 XY 平面上的投影；
图 9-4 实体模型 视点
与 XY 平 面的夹角
如果调整视点至【西南等轴测】方向，系统
将显示其立体效果，如图 9-6 所示。
图 9-6 改变视点前后的效果
“ 与 XY 平面的夹角 即视线与其在 XY 平面的投影线之间的夹角。
“ XY 平面角度 即视线在 XY 平面的投影线与 X 轴正方向之间的夹角。
9.2 三维视图
创建三维模型时，常常需要从不同的方向观察模型。当用户设定某个查看方向后， 217
AutoCAD 2014 中文版基础教程
AutoCAD 将显示出对应的 3D 视图，具有立体感的 3D 视图将有助于正确理解模型的空间 结构。
9.2.1 设置正交和等轴测视图
在三维操作环境中，可以通过指定正交和轴测 视点观测当前模型。其中正交视图是从坐标系统的 正交方向观测所得到的视图；而轴测视图是从坐标 系统的轴测方向观测所获得的视图。指定这两类视 图的方法主要有以下两种。
2．曲面模型
曲面模型既定义了三维对象的边界，又定义了其 表面。AutoCAD 用多边形代表各个小的平面， 而这些小平面组合在一起构成了曲面，即网格表 面。网格表面只是真实曲面的近似表达。该类模 型可以进行消隐和渲染等操作，但不具有体积和 质心等特征，效果如图 9-3 所示。
3．实体模型
三维实体具有线、面和体等特征，可以进行 消隐和渲染等操作，并且包含体积、质心和转动
《三维模型设计基础》课程标准
《三维模型设计基础》课程标准一、课程定位1．课程性质本课程是软件技术专业(VR方向)的一门必修课程。
2．课程作用结合本专业方向讲解3ds Max软件的使用和应用，要求学生熟练掌握三维建模相关理论知识和方法、模型的材质与贴图设计、灯光与摄像机控制及有效的渲染出图技术。
通过课程的学习，使学生熟知三维模型设计的基本技术、基本流程和常用技能方法，培养从事普通建模、游戏建模、室内建模设计制作等工作的技术技能型专门人才。
同时，培养学生的艺术设计能力和形象思维能力，激发学生创新意识和创新欲望，培养学生的审美观念。
二、课程目标学生以独立或小组合作的形式，模拟设计公司的设计岗位的工作，通过完成不同的项目及其子任务，辅助大量案例实训，运用3ds Max软件平台，熟练掌握3ds Max软件的基本操作、二维及三维建模技术的方法和手段、常用编辑修改器的功能和应用方法，材质类型及设计应用、贴图设计及应用，渲染输出技术等。
学习完本课程后，学生能够掌握设计三维模型的基本流程、常用造型编辑技术、模型质感表现等方面的知识和技能。
1．知识目标（1）三维坐标系统的相关知识；（2）对象的选择、组合、模型的导入/导出及场景、文件的管理；（3）二维样条线的编辑处理知识；（4）三维模型的产生、建立方法；三维模型的编辑修改方法；（5）编辑多边形、FFD、涡轮平滑、壳、挤出、车削、放样等修改器知识；（6）材质类型、明暗器类型、贴图类型、贴图通道等知识，应用材质或贴图的方法和技术；调整质感表现的方法；（7）基本灯光知识、摄像机知识和渲染知识；2．能力目标（1）三维场景环境设置（2）三维基本模型的建立方法（3）二维图形转换为三维模型（4）三维复杂模型的建立及修改方法（5）调整模型的材质与贴图（6）对场景中的灯光与摄像机的调整（7）渲染设置及渲染输出3．素质目标具有一定的沟通、团队合作、语言表达、自我学习等职业综合素质；具有创新思维及有一定的提出问题、分析问题、解决问题等可持续发展的综合能力。
cad教程第7章_三维绘图基础知识
幻灯片1第7章三维绘图基础知识AutoCAD 2004在工程制图的应用中有一项重要的功能，即绘图零件的三维实体模型。
AutoCAD 2004提供直接绘制三维实体的功能，并支持多种三维绘制方法。
本章主要向用户介绍三维绘图的基础知识，讲解基本的三维图形绘制和编辑命令，使用户对AutoCAD 2004三维造型的特点、使用方法及使用技巧有基本的了解，掌握一定三维图形的看图和绘图能力。
幻灯片27.1 基本概念7.2 基本绘图操作7.3 绘制三维表面模型7.4 基本编辑操作7.5 观察和渲染三维图形7.6 三维典型零件绘制实例幻灯片37.1基本概念●7.1.1三维造型的分类用计算机绘制三维图形的技术称为三维几何造型。
