模块8三维建模基础教学课件AutoCAD 2020计算机绘图实训教程.pptx

三维建模基础模块八YCF01三维几何模型与用户坐标系03面域与布尔运算02三维视图的显示目录CATALOG04三维实体的绘制05三维实体的编辑06三维模型的后期处理01三维几何模型与用户坐标系u8.1.1 三维几何模型的分类u8.1.2 用户坐标系的建立8.1.1 三维几何模型的分类1.线框模型2.表面模型3.实体模型8.1.1 三维几何模型的分类线框模型是一种轮廓模型，它用线（3D 空间的直线及曲线）来表达三维实体，不包含面及体的信息；不能使模型消隐或着色；又由于该模型不含有体的数据，因此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。图示为立体的线框模型。1.线框模型8.1.1 三维几何模型的分类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实体边界信息，表面不透明，能遮挡光线，可以进行渲染及消隐。对于计算机辅助加工，用户可以根据零件的表面模型形成完整的加工信息。但是不能对表面模型进行布尔运算。图示为两个表面模型的消隐效果。2.表面模型8.1.1 三维几何模型的分类实体模型包括了线、面和体的全部信息，如图所示。对于实体模型，可以先绘制出简单的基本体模型，再通过“并集”“交集”“差集”3 种布尔运算构造复杂的组合体。这也是利用 AutoCAD 2020 绘制复杂实体图的主要方法。3.实体模型8.1.2 用户坐标系的建立123用户坐标系（UCS）的坐标原点可以放在任何位置，坐标轴可以倾斜任意角度。绝大多数二维绘图命令仅在与 XY 面平行的面内有效（也有少数命令不受此限制，如终点捕捉、端点捕捉、延长和延伸命令等）。便于将尺寸转换为坐标值。1.绘制三维图形时建立用户坐标系的原因8.1.2 用户坐标系的建立示例一：在示例一：在 BCGF BCGF 面内画圆，如图所示。面内画圆，如图所示。首先建立与世界坐标系倾斜的用户坐标系，方法是单击 UCS 工具栏中的“三点”按钮，用三点方式来建立。这三点分别是坐标原点，X 轴正半轴上的一点，XY 平面内 X、Y 坐标都大于 0 的任意一点，即第一象限中的一点。然后根据建立的用户坐标系创建圆，创建以后返回到世界坐标系。在图中建立的用户坐标系图标显示了当前用户坐标系的 X 轴、Y 轴和 Z 轴，其中Z 轴垂直于 XY 面，其正向用右手螺旋法则（右手四指从 X 轴的正向沿 90握向 Y 轴，大拇指指向 Z 轴的正向）确定。2.建立用户坐标系的方法8.1.2 用户坐标系的建立示例二：在图左所示的示例二：在图左所示的 EFGH EFGH 面内画正六边形。面内画正六边形。由于当前坐标系的 XY 面与 EFGH面平行，且 X 轴、Y 轴分别与四边形 EFGH 的边（尺寸基准线）平行，因而不用建立新的用户坐标系，只要把坐标系移到 EFGH 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，效果如图右所示。2.建立用户坐标系的方法8.1.2 用户坐标系的建立示例三：在图左所示的示例三：在图左所示的 ABFE ABFE 面内画一个矩形。面内画一个矩形。要在 ABFE 面内建立用户坐标系，只需将当前用户坐标系的 X 轴旋转 90或-90，旋转角度的正负用右手螺旋法则来判断，即用右手握住其旋转的坐标轴，大拇指指向该坐标轴的正向，四指弯曲的方向即旋转角度的正向。最终效果如图右所示2.建立用户坐标系的方法02三维视图的显示u8.2.1 三维视图的显示方法u8.2.2 与三维视图显示相关的变量8.2.1 三维视图的显示方法AutoCAD 2020 提供了10 个标准视点用来观察模型，其中包括 6 个正交投影视图和 4 个等轴测视图，分别为前视图、后视图、俯视图、仰视图、左视图、右视图，以及西南等轴测视图、东南等轴测视图、东北等轴测视图、西北等轴测视图。