中文版AutoCAD-2012實(shí)用教程(12)

主講教師：第12章三維建模本章簡介三維建模是在計(jì)算機(jī)中對物體的真實(shí)再現(xiàn)，以方便用戶直觀的查看和了解。在三維建模技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，使用三維模型來表達(dá)設(shè)計(jì)意圖能夠更好更直觀的讓別人了解。與以前的版本相比，AutoCAD2012在三維建模的功能上有了許多增強(qiáng)和提高。當(dāng)然，相應(yīng)的對計(jì)算機(jī)硬件的要求也比較高。第12章三維建模掌握用戶坐標(biāo)系（UCS）的設(shè)置方法掌握視圖的切換功能了解三維動態(tài)觀察的運(yùn)用方法掌握模型顯示質(zhì)量和視覺樣式的控制掌握創(chuàng)建三維曲面、三維網(wǎng)格和三維實(shí)體模型的方法

掌握編輯三維曲面、三維網(wǎng)格和三維實(shí)體模型的方法學(xué)習(xí)三維模型的類型以及各自的特征了解世界坐標(biāo)系（WCS）與用戶坐標(biāo)系（UCS）的概念課堂學(xué)習(xí)目標(biāo)

12.1三維坐標(biāo)系三維坐標(biāo)的4種形式構(gòu)造平面與標(biāo)高本節(jié)內(nèi)容12.1.1三維坐標(biāo)的4種形式進(jìn)行三維建模時(shí)，常常需要使用精確的坐標(biāo)值確定三維點(diǎn)。在AutoCAD中可使用多種形式的三維坐標(biāo)，包括直角坐標(biāo)形式、柱坐標(biāo)形式、球坐標(biāo)形式以及這幾種坐標(biāo)類型的相對形式。直角坐標(biāo)、柱坐標(biāo)和球坐標(biāo)都是對三維坐標(biāo)系的一種描述，其區(qū)別是度量的形式不同。這三種坐標(biāo)形式之間是相互等效的。也就是說，AutoCAD三維空間中的任意一點(diǎn)，可以分別使用直角坐標(biāo)、柱坐標(biāo)或球坐標(biāo)描述，其作用完全相同，在實(shí)際操作中可以根據(jù)具體情況任意選擇某種坐標(biāo)形式。1.直角坐標(biāo)2.柱坐標(biāo)3.球坐標(biāo)4.相對坐標(biāo)形式12.1.2構(gòu)造平面與標(biāo)高構(gòu)造平面是AutoCAD三維空間中一個(gè)特定的平面，一般為三維坐標(biāo)系中的XOY平面。構(gòu)造平面主要用于放置二維對象和對齊三維對象。通常，創(chuàng)建的二維對象都位于構(gòu)造平面上，柵格也顯示在構(gòu)造平面上。12.2世界坐標(biāo)系和用戶坐標(biāo)系世界坐標(biāo)系（WCS）用戶坐標(biāo)系（UCS）控制坐標(biāo)圖標(biāo)的顯示管理用戶坐標(biāo)系本節(jié)內(nèi)容12.2.1世界坐標(biāo)系（WCS）在AutoCAD的每個(gè)圖形文件中，都包含一個(gè)唯一的、固定不變的、不可刪除的基本三維坐標(biāo)系，這個(gè)坐標(biāo)系被稱為世界坐標(biāo)系（WorldCoordinateSystem）。WCS為圖形中所有的圖形對象提供了一個(gè)統(tǒng)一的度量。12.2.2用戶坐標(biāo)系（UCS）在一個(gè)圖形文件中，除了WCS之外，AutoCAD還可以定義多個(gè)用戶坐標(biāo)系（UserCoordinateSystem）顧名思義，用戶坐標(biāo)系是可以由用戶自行定義的一種坐標(biāo)系。12.2.3控制坐標(biāo)圖標(biāo)的顯示利用Ucsicon命令可以控制坐標(biāo)圖標(biāo)的顯示與否。

12.2.4管理用戶坐標(biāo)系為了更好地掌握三維模型的創(chuàng)建，必須理解坐標(biāo)系的概念和具體用法。首先要知道即使在AutoCAD三維空間中進(jìn)行建模，很多操作都只能限制在XOY平面（構(gòu)造平面）上進(jìn)行，所以在繪制三維圖形的過程中經(jīng)常需要調(diào)整UCS坐標(biāo)系。在AutoCAD中，用戶可以在任意位置和方向指定坐標(biāo)系的原點(diǎn)、XOY平面和z軸，從而得到一個(gè)新的用戶坐標(biāo)系。12.3視覺樣式消隱真實(shí)著色勾畫本節(jié)內(nèi)容線框X射線二維線框概念帶邊緣著色灰度12.3.1二維線框通過使用直線和曲線表示邊界的方式顯示對象，是默認(rèn)的視覺樣式。