A u t o C A D2004可绘制的三维图形有线框模型、表面模型和实体模型3种类型。
幻灯片4●1．线框模型线框模型是三维形体的框架，是一种较直观和简单的三维表达方式，由描述对象的线段和曲线组成，如图7-1所示。
幻灯片5图7-1 线框模型示例幻灯片6●2．表面模型表面模型用面描述三维对象，它不仅定义了三维对象的边界，而且还定义了表面，即其具有面的特征。
图7-2给出了表面模型的示例。
幻灯片7图7-2 表面模型示例幻灯片8●3．实体模型实体模型不仅具有线、面的特征，而且还具有体的特征。
图7-3给出了实体模型的几个示例。
幻灯片9图7-3 实体模型示例幻灯片10对于实体模型，我们可以直接了解它的体特性，如体积、重心、转动惯量和惯性矩等；可以对它进行消隐、剖切和装配干涉检查等操作，还可以对具有基本形状的实体进行并、交、差等布尔运算，以创建复杂的组合体。
此外，由于着色、渲染等技术的运用可以使实体表面表现出很好的可视性，因而实体模型还广泛用于三维动画、广告设计等领域。
幻灯片11●7.1.2用户坐标系的基本概念用户坐标系（U C S）是用来指明当前可以实施绘图操作的默认的坐标系，在任何情况下都有且仅有一个当前用户坐标系。
机械制图——三维绘图基础
调用存储的UCS系统成为当前的坐标系。
⑥保存：
存储当前坐标系，在提示下，输入要存储的名称。
⑦删除：
删除已存储的坐标系。
⑧应用：
将当前Ucs应用到指定的视口或所有活动视口。
⑨？：
列表显示Ucs的详细资料。
⑩（W）：
将Ucs设置成世界坐标系统。
以上选项都可在UCS工具栏查找到。
三、三维视点设置
三维视点：就是在计算机上设置观察三维图形的方向和角度。
*图标：“实体”工具栏 图标
例：由矩形拉伸四棱台。
注意：
（1）被拉伸多义线包含的顶点数不能少于3个，且不能多于500个。
（2）不能拉伸自交叉或重叠的多义线。
（3）如果输入的高度为负值，则实体将沿Z轴负方向拉伸。
2、旋转实体
条件：
（1）用于旋转生成实体的二维对象可以是圆、椭圆、二维多义线、样条曲线等。
*菜单：绘图(Draw)→实体(Solid)→圆环体(Torus)
*图标：“实体”工具栏 图标
二、由二维图形创建三维实体
1、拉伸实体
条件：
（1）可以拉伸成为三维实体的二维图形为闭合多义线、3D多义线、圆和椭圆。
（2）用来拉伸的多义线必须是封闭的一个对象。
调用：
*命令行：Extrude或EXT；
*菜单:绘图(Draw)→实体(Solid)→拉伸(Extrude)；
（2）可以方便地从三维模型生成二维工程图。
（3）三维模型具有完整的几何信息和各表面的相对位置等，更容易与计算机辅助制造（CAM）连接起来。
二、用户坐标系UCS在三维绘图中的应用
1、控制UCS图标的可见性和位置的方法
（1）菜单：视图→显示→UCS图标→开（或“原点”、“特性”）
AutoCAD 2019应用教程 第11章 三维造型基础
在构造三维模型时，经常需要使用指定的坐标系作为参照，以便精确地绘制或定位某个对象， 或者通过调整坐标系到不同的访问来完成特定的任务。此外，在AutoCAD中大多数的三维编辑命 令都依赖于坐标系统的位置和方向进行操作，因此可以说三维建模离不开三维坐标系。
三维坐标系基础知识 定制UCS 控制UCS
11.2.3 绘制旋转网格
旋转网格是指将曲线绕旋转轴旋转一定角度而形成的曲面。选择[绘图]→[建模]→[网格]→[旋 转网格]命令，或在命令行输入REVSURF命令，可以绘制旋转网格。
AutoCAD 2019实用教程
11.2.4 绘制平移网格
平移网格是指将轮廓曲线沿方向矢量平移后构成的曲面。选择[绘图]→[建模]→[网格]→[平移 网格]命令，或在命令行输入TABSURF命令，可以绘制平移网格。
第11章
三维造型基础
AutoCAD 2019实用教程
本章概述
三维模型是对三维形体的空间描述，可以直观地表达产品的设计效果。在机械设计中，三维 零件由于其立体性和各部分结果的复杂多样性，需要设置不同的视觉样式来显示模型，或从不同 的方位来观察模型，进而更详细地了解零件的各部分结构。这就需要使用AutoCAD三维建模空间 提供的各种视点观察工具、坐标系定位工具以及各种控制视觉样式的工具，全方位辅助零件建模。