在已打开的工具栏上右击，在弹出的快捷菜单中选择“视图”选项，弹出“视图”工具栏，该工具栏提供了上述 10 种显示方式，如图所示。8.2.2 与三维视图显示相关的变量使用系统变量 ISOLINES 可以设置曲面显示的素线条数。变量 ISOLINES 的有效值为0 2 047 之间的整数，默认值为 4（此时系统用 4 条素线表达一个曲面）。该值为 0 时，表示曲面没有素线。若增加素线的条数，则会使图形看起来更接近三维实物，如图所示。1.改变三维图形的曲面轮廓素线提示当变量 ISOLINES 的值设置得较大时，实体的显示时间将变长。修改了 ISOLINES 的值之后，必须执行 regen（重生成）命令才可以更新显示图形。8.2.2 与三维视图显示相关的变量使用系统变量 DISPSILH 可以以线框形式显示实体轮廓，此时需要将其值设置为 1，并用“消隐”命令或“视觉样式”命令将曲面的小平面隐藏。不同 DISPSILH 值对实体轮廓显示的影响如图所示。2.以线框形式显示实体轮廓8.2.2 与三维视图显示相关的变量在执行“消隐”“视觉样式”或“渲染”命令时，可通过修改系统变量 FACETRES 的值改变实体表面的平滑度。该变量用于设置曲面的面数，取值范围为 0.01 10.0，默认值为 0.5，值越大，实体表面越光滑。不同 FACETRES 值对实体表面平滑度的影响如图所示。3.改变实体表面的平滑度提示在执行“消隐”“视觉样式”或“渲染”命令时，若要使变量 FACETRES 的值设置生效，则必须禁止轮廓的显示，即必须将变量 DISPSILH 的值设置为 0。03面域与布尔运算u8.3.1 创建面域u8.3.2 布尔运算8.3.1 创建面域面域是用闭合的形状创建的二维区域，该闭合的形状可以由多段线、直线、圆弧、圆、椭圆弧、椭圆或样条曲线等对象构成。1.什么是面域虽然面域的外观与平面图形的外观相同，但面域是一个单独对象，具有面积、周长、形心等几何特征。提示8.3.1 创建面域在 AutoCAD 2020 中不能直接绘制面域，而需要利用现有的封闭对象或由多个对象组成的封闭区域及系统提供的“面域”命令来创建面域。启用“面域”命令有以下 3 种方法。（1）执行“绘图”“面域”命令。（2）单击“绘图”工具栏中的“面域”按钮。（3）输入命令 region（reg）并按 Enter 键。1.启用面域的方法8.3.2 布尔运算在 AutoCAD 2020 中对面域进行布尔运算的示例如图所示。（1 1）并集。）并集。并集是将所有选中的面域 见图（a）合并为一个面域，如图（b）所示。（2 2）差差集集。差集是从一个面域中减去一个或多个面域，从而创建一个新的面域。启用“差集”命令后，首先需要选择第一个面域，按 Enter 键，接着依次选择其他要减去的面域，再按 Enter 键即可进行差集运算操作，从而创建一个新面域。图（c）为“矩形减圆”运算，图（d）为“圆减矩形”运算。（3 3）交交集集。交集是在选中的面域中创建相交的公共部分面域。启用“交集”命令后，依次选择相应的面域，系统会对所有选中的面域进行交集运算操作，结果如图（e）所示。04三维实体的绘制8.4.1 绘制多段体执行“绘图”“建模”“多段体”命令或单击“建模”工具栏中的“多段体”按钮，即可绘制多段体，示例如图所示。8.4.2 绘制长方体执行“绘图”“建模”“长方体”命令或单击“建模”工具栏中的“长方体”按钮，即可按尺寸要求绘制长方体，示例如图所示。8.4.3 绘制楔形体执行“绘图”“建模”“楔体”命令或单击“建模”工具栏中的“楔体”按钮，即可按尺寸要求绘制楔形体，示例如图所示。8.4.4 绘制圆锥体执行“绘图”“建模”“圆锥体”命令或单击“建模”工具栏中的“圆锥体”按钮，即可按尺寸要求绘制圆锥体，示例如图所示。8.4.5 绘制球体执行“绘图”“建模”“球体”命令或单击“建模”工具栏中的“球体”按钮，即可按尺寸要求绘制球体。示例如图（a）所示，图（b）所示为球体的二维线框。