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The latest revision on November 22, 2020

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。

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。

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1、三维模型的分类及三维坐标

系；

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。

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。

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。

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。

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。

任务：绘制如图11-5所示的实体。

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]

AutoCAD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 = ，距离 2 =

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>:

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)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]

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。

任务：绘制如图11-13所示的物体

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。

知识的储备：基本绘图命令、使用对象捕捉、建立用户坐标系

绘图步骤分解：

1．绘制正方体

（1）新建两个图层：

层名颜色线型线宽

实体层白色 Continues 默认

辅助层黄色 Continues 默认

并将实体层作为当前层。

单击“视图”工具栏上“西南等轴测”按钮，将视点设置为西南方向。

（2）绘制正方体

在“实体”工具栏上单击“长方体”按钮，调用长方体命令：

命令: _box

指定长方体的角点或 [中心点(CE)] <0,0,0>:在屏幕上任意一点单击指定角点或 [立方体(C)/长度(L)]: C.

选择对象:在立方体上单击找到 1 个

选择对象: