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1、三维建模的方法与应用模块九YCF01 三维实体的建模方法 02 三维实体的建模实例目录CATALOG01三维实体的建模方法u 9.1.1 拉伸法建模u 9.1.2 布尔运算法建模u 9.1.3 旋转法建模u 9.1.4 标高法建模u 9.1.5 镜像法建模u 9.1.6 阵列法建模u 9.1.7 厚度法建模u 9.1.8 三维放样建模u 9.1.9 三维扫掠建模9.1.1 拉伸法建模使用 extrude（拉伸）命令可以创建建筑工程各部分的三维模型，可以沿指定路径（P）拉伸对象或按指定高度值和倾斜角度拉伸对象。1.功能9.1.1 拉伸法建模单击“建模”工具栏中的“拉伸”按钮，选择要拉伸的对象，先
2、对平面图进行面域，再输入拉伸的高度即可。在绘制土木工程中部分钢筋混凝土梁体时，可先用“多段线”或“直线”等命令绘制其断面图，然后拉伸一定的长度即可。2.操作9.1.1 拉伸法建模（1）用拉伸法建模时，先绘制建筑工程中建筑物各部分轮廓的平面图形，然后用 region命令使各部分轮廓生成面域，再用 extrude 命令创建建筑物各部分的三维模型。（2）如果用“直线”或“圆弧”命令来创建轮廓，则需要在使用 extrude 命令之前用pedit 命令的“合并（J）”选项把它们转换成单一的多段线或使它们成为一个面域。（3）当拉伸不同的 UCS 上的平面图形时，要用 UCS 命令变换用户坐标系，使之定义为
3、当前坐标系。使用 UCS 命令变换用户坐标系时，可通过单击 UCS 工具栏中的“三点”按钮进行设置，这样比较直观、快速，不易出错。3.说明9.1.2 布尔运算法建模布尔运算法可对三维实体和二维面域进行并集（union）、差集（subtract）和交集（intersect）的操作，示例如图所示。1.功能9.1.2 布尔运算法建模（1）布 尔 并 运 算。如图（a）所示，某组合实体是由 4 个台阶和 1 个平台合并而成的，经过布尔并运算后 5 个实体合并为 1 个实体，如图（b）所示。2.操作9.1.2 布尔运算法建模（2）布 尔 减 运 算。经过布尔减运算，从第一个对象减去第二个对象，得到一个新
4、的实体或面域。例如，涵洞的端墙减去两个圆柱孔，如图所示。2.操作9.1.2 布尔运算法建模（3）布 尔 交 运 算。布尔交运算可得到两个或多个面域的重叠面积，以及两个或多个实体的公用部分的体积。例如，两个实体经布尔交运算后得到的实体是它们的公共部分，如图所示。2.操作灵活运用布尔交运算，可以画出用其他方法难以画出的形状特殊的组合体。提示9.1.2 布尔运算法建模相交的实体通过搭积木和挖切的方法，并用AutoCAD 2020 的布尔运算命令可以得到要画的相贯模型。使用布尔运算命令可对建筑物进行壳体生成、拼接、搭积木、挖切等。例如，绘制空心楼板时可先用“多段线”命令绘制楼板，再用“拉伸”命令拉伸楼
5、板外围及 5 个圆孔，最后用楼板布尔减圆孔得到图形。3.说明9.1.3 旋转法建模旋转法可使对象轮廓轨迹绕旋转轴旋转，从而产生三维旋转实体模型。1.功能9.1.3 旋转法建模单击“建模”工具栏中的“旋转”按钮，选择要旋转的对象和旋转轴即可生成三维实体。例如，先用“多段线”命令绘制建筑物的外轮廓，再用revolve（旋转）命令使外轮廓轨迹绕旋转轴旋转生成实体，而生成的实体模型对产生对称的光滑建筑曲面的建模有特殊的作用，如图所示。2.操作9.1.3 旋转法建模通过旋转二维对象可以创建实体模型，可旋转的二维对象可以是闭合多段线、正多边形、圆、椭圆、闭合样条曲线、圆环和面域，但不能是包括在块中的对象和
