CAD2007三维制图教程.doc

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1、|CAD三维建模1 CAD 三维建模首先应做什么？2 何为三维世界坐标系？3 如何灵活使用三维坐标？4 如何使用柱面坐标和球面坐标？5 如何认定 CAD的作图平面？6 哪些二维绘图中的命令可以在三维模型空间继续使用？7 哪些二维编辑命令可在三维空间继续使用？ 8. 如何确定三维观察方向？9 如何使用过滤坐标？ 10为什么要采用多视口观察实体？11如何将各分线段合并为一条多段线？12如何创建面域并进行布尔运算？ 13如何保证在三维建模时作图的清晰快捷？14三维多义线有什么用途？15如何使用三维平面命令？16三维平面 PFACE又如何使用呢？17哪些三维曲面命令要经常使用？ 18在使用四个三维多边

2、形网格曲面之前应先做什么工作？ 19三维旋转曲面有那些使用技巧？ 20三维直纹曲面有什么使用技巧？ 21边界曲面是否有更灵活的使用方法？ 22虽说已对三维绘图命令较为熟练，但仍难以快速制作所要的模型，是什么原因？ 23如何使用镜像命令？ 24如何使用三维阵列命令？ 25如何使用三维旋转命令？ 26如何绘制三维四坡屋顶面？ 27如何生成扭曲面？ 28如何将两个不同方位的三维实体按要求对齐？ 29在利用面域拉伸或旋转成实体时，看似封闭的线框为什么不能建立面域？ 30三维实体命令在使用中有什么技巧？ 31球体命令使用有什么技巧？ 32圆柱体命令使用有什么技巧？ 33圆锥体在三维设计中是否很少见？ 3

3、4圆环体有哪些使用技巧？ 35拉伸命令的使用技巧在哪些方面？ 1 CAD 三维建模首先应做什么？ 答：首先应当熟悉世界坐标系和三维空间的关系。其次 是掌握 CAD的用户坐标系以及多个视图的使用技巧。另外必须熟悉面域的操作和多段线的编辑。至于基本立体的绘图练习全靠反复训练，掌握各自的特点。 切记：CAD 的每一个命令中都蕴涵着各自的技巧，好好探索和熟练它们。 |2 何为三维世界坐标系？ 答：世界坐标系是 CAD在作图时，用于确定平面或空间点位置的一个笛卡尔坐标体系，每一个坐标的正向和另两个坐标的旋向必须符合右手定则。CAD 在平面作图时的三维世界坐标系标志是坐标符号图中有一“W”字样。 一般将

4、X-Y平面理解为水平面，Z 轴方向表示高度距离，就是说“Z”值等同于用来确定 X-Y水平面高度的标高命令“ELEV”。无论是“Z”值还是“ELEV”值，其“+”值表示在 X-Y面上方，而“-”值表示在 X-Y面的下方。用户在作图时要切记这一点。注意：不管你的三维建模设计多复杂，作图过程中一定要有个基本坐标体系不能变。否则，作图方向的紊乱，将使你陷入困境！ 3 如何灵活使用三维坐标？ 答：在三维实体建模的作图过程中，要经常地变换坐标系统，从而有利于作图。CAD 的世界坐标系是不变的，主要是用户坐标系的变换，其命令为“UCS”，它可以完成平移、新建坐标方向、旋转等功能。执行过“UCS”后，命令行提

5、示如下：用户可以选择需要的项目。如果选择新建项，即键如“N”后回车，则命令行再次显示为：用户即可确定 Z轴方向，利用三点重新定坐标系或分别绕 X、Y、Z 轴旋转任意角度。 也可以打开工具条点击图标，如图 一所示，常用的项目用户一定要熟练。图 一 坐标变换工具条注意：坐标“UCS”的变换是作图方向或实体定位的需要，不可任意倾斜。 4 如何使用柱面坐标和球面坐标？ 答：这两个坐标主要适用于三维建模作图，而且在三维模型空间较为直观。尤其是在渲染效果图中用来确定灯光的位置十分方便。 柱面坐标的形式为：（R角度 1，H），相对坐标形式为：（ R角度 1，H）,其中 R为柱面的半径，角度 1为柱面上的点在

6、 X-Y平面上的投影点与 X轴正向的夹角，H 为距 X-Y平面的高度值。利用柱面坐标很容易在圆柱实体的表面上确定一点的位置。 球面坐标的形式为：（R角度 1角度 2），相对坐标形式为：（ R角度 1角度 2）,其中 R为球面的半径，角度 1为球面上的点 X-Y平面上的投影点与 X轴正向的夹角，X-Y平面应过球面中心，角度 2为球面上的点与 X-Y平面的夹角。在球体表面上定点较为容易。切记：柱面和球面坐标可以绘制三维空间折线，尤其是绘制圆柱和球面螺旋线。 5 如何认定 CAD的作图平面？ 答：CAD 的作图平面是 X-Y坐标面，或者是在与 X-Y坐标面平行的平面上作图。不论是二维绘图还是三维建模

7、中的大部分作图都在该平面上完成，栅格也是在该平面上显示。因此一般将 X-Y平面称为平面视图（PLAN）。 但是在三维屏幕状态下作图时，只要每个点的坐标中 Z值不为零，就意味着点已经不|在 X-Y平面上。如 LINE命令的不同形式：（30，40）为在 X-Y平面上画线，而（30，40，50）为距 X-Y平面 50处定一个点。 切记：只有画线命令可以在三维空间任意方向作图。 6 哪些二维绘图中的命令可以在三维模型空间继续使用？ 答：纯正的二维绘图命令应理解为没有宽度和厚度的图线，因此又称为二维线框命令。这些命令只能在 X-Y面上或与该坐标面平行的平面上作图，它们是：圆及圆弧、椭圆和圆环，多义线及多

8、段线、多边形和矩形、文字及尺寸标注。所以在使用这些命令时要弄清楚是在哪个平面上工作。 而直线、射线和构造线可在三维空间任意画线。对于二维编辑命令均可在三维空间使用，但必须在 X-Y平面内，只有镜像、阵列和旋转在三维空间还有不同的使用方法。 切记：圆、圆弧、多边形和面域只能在 X-Y平面或平行其该面的平台上作图。 7哪些二维编辑命令可在三维空间继续使用？答：以下命令的使用方法在二维或三维空间是一样的。即：复制（Copy ）、移动（Move ）、偏移（Offset ）、倒角（Chamfer ）、倒圆角（Fillt ）、修剪（Trim ）、延伸（Extend ）、断开（Break ）及延长等。而镜像

9、、阵列、旋转三个命令在三维空间的使用方法略有不同。 8.如何确定三维观察方向？ 答：所谓确定三维观察方向就是从某个方位观察三维模型，设置方法有多种。下拉“视图”菜单-在“三维视图”中的各项均是确定观察方向的命令，用户可以逐一测试，以便在三维建模时灵活运用。执行“VPOINT”命令也是常用的定位方法。 键入“VPOINT”后，命令行提示：（ ），这有三种不同选择，第一用户可以直接键入（X，Y，Z）坐标值，X、Y、Z 可以分别取 0和 1或-1，即键入（0，0，1）、（1，-1，1）、（-1，-1，-1）等值均可，不同的组合代表不同的观察方向；用户也可先键入“R”选择第二种方式确定方位，键入“R”

10、后屏幕提示如下：给定角度显示：也就是说用户要分别输入在 X-Y面内的位置，而后再定与 X-Y面的夹角以便定观察高度； 如果用户直接按回车（ENTER）键，则屏幕上将出现一个如下图四所示的坐标球和三角架。 此图说明： 图 二 罗盘和三角架北|（1）小“+”光标如在小圆 5内移动，由 Z正向看 X-Y平面，若在圆心处为俯视图方向；在小圆外大圆内时，表示从 Z负向看 X-Y平面； （2）小“+”在水平线 13上方时，表示由 Y正向看 X-Y平面；而在下方时，表示由 Y负向看 X-Y平面； （3）小“+”在竖直线 24右边时，表示由 X负向看 X-Y平面；而在左边时，表示由 X正向看 X-Y平面；边缘

11、 （4）小“+”光标在大圆外移动，表示绕 Z轴旋转实体； （5）小“+”光标在小圆边缘移动，表示由 X-Y面的方向观察实体。切记：无论从何方位观察实体，但观察后必须点击图标，返回原来的作图状态！9如何使用过滤坐标？ 答：所谓的过滤坐标就是在作图过程中为确定某一点的位置，而该点（X，Y，Z）坐标的某一个值想借助另一点的同名坐标，则可用坐标过滤的办法来完成。即可以分别逐个过滤，也可一次过滤两个（实际为一个平面）。如图 一所示，要在矩形的正上方绘制一个圆柱体，而圆柱体的底部圆心距离矩形中心的高度为本 50毫米。则执行过程图 三 分别过滤 X、Y 坐标 为：（1）执行画圆柱体命令，命令提示如图 二 所

