第5讲-三维建模基础.ppt

三维建模基础目前，工程设计多数还停留在二维设计阶段，工程师通过绘制多个平面图来反映产品的结构形状，但平面图有一个严重的缺陷，就是它不能使用户全局地观察产品的设计效果。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，则用户使用AutoCAD可以很方便地建立对象的三维模型。值得一提的是，AutoCAD自2000版以来，在三维绘图功能方面增强了很多，现在，用户已经能够对三维实体进行编辑，并能以动态旋转的方式来观察三维模型。三维建模空间创建三维模型时可切换至AutoCAD三维工作空间选取菜单命令【工具】/【工作空间】/【三维建模】，就切换至该空间。当以“acad3D.dwt”或“acadiso3D.dwt”为样板创建三维图形时，就直接进入此空间，而图形窗口中将显示三维坐标系及与坐标系xy平面重合的表示地面的栅格。当前窗口中的视觉样式是“真实”，投影模式是透视投影模式，默认情况下，三维建模空间包含功能区及【工具选项板】。三维坐标空间理解三维图形二维绘图时，所有工作都局限在一个平面内，点的位置只需用x、y坐标表示。而在三维空间中，要确定一个点，就需用x、y、z这3个坐标。下图显示了在xy平面内的二维图形及三维空间的立体图形。默认情况下，AutoCAD世界坐标系的xy平面是绘图平面，用户所画直线、圆和矩形等对象都在此平面内。尽管如此，AutoCAD却是用三维坐标来存储这些对象信息的，只不过此时的z坐标值为零。因此，前面所讲的二维图实际上是3D空间某个平面上的图形，它们是三维图形的特例。用户可以在3D空间的任何一个平面上建立适当的坐标系，然后在此平面上绘制二维图。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相同，即以线架结构显示出来，但用户可用特定命令表现表面模型及实体模型的真实性。线框模型线框模型是一种轮廓模型，它是对三维对象的轮廓描述，仅由3D空间的直线及曲线组成，不包含面及体的信息。由于模型不包含表面，因此用户可以“看穿”模型，且不能使该模型消隐或着色。又由于它不含有立体数据，所以用户也不能得到对象的质量、重心、体积和惯矩等物理特性。下图显示了两个立体的线框模型，用户可以透过第一个模型看到第二个模型。曲面模型AutoCAD用多边形网格来表示曲面，如左图所示，网格密度由系统变量SURFU及SURFV控制。各类曲面组合在一起就构成了曲面模型，此种模型具有面及三维立体边界信息。曲面不透明，能遮挡光线，因此曲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曲面模型形成完整的加工信息。右图所示的是两个曲面模型的消隐效果，前面的立体遮住了后面立体的一部分。实体模型实体模型具有表面及体的信息。对于此类模型，用户可以区分对象的内部及外部，并可以对它进行打孔、切槽和添加材料等布尔操作。还能检测对象间是否发生干涉及分析模型的质量特性，如质心、体积和惯矩等。对于计算机辅助加工，用户可利用实体模型的数据生成数控加工代码。右图所示的是在实体上开槽、打孔的结果。三维坐标系AutoCAD的作图空间是无限制的，用户可以在里面画非常大或非常小的图形。所有图形的图元都需要使用坐标来定位。AutoCAD的坐标系统是三维笛卡儿直角坐标系。默认状态下，AutoCAD的坐标系是世界坐标系（WCS）。对于二维绘图，大多数情况下，世界坐标系能满足作图需要，但若是创建三维模型，用户常常需要在不同平面或是沿某个方向建立新的用户坐标系（UCS），以方便作图。世界坐标系世界坐标系是固定不动的，在此坐标系中，AutoCAD图形的每个点都由惟一的x、y和z坐标确定。默认情况下，屏幕左下角会出现一个表示世界坐标系的图标。若图标的原点位置处有一小方块，则表示当前坐标系是世界坐标系；否则，是用户坐标系。图标中附带字母“X”或“Y”的大箭头表示当前坐标系x轴、y轴的正方向，z轴正方向由右手螺旋法则确定。三维绘图时，用户常常需要在三维空间的某一平面上绘图。由于世界坐标系不能变动，因而给作图带来很多不便。例如，若用户想在下图中的ABC平面内画一个圆，在世界坐标系中是无法完成的，此时，若用户以平面ABC为xy坐标面创建新坐标系，就可以用CIRCLE命令画圆了。用户坐标系及动态用户坐标系为了使用户更方便地在3D空间中绘图，AutoCAD允许用户创建自己的坐标系，即用户坐标系。与固定的世界坐标系不同，用户坐标系可以移动和旋转，可以设定三维空间的任意一点为坐标原点，也可指定任何方向为x轴的正方向。在用户坐标系中，坐标的输入方式与世界坐标系相同，但坐标值不是相