6、相交或自交的多段线，而且一次只能旋转一个对象。使用 revolve 命令可以将一个闭合对象绕 X 轴或 Y 轴旋转一定角度而生成实体，也可以围绕直线、多段线或两个指定的点旋转对象。如果用“直线”或“圆弧”命令创建轮廓，则可以先使用 pedit 命令中的“合并（J）”选项将它们转换为单个多段线对象，然后使用“旋转”命令创建实体模型。3.说明9.1.4 标高法建模利用标高法设置建筑物几何对象的基准面标高和厚度，从而得到三维模型。1.功能选择对象，在命令提示窗口中输入 elev 命令并按 Enter 键，再输入标高值。2.操作9.1.4 标高法建模利用 elev 命令可以设置建筑物几何对象的基准面标
7、高和厚度，从而得到三维模型。零标高表示基准面，正标高表示建筑物几何体向基准面上方拉伸，负标高表示建筑物几何体向基准面下方拉伸。3.说明正、负厚度的表示方法与标高相同。提示9.1.5 镜像法建模1.功能镜像法可以创建相对于某一平面的镜像图像。2.操作执行“修改”“三维操作”“三维镜像”命令，再选择对象和对称面。3.说明使用“三维镜像”命令可以沿指定的镜像平面创建对象的镜像，镜像平面可以是平面对象所在的平面、通过指定点且与当前 UCS 的 XY、YZ 或 XZ 平面平行的平面或由选定的 3点定义的平面。9.1.6 阵列法建模1.功能阵列法可以创建有规律的行、列、层图像。2.操作执行“修改”“三维操
8、作”“三维阵列”命令，先根据“选择对象：”提示选择要阵列的对象；然后根据依次出现的提示选择矩形阵列，设置行数、列数、层数、行间距、列间距和层间距进行阵列9.1.6 阵列法建模3.说明有规律的阵列关键是要确定阵列的行数、列数、层数及其间距，使用“三维阵列”命令可以在三维空间中创建对象的矩形阵列或环形阵列，阵列时除了要指定列数（X 方向）和行数（Y 方向）外，还要指定层数（Z 方向）。注意环形阵列需要确定旋转轴，在某些情况下，确定旋转轴时需要做辅助线，如图所示，选择过桌子中心的直线为旋转轴。9.1.7 厚度法建模1.功能厚度法可以将平面图形修改厚度后变为三维模型。2.操作选中对象，如图（a）所示；
9、右击，在弹出的快捷菜单中执行“特性”命令，在打开的“特性”对话框中将“厚度”修改为 500，如图（b）所示；按 Enter 键即可得到三维实体，如图（c）所示。9.1.8 三维放样建模使用 loft（放样）命令可以通过对横截面曲线进行放样来创建三维实体或曲面。横截面定义了实体或曲面的形状。横截面可以是开放的（如圆弧），也可以是闭合的（如圆）。loft命令用于在横截面之间的空间内绘制实体或曲面。使用 loft 命令时，必须至少指定两个横截面。如果对一组闭合的横截面曲线进行放样，则会生成实体。1.作用9.1.8 三维放样建模单击“建模”工具栏中的“放样”按钮，选取横截面曲线上的一组曲线进行放样创建
10、三维曲面，如图所示。2.操作9.1.8 三维放样建模可以为放样曲面或实体选择任意数目的导向曲线。每条导向曲线必须满足以下条件才能正常工作：与每个横截面相交、始于第一个横截面、止于最后一个横截面。3.说明当仅使用横截面创建放样曲面或实体时，也可以使用“放样设置”对话框中的选项来控制曲面或形体的形状。提示9.1.9 三维扫掠建模使用“扫掠”命令可以通过沿开放或闭合的二维或三维路径扫掠平面曲线来创建新的实体或曲面。“扫掠”命令用于沿指定路径以指定轮廓的形式绘制实体或曲面，可以扫掠多个对象，但是这些对象必须位于同一平面内。1.作用如果沿一条路径扫掠闭合的曲线，则生成实体。提示9.1.9 三维扫掠建模单
11、击“建模”工具栏中的“扫掠”按钮，选择横截面 见图（a），选择曲线路径创建三维新实体，如图（b）所示。如果沿一条路径扫掠开放曲线，则生成曲面。2.操作9.1.9 三维扫掠建模扫掠对象时可能会在扫掠过程中扭曲或缩放对象，因此在扫掠轮廓后应使用“特性”对话框来指定轮廓的以下特性：轮廓旋转、沿路径缩放、沿路径扭曲、沿路径倾斜。当扫掠轮廓或更改导致建模出现错误（如实体自交）时，如果“对齐（A）”选项已经关闭，则“特性”对话框将不允许对这些特性进行更改。3.说明02三维实体的建模实例u 9.2.1 绘制机械零件模型u 9.2.2 绘制房屋模型9.2.1 绘制机械零件模型u绘制图示的机械零件三维模型。9.
12、2.1 绘制机械零件模型根据视图尺寸，设置图形界限为 297 mm210 mm。命令:_limits/执行“格式”“图形界限”命令重新设置模型空间界限:指定左下角点或 开（ON）/关（OFF）:/按 Enter 键指定右上角点:297，210/输入数值命令:_zoom/执行“视图”“缩放”“全部”命令指定窗口的角点，输入比例因子（nX 或 nXP），或者 全部（A）/中心（C）/动态（D）/范围（E）/上一个（P）/比例（S）/窗口（W）/对象（O）:_all 正在重生成模型。命令:/单击“状态栏”中的“栅格显示”按钮1.设置绘图环境9.2.1 绘制机械零件模型打开“图层特性管理器”对话框，设
13、置“轮廓线”图层的颜色为黑色，设置“标注”图层的颜色为蓝色。2.设置图层9.2.1 绘制机械零件模型（1）将设置好的图形环境通过执行“视图”“三维视图”“东南等轴测”命令转换到三维空间。（2）绘制底板。命令:_box/启用“长方体”命令指定第一个角点或 中心（C）:0，0，0/输入坐标，按 Enter 键指定其他角点或 立方体（C）/长度（L）:18，46，0/输入坐标，按 Enter 键指定高度或 两点（2P）:8/输入高度，按 Enter 键。3.绘制立体图9.2.1 绘制机械零件模型（3）绘制后挡板。命令:_ucs/移动坐标原点当前 UCS 名称:*世界*指定 UCS 的原点或 面（F）
14、/命名（NA）/对象（OB）/上一个（P）/视图（V）/世界（W）/X/Y/Z/Z 轴（ZA）:_o指定新原点:/选择底板后下面的中点命令:_box/启用“长方体”命令指定第一个角点或 中心（C）:0，-28，0/输入坐标，按 Enter 键指定其他角点或 立方体（C）/长度（L）:-8，28，0/输入坐标，按 Enter 键指定高度或 两点（2P）:30/输入高度，按 Enter 键3.绘制立体图9.2.1 绘制机械零件模型（4）绘制圆筒。命令:_ucs/执行坐标变换命令当前 UCS 名称:*没有名称*指定 UCS 的原点或 面（F）/命名（NA）/对象（OB）/上一个（P）/视图（V）/世
15、界（W）/X/Y/Z/Z 轴（ZA）:_Y指定绕 Y 轴的旋转角度:/系统默认，按 Enter 键命令:_cylinder/执行“圆柱体”命令指定底面的中心点或 三点（3P）/两点（2P）/相切、相切、半径（T）/椭圆（E）:/单击坐标原点指定底面半径或 直径（D）:15/输入半径指定高度或 两点（2P）/轴端点（A）:32/输入高度，按 Enter 键命令:_cylinder/执行“圆柱体”命令指定底面的中心点或 三点（3P）/两点（2P）/相切、相切、半径（T）/椭圆（E）:/单击坐标原点指定底面半径或 直径（D）:10/输入半径指定高度或 两点（2P）/轴端点（A）:/按 Enter 键
16、3.绘制立体图9.2.1 绘制机械零件模型（4）绘制圆筒。命令:_subtract 选择要从中减去的实体、曲面和面域/执行“差集”命令选择对象:找到 1 个/选择底板选择对象:找到 1 个，总计 2 个/选择后挡板选择对象:找到 1 个，总计 3 个/选择大圆柱选择对象:/按 Enter 键选择要减去的实体、曲面和面域选择对象:找到 1 个/选择小圆柱，按 Enter 键3.绘制立体图9.2.1 绘制机械零件模型（5）剖切圆筒。命令:_slice/执行“剖切”命令选择要剖切的对象:找到 1 个/选择圆筒选择要剖切的对象:/按 Enter 键指 定 切 面 的 起 点 或 平 面 对 象（O）/
