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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，但坐标值不是相对于世界坐标系，而是相对于当前坐标系。•除用UCS命令改变坐标系外，用户也可打开动态UCS功能，使UCS坐标系的xy平面在绘图过程中自动与某一平面对齐。按F6键或按下状态栏上的按钮，就打开动态UCS功能。•启动二维或三维绘图命令，将光标移动到要绘图的实体面，该实体面亮显，表明坐标系的xy平面临时与实体面对齐，绘制的对象将处于此面内。绘图完成后，UCS坐标系又返回到原来状态。•AutoCAD多数2D命令只能在当前坐标系的xy平面或与xy平面平行的平面内执行，若用户想在空间的某一平面内使用2D命令，则应沿此平面位置创建新的UCS。•练习管理UCS坐标系•UCSMAN命令可以方便地管理及操作UCS。例如，用户可利用该命令删除、重命名或恢复已命名的UCS坐标系，此外，还能选择AutoCAD预设的标准UCS坐标系及控制UCS图标显示。•综合练习创建新用户坐标系保存坐标系恢复坐标系观察三维模型的方法•用户在绘制三维图形的过程中，常需要从不同方向观察图形。当用户设定某个查看方向后，AutoCAD就显示出对应的3D视图，具有立体感的3D视图将有助于正确理解模型的空间结构。•AutoCAD的默认视图是xy平面视图，这时观察点位于z轴上，且观察方向与z轴重合，因而用户看不见物体的高度，所见的视图是模型在xy平面内的视图。•AutoCAD提供了多种创建3D视图的方法，如利用VIEW、DDVPOINT、VPOINT和3DORBIT等命令就能沿不同方向观察模型。•其中，VIEW、DDVPOINT和VPOINT命令可使用户在三维空间中设定视点的位置，而3DORBIT命令则可使用户利用单击并拖动鼠标的方法将3D模型旋转起来，该命令使三维视图的操作及三维可视化变得十分容易。用标准视点观察3D模型•任何三维模型都可以从任意一个方向观察。【视图】面板上的【视图控制】下拉列表提供了10种标准视点。•用户通过这些视点就能获得3D对象的10种视图，如前视图、后视图、左视图和东南等轴测图等。•标准视点是相对于某个基准坐标系设定的，基准坐标系不同，则所得视图不同。•各轴测视点在基准坐标系中的位置矢量如下。•西南轴测视点：（-1,-1,1）。•东南轴测视点：（1,-1,1）。•东北轴测视点：（1,1,1）。•西北轴测视点：（-1,1,1）。•用户可在【视图管理器】对话框中指定基准坐标系，选取菜单命令【视图】/【命名视图】，打开【视图管理器】对话框，该对话框左边的列表框中列出了预设的标准正交视图名称，这些视图所采用的基准坐标系可在右边的【设定相对于】下拉列表中选定。•练习三维动态旋转•3DFORBIT命令用于激活交互式的动态视图，用户通过单击并拖动鼠标的方法来改变观察方向，从而能够非常方便地获得不同方向的3D视图。•使用此命令时，用户可以选择观察全部对象或是模型中的一部分对象，AutoCAD围绕待观察的对象形成一个辅助圆，该圆被4个小圆分成四等份。•辅助圆的圆心是观察目标点，当用户按住鼠标左键并拖动时，待观察的对象（或目标点）静止不动，而视点绕着3D对象旋转，显示结果是视图在不断地转动。•当用户想观察整个模型的部分对象时，应先选择这些对象，然后启动3DFORBIT命令，此时，仅所选对象显示在屏幕上。若其没有处在动态观察器的大圆内，就单击鼠标右键，选择【范围缩放】选项。•启动3DFORBIT命令，AutoCAD窗口中出现一个大圆和4个均布的小圆，当光标移至圆的不同位置时，其形状将发生变化，不同形状的光标表明了当前视图的旋转方向。•球形光标。光标位于辅助圆内时，就变为上面这种形状。此时，用户可假想一个球体把目标对象包裹起来，单击并拖动鼠标，就使球体沿光标拖动的方向旋转，模型视图也就随之旋转起来•圆形光标。移动光标到辅助圆外，光标就变为上面这种形状。按住鼠标左键并将光标沿辅助圆拖动，就使3D视图旋转，旋转轴垂直于屏幕并通过辅助圆心。•水平椭圆形光标。当把光标移动到左、右小圆的位置时，其形状就变为水平椭圆。单击并拖动鼠标就使视图绕着一铅垂轴线转动，此旋转轴线经过辅助圆心。•竖直椭圆形光标。将光标移动到上、下两个小圆的位置时，光标就变为上面的这种形状。单击并拖动鼠标将使视图绕着一水平轴线转动，此旋转轴线经过辅助圆心。快速建立平面视图•PLAN命令可以生成坐标系的xy平面视图，即视点位于坐标系的z轴上，该命令在三维建模过程中非常有用。•例如，当用户想在3D空间的某个平面上绘图时，可先以该平面为xy坐标面创建UCS坐标系，然后使用PLAN命令使坐标系的xy平面视图显示在屏幕上，这样，在三维空间的某一平面上绘图就如同画一般的二维图一样。•练习利用多个视口观察3D图形•在三维建模过程中，用户经常需要从不同的方向观察三维模型，以便于定位实体或检查已建模型的正确性。•在单视口中，每次只能得到3D对象的一个视图，若要把模型不同观察方向的视图都同时显示出来，就要创建多个视口（平铺视口）。•平铺视口具有以下特点。•每个视口并非独立的实体，而仅仅是对屏幕的一种划分。•对于每个视口都能设置观察方向或定义独立的UCS坐标系。•用户可以保存及恢复视口的配置信息。•在执行命令的过程中可以从一个视口转向另一个视口操作。•单击某个视口就将它激活，每次只能激活一个视口，被激活的视口带有粗黑边框。•练习利用导航工具观察3D图形•利用AutoCAD提供的【ViewCube】工具可定义模型的主视图，在标准视图和等轴测视图间切换，新建UCS等。利用【SteeringWheels】工具，可以动态观察模型、平移和缩放模型等。•【ViewCube】工具•当设定视觉样式不为“二维线框”时，【ViewCube】导航工具将自动显示在图形窗口中，单击【视图】面板上的按钮，可显示或隐藏该工具。•在【ViewCube】工具的立方体上定义了26个区域，这些区域包括面、边及角，其中6个面代表模型的标准正交视图：前视图、俯视图、左视图等，8个角点代表等轴测视图。单击这些区域就可在标准视图和等轴测视图间切换。除这种方法外，还可通过单击立方体并拖动光标的方法来改变观察点。•位于【ViewCube】工具下方的是指南针和UCS菜单，通过UCS菜单可恢复已命名的UCS、切换为WCS或定义新的UCS。在【ViewCube设置】对话框中，可以控制指南针和【UCS】菜单的显示。【SteeringWheels】工具•【SteeringWheels】将动态观察、平移及缩放等多个常用导航工具结合到一个控制盘中，控制盘上的每个按钮代表一种导航工具。•鼠标光标悬停在控制盘中每个按钮上方时，都会在控制盘下方显示该按钮的工具提示。可以通过单击并按住鼠标左键来激活其中一种导航工具。按住鼠标左键后，在图形窗口上拖动，可以更改当前视图。松开鼠标左键可返回至控制盘。•某个导航工具是否显示取决于当前控制盘模式，常用导航工具如下。•缩放•激活【缩放】工具后，可以通过向上和向下拖动鼠标光标来调整模型的比例。•平移•激活【平移】工具后，拖动鼠标时，模型将朝拖动的方向移动。•动态观察•激活【动态观察】工具后，拖动鼠标时，模型将绕轴心点旋转，而视图保持固定。•中心•使用【中心】工具时，可以通过单击并拖动鼠标来设置缩放或动态观察的中心。拖动鼠标光标时，光标将变为球形，把球形光标移动到模型要建立的