12、示，输入“。X”回车后捕捉 1点。然后图 四 过滤 X坐标 显示提示如图 三所示 ；（2）再输入“。Y”回车后捕捉 2点。命令提示如图 四所示；图 五 过滤 Y坐标 （3）最后直接输入 Z坐标值，再完成圆柱体的作图。图 六 输入 Z坐标 用户也可以一次过滤两个坐标，一般是“。XY”，选定一个参考点后，再给出 Z值即可。 注意：坐标过滤代替不了坐标“UCS”变换，前者偶然使用，而后者最常用。|图 七 视口对话框10为什么要采用多视口观察实体？ 答：在三维建模的作图过程中，有时需要及时的观察整体或局部效果，或者为了确定某一实体的位置，应从不同的角度显示实体，但又不想失去原有的实体状态。所以，CAD

13、 为用户提供了多视口观察工具。执行“VPORTS”命令，显示视口对话框，如图 七所示。 如图 八所示，是设置了四个视口。CAD 只能在一个视口中工作，用户只需在要工作的 视口中左击鼠标键就可进入，此时该视口的边界亮显，光标也同时变为十字形的工作状态。图 八 四个视口观察实体 视口操作有很强的功能，这里先建议用户利用视口设置不同的观察方向，如图 八各视口所 示。但是如果要在某一个视口中添加实体，那么其它视口中也同样显示出来。|注意：在绘制或编辑三维模型时最好在一个视口中工作。 11如何将各分线段合并为一条多段线？ 答：可以执行“PEDIT”命令或由下拉“修改”菜单-选“多段线”后。屏幕提示“选择

14、多段线”，用户只要捕捉任一个线段实体，屏幕回应“是否将其转换为多段线？Y”，回车认可后命令行显示如下提示：键入“J”后，即可选则首尾相连的各个线段实体，选择结束击两次回车就完成了全部操作。 切记：将多个实体合并成一个实体（多义线）在建立面域或三维曲面轮廓时，常用！ 12如何创建面域并进行布尔运算？ 答：创建面域的命令有三种执行方式，即：一是直接 键入“REGION”，二是点击图标“”，三是下拉“绘图”菜单-“面域”。执行完命令后，CAD 开始加载 DLL文件，稍后提示用户选择要面域的对象，用户一定要选取封闭的几何图形或由多个线段实体组成的封闭区域。否则 CAD均不能创建所需要的面域。 所谓的面

15、域布尔运算就是逻辑计算，用户需要打开实体编辑工具条，如图九所示，其中前三项是面域的布尔运算命令。图十所示为一个圆与一个矩形两个面域进行并（UNION）、差（SUBTRACT）、交（INTERSECT）运算的结果。 切记：在进行差（SUBTRACT）运算时，要先选择主体确定后，再选择需要减去的实体。因此，不能同时选择主体和被减实体。 图 九实体编辑工具条 图 十面域布尔运算 13如何保证在三维建模时作图的清晰快捷？ 答：这是一个不错的问题，的确在三维建模作图过程中，随着模型结构的复杂化，不仅要频繁地更换坐标系（UCS），同时还要绘制一些辅助线用作实体的定位。复杂的模型纷乱的线条很难准确捕捉需要的

16、目标。那么，最好的办法就是利用图层来解决这一烦心的问题，与当前作图无关的图层可以先关闭或冻结。 切记：一句铭言“无用的线变得有用，重叠的图层看起来更分明。” 14三维多义线有什么用途？ 答：三维多义线主要用来绘制三维螺旋线和锥形螺旋线。使用时可以直接键入“3DPOLY”命令，然后与二维画线命令一样输入每个点的坐标，但 Z坐标值不应全为零。由“3DPOLY”绘制的多义折线可以用“PEDIT”进行编辑或者转化为光滑的空间曲线。例如使用柱面坐标可以绘制三维螺旋线。 |15如何使用三维平面命令？ 答：CAD 提供了两个三维平面命令，即“3DFACE”和“PFACE”命令。这两个命令使用方法完全不同，而

17、且没有图标，只能直接输入命令。 首先介绍“3DFACE”的使用技巧，直接键入命令“3DFACE”后，CAD 提示用户分别输入四个点即完成第一个平面，继续提示输入第二平面的 3，4 点，完成后再要求输入第三个平面的 3、4 点等等。至此，用户已经清楚该命令的使用技巧，那就是在第一个平面所需的四个点输入完后，CAD 将第一个平面的 3、4 点自动认作是第二个平面的 1、2 点，这样一直进行下去，直到拥护中断执行为止。如图 十一所示，是用该命令绘制的两个三维模型图。图 十一 3DFACE 平面16三维平面 PFACE又如何使用呢？ 答：了解了“3DFACE”命令的使用方法后，我们再来看看“PFACE

18、”如何使用？先看图 十 二所示的三维房屋线框模型。图 十二 房屋模型 图 十三房屋模型建立三个平面该模型共有 20个顶点，有 12表面，这些表面有四边形，也有五边形或七边形。显然利用“3DFACE”命令为每个平面着色是不可能的，而使用“PFACE”可以解决该问题。 键入“PFACE”后命令行显示“ ”，用户可按自己规定的顶点顺序号码使用光标逐个捕捉，完毕后回车提示“ ”，要求用户输入所规定的|第一平面的起点序号数“ ”。这里有两点要明白，一是具体哪一个面作为第一个平面是任意的；二是所定平面上的点哪一个点作为第一点也是任意的。但只能输入序号数且按顺时针或逆时针的次序，每输入一个按一次回车键“EN

19、TER”。图 十三所示说明，用户可以使用此命令逐个为平面上色。 注意：一定要弄清楚该命令的使用方法，才能明白它的使用技巧。 17哪些三维曲面命令要经常使用？ 图 十四 曲面工具栏 答：如图 十四所示，在 CAD所给定的三维曲面工具栏中，有八项是最基本的单体命令，而四个三维多边形网格曲面，不仅使用频繁而且要有熟练的技巧。 注意：三维曲面的最大特点是可以利用“PEDIT”命令进行编辑，也可利用捕捉功能进行简单的编辑。 18在使用四个三维多边形网格曲面之前应先做什么工作？ 答：三维多边形网格曲面的显示精度有两个系统变量所控制。变量取值不同绘出的三维实体也不同，如图 十五所示。图 十五 三维曲面的显示

20、精度 切记：系统变量 SURFTAB1、SURFTAB2 取值要适当，不易太大。否则，将影响 CAD的运行速度减慢，甚至可以造成死机。 19三维旋转曲面有那些使用技巧？ 答：在使用三维曲面命令（REVSURF ）时，要注意三点：一是所要旋转的母线与轴线同位于一个平面内；二是同一母线绕不同的轴旋转以后得到的结果截然不同；三是要达到设计意图应认真绘制母线。当然要保证旋转精度。如图十六所示为同一母线分别绕轴一和轴二旋转后的结果。|图 十六 三维旋转曲面 图 十七 不同角度的三维旋转曲面 另外要注意的是三维曲面在旋转过程中的起始角可以是任意的，要获得的曲面包角也是任意的（在 360度范围内）。如图 十

21、七所示的四个大小相同，而方位不同的曲面就是利用包角均为 90度，但起始角各不同。利用这一技巧我们不难获得如图 十八所示的浴缸曲面轮廓。显而易见我们在图 十七的基础上又添加了四个侧面和底面。图 十八 浴缸曲面 注意：三维旋转曲面在回转曲面体设计中非常实用，要多加练习，探索使用技巧。 20三维直纹曲面有什么使用技巧？ 答：三维直纹曲面（RULESURF、 ）是要求用户给定任意两条线，即可形成一个曲面。这两条边界线可以是直线或是曲线，也可以是共面线或是异面而线。如图 十九所示，是不同的边线形成的曲面。|图 十九 三维直纹曲面 注意：在选择两条边界线时，选择的端点不同则会形成不同的曲面。 21边界曲面

22、是否有更灵活的使用方法？ 答：的确如此。三维边界曲面（EDGESURF、 ）的使用很广泛，而且有灵活地使用技巧。这主要体现在四条边界线的绘制和方位的确定。四条边界线可以共面或着是不同方向的线，可以是直线或是曲线。要绘制不同方向的直线或曲线必须通过变换坐标系才可达到目的。永远记住 CAD只能在 X-Y面内画线，或者平行 X-Y。图 二十 边界曲面的边界线 如图 二十所示为三种不同方位的四条边界线，则形成的曲面如图 二十一所示。图 二十一 边界曲面 切记：四条边界线无论如何倾斜，但它们的端点必须彼此相交。 22虽说已对三维绘图命令较为熟练，但仍难以快速制作所要的模型，是什么原因？ 答：不错，这是任何 CAD新手开始都感到着急的事情。我们还是要不厌其烦提醒用户注意：无论设计的 CAD模型简单或复杂，也不管是二维或三维模型，都要始终牢记 CAD制作的三个基本技能。一是熟练使用每一个命令和系统变量；二是准确绘制实体的大小并确定其位置；三是灵活地对模型进行编辑。因此，在设计三维模型时更需要及时的进行编辑。譬如在绘制二维图形时，要不断地移动坐标系（UCS），以保证绘图的准确性而又快速。在三维模型设计中，不仅要不断地移动坐标位置或改变坐标平面的方向，还应画一些辅助