17、曲 面（S）/Z 轴（Z）/视 图（V）/XY（XY）/YZ（YZ）/ZX（ZX）/三点（3）:/按 Enter 键选择剖切平面上三点指定平面上的第一个点:/选择剖切平面上的第一个点指定平面上的第一个点:/选择剖切平面上的第二个点指定平面上的第一个点:/选择剖切平面上的第三个点在所需的侧面上指定点或 保留两个侧面（B）:/在上方单击一点3.绘制立体图9.2.1 绘制机械零件模型（6）绘制倒圆角。命令:_fillet/执行“圆角”命令当前设置:模式=修剪，半径=0.0000选择第一个对象或 放弃(U)/多段线(P)/半径(R)/修剪(T)/多个(M):r指定圆角半径:8/输入圆角半径选择第一个对
18、象或 放弃（U）/多段线（P）/半径（R）/修剪（T）/多个（M）:/选择要倒圆角的第一个共用边输入圆角半径或 表达式(E):/按 Enter 键选择边或 链(C)/环(L)/半径(R):/选择另外一个共用边3.绘制立体图9.2.1 绘制机械零件模型（7）绘制挡板上圆柱孔。命令:_cylinder/执行“圆柱体”命令指定底面的中心点或 三点（3P）/两点（2P）/相切、相切、半径（T）/椭圆（E）:/捕捉倒角圆的圆心 指定底面半径或 直径（D）:4.5/输入半径指定高度或 两点（2P）/轴端点（A）:-8/输入高度，按 Enter 键命令:_cylinder/执行“圆柱体”命令指定底面的中心点
19、或 三点（3P）/两点（2P）/相切、相切、半径（T）/椭圆（E）:/捕捉另一个倒角圆的圆心 指定底面半径或 直径（D）:/按 Enter 键指定高度或 两点（2P）/轴端点（A）:/按 Enter 键命令:_subtract 选择要从中减去的实体、曲面和面域/执行“差集”命令选择对象:找到 1 个/选择挡板 选择对象:/按 Enter 键选择要减去的实体、曲面和面域 选择对象:找到 1 个/选择小圆柱选择对象:找到 1 个，总计 2 个/选择另一个小圆柱3.绘制立体图9.2.2 绘制房屋模型u将二维图形转换为三维图形常用的方法有旋转、抽壳、拉伸等，还可以通过使用“特性”命令来修改厚度等。u例
20、如，采用拉伸的方法将房屋平面图转换为三维模型，如图所示。9.2.2 绘制房屋模型操作步骤（1）二维图形转换为三维图形前的准备工作。除“墙线”和“基础”图层保持打开外，其余图层全部关闭，如图左所示。（2）选择“东南等轴测”视图，以方便观察和绘制，如图右所示。9.2.2 绘制房屋模型操作步骤（3）创建面域，把墙线转化为多段线。在绘图过程中会用到“直线”或“多段线”命令，但在拉伸前一定要使用“面域”命令。本图共形成 7 个面域。（4）拉伸。拉伸墙线形成墙体。输入正值，沿 Z 轴正向拉伸，拉伸墙线 3 220 mm；输入负值，沿 Z 轴负向拉伸，如拉伸基础时输入“-130 mm”，如图 所示。9.2.
21、2 绘制房屋模型操作步骤（5）建立用户坐标系，绘制门和窗上的墙体，如图左所示。（6）绘制室内地面。根据平面图和立面图可知，室内地面和室外高度差为 20mm，用“多段线”命令在平面图内绘制封闭图线，然后拉伸 20 mm，如图右所示。9.2.2 绘制房屋模型操作步骤（7）绘制窗台。在图外单独绘制窗台，然后用“移动”命令将其移动到适当位置。注意，采用的基点都为中点，如图左和图右所示。9.2.2 绘制房屋模型操作步骤（8）绘制屋顶。通过房屋三视图分析，屋顶和基础都是长方体，大小相同，选择屋顶和基础的对应点，在坐标系中高度差为 3 350 mm，其余坐标相同，所以用“复制”命令输入“0，0，3350”可
22、绘制屋顶，如图左所示。（9）布尔运算。通过并集运算形成整体，如图右所示。9.2.2 绘制房屋模型操作步骤（10）三维模型的后期处理。创建三维实体后，默认是以线框方式显示的。为了进一步获得逼真的模型图像，用户通常需要设置消隐，或者赋予材质并渲染，以观察所建模型是否符合要求，如图所示。应用实例制作基础梁模型根据图示的基础梁平面图形绘制三维实体。应用实例设置建筑制图的绘图环境操作步骤（1）打开 CAD，单击“东南等轴测视图”按钮，进入东南视图界面。（2）在东南视图界面中，单击“长方体”按钮，在界面中指定长方体的一个角点后，再指定对角点，如图左所示。（3）单击“拉伸面”按钮，选择长方体上表面。指定拉伸
23、的高度 30，指定拉伸的倾斜角度 45（通过计算得出 45），如图右所示。应用实例设置建筑制图的绘图环境操作步骤（4）单击“拉伸面”按钮，选择物体上表面。指定拉伸的高度 120，指定拉伸的倾斜角度 0。单个实体就完成了，如图左所示。（5）对这个实体做阵列。执行“阵列”命令，根据命令提示窗口中的提示，先选择要阵列的对象，然后指定阵列的行数、列数和层数。阵列完成后，执行“hi”命令，转为消隐图，如图右所示。应用实例设置建筑制图的绘图环境操作步骤（6）建立用户坐标系。单击“三点 UCS”按钮，按图左的顺序，确定 UCS 的 3 个点，2=原点，3=X轴方向，1=Y 轴方向。这样，将实体上的一个面转到
24、 XY平面，为后续操作做准备，如图左所示。（7）指定长方体的角点(0，20，-5)，输入对角点320，40，-30，如图右所示。应用实例设置建筑制图的绘图环境操作步骤（8）单击“世界UCS”按钮，将UCS坐标返回到原先的东南视图。这样，使整个图形的底部处在 XY 平面中，为下一步操作做好准备，如图左所示。（9）用三点画圆。画一个辅助圆，3 个点都是实体的角点，如图右所示。应用实例设置建筑制图的绘图环境操作步骤（10）做环形阵列。中心点是辅助圆的圆心，项目数为 4，角度为 360，对象是横的长方体。图左为环形阵列后的图形。（11）删除辅助圆。用“并集”命令选择整个图形，按 Enter 键确认，整
25、个图形就合为一体。执行“hi”命令，全部图形就展现为消隐图，如图右所示。应用实例设置建筑制图的绘图环境操作步骤（12）执行“着色”命令，图形就成了着色图，本实例绘制完成，结果如图所示。实训 9-1 绘制旗台模型综合应用三维绘图命令绘制图示的旗台模型。1.实训内容实训 9-1 绘制旗台模型（1）绘制旗台底座、圆台和旗杆。绘制长方体旗台底座（尺寸为 25 mm25 mm10 mm）。绘制圆台，底面半径为 5 mm，顶面半径为 3.3 mm，高度为 10 mm。绘制旗杆，旗杆为圆柱体，底面半径为 1 mm，高度为100 mm，旗杆顶部的球体半径为 1.5 mm。（2）绘制台阶。绘制台阶侧面，踏面为
26、3 mm，踢面为 2 mm，面域后拉伸 8 mm。绘制三棱柱（尺寸为 15 mm10 mm2 mm），将三棱柱和台阶合并成一体。阵列台阶。2.操作提示实训 9-1 绘制旗台模型（3）绘制柱和拦板。绘制柱（长方体，尺寸为 3 mm3 mm15 mm）和拦板（长方体，尺寸为 18 mm3 mm8 mm）；绘制球体，半径为 1.5 mm；复制柱及球体；合并拦板和柱。（4）阵列拦板。环形阵列拦板，阵列个数为 4；渲染旗台模型。2.操作提示实训 9-2 创建支座模型创建图左示支座的三维实体，结果如图右所示。1.实训内容实训 9-2 创建支座模型（1）创建表示底座的长方体（尺寸为 44 mm50 mm9 mm。（2）新建 UCS。（3）创建圆柱体。根据支座三视图的尺寸绘制底座上的小圆柱体。对圆柱体进行矩形阵列。（4）布尔运算。对底座和 4 个圆柱体进行差集操作。（5）再次新建 UCS。2.操作提示实训 9-2 创建支座模型（6）创建圆柱体。根据支座三视图的尺寸绘制大圆柱体。（7）绘制立板。首先绘制封闭线。然后移动圆柱体。（8）拉伸立板。立板和大圆柱体进行差集运算。（9）绘制肋板。首先建立新的 UCS，然后绘制封闭的多段线。移动肋板到中心位置。合并肋板。（10）将图以真实视觉样式显示。2.操作提示谢谢观赏敬请指正！