12.3.2概念使用平滑著色和古氏面樣式顯示對象。古氏面樣式在冷暖顏色而不是明暗效果之間轉(zhuǎn)換。效果缺乏真實(shí)感，但是可以更方便地查看模型的細(xì)節(jié)。12.3.3消隱使用線框表示法顯示對象，并且隱藏表示背面的線。12.3.4真實(shí)使用平滑著色和材質(zhì)顯示對象。12.3.5著色使用平滑著色顯示對象。12.3.6帶邊緣著色使用平滑著色和可見邊顯示對象。12.3.7灰度使用平滑著色和單色灰度顯示對象。12.3.8勾畫使用線延伸和抖動邊修改器顯示對象的手繪效果。12.3.9線框通過使用直線和曲線表示邊界的方式顯示對象，該樣式與“二維線框”樣式類似。12.3.10X射線以局部透明度顯示對象。12.4三維視圖切換視圖設(shè)置視點(diǎn)動態(tài)觀察對象本節(jié)內(nèi)容12.4.1切換視圖12.4.2設(shè)置視點(diǎn)Vpoint命令用于設(shè)置視點(diǎn)，他采用以下3種方法來定義視線方向。（1）用兩個(gè)角度來定義視線方向。（2）矢量來定義視線方向。（3）用坐標(biāo)球和三軸架來定義視線方向。12.4.3動態(tài)觀察對象動態(tài)觀察是指從任意角度觀察對象，而不再是標(biāo)注視圖中定義的角度來廣場。AutoCAD2012為用戶提供了多種動態(tài)觀察對象的方法。1.受約束的動態(tài)觀察2.自由動態(tài)觀察3.連續(xù)動態(tài)觀察4.ViewCube工具12.5視口控制設(shè)置多視口為視口設(shè)置視圖本節(jié)內(nèi)容12.5.1設(shè)置多視口在AutoCAD2012中，設(shè)置多視口的方法比較簡單，執(zhí)行“視圖>視口”菜單命令或在繪圖區(qū)域的左上角單擊“視口控件”即可。12.5.2為視口設(shè)置視圖設(shè)置多個(gè)視口后，單擊選擇一個(gè)視口，然后再通過執(zhí)行“視圖>三維視圖>俯視圖（左視圖、西南等軸測等）”菜單命令即可切換所選視口的視圖。12.6三維曲面三維對象面域創(chuàng)建三維曲面課堂練習(xí)——?jiǎng)?chuàng)建帶輪平面曲面課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建彈簧課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建花瓶本節(jié)內(nèi)容12.6.1三維對象三維對象包括三維點(diǎn)、三維直線和三維多段線等三維對象，也包括置于三維空間中的各種二維線框?qū)ο?。三維點(diǎn)是最簡單的三維對象，創(chuàng)建三維點(diǎn)的過程與創(chuàng)建二維點(diǎn)相同，同樣是使用Point命令，區(qū)別在于創(chuàng)建三維點(diǎn)需要指定點(diǎn)的三維坐標(biāo)，例如（8,20,12）。創(chuàng)建三維直線的命令和操作過程與創(chuàng)建二維直線完全相同，唯一的區(qū)別在于直線的端點(diǎn)是三維點(diǎn)，用戶可以使用創(chuàng)建三維點(diǎn)所用的各種方法指定三維直線的端點(diǎn)，從而確定三維空間中任意兩點(diǎn)的連線，而不受構(gòu)造平面的制約。在AutoCAD中，二維多段線對象和三維多段線對象有所不同。不僅創(chuàng)建二維多段線和三維多段線的命令不同，而且二維多段線只能在構(gòu)造平面或與其平行的平面上創(chuàng)建，而三維多段線則可以直接在三維空間中創(chuàng)建。12.6.2平面曲面使用Planesurf（平面曲面）命令可以創(chuàng)建平面曲面。執(zhí)行該命令后，可以通過命令指定矩形的對角點(diǎn)來創(chuàng)建一個(gè)矩形平面曲面。12.6.3面域面域是厚度為0的實(shí)體，是用閉合的形狀或環(huán)創(chuàng)建的二維區(qū)域，面域的邊界由端點(diǎn)相連的曲線組成，曲線上的每個(gè)端點(diǎn)僅連接兩條邊，面域拒絕所有交點(diǎn)和自交曲線。使用Region（面域）命令可以創(chuàng)建面域。12.6.4創(chuàng)建三維曲面在AutoCAD2012之前的版本中，系統(tǒng)為用戶提供了幾種標(biāo)準(zhǔn)樣式的幾何體曲面，比如長方體表面、圓錐面、球面等。但在AutoCAD2012中，創(chuàng)建這些標(biāo)準(zhǔn)樣式曲面的命令已被刪除，用戶可以通過一些能夠同時(shí)在實(shí)體模型中應(yīng)用的工具來創(chuàng)建三維曲面模型，例如掃掠、放樣、拉伸和旋轉(zhuǎn)。另外，也可以通過對其他曲面進(jìn)行修補(bǔ)、偏移、過渡、創(chuàng)建圓角和延伸來創(chuàng)建曲面模型。1.拉伸2.旋轉(zhuǎn)3.掃掠4.放樣課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建彈簧使用Sweep（掃掠）命令創(chuàng)建彈簧。課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建花瓶使用Loft（放樣）命令創(chuàng)建花瓶。課堂練習(xí)——?jiǎng)?chuàng)建帶輪練習(xí)Revolve（旋轉(zhuǎn)）命令的用法。12.7三維網(wǎng)格平移網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格邊界網(wǎng)格課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建窗簾本節(jié)內(nèi)容課堂練習(xí)——?jiǎng)?chuàng)建足球球門三維面直紋網(wǎng)格三維網(wǎng)格圖元課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建臺階12.7.1三維面使用3dface（三維面）命令可以繪制具有3邊或4邊的平面網(wǎng)格。12.7.2直紋網(wǎng)格Rulesurf（直紋網(wǎng)格）命令用于在兩條曲線之間創(chuàng)建一個(gè)三維網(wǎng)格，這是最常用的創(chuàng)建三維網(wǎng)格的命令。12.7.3平移網(wǎng)格使用Tabsurf（平移網(wǎng)格）命令可以創(chuàng)建平移網(wǎng)格。在創(chuàng)建平移網(wǎng)格時(shí)，用戶需要先確定被平移的對象和作為方向矢量的對象。如果選擇多段線作為方向矢量，則系統(tǒng)將把多段線的第一個(gè)頂點(diǎn)到最后一個(gè)頂點(diǎn)的矢量作為方向矢量，而中間的任意頂點(diǎn)都將被忽略。12.7.4旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格在AutoCAD中，用戶可以將某些類型的線框?qū)ο罄@指定的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，根據(jù)被旋轉(zhuǎn)對象的輪廓和旋轉(zhuǎn)的路徑形成一個(gè)指定密度的網(wǎng)格，這就是AutoCAD的旋轉(zhuǎn)網(wǎng)格對象。12.7.5邊界網(wǎng)格Edgesurf（邊界網(wǎng)格）命令用4條邊界曲線來構(gòu)建三維網(wǎng)格，邊界曲線可以是直線、圓弧、開放的二維或3D多段線、樣條曲線等。12.7.6三維網(wǎng)格圖元AutoCAD2012默認(rèn)為用戶提供了7種標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格模型，分別為長方體、楔體、圓錐體、球體、圓柱體、圓環(huán)體和棱錐體。課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建臺階使用Tabsurf（平移網(wǎng)格）命令進(jìn)行創(chuàng)建。課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建窗簾使用Edgesurf（邊界網(wǎng)格）命令進(jìn)行創(chuàng)建。課堂練習(xí)——?jiǎng)?chuàng)建足球球門練習(xí)Edgesurf（邊界網(wǎng)格）命令的用法和創(chuàng)建網(wǎng)格圓柱體的方法。12.8三維實(shí)體楔體圓錐體球體螺旋本節(jié)內(nèi)容課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建積木組合多段體長方體圓柱體圓環(huán)體12.8.1多段體在AutoCAD中，使用Polysolid（多段體）命令可以創(chuàng)建多段體。如圖12-101所示，這是由多段體組成的圖形；除了直接創(chuàng)建多段體外，用戶還可以將現(xiàn)有直線、二維多線段、圓弧或圓等轉(zhuǎn)換為多段體。12.8.2長方體用Box（長方體）命令可以創(chuàng)建長方體，創(chuàng)建時(shí)可以用底面頂點(diǎn)來定位，也可以用長方體中心來定位，所生成的長方體的底面平行于當(dāng)前UCS的XY平面，長方體的高沿z軸方向。12.8.3楔體用Wedge（楔體）命令可以創(chuàng)建楔形體，其斜面高度將沿x軸正方向減少，底面平行于XY平面。他的創(chuàng)建方法與長方體類似，一般有兩種定位方式：一種是用底面頂點(diǎn)定位；另一種是用楔形體中心定位。