8.4.6 绘制圆柱体执行“绘图”“建模”“圆柱体”命令或单击“建模”工具栏中的“圆柱体”按钮，即可按尺寸要求绘制圆柱体。示例如图（a）所示，图（b）所示为圆柱体的二维线框。8.4.7 绘制圆环体执行“绘图”“建模”“圆环体”命令或单击“建模”工具栏中的“圆环体”按钮，即可按尺寸要求绘制圆环体。示例如图（a）所示，图（b）所示为圆环体的二维线框。8.4.8 绘制棱锥体执行“绘图”“建模”“棱锥体”命令或单击“建模”工具栏中的“棱锥体”按钮，即可按尺寸要求绘制棱锥体。示例如图（a）所示，图（b）所示为棱锥体的二维线框。8.4.9 绘制螺旋执行“绘图”“螺旋”命令或单击“建模”工具栏中的“螺旋”按钮，即可按尺寸要求绘制螺旋，示例如图所示。05图形对象的选择8.5.1 用布尔运算创建复杂实体模型 （1）并集：执行“修改”“实体编辑”“并集”命令或单击“实体编辑”工具栏中的“并集”按钮进行并集处理。（2）差集：执行“修改”“实体编辑”“差集”命令或单击“实体编辑”工具栏中的“差集”按钮进行差集处理。（3）交集：执行“修改”“实体编辑”“交集”命令或单击“实体编辑”工具栏中的“交集”按钮进行交集处理。利用上述 3 种方法创建的复杂实体模型示例如图所示。8.5.2 剖切实体执行“修改”“三维操作”“剖切”命令或在“三维建模”工作空间模式下单击“实体编辑”选项板中的“剖切”按钮，即可进行剖切实体操作。示例如下图所示。8.5.3 三维倒角执行“修改”“倒角”命令或单击“修改”工具栏中的“倒角”按钮，进行三维倒角操作，示例如图所示。8.5.4 三维倒圆角执行“修改”“圆角”命令或单击“修改”工具栏中的“圆角”按钮，进行三维倒圆角操作，示例如图所示。8.5.5 三维阵列执行“修改”“三维操作”“三维阵列”命令，进行三维阵列操作，示例如图所示。8.5.5 三维阵列执行“修改”“三维操作”“三维阵列”命令，进行三维阵列操作，示例如图所示。提示在矩形阵列中，行、列、层分别沿当前 UCS 的 X、Y、Z 轴方向阵列。当命令提示窗口提示输入沿某方向的间距值时，可以输入正值，也可以输入负值。输入正值时，实体将沿相应坐标轴的正方向阵列；否则，沿负方向阵列。8.5.6 三维镜像执行“修改”“三维操作”“三维镜像”命令，进行三维镜像操作，示例如图所示。8.5.7 三维旋转执行“修改”“三维操作”“三维旋转”命令或单击“建模”工具栏中的“三维旋转”按钮，即可进行三维旋转操作，示例如图所示。8.5.8 三维移动执行“修改”“三维操作”“三维移动”命令或单击“建模”工具栏中的“三维移动”按钮，即可进行三维移动操作，示例如图所示。8.5.9 抽壳执行“修改”“实体编辑”“抽壳”命令或单击“实体编辑”工具栏中的“抽壳”按钮，即可进行抽壳操作，示例如图所示。8.5.10 面的编辑在三维实体中可以轻松地将孔从一个位置移到另一个位置。执行“修改”“实体编辑”“移动面”命令或单击“实体编辑”工具栏中的“移动面”按钮，即可进行移动面操作。“移动面”命令可以在不改变方向的前提下改变三维实体上所选面的位置。如图所示。1.移动面8.5.10 面的编辑执行“偏移面”命令可以按指定的距离或通过指定的点均匀地移动所选择的立体表面。偏移距离为正，将增大实体的尺寸或体积；偏移距离为负，将减小实体的尺寸或体积。执行“修改”“实体编辑”“偏移面”命令或单击“实体编辑”工具栏中的“偏移面”按钮，可以进行偏移面的操作。例如，用“偏移面”命令改变实体对象上孔的大小，如图所示。2.偏移面8.5.10 面的编辑1 1）删除面）删除面“删除面”命令可以删除孔或删除圆角、倒角创建的面。执行“修改”“实体编辑”“删除面”命令或单击“实体编辑”工具栏中的“删除面”按钮，可以进行删除面的操作。例如，用“删除面”命令删除实体对象上的孔，如图所示。3.删除面和复制面8.5.10 面的编辑2 2）复制面）复制面“复制面”命令可以复制三维实体对象上的面。执行“修改”“实体编辑”“复制面”命令或单击“实体编辑”工具栏中的“复制面”按钮，可以进行复制面的操作。例如，用“复制面”命令绘制冰箱的上部门，如图所示。