11.1.2 三维实体的观察
步骤5：从10个方向观察三维实体。 在功能区单击【常用】→『视图』→“视图”下拉列表，依次单击各项， 可从10个方向观 察实体。
AutoCAD 2019实用教程
11.2 创建三维网格
在AutoCAD中，不仅可以绘制三维曲面，还可以绘制旋转网格、平移网格、直纹网格和边界网格。使 用[绘图]→[建模]→[网格]子菜单中的命令绘制这些曲面
pro.e基础教程(完整版)
轨迹 封闭截面
实例4创建零件如图
有内部因素
轨迹 开放截面
2.6 混合实体特征
按特定方式，将两个以上的等点截面的对 应点连接起来，所形成的实体特征。
混合实体特征的操作步骤 1. 调用混合工具 2. 选择属性 3. 草绘截面 （等点） 4. 切换再草绘截面（等点） 5. 确定
混合有三种方式
1．草绘平面的设置
草绘平面有3种选择： ⑴ 标准基准平面； 如：TOP、RIGHT、FRONT ⑵ 基础实体特征上的表面； ⑶ 新建一个基准平面；
创建其它特征的参照依据；
➢1. 隐藏不使用的基准特征 • 点击右边工具图标 可隐藏不使用的基准；
2. 创建基准特征的方法
点击右边工具图标 可创建基准特征；
2. 曲面特征
曲面特征无质量、无体积和厚度；
基本曲面的创建操作与实体特征操作是相同的；
3．基准特征
基准特征包括基准点、基准轴、基准曲线、 基 准面、坐标系等；
无质量、无体积和厚度； 用途：用于创建其它特征的参照；如设计参 照、 尺寸参照、放置参照等
2.1.2 三维造型的一般过程
三维造型的一般顺序： 二维草绘→基础特征→放置特征
草绘界面如下图
草绘菜单
草绘工具条
2）在零件模块调用草绘器
在实际操作中，草绘与建模交替操作完成，有已 下两种方法。
① 先进入草绘完成草绘，再启动零件模块生成实体； ② 直接进入零件模块，直接调用草绘器。
一般采用第二种方法，即 “文件”→ “新建”→ “零件” →命名→ “确定” 完成并退出草绘后即可生成实体模型。
7. 混合特征的属性 改变属性可获得不同的设计结果，它有两种：
⑴ “直的”/“光滑”两种选项，适合于所有混合； ⑵ “开放”/“闭合”两种选项，仅适合于旋转混合；
立体构成三维设计基础 第1篇
在二维设计基础中，点、线、面是平面造型的三个重要要素，而三维 设计基础则重点研究体积、空间、结构、材料等。点、线、面这三个二维设计 的基本形态元素，在三维设计基础中表现为各种点、线、面状态的造型，也可 作为一种独特的形式表现语言。
第一章 理论篇
7
三维设计的基本要素
第一章 理论篇 图1－8 金属线材的形态构成 15
1.1 点、线、面
线的质感：尽管是同样的线材，却既有表面光滑 的铁丝，又有表面粗糙的麻绳等，线表面的质感， 对造型效果有很大的影响。此外，同一性质的线 材，通过造型处理方法的微妙变化，也可使作品 产生特殊的情感和感觉。 在三维造型中，“线”同样具有显示外部形的作 用。可以借助于抽象和象征的手法，使无量感的 造型线、面
（2）线
人们将长度远远大于宽度的形称为线。线材是指相对细长的直体形态。 线可以用来连接、支撑、包围或切断其他视觉元素，可以描绘面的边界， 赋予面形状。线具有丰富的表现力，能够在视觉上表现方向、运动和增长， 线可以指向任意方向，可以是几何形，也可以是非几何形。直线与曲线会 使人产生不同的感觉，并对造型整体形成较大的影响。直的棱线、边线可 表现男性的特征：冷漠、严肃、明确、挺拔而有力。曲线，可表现女性的 特征：柔软、飘逸、优美、轻松、富有旋律。
第一章理论篇
➢概述 ➢1.1 点、线、面 ➢1.2 体积 ➢1.3 空间 ➢1.4 结构 ➢1.5 材料
第一章 理论篇
1
概述
三维设计基础，主要是以立体构成相关的知识为主，研究三维形态的基 本构成法则及其构成要素如体积、空间、结构、材料等在不同形态构成中的规 律与可能性，培养学生对三维构成基本形态要素中的点、线、面、体积、空间 以及材质的宏观与微观的综合分析，并提高对这些要素的组织结构、形式法则、 空间形态塑造规律与表达能力的理解与把握。最终通过三维造型基础的课题实 践，使我们在形式法则的应用上，以及对体积、空间、结构、材料等的把握上 得心应手。
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• 1.1 认识三维造型设计软件 • 1.2 Creo 基本功能与操作 • 1.3 三维造型设计理念
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1.1 认识三维造型设计软件
• 计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD），是由计算机 来完成产品设计中的数据计算、几何分析、产品模拟、图纸绘制、编 制技术文件等工作。
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1.1 认识三维造型设计软件
• 5. 北航海尔CAXA 实体设计XP • CAXA 实体设计使实体设计跨越了传统参数化造型在复杂性方面受到
的限制，不论是经验丰富的专业人员，还是刚接触CAXA 实体设计的 初学者，CAXA 实体设计都能提供便利的操作。其采用鼠标拖放式全 真三维操作环境，具有无可比拟的运行速度、灵活性和强大功能，使 设计更快，并获得更高的交互性能。CAXA 实体设计支持网络环境下 的协同设计，可以与CAXA 协同管理或者其他主流CPC/PLM 软件集 成工作。利用CAXA 实体设计，人人都能够更快地从事创新设计。
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1.1 认识三维造型设计软件
• Pro/ENGINEER 的这种基于特征的参数化设计方法后来被中端CAD 产品，如SolidWorks、SolidEdge、Inventor 等Байду номын сангаас广泛采用。
• 2. EDS 的UG 软件 • UG 软件起源于美国麦道飞机公司。UG 于1991 年并入美国EDS 公
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1.1 认识三维造型设计软件
• 4. SolidWorks • 美国SolidWorks 公司是一家专门从事开发三维机械设计软件的高科
技公司，公司宗旨是使每位设计工程师都能在自己的微机上使用功能 强大的世界最新CAD/CAE/CAM/PDM系统。 • SolidWorks 软件是世界上第一个基于Windows 开发的三维CAD 系 统。功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使 得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。 SolidWorks 不仅能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误 及提高产品质量，同时对每个工程师和设计者来说，其操作简单方便 、易学易用。
• “计算机辅助设计几乎推动着一切领域的设计革命”，近年来， CAD 技术的应用已涉及机械、工程设计、船舶、航空、航天、汽车 、轻工、纺织等各行业。
• 计算机辅助三维造型设计是设计人员借助计算机辅助设计系统提供的 图形终端或工作站及其软件描述所设计产品的形状、结构、大小，以 及模拟在光线照射下表面的色彩、明暗和纹理等，它以提高效率、增 强设计的科学性与可靠性、适应信息化社会的生产方式为目的。
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1.2 Creo 基本功能与操作
• 1.2.1 Creo 软件介绍
• Creo 是一个可伸缩的套件，集成了多个可互操作的应用程序，功能 覆盖整个产品开发领域。Creo 的产品设计应用程序使企业中的每个 人都能使用最适合自己的工具，因此，他们可以全面参与产品开发过 程。除了Creo Parametric 之外，还有多个独立的应用程序在2D 和 3DCAD 建模、分析及可视化方面提供了新的功能。Creo 主要的应 用程序见表1−2。
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1.1 认识三维造型设计软件
• 因此，三维造型就是在计算机上建立完整的产品三维几何形状的过程， 在计算机上进行三维造型所用的技术称为三维造型技术。三维造型的 结果是三维模型，也称为三维建模。
• 由于计算机技术的迅速发展，针对不同的用户及不同产品的造型法则 ，各大公司相继推出了各种档次的计算机图形软件，见表1−1，为设 计师提供了适合自身条件的各种软件，大大提高了计算机的普及程度 和计算机辅助设计的水平。
司。它集成了美国航空航天、汽车工业的经验，成为机械集成化 CAD/CAE/CAM 主流软件之一。主要应用在航空航天、汽车、通用 机械、模具、家电等领域。采用基于约束的特征建模和传统的几何建 模为一体的复合建模技术。其在曲面造型、数控加工方面是强项，但 在分析方面较为薄弱。
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1.1 认识三维造型设计软件
• 1. PTC 的Pro/ENGINEER 软件 • 1985 年，PTC 公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究
。1988 年，V1.0 的Pro/ENGINEER 诞生了。
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1.1 认识三维造型设计软件
• 经过10 余年的发展，Pro/ENGINEER 已经成为三维建模软件的“领 头羊”。
• 3. Dassault 的CATIA 软件
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1.1 认识三维造型设计软件
• CATIA 是由法国著名飞机制造公司Dassault 开发并由IBM 公司负责 销售的CAD/CAM/CAE/PDM 应用系统。CATIA 起源于航空工业， 其最大的标志客户即美国波音公司，波音公司通过CATIA 建立起了 一整套无纸飞机生产系统，取得了重大的成功。
• PTC 的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能， 还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等。 Pro/ENGINEER 还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产 品开发环境。
• Pro/ENGINEER 是采用参数化设计的、基于特征的实体建模系统， 工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔 、壳、倒角及圆角，用户可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功 能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。
• 作为世界领先的CAD/CAM 软件，CATIA 可以帮助用户完成大到飞 机、小到螺丝刀的设计及制造，它提供了完备的设计能力：从2D 到 3D 到技术指标化建模，同时，作为一个完全集成化的软件系统， CATIA 将机械设计、工程分析及仿真和加工等功能有机地结合，为 用户提供严密的无纸工作环境，从而达到缩短设计和生产时间、提高 加工质量及降低费用的效果。
• 但UG提供了分析软件NASTRAN、ANSYS、PATRAN 接口；机构 动力学软件IDAMS 接口；注塑模分析软件MOLDFLOW 接口等。 Unigraphics 提供给公司一个从设计、分析到制造的完全的数字产品 模型。
• Unigraphics 采用基于过程的设计向导、嵌入知识的模型、自由选择 的造型方法、开放的体系结构及协作式的工程工具，这些只是提高产 品质量、提高生产力和创新能力所采用的众多独特技术中的一小部分 。