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第9章 绘制与编辑三维实体模型,教学目标 本章以案例的形式学习三维实体模型的建模的方法，三维实体模型的编辑方法和操作技巧。 学习重点 创建三维实体命令 编辑三维实体命令 实体模型建模方法 实体模型编辑方法,1,9.1 创建三维实体实例一 基本三维实体命令及布尔运算,任务： 创建图所示的实体模型。 知识点： 通过创建此实体模型，学习基本三维实体模型的建立方法和布尔运算方法。 图形分析： 这是一个一端为圆锥，另一端为圆球，中间部分为圆柱的实体，在半球与圆柱的交界处有一个环形槽，前端圆锥和圆柱被截去一部分。在建模时，应先创建出主体结构，即圆球、圆柱和圆锥，然后再用环切去环形槽，借助长方体，进行布尔运算，切去前面平台部分,2,图形绘制,1新建图形文件，将视图方向调整到东南等轴测图方向，着色模式设置为“体着色”，调出“实体”工具栏和“实体编辑工具栏”。 2绘制球 3绘制圆柱 4绘制圆锥 下,3,图形绘制,5.布尔“加”运算 调用“并集”运算命令将球、圆柱和圆锥3 个实体的合并。 6创建环形槽 （1）创建环实体 （2）布尔减运算,4,图形绘制,7创建前面平台 （1）创建长方体 调用长方体命令，指定长方体的角点60,10,90，创建出2050120的长方体 （2）布尔“差集”运算,5,1长方体命令 使用长方体命令创建长方体时，X轴方向表示长度，Y轴方向表示宽度，Z轴方向表示高度。在建立实体模型时，可以指定一个角点定位，也可指定长方体中心点定位；然后给出长方体的长度、宽度和高度值确定长方体的大小，也可绘制立方体。 2圆柱命令 使用圆柱命令，可以创建截面为圆的圆柱和截面为椭圆的圆柱，高度方向为Z轴方向，当高度为正值时，朝Z轴正方向，当高度为负值时，朝Z轴负方向拉伸。也可通过指定圆柱另一底面中心方式确定圆柱高度，两中心点连线方向为圆柱体的轴线方向。 3圆锥命令 使用圆锥命令可以创建截面为圆或椭圆的圆锥，可以通过给定高度创建圆锥，也可以给定圆锥顶点方式确定圆锥高度和圆锥的朝向，圆锥体顶点与底面的中心连线方向为圆锥体的轴线方向。,扩展知识,6,4环命令 在绘制环时，如果给定环半径大于圆管半径，则绘制的是正常的环。如果给定环的半径为负值，并且圆管半径大于环半径的绝对值，则绘制的是橄榄形。如绘制图9-5所示的橄榄球： 调用环命令：在屏幕上指定一点为圆心，指定圆环体半径-30，指定圆管半径60，则绘制出图所示的橄榄球。,扩展知识,7,5线框密度 ISOLINES是一个系统变量，在不同的实体着色模式下显示实体时，尤其是在以二维线框、三维线框模式下显示实体时，给出不同的线框密度值，显示的实体效果不同。线框密度值越大，以线框形式显示的实体立体感越强。但线框密度越大，占用内存和磁盘空间越大。 6布尔运算 在AutoCAD中，可以通过并集、差集和交集等布尔运算，创建复杂三维实体。 （1）并集运算：将多个实体合成一个新的实体。 （2）差集运算：从第一个选择集中的对象减去第二个选择集中的对象，然后创建一个新的实体。 （3）交集运算：从两个或多个实体的交集创建复合实体并删除交集以外的部分，如图所示的餐具叉就是由两个实体交集运算获得的。,扩展知识,8,7圆角命令 圆角命令即可以用于平面图形，也可用于实体编辑。为实体圆角时，如果实体要圆角的棱边是由多段曲线构成的，可以使用“链选”选项。 如图所示，将左图所示的实体编辑成右图所示的形式。 调用圆角命令，在实体的上面外棱边上单击，给出圆角半径2，选择链选项，在实体的上面外棱边另一段曲线上单击，整个外棱边被选择上，在实体的上面内棱边上单击，在实体的内部底面棱边上单击，整个外棱边被选择上，结束选择,扩展知识,9,9.2 创建三维实体实例二 拉伸、拉伸面及压印、清除命令,任务： 按左图轴承座平面图建立右图所示的轴承座模型。 知识点： 通过创建此轴承座的实体模型，学习拉伸命令、拉伸面命令的使用方法，创建面域命令的使用方法，压印命令、清除命令的使用方法和使用场合。 图形分析： 该实体结构中间为一个空心圆柱，两侧各一个小空心圆柱，底板将三部分连接在一起。此件为铸件，有铸造圆角和拨模斜度。,10,图形绘制过程,1创建底板 （1）绘制底板外廓 （2）创建面域 （3）拉伸实体 指定拉伸高度10 ，指定拉伸的倾斜角度1 。,11,图形绘制过程,2在底板上表面上绘制三个圆 3拉伸创建中间大圆柱 （1）选择中间的大圆，给出拉伸高度30，拉伸倾角1，拉伸中间大圆柱 （2）调用“并集”命令，将底板与大圆柱和并成一个实体模型。,12,图形绘制过程,4创建两端小圆柱凸台 （1）压印两端圆 （2）拉伸压印面,13,图形绘制过程,5创建中间大圆孔 （1）绘制半径22，高度-40，与组合体平齐的圆柱。 （2）调用“差集”命令，裁减大圆孔 6创建两端小圆柱孔,14,1拉伸命令 可以拉伸的对象有：圆、椭圆、正多边形、用矩形命令绘制的矩形，封闭的样条曲线、封闭的多段线、面域等。拉伸对象时，可以按给定的高度拉伸，也可选择命令选项“路径(P)”，按给定路径拉伸。,扩展知识,拉伸路径,15,2拉伸面命令 拉伸面只能拉伸实体上的表面，这一命令使用方法同“拉伸”命令。 3压印 通过压印圆弧、圆、直线、二维和三维多段线、椭圆、样条曲线、面域和三维实体来创建三维实体的新面。可以删除原始压印对象，也可以保留下来原始对象，以供将来编辑使用。压印对象必须与选定实体上的面相交，这样才能压印成功。压印的线条已经与实体对象合成一个对象，若想去除压印的痕迹，不能使用删除命令，只能使用清除命令。 4清除命令 用于删除所有多余的边和顶点、压印的以及不使用的几何图形。 如图中上表面的压印圆需要删除，调用“清除”命令,扩展知识,16,9.3 创建三维实体实例三 旋转、剖切、截面和着色面命令,任务： 按图示的尺寸创建三维实体模型 知识点： 通过创建此三维实体，学习用旋转的方法创建三维实体，和用剖切和切割的方法创建剖切实体和切割断面的方法。 图形分析 该底座是一个断面尺寸不变的回转体，因此我们可以先绘制出二分之一断面，然后绕轴线回转，获得完整的实体。再通过剖切实体，观察实体的内部结构。,17,图形绘制,1 按尺寸绘制出图所示的二分之一截面形状，并绘制出辅助直线AB。 2 选择截面封闭图形，创建面域。 3调用“旋转”命令，生成实体,18,图形绘制,4剖切实体 将底座实体复制一个用二剖切。 调用“剖切”命令 确定出不在同一直线上前后分界面上的三点。在要保留的一侧指定点，底座实体被剖切，留下后半个实体对象,19,图形绘制,5着色断面 剖切后的实体断面与当前的实体颜色是相同的，若想突出显示某一表面，可改变其颜色，我们可以使用AutoCAD提供的“着色面”命令。,20,图形绘制,6.调用“截面”命令，截切底座实体，获得截面形状,21,9.4 创建三维实体实例四 移动面、删除面命令,任务： 修改图所给出的心轴结构尺寸，轴颈长度由25mm缩短到17mm，而轴的总长不变；键槽定位尺寸由6mm改为1mm，键槽长度不变；轴端倒角尺寸修改成145。 知识点： 通过修改心轴实体模型，学习移动面、删除面等实体的面编辑命令，同时学习面的选择方法。 图形分析：轴的实体模型已经存在，如果再由平面图创建将花费很长时间，如果在现有的实体上修改可节省建模时间。轴颈长度缩短，可利用“移动面”命令将轴的左端面向右移动8mm，键槽的定位尺寸改变，可使用“移动面”命令，将键槽的内表面整体向右移动5 mm；键槽长度倒角尺寸发生改变，可使用“删除面”命令先将倒角删除，再重新倒角。如果先移动端面，端面会缩至键槽的内部，键槽将会不完整，无法再移动，因此，应先移动键槽，再移动端面。,22,图形绘制,1移动键槽 打开附盘文件，将视图方向调整到合适位置，将着色模式设置为二维线框。 调用“移动面”命令，在键槽的棱边上单击，选择键槽的所有面。 捕捉键槽的一个圆心点做为基点，指定位移的第二点为5,0,0，完成键槽面和移动。,23,图形绘制,2移动端面 调用“移动面”命令，选择左侧圆环面。 捕捉端面圆心点为基点，指定位移-8。,24,3.编辑倒角 （1）调用“删除面”命令，删除倒角 （2）调用“倒角”命令再次倒角,图形绘制,25,1移动面命令 移动面命令可沿指定的高度或距离移动选定的三维实体对象的面。 一次可以选择多个面。用户指定的两点定义了位移矢量，此矢量指示选定面的移动距离和移动方向，通常以相对坐标的形式给出移动的距离和方向，也可给定距离值，则沿选择面的法线方向移动选择面，给定正值，则实体的体积增加，给定负值，则体积减小。 2删除面命令 运用“删除面”命令可删除的面有圆角和倒角形成的面及其他一些表面，这些表面被删除后应有实体的“料”对其填充。如心轴上的键槽，如果选择所有的内表面，则可以删除。,扩展知识,26,9.5 创建三维实体实例五 三维镜像、偏移面、旋转面、编辑边命令,任务：按左图的示的连杆平面图形创建实体模型，再将连杆的内孔尺寸由12mm调整至14mm，键槽顶部尺寸不变；再将键槽位置调整90至连杆的中心线上，如右图所示。 知识点：通过创建此实体模型，学习创建边界命令，三维镜像命令，通过修改实体模型，学习偏移面、旋转面等面编辑命令和复制边、着色边等边编辑命令，同时进一步学习建模的方法。 图形分析：该图形所表达的实体是由两端的空心圆柱和中间连接板组成，连接板厚度6mm，两圆筒高度为18mm和12mm，连杆的上下结构是对称分布的。创建实体时，我们可以将绘图平面建立在中间的对称平面上，先创建出上侧，再镜像出下侧,27,图形绘制,1创建实体模型： （1）按平面图形中所给出的尺寸，绘制平面图。 （2）创建“面域”： 将所绘制的平面图创建成面域，系统提示创建4个面域，利用布尔“差集”运算，建立两端环形面域。,28,图形绘制,（3）建立“边界” 在平面图形中，表示中间连接板的区域没有建立出面域，不能创建实体，我们可利用创建“边界”的方法生成可拉伸的边界区域。 调用“边界”命令：下拉菜单：【绘图】/【边界】，则弹出图所示的“边界创建”对话框，点取“拾取点”按钮，在图形的两斜线内部区域单击，回车，返回到“边界创建”对话框，点击“确定”按钮，完成边界的创建。系统提示：“BOUNDARY 已创建 1 个多段线”，即将连接板的四段线做为一条多段线。,29,图形绘制,（4） 调用“拉伸”命令，选择两端的面域，以高度6mm和8mm拉伸出圆筒；选择中间的多段线，以高度3mm拉伸出中间的连接板。再“并集” 合并成一个实体。 （5）调用“三维镜像”命令镜像实体，再合并成一体 。,30,图形绘制,2挖切连接板中间孔 （1）复制边 （2）将坐标系移动到ABCD表面，偏移4mm复制A、B、C、D边，编辑图形。 （3）将所编辑的平面图形利用面域命令创建成面域, 将面域对象压印到实体上,31,图形绘制,（5）拉伸面，将压印的面以6mm的高度拉伸，得到中间孔。 （6）以圆角半径1mm，为连杆的连接部分创建铸造圆角。,32,图形绘制,3调整内孔尺寸（由12调整至14） 若将内孔尺寸由12调整至14，应使内表面向外偏移1mm。 调用“偏移面”命令：，选择12内孔面，指定偏移距离 -1 ，向实体内部移动1mm。,33,图形绘制,4调整键槽位置 调用“旋转面”命令， 选择内孔的所有面，指定旋转角度-90。,34,9.6 创建三维实体实例六 复制面、干涉、对齐、三维旋转命令,任务：按9.4中心轴上键槽的尺寸，制作一个键，键高为5mm；将例四绘制的心轴和例五中创建的两个连杆零件分别装配在一起，并检查是否干涉。装配完成后生成爆炸图,如图所示。 知识点：通过建立装配实体，学习复制面命令，对齐命令的使用方法，学习装配实体的方法和干涉检查的方法。 图形分析：连杆和轴用键连接，键的底面形状应与键槽的形状相同。装配时，键的底面与键槽底面对齐，连杆的端面与轴肩端面平齐，产生轴向定位关系。,35,图形绘制,建立一个新的图形文件，调入心轴。 1创建键实体模型 （1）调用“复制面”命令，复制键底面形状 。 （2）调用“拉伸”命令，建立键实体模型,36,图形绘制,2装配键 因为键的方向与键槽的方向相同，因此可以采用移动键的方法装配到一起。,37,图形绘制,3装配连杆 打开连杆文件，选择“编辑”菜单下的“带基复制”，将内孔为12的连杆复制到装配文件中。,38,图形绘制,利用对齐命令装配连杆。,39,图形绘制,4干涉检查 将当前图层颜色设置为与三个实体的颜色不同的颜色，着色模式设置为线框模式。其目的在于如果干涉，则建立的干涉实体可看得明显。 调用“干涉”命令，窗口选择装配实体，互相比较 3 个实体。给出干涉提示。,40,图形绘制,创建装配爆炸图 因为生成的爆炸图零件是沿轴的轴向分布的，因此零件是沿轴向移动的，如果把坐标系移动到轴线上，并且让轴线与X轴或Y轴重合，正交打开，移动将非常方便。将坐标系调整到图所示的位置。调用“移动”命令，选择连杆，移动到合适的位置，再选择键，移动到合适的位置。完成爆炸图的建立。,41,9.7 创建三维实体实例七 倾斜面、抽壳及三维阵列命令,任 务：建立图所示箱体的实体模型 知识点：通过建立箱体的模型，学习倾斜面命令、抽壳命令及三维阵列命令的使用方法。 图形分析：图示的箱体上表面相对下表面有8度的倾斜角度，箱体的壁厚相同，匀为5mm，箱体边缘上分布8个直径为10的光孔，前后边缘上两列孔的距离相同，为70mm,42,图形绘制过程,1.建立中心的主体部分,43,图形绘制过程,2调用“抽壳”命令，创建壳体,44,图形绘制过程,3建立箱体边缘 （1）复制边 （2）制作外边缘线 （3）建立面域 ， 拉伸面域 （4）调用“并集”命令，合并实体,45,完成图效果,4建立边缘孔,46,1倾斜面 按一个角度将面进行倾斜，可以倾斜的面可以是平面，也可以是曲面，一次可以选择一个面，也可以选择多个面。倾斜角度的旋转方向由选择基点和第二点（沿选定矢量）的顺序决定。指定倾斜角度在-90 到 +90 度之间，给定正的角度实体的体积减小，负的角度实体体积增大。 2抽壳 抽壳是用指定的厚度创建一个空的薄层。可以为所有面指定一个固定的薄层厚度。通过选择面可以将这些面排除在壳外。一个三维实体只能有一个壳。AutoCAD 通过将现有的面偏移出它们原来的位置来创建新面，如果指定正值从实体外向实体内开始抽壳，指定负值从实体内开始向外抽壳，如图所示。,扩展知识,47,3三维阵列 三维阵列分为矩形阵列和环形阵列，矩形阵列Y方向表示行方向，X方向表示列方向，Z方向表示层方向，如图所示。 环形阵列是绕旋转轴复制对象，指定的角度确定 AutoCAD 围绕旋转轴旋转阵列元素的间距。正数值表示沿逆时针方向旋转。负数值表示沿顺时针方向旋转，如图所示的图形是将叶片绕中心轴阵列复制所得到的实体,扩展知识,48,9.8 创建三维实体实例八 分割、检查命令,任 务：创建图所示的鼠标盖。 知识点：通过创建鼠标盖，学习分割命令和建模的方法。 图形分析：此鼠标盖外观上是一椭圆形的球面，鼠标中间的滚轮孔也是椭圆形的，整个鼠标盖分为两部分。在创建此鼠标盖时，可按盖的断面形状制作一个椭圆立柱，将其与球壳相交，获得整体形状，再分割出内部的滚轮孔盖,49,图形绘制,1调用“圆柱”命令，建立椭圆柱 ，。