12.8.4圓錐體使用Cone（圓錐體）命令可以創(chuàng)建圓錐體和橢圓錐體，所生成的圓錐體、橢圓錐體的底面平行于XY平面，軸線平行于z軸。12.8.5球體球體是最簡單的三維實(shí)體，使用Sphere（球體）命令可以按指定的球心、半徑或直徑創(chuàng)建實(shí)心球體，球體的緯線與當(dāng)前的UCS的XY平面平行，其軸線與z軸平行。12.8.6圓柱體用Cylinder（圓柱體）命令可以創(chuàng)建圓柱體、橢圓柱體，所生成的圓柱體、橢圓柱體的底面平行于XY平面，軸線與z軸相平行。12.8.7圓環(huán)體圓環(huán)體由兩個(gè)半徑定義，一個(gè)是從圓環(huán)體中心到管道中心的圓環(huán)體半徑；另一個(gè)是管道半徑。隨著管道半徑和圓環(huán)體半徑之間的相對大小的變化，圓環(huán)體的形狀是不同的。12.8.8螺旋螺旋就是開口的二維或三維螺旋線。如果指定同一個(gè)值來作為底面半徑和頂面半徑，將創(chuàng)建圓柱形螺旋；如果指定不同的值來作為頂面半徑和底面半徑，將創(chuàng)建圓錐形螺旋；如果指定的高度值為0，則將創(chuàng)建扁平的二維螺旋。課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建積木組合學(xué)習(xí)創(chuàng)建各種標(biāo)準(zhǔn)三維實(shí)體模型的方法。12.9三維對象的基本操作選擇三維子對象旋轉(zhuǎn)三維圖形對齊三維圖形課堂案例——裝配零件模型移動三維圖形陣列三維圖形鏡像三維圖形本節(jié)內(nèi)容12.9.1選擇三維子對象用戶可以通過選擇三維模型的子對象（面、邊和頂點(diǎn)），對其進(jìn)行移動和旋轉(zhuǎn)操作，從而改變模型的形狀和大小等。12.9.2移動三維圖形使用3dmove（三維移動）命令可以自由移動三維實(shí)體模型。12.9.3旋轉(zhuǎn)三維圖形3drotate（三維旋轉(zhuǎn)）命令用于在三維空間繞某坐標(biāo)軸來旋轉(zhuǎn)三維實(shí)體。12.9.4對齊三維圖形使用3dalign（對齊）命令可以在三維空間中將兩個(gè)圖形按指定的方式對齊，AutoCAD將根據(jù)用戶指定的對齊方式來改變對象的位置或進(jìn)行縮放，以便能夠與其他對象對齊。12.9.5陣列三維圖形用3darray（三維陣列）命令可以進(jìn)行三維陣列復(fù)制，即復(fù)制出的多個(gè)實(shí)體在三維空間按一定陣形排列，該命令既可以復(fù)制二維圖形，也可以復(fù)制三維圖形。三維陣列有兩種排列方式，分別是矩形陣列和環(huán)形陣列。矩形陣列需要在三維空間指定行數(shù)、列數(shù)和層數(shù)以及行距、列距和層距；環(huán)形陣列需要指定陣列數(shù)目、填充角度和旋轉(zhuǎn)軸等。

12.9.6鏡像三維圖形使用Mirror3d（三維鏡像）命令可以以任意空間平面為鏡像面，創(chuàng)建指定對象的鏡像副本，源對象與鏡像副本相對于鏡像面彼此對稱。課堂案例——裝配零件模型學(xué)習(xí)三維對象的基本操作命令的用法。12.10布爾運(yùn)算并集運(yùn)算差集運(yùn)算交集運(yùn)算課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建底座模型本節(jié)內(nèi)容12.10.1并集運(yùn)算使用Union（并集）命令可以合并兩個(gè)或兩個(gè)以上實(shí)體（或面域）的總體積，成為一個(gè)復(fù)合對象。12.10.2差集運(yùn)算使用Subtract（差集）命令可以將一組實(shí)體的體積從另一組實(shí)體中減去，剩余的體積形成新的組合實(shí)體對象。12.10.3交集運(yùn)算使用Intersect（交集）命令可以提取一組實(shí)體的公共部分，并將其創(chuàng)建為新的組合實(shí)體對象。