3.删除面和复制面8.5.10 面的编辑执行“拉伸面”命令可以沿一定路径或指定高度拉伸实体上的平面形成实体，但不能拉伸非平面，或者指定一个高度值和倾斜角。执行“修改”“实体编辑”“拉伸面”命令或单击“实体编辑”工具栏中的“拉伸面”按钮，可以进行拉伸面的操作，示例如图所示。4.拉伸面06三维模型的后期处理u8.6.1 视觉样式u8.6.2 渲染8.6.1 视觉样式（1 1）“二维线框二维线框”按钮按钮显示使用直线和曲线表示边界的对象。当切换到等轴测视图时默认为该模式，在该模式下线型和线宽等特性都可见。（2 2）“三维线框视觉样式三维线框视觉样式”按钮按钮显示使用直线和曲线表示边界的对象。在该模式下，绘图区域中将显示一个已着色的三维 UCS 坐标系图标，但不会显示线型特征。（3 3）“三维隐藏视觉样式三维隐藏视觉样式”按钮按钮显示用三维线框表示的对象并隐藏模型内部及背面等从当前视点无法直接看见的线条。（4 4）“真实视觉样式真实视觉样式”按钮按钮着色多边形平面间的对象，并使对象的边平滑化。（5 5）“概念视觉样式概念视觉样式”按钮按钮着色多边形平面间的对象，并使对象的边平滑化。用这种方式着色时会产生冷色和暖色之间的过渡，效果缺乏真实感，但可以更方便地查看模型的细节。视觉样式各选项卡含义提示在以前版本的 AutoCAD 中，改变视觉样式称为着色，在 AutoCAD 2020 中系统将自动调用“视觉样式”进行着色处理。三维隐藏也称消隐，可通过执行“视图”“消隐”命令，或单击“渲染”工具栏中的“隐藏”按钮进行操作。8.6.2 渲染1.什么是渲染三维图形的渲染是在图形中设置了光源、背景、场景，并为三维图形的表面附着材质，使其产生非常逼真的效果。一般来说，渲染图用于创建产品的三维效果图。2.打开渲染的方法在 AutoCAD 2020 中，既可以通过执行“视图”“渲染”命令中的各子命令执行渲染操作，也可以利用“渲染”工具栏进行操作。提示渲染完毕，按 Esc 键或单击“渲染”窗口右上角的“关闭”按钮，即可返回主界面。如果要保存渲染后的效果图，可以执行“文件”“保存”命令，在打开的“渲染输出文件”对话框中设置图片的格式、名称与保存位置。渲染效果图可以被保存为 BMP、PCX、TGA、TIF、JPGE 或 PNG 格式的图像文件。应用实例绘制机械模型使用二维绘制和编辑命令、拉伸实体命令、圆柱体等命令绘制机械模型，并设置其视觉样式。机械模型如图左所示，最终效果如图右所示。应用实例绘制机械模型操作步骤（1）创建一个新图形文件。（2）执行“视图”“三维视图”“东南等轴测”命令，切换到东南等轴测视图。绘制长方体（尺寸：17214017。（3）绘制底座下方的 4 个圆柱体，新建 UCS。绘制多段线。拉伸多段线形成的面域。绘制圆柱体并进行“差集”布尔运算。对圆柱体进行两次“镜像”操作。（4）绘制大圆柱体，新建 UCS，（5）绘制小长方体。剖切长方体和圆筒，然后进行“并集”布尔运算。（6）绘制多段线，然后选择“拉伸”（EXTRUDE）命令，绘制三棱柱。（7）将 3 个形体进行“并集”布尔运算。然后进行着色处理。技巧（1）运用 AutoCAD 2020 进行三维建模时，首先应当熟悉世界坐标系和三维空间的关系，其次是掌握用户坐标系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。至于基本立体的绘制，则需要反复练习，掌握各自的特点。（2）哪些二维绘图命令可以在三维模型空间继续使用？真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，如圆、圆弧、椭圆、圆环、多线、多段线、多边形、矩形、文字及尺寸标注。这些命令只能在 XY 面上或与该坐标面平行的平面上使用。而“直线”“射线”和“构造线”命令可在三维空间使用。（3）哪些二维编辑命令可在三维空间继续使用？二维编辑命令均可在三维空间使用，但必须在 XY 平面内。其中，“镜像”“阵列”和“旋转”命令在三维空间还有不同的使用方法。实训 8-1 绘 制 台 阶自定义尺寸，绘制图示的台阶。1.实训内容实训 8-1 绘 制 台 阶（1）利用“三维多段线”命令绘制台阶的侧面，利用“拉伸”命令绘制台阶。（2）利用“三维多段线”命令绘制三角形，利用“拉伸”命令绘制三棱柱。（3）利用“复制”和“移动”命令把三棱柱放在台阶两端。2.操作提示实训 8-2 绘制机械零件按图示的尺寸绘制机械零件。1.实训内容实训 8-2 绘制机械零件（1）单击“建模”工具栏中的“长方体”按钮，绘制一个长度为 250 mm、宽度为 230 mm、高度为 100 mm 的大长方体。（2）单击“建模”工具栏中的“长方体”按钮，捕捉长方体的顶点，绘制一个长度为230 mm、宽度为 100 mm、高度为 50 mm 的小长方体。（3）单击“建模”工具栏中的“差集”按钮，先选择大长方体并确定，然后选择小长方体并确定，将小长方体减去。（4）将视图切换到顶视图，单击“建模”工具栏中“圆柱体”按钮，在大矩形的上方绘制一个半径为 50 mm、高度为 110 mm 的圆柱体。2.操作提示实训 8-2 绘制机械零件（5）单击“建模”工具栏中的“圆柱体”按钮，在大圆柱的下面绘制一个半径为15 mm、高度为 70 mm 的小圆柱，然后将该小圆柱体向右侧复制。（6）单击“建模”工具栏中的“差集”按钮，修剪模型上的 3 个圆孔。（7）单击“修改”工具栏中的“圆角”按钮，将内部的边倒成半径为 10 mm 的圆角。（8）将视图切换到西北等轴测，将大长方体顶部的两个角倒成半径为 40 mm 的圆角。（9）将视图切换到东南等轴测。2.操作提示实训 8-3 绘 制 几 案自定义尺寸绘制图示的几案。本实训将详细介绍几案的绘制方法，首先利用“长方体”命令绘制几案面、几案腿及隔板，然后利用“移动”命令移动隔板到合适位置，再利用“圆角”命令对几案面进行圆角处理，并对所有实体进行并集处理，最后进行赋材渲染。1.实训内容实训 8-3 绘 制 几 案（1）将当前视图设置为西南等轴测视图。单击“三维工具”选项卡“建模”面板中的“长方体”按钮，绘制长方体。在命令行提示“指定第一个角点或 中心(C):”后输入“10，10”并按 Enter 键。在命令行提示“指定其他角点或 立方体(C)/长度(L):”后输入“70，40”并按Enter 键。在命令行提示“指定其他角点或 立方体(C)/长度(L):”后输入“6”并按 Enter 键。完成几案面的绘制。（2）单击“三维工具”选项卡“建模”面板中的“长方体”按钮，在茶几的 4 个角点绘制 4 个尺寸为 6628 的长方体，完成茶几腿的绘制。2.操作提示实训 8-3 绘 制 几 案（3）单击“三维工具”选项卡“建模”面板中的“长方体”按钮，以茶几的两条对角腿的外角点为对角点，作厚度为 2 的长方体，完成隔板的绘制。（4）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“移动”按钮，移动隔板。在命令行提示“选择对象:”后选中要移动的隔板。在命令行提示“指定基点或 位移(D):”后输入（80，10，-28）并按 Enter 键。在命令行提示“指定第二个点或:”后输入（0，0，14）并按 Enter 键。（5）单击“默认”选项卡“修改”面板中的“圆角”按钮，设置圆角半径为 4，对立方体各条边进行圆角处理。2.操作提示实训 8-3 绘 制 几 案（6）单击“三维工具”选项卡“实体编辑”面板中的“并集”按钮，选中要进行并集处理的茶几桌面、腿及隔板。（7）单击“可视化”选项卡“视觉样式”面板中的“隐藏”按钮，对图形进行消隐处理。（8）执行“视图”“渲染”“材质浏览器”命令，打开“材质浏览器”对话框，单击“主视图”“Autodesk 库”“木材”，选择其中一种材质，拖动到绘制的几案实体上。（9）在“可视化”选项卡“视觉样式”面板中的“视觉样式”下拉列表中选择“真实”选项，系统自动改变实体的视觉样式。2.操作提示谢谢观赏敬请指正！