CAD三维绘图教程与案例很实用

C A D三维绘图教程与案例
很实用
Prepared on 21 November 2021
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。

图11-1 线框模型
图11-2 表面模型
图11-3 实体模型
1、三维模型的分类及三维坐标系；
2、三维图形的观察方法；
3、创建基本三维实体；
4、由二维对象生成三维实体；
5、编辑实体、实体的面和边；
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。

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] 命令窗口：BOX
图11-4 表示坐标系的图标
用户坐标系
世界坐标
图11-5 在用户坐标系下绘图
任务：绘制如图11-5所示的实体。

目的：通过绘制此图形，学习长方体命令、实体倒角、删除面命令和用户坐标系的建立方法。

知识的储备：基本绘图命令和对象捕捉、对象追踪的应用。

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，绘制上表面圆图11-6 绘制长方体图11-7 长方体倒角
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
图11-8 改变坐标系 图11-9 绘制上表面圆 图11-10 绘制侧面上圆
图11-11 绘制侧面上圆 图11-12 视图工具栏
图11-13 股子
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:
选择对象:在球体上单击找到 1 个
选择对象: 图11-22 长方体圆角 图11-14 立方体 图11-15 绘制球 图11-16 挖坑
图11-17 挖两点坑
(b) (a)
图11-19 三维动态观察图11-20 挖六点坑 图11-18 绘制三点坑
图11-21 挖坑完成
图11-23 长方体圆角
图11-24 ISOLINES 对图形显示的影响
ISOLINES=4 ISOLINES=12
图11-25 布尔运算
图11-26 电视塔
图11-27 环
图11-28 绘制环珠
图11-29 阵列准备图11-30 拱形体
图
11-34 旋转实体
图11-31 绘制长方形和圆
图11-32 面域计算
图11-33 路径拉伸
图11-35 绘制截面
（a）（b）
图11-36 180°和270°
图11-39 底板实体图11-40 圆筒端面
图11-38 平面图形
图11-42 完整的实体.图11-41 圆筒
图11-43 切割成两部分的实体
图11-37 轴承坐
（a）（b）（c）
图11-44 半剖的实体
图11-45 切割实体
(a)
(b)
图11-46 工字钢
(a)
(b)
图11-47垫块实体
(a)
(b)
图11-48创建原图形
(a)
(b)
图11-49 移动面
(a)
(b)
图11-50 旋转面
图11-51 着色面、复制面
(a)(b)(c)
图11-52 抽屉实体
.) <1>: 2
指定行间距 (---): 100
指定列间距 (|||): 100
指定层间距 (...): -110
结果如图11-59所示。

3．压印
调用压印命令： 实体编辑工具栏：
图11-53 抽壳、复制边
(b)
（a ）
图11-54 制作抽屉面
图11-55 对齐面
图11-57 平面图形 图11-58 绘制表面圆 图11-56 环形孔板
(a) (b) (c)
命令: _solidedit
实体编辑自动检查: SOLIDCHECK=1
输入实体编辑选项 [面(F)/边(E)/体(B)/放弃(U)/退出(X)] <退出>: _body
输入体编辑选项[压印(I)/分割实体(P)/抽壳(S)/清除(L)/检查(C)/放弃(U)/退出(X)] <退出>: _imprint
选择三维实体:选择实体
选择要压印的对象:选择一个圆
是否删除源对象 [是(Y)/否(N)] <N>:Y
选择要压印的对象:选择另一个圆
是否删除源对象 [是(Y)/否(N)] <N>:
……
逐个选择各个圆，完成8个圆的压印。

压印结果同上步，如图11-59所示。

4．拉伸面
调用“实体编辑”工具栏上的“拉伸面”命令，选择各个圆内的表面，以-10
的高度拉伸表面，得到8个通孔。

结果如图11-56（a）所示。

5．3D镜像
命令: _mirror3d
选择对象: 选择实体找到 1 个
选择对象:
指定镜像平面 (三点) 的第一个点或 [对象(O)/最近的(L)/Z 轴(Z)/视图(V)/XY 平
面(XY)/YZ 平面(YZ)/ZX 平面(ZX)/三点(3)] <三点>:选择端面点A
在镜像平面上指定第二点:选择端面点B
在镜像平面上指定第三点:选择端面点C
是否删除源对象[是(Y)/否(N)] <否>:
图11-59 阵列圆图11-60 镜像
图11-61 环形阵列
图11-62 分割
（a）（b）
（c）
图11-63清除
（a）（b）
图11-64箱体
（a）
（b）
图11-65倒圆角长方体
图11-66抽壳图11-67耳板端面图11-68拉伸耳板
切
（1）剖切实体成前后两部分
调用“剖切”命令： 命令: _slice
选择对象: 找到 1 个 选择对象:
指定切面上的第一个点，依照 [对象(O)/Z 轴(Z)/视图(V)/XY 平面(XY)/YZ 平面(YZ)/ZX 平面(ZX)/三点(3)] <三点>:选择中点A 指定平面上的第二个点:选择中点B 指定平面上的第三个点:选择中点C
在要保留的一侧指定点或 [保留两侧(B)]: B
图11-69
镜像耳板 图11-70旋转箱体
图11-71 创建顶面方孔 （a ）
（b ） （c ）
图11-72 创建凸台
（a ）
（b ）
图11-73 倒圆角 （a ） （b ）
结果如图11-74(a)所示。

（2）剖切前半个实体
调用剖切命令： 命令: _slice
选择对象: 选择前半个箱体 找到 1 个 选择对象:
指定切面上的第一个点，依照 [对象(O)/Z 轴(Z)/视图(V)/XY 平面(XY)/YZ 平面(YZ)/ZX 平面(ZX)/三点(3)] <三点>:选择中点D 指定平面上的第二个点: 选择中点F 指定平面上的第三个点: 选择中点E
在要保留的一侧指定点或 [保留两侧(B)]: 在右侧单击 结果如图11-74（b ）所示。

（3）合并实体 调用 “并集”命令，将剖切后的实体合并成一个，结果如图11-64(b)所示。

图11-74 倒圆角 （a ） （b ）。