課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建底座模型學(xué)習(xí)對三維對象進(jìn)行布爾運(yùn)算的方法。12.11高級實(shí)體編輯功能詳解剖切截面倒角圓角課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建圓柱頭螺釘本節(jié)內(nèi)容12.11.1剖切使用Slice（剖切）命令可以根據(jù)指定的剖切平面將一個(gè)實(shí)體分割為兩個(gè)獨(dú)立的實(shí)體，并可以繼續(xù)剖切，將其任意切割為多個(gè)獨(dú)立的實(shí)體。12.11.2截面應(yīng)用Section（截面）命令可以創(chuàng)建穿過三維實(shí)體的剖面，得到表示三維實(shí)體剖面形狀的二維圖形。一般而言，AutoCAD會在當(dāng)前層生成剖面，并放在平面與實(shí)體的相交處。當(dāng)選擇多個(gè)實(shí)體時(shí)，系統(tǒng)可以為每個(gè)實(shí)體生成各自獨(dú)立的剖面。12.11.3倒角Chamfer（倒角）命令不僅可以對平面圖形進(jìn)行倒角，還可以對三維實(shí)體進(jìn)行倒角。在對三維實(shí)體進(jìn)行倒角時(shí)，必須要先指定一個(gè)基面，然后才能對由基面形成的邊進(jìn)行倒角，而不能對非基面上的邊進(jìn)行倒角。12.11.4圓角Fillet（圓角）命令與Chamfer（倒角）命令類似，不僅可以對平面圖形進(jìn)行圓角，還可以對三維實(shí)體進(jìn)行圓角。課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建圓柱頭螺釘學(xué)習(xí)高級實(shí)體編輯功能的用法。12.12Solidedit（實(shí)體編輯）命令的運(yùn)用編輯實(shí)體的面編輯實(shí)體課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建軸承座課堂練習(xí)——?jiǎng)?chuàng)建連桿編輯實(shí)體的邊課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建三通課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建曲柄本節(jié)內(nèi)容12.12.1編輯實(shí)體的面1.拉伸2.移動3.旋轉(zhuǎn)4.偏移5.傾斜6.刪除7.復(fù)制8.顏色12.12.2編輯實(shí)體的邊1.復(fù)制2.著色12.12.3編輯實(shí)體1.壓印2.分割實(shí)體3.抽殼4.清除5.檢查課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建軸承座學(xué)習(xí)創(chuàng)建復(fù)雜三維模型的方法。課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建三通學(xué)習(xí)創(chuàng)建復(fù)雜三維模型的方法。課堂案例——?jiǎng)?chuàng)建曲柄學(xué)習(xí)創(chuàng)建復(fù)雜三維模型的方法。課堂練習(xí)——?jiǎng)?chuàng)建連桿學(xué)習(xí)創(chuàng)建復(fù)雜三維模型的方法。12.13本章小結(jié)本章的內(nèi)容較多，包含了三維曲面、三維網(wǎng)格和三維實(shí)體模型的創(chuàng)建與編輯等相關(guān)知識，同時(shí)也對坐標(biāo)系、視覺樣式、視口控制等知識有詳細(xì)的介紹。三維建模具有一定的難度，大家在學(xué)習(xí)的時(shí)候需要認(rèn)真閱讀本章內(nèi)容，仔細(xì)體會不同命令之間的差異，這樣才能達(dá)到熟練運(yùn)用三維建模命令的目的。對于每一個(gè)命令，它都有自己的特點(diǎn)和長處，所以讀者要把握每一個(gè)命令的特征。12.14課后習(xí)題課后習(xí)題——選擇題課后習(xí)題——實(shí)例題本節(jié)內(nèi)容12.14.1課后習(xí)題——選擇題（1）UCS是一種坐標(biāo)系，屬于（

B

）。A.世界坐標(biāo)系B.用戶坐標(biāo)系C.自定義坐標(biāo)系D.單