,50,图形绘制,2建立球壳 （1）绘制球 调用“球”命令：指定球体球心： 0,0,-80，指定球体半径： 130 （2）抽壳 调用“抽壳”命令，给定厚度2mm，抽壳球。 3并集运算建立鼠标器盖,51,图形绘制,4建立分割体 （1）建立分割裁剪体 在图所示的位置绘制图示的椭圆分割轮廓线，将轮廓线向外偏移0.5mm复制，然后创建环形面域。再以50mm的高度拉伸。,52,图形绘制,（2）分离鼠标器盖 调用“差集”命令，用鼠标器盖减去建立的裁剪体，如左图所示。 （3）分割鼠标器盖 虽然鼠标器盖现在看似分开的两部分，但实际为一体，应使用“分割”命令将其分开，各自成独立的部分， 调用“分割”命令分割。,53,图形绘制,5创建内部圆孔,54,1分割： 将一个不相连的三维实体对象分割为几个独立的三维实体对象 2检查： 验证三维实体对象是否为有效的 ShapeManager 实体。在默认的情况下，用户不需要检查实体错误，因为每一次实体编辑和编制过程中，都有实体有效性的检查。除非用户将系统变量SOLIDCHECK的值设置为0，在实体编辑和绘制过程中将关闭实体有效性的检查，此时用户在绘制完实体后检查实体是否为有效实体,扩展知识,55,9.9 创建三维实体综合实例,任 务：按照图泵体零件图创建泵体实体模型，如图所示。 知识点：通过建立泵体的模型，综合训练建模方法。 图形分析：图示的泵体主体部分是壳体，前面是平面，后面有两个凸起部分，可单独制作，再与主体部分合并在一起。内部的中空部分可使用差集方法。底座的宽度比主体前后都宽5mm。泵体后面的输出口外表面有螺纹。,56,图形绘制,1建立主体部分模型 （1）建立新文件，名称为“图9-60 泵体模型”。 （2）打开光盘下“ /第九章/DWG/图9-60 泵体平面图”，关闭尺寸层，复制左视图到剪刀贴板上，粘贴到“泵体模型”文件中，关闭中心线层，修改图形。 （3）将图形建立成面域。 （4）建立实体 调用“拉伸”命令，选择外轮廓线，以35高度拉伸。,57,图形绘制,2创建中间空心部分 （1）拉伸中间的面域，高度为16。 （2）调用“差集”命令，用外面的实体差去中间部分的实体，如左图所示。 3建立后侧凸台,58,图形绘制,4创建螺纹 （1）制作断面图案 （2）调用“旋转”命令，生成单根螺纹裁剪体,59,图形绘制,（3）将螺纹裁剪体移动到凸台左端面。调用阵列命令，以行距2，行数9行向上阵列裁剪体。再调用“差集”命令，用主体减去裁剪体，结果如中。,60,图形绘制,5制作底面外伸部分,61,图形绘制,6制作通孔 （1）绘制通孔的1/2截面图形。 （2）调用“旋转”命令，生成旋转体。 7以同样的方法制作出其它各孔，完成箱体的模型,62,本章通过创建三维模型实例介绍了三维实体模型的创建方法，编辑方法。在AutoCAD中可以使用本身提供的预定义三维实体对象建立基本几何形体，通过将二维对象沿路径延伸或绕轴旋转的方法来创建实体。还可以使用并集、差集或交集等命令，对已有实体对象进行布尔运算来创建复杂的实体。 创建实体后，可以对其进行倒角、圆角、剖切、截面和分解等操作，还可以使用干涉命令对重叠的实体检查干涉，创建干涉实体。除了以上几种功能以外，AutoCAD还提供了一个强大的三维实体编辑命令，可用于对实体的面、边和体等元素进行编辑操作。对面编辑的命令有移动在、复制在、旋转面、倾斜面、偏移面、着色面、拉伸面、删除面等；对边编辑的命令有复制边、着色边；对体操作的命令有抽壳、压印、清除、检查操作。此外，本章还介绍了四种用于在三维空间中修改对象的命令，包含三维阵列、三维镜像、三维旋转和对齐命令。,小 结,63,
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