第9章绘制基本三维对象与实体.docx

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第9章绘制基本三维对象与实体

第9讲

绘制基本三维对象与实体

一、教学目的

本讲主要学习绘制基本三维对象与实体。

二、知识要点

1.绘制长方体表面。

2.用3dface命令绘制面。

3.绘制旋转曲面。

4.绘制平移曲面。

5.绘制直纹曲面。

6.绘制边界曲面。

7.绘制长方体。

8.绘制楔体。

9.绘制球体

10.绘制圆柱体

11.绘制圆锥体

12.绘制圆环体

13.并集运算。

14.差集运算。

15.交集运算。

16.分解实体。

17.创建截面。

三、教学重点、难点及其解决方法

1.边界曲面的绘制。

解决方法：

创建边界网格时，必须选择定义网格片的四条邻接边。

邻接边可以是直线、圆弧、样条曲线或开放的二维或三维多段线。

这些边必须在端点处相交以形成一个拓扑形式的矩形的闭合路径。

2.绘制三维实体时线框密度的确定。

解决方法：

可利用系统变量“ISOLINES”可控制球体的线框密度，它只决定球体的显示效果并不能影响球体表面的平滑度。

3.三维倒角和圆角。

解决方法：

当不能对对象进行倒角或圆角操作时，可能是因为倒角距离或圆角半径大于对象的实际尺寸所造成的。

四、教学过程

9.1绘制基本曲面

空间物体都是由三维面围成的。

三维面可能是平面或曲面，可以画出物体的表面来反映物体形状，此种模型是3D表面模型。

面模型是一种很重要的模型，在AutoCAD中提供了绘制长方体、楔体、棱锥和球体等基本立体表面及常见曲面的命令。

9.1.1绘制长方体表面

长方体表面绘制方法非常简单，首先给长方体指定一个角点，然后依次指定其长度、宽度、高度和在Z轴上的旋转角度即可。

1.功能

利用【3D】命令可以创建长方体表面。

2.执行命令方式

命令行：

3D

3.操作步骤

➊在命令行输入“3D”并按Enter键确认。

命令行提示如下。

命令:

3D/执行命令

输入选项/系统提示

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

➋在命令行输入“B”后按Enter键确认，在绘图区单击指定长方体角点，然后指定长方体的长度、宽度、高度和旋转角度依次为“300”、“200”、“350”和“0”。

命令行提示如下。

结果如图9.1所示。

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

B/输入参数“B”

指定角点给长方体:

/在绘图区指定长方体角点

指定长度给长方体:

300/指定长方体长度

指定长方体表面的宽度或[立方体（C）]:

200/指定长方体宽度

指定高度给长方体:

350/指定长方体高度

指定长方体表面绕Z轴旋转的角度或[参照（R）]:

0/指定绕Z轴旋转角度

图9.1长方体表面

9.1.2绘制楔体表面

楔体表面绘制方法非常简单，首先给楔体指定一个角点，然后依次指定其长度、宽度、高度和在Z轴上的旋转角度即可。

1.功能

利用【3D】命令可以创建楔体表面。

2.执行命令方式

命令行：

3D

3.操作步骤

➊在命令行输入“3D”并按Enter键确认。

命令行提示如下。

命令:

3D/执行命令

输入选项/系统提示

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

➋在命令行输入“W”后按Enter键确认，在绘图区单击指定楔体角点，然后指定楔体的长度、宽度、高度和旋转角度依次为“400”、“300”、“200”和“0”。

命令行提示如下。

结果如图9.2所示。

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

W/输入参数“W”

指定角点给楔体表面:

/在绘图区指定楔体角点

指定长度给楔体表面:

400/指定楔体长度

指定楔体表面的宽度:

300/指定楔体宽度

指定高度给楔体表面:

200/指定楔体高度

指定楔体表面绕Z轴旋转的角度:

0/指定绕Z轴旋转角度

图9.2楔体表面

5.练一练

绘制一个长、宽和高分别为100mm的楔体表面。

结果如图9.3所示。

图9.3楔体表面练习

提示：

在本案例中，可输入距离以指定楔体表面的长、宽和高。

9.1.3绘制棱锥面

棱锥面的绘制只需要指定棱锥面底面的4个角点和高度即可。

1.功能

利用【3D】命令可以创建棱锥面。

2.执行命令方式

命令行：

3D

3.操作步骤

➊在命令行输入“3D”并按Enter键确认。

命令行提示如下。

命令:

3D/执行命令

输入选项/系统提示

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

➋在命令行输入“P”后按Enter键确认，在绘图区单击指定棱锥面底面的第一个角点，然后指定另外三个角点的坐标值和棱锥面的顶点高度分别为“@300,0”、“@0,-200”、“@-300,0”和“450”并依次按Enter键确定。

命令行提示如下。

结果如图9.4所示。

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

P/输入参数“P”

指定棱锥面底面的第一角点:

/指定棱锥面底面的第一个角点

指定棱锥面底面的第二角点:

@300,0/指定第二个角点的相对坐标值

指定棱锥面底面的第三角点:

@0,-200/指定第二个角点的相对坐标值

指定棱锥面底面的第四角点或[四面体（T）]:

@-300,0/指定第二个角点的相对坐标值

指定棱锥面的顶点或[棱（R）/顶面（T）]:

450/指定棱锥顶点的高度

图9.4棱锥面

9.1.4绘制圆锥面

圆锥面的绘制需要指定圆锥面底面中心点、底面半径、顶面半径、高度以及圆锥面曲面的线段数目。

1.功能

利用【3D】命令可以创建圆锥面。

2.执行命令方式

命令行：

3D

3.操作步骤

➊在命令行输入“3D”并按Enter键确认。

命令行提示如下。

命令:

3D/执行命令

输入选项/系统提示

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

➋在命令行输入“C”，按Enter键确认后，在命令行依次输入底面中心点、底面半径、顶面半径、高度和圆锥面曲面的线段数目为“0,0,0”、“150”、“0”、“300”和“30”并按Enter键确定。

命令行提示如下。

结果如图9.5所示。

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

C/输入参数“C”

指定圆锥面底面的中心点:

0,0,0/指定底面中心点为原点

指定圆锥面底面的半径或[直径（D）]:

150/指定底面半径

指定圆锥面顶面的半径或[直径（D）]<0>:

0/指定顶面半径

指定圆锥面的高度:

300/指定高度

输入圆锥面曲面的线段数目<16>:

30/指定圆锥面曲面的线段数目

图9.5圆锥面

9.1.5绘制球面

球面的绘制需要指定球面的中心点、半径、纬线数目和经线数目。

1.功能

利用【3D】命令可以绘制球面。

2.执行命令方式

命令行：

3D

3.操作步骤

➊在命令行输入“3D”并按Enter键确认。

命令行提示如下。

命令:

3D/执行命令

输入选项/系统提示

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

➋在命令行输入“S”后按Enter键确认，在绘图区单击指定球面中心点，然后指定球面的半径、经线数目和纬线数目依次为“300”、“20”和“30”。

命令行提示如下。

结果如图9.6所示。

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

S/输入参数“S”

指定中心点给球面:

/在绘图区单击指定中心点

指定球面的半径或[直径（D）]:

300/指定球面半径值

输入曲面的经线数目给球面<16>:

20/指定经线数目值

输入曲面的纬线数目给球面<16>:

20/指定纬线数目值

图9.6球面

9.1.6绘制上半球面

上半球面的绘制需要指定上半球面的中心点、半径、纬线数目和经线数目。

1.功能

利用【3D】命令可以绘制上半球面。

2.执行命令方式

命令行：

3D

3.操作步骤

➊在命令行输入“3D”并按Enter键确认。

命令行提示如下。

命令:

3D/执行命令

输入选项/系统提示

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

➋在命令行输入“DO”后按Enter键确认，在绘图区单击指定上半球面中心点，然后指定上半球面的半径为“300”，经线数目和纬线数目可直接按Enter键保持默认即可。

命令行提示如下。

结果如图9.7所示。

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

DO/输入参数“DO”

指定中心点给上半球面:

/在绘图区指定中心点

指定上半球面的半径或[直径（D）]:

300/指定上班球面的半径

输入曲面的经线数目给上半球面<16>:

/直接按Enter键保持默认

输入曲面的纬线数目给上半球面<8>:

/直接按Enter键保持默认

图9.7上半球面

9.1.7绘制下半球面

下半球面的绘制需要指定下半球面的中心点、半径、纬线数目和经线数目。

1.功能

利用【3D】命令可以绘制下半球面。

2.执行命令方式

命令行：

3D

3.操作步骤

➊在命令行输入“3D”并按Enter键确认。

命令行提示如下。

命令:

3D/执行命令

输入选项/系统提示

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

➋在命令行输入“DI”后按Enter键确认，在绘图区单击指定下半球面中心点，然后指定下半球面的半径为“300”，经线数目和纬线数目可直接按Enter键保持默认即可。

命令行提示如下。

结果如图9.8所示。

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

DO/输入参数“DI”

指定中心点给下半球面:

/在绘图区指定中心点

指定下半球面的半径或[直径（D）]:

300/指定上班球面的半径

输入曲面的经线数目给下半球面<16>:

/直接按Enter键保持默认

输入曲面的纬线数目给下半球面<8>:

/直接按Enter键保持默认

图9.8下半球面

9.1.8绘制圆环面

圆环面的绘制需要指定圆环面的中心点、圆环面的半径、圆管的半径以及环绕圆管圆周的线段数目和环绕圆环面圆周的线段数目。

1.功能

利用【3D】命令可以创建圆环面。

2.执行命令方式

命令行：

3D

3.操作步骤

➊在命令行输入“3D”并按Enter键确认。

命令行提示如下。

命令:

3D/执行命令

输入选项/系统提示

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

➋在命令行输入“T”后按Enter键确认，在绘图区单击指定圆环面中心点，然后指定圆环面半径和圆管半径依次为“300”和“40”，环绕圆管圆周的线段数目和环绕圆环面圆周的线段数目可直接按Enter键保持默认即可。

命令行提示如下。

结果如图9.9所示。

[长方体表面（B）/圆锥面（C）/下半球面（DI）/上半球面（DO）/网格（M）/棱锥面（P）/球面（S）/圆环面（T）/楔体表面（W）]:

T/输入参数“T”

指定圆环面的中心点:

/在绘图区指定中心点

指定圆环面的半径或[直径（D）]:

300/指定圆环面的半径

指定圆管的半径或[直径（D）]:

40/指定圆管的半径

输入环绕圆管圆周的线段数目<16>:

/直接按Enter键保持默认

输入环绕圆环面圆周的线段数目<16>:

/直接按Enter键保持默认

图9.9圆环面

提示：

环绕圆管和圆环面的网格数决定圆环面中多边形网格面的数量。

值越大多边形网格面越多，曲面越光滑，但重新生成时所需的时间也越长。

9.2用3DFACE命令绘制三维面

在利用【3DFACE】命令创建三维面时，第一点定义三维面的起点。

在输入第一点后，可按顺时针或逆时针顺序输入其余的点，以创建普通三维面。

如果将所有的四个顶点定位在同一平面上，那么将创建一个类似于面域对象的平面。

1.功能

利用【3DFACE】命令可以在三维空间中的任意位置创建三侧面或四侧面。

2.执行命令方式

命令行：

3DFACE

菜单：

选择【绘图】→【建模】→【网格】→【三维面】命令

3.操作步骤

➊选择【绘图】→【建模】→【网格】→【三维面】命令，在绘图区单击确定第一点（即A点）。

➋输入第二点（即B点）相对于第一点（即A点）的距离“300”并按Enter键确定，依次类推，最终结果如图9.10所示。

命令行提示如下。

命令:

3dface/执行命令

指定第一点或[不可见（I）]:

/在绘图区单击指定第一点（即A点）

指定第二点或[不可见（I）]:

300/输入距离“300”以确定第二点（即B点）

指定第三点或[不可见（I）]<退出>:

300/输入距离“300”以确定第三点（即C点）

指定第四点或[不可见（I）]<创建三侧面>:

300/输入距离“300”以确定第三点（即D点）

指定第三点或[不可见（I）]<退出>:

400/输入距离“300”以确定第三点（即E点）

指定第四点或[不可见（I）]<创建三侧面>:

300/输入距离“300”以确定第三点（即F点）

指定第三点或[不可见（I）]<退出>:

*取消*/按Esc键退出命令

图9.10三维面

4.参数说明

·不可见（I）：

控制三维面各边的可见性，以便建立有孔对象的正确模型。

9.3绘制旋转曲面

通过将路径曲线或轮廓（直线、圆、圆弧、椭圆、椭圆弧、闭合多段线、多边形、闭合样条曲线或圆环）绕指定的轴旋转创建一个近似于旋转曲面的多边形网格。

1.功能

利用【REVSURF】命令可以创建绕选定轴旋转而成的旋转网格。

2.执行命令方式

命令行：

REVSURF

菜单：

选择【绘图】→【建模】→【网格】→【旋转网格】命令

3.操作步骤

➊打开samples\ch09\旋转曲面.dwg文件。

如图9.11所示。

图9.11旋转曲面

➋选择【绘图】→【建模】→【网格】→【旋转网格】命令，在绘图区单击要旋转的对象。

如图9.12所示。

图9.12单击要旋转的对象

➌在绘图区单击定义旋转轴的对象，然后按Enter键确定使起点角度和包含角保持默认即可。

命令行提示如下。

结果如图9.13所示。

命令:

_revsurf/执行命令

当前线框密度:

SURFTAB1=6SURFTAB2=6/系统提示

选择要旋转的对象:

/选择要旋转的对象

选择定义旋转轴的对象:

/选择定义旋转轴的对象

指定起点角度<0>:

/直接按Enter键确定

指定包含角（+=逆时针，-=顺时针）<360>:

/直接按Enter键确定

图9.13旋转结果

9.4绘制平移曲面

平移曲面是由一条轮廓曲线沿着一条指定方向的矢量直线拉伸而形成的曲面模型。

1.功能

利用【TABSURF】命令可以沿路径曲线和方向矢量创建平移网格。

2.执行命令方式

命令行：

TABSURF

菜单：

选择【绘图】→【建模】→【网格】→【平移网格】命令

3.操作步骤

➊打开samples\ch09\平移曲面.dwg文件。

如图9.14所示。

图9.14平移曲面

➋选择【绘图】→【建模】→【网格】→【平移网格】命令，在绘图区选择用作轮廓曲线的对象。

如图9.15所示。

图9.15单击轮廓曲线

➌在绘图区单击用作方向矢量的对象。

结果如图9.16所示。

命令行提示如下。

命令:

_tabsurf/执行命令

当前线框密度:

SURFTAB1=6/系统提示

选择用作轮廓曲线的对象:

/选择用作轮廓曲线的对象

选择用作方向矢量的对象:

/选择用作方向矢量的对象

图9.16平移结果

5.练一练

用【平移网格】命令绘制一个高为30的实体。

结果如图9.17所示。

图9.17平移曲面练习

提示：

在本案例中，需要先定义一个轮廓曲线对象和定义一个用作方向矢量的对象。

9.5绘制直纹曲面

直纹曲面是由若干条直线连接两条曲线时，在曲线之间形成的曲面建模。

1.功能

利用【RULESURF】命令可以在两条曲线之间创建直纹网格。

2.执行命令方式

命令行：

RULESURF

菜单：

选择【绘图】→【建模】→【网格】→【直纹网格】命令

3.操作步骤

➊打开samples\ch09\直纹曲面.dwg文件。

如图9.18所示。

图9.18直纹曲面

➋选择【绘图】→【建模】→【网格】→【直纹网格】命令，在绘图区选择第一条定义曲线。

如图图9.19所示。

图9.19选择曲线

➌在绘图区单击第二条定义曲线后结果如图9.20所示。

命令行提示如下。

命令:

_rulesurf/执行命令

当前线框密度:

SURFTAB1=30/系统提示

选择第一条定义曲线:

/选择第一条定义曲线

选择第二条定义曲线:

/选择第二条定义曲线

图9.20结果

9.6绘制边界曲面

创建边界网格时，必须选择定义网格片的四条邻接边。

邻接边可以是直线、圆弧、样条曲线或开放的二维或三维多段线。

这些边必须在端点处相交以形成一个拓扑形式的矩形的闭合路径。

1.功能

利用【EDGESURF】命令可以创建三维多边形网格。

2.执行命令方式

命令行：

EDGESURF

菜单：

选择【绘图】→【建模】→【网格】→【边界网格】命令

3.操作步骤

➊打开samples\ch09\边界曲面.dwg文件。

如图9.21所示。

图9.21边界曲面

➋选择【绘图】→【建模】→【网格】→【边界网格】命令，在绘图区选择用作曲面边界的对象1。

如图9.22所示。

图9.22选择对象1

➌在绘图区选择用作曲面边界的对象2。

如图9.23所示。

图9.23选择对象2

➍在绘图区选择用作曲面边界的对象3。

如图9.24所示。

图9.24选择对象3

➎在绘图区选择用作曲面边界的对象4。

结果如图9.25所示。

命令行提示如下。

命令:

_edgesurf/执行命令

当前线框密度:

SURFTAB1=30SURFTAB2=30/系统提示

选择用作曲面边界的对象1:

/选择对象1

选择用作曲面边界的对象2:

/选择对象2

选择用作曲面边界的对象3:

/选择对象3

选择用作曲面边界的对象4:

/选择对象4

图9.25选择对象4后的结果

9.7绘制基本实体对象

实体对象表示整个对象的体积。

在各类三维建模中，实体的信息最完整，歧义最少。

复杂实体形比线框和网格更容易构造和编辑。

9.7.1绘制长方体

在创建长方体时，其底面始终与当前UCS的XY平面（工作平面）平行。

如果使用了“立方体”或“长度”选项，则还可以在单击以指定长度时指定长方体在XY平面中的旋转角度。

1.功能

利用【BOX】命令可以创建三维实体长方体。

2.执行命令方式

命令行：

BOX

菜单：

选择【绘图】→【建模】→【长方体】命令

工具栏：

建模→长方体

3.操作步骤

➊选择【绘图】→【建模】→【长方体】命令，在绘图区单击确定长方体底面的第一个角点。

➋在命令行输入长方体底面的对角点“@300,-150”和高度“300”并分别按Enter键确定。

命令行提示如下。

结果如图9.26所示。

命令:

_box/执行命令

指定第一个角点或[中心（C）]:

/在绘图区单击指定角点

指定其他角点或[立方体（C）/长度（L）]:

@300,-150/输入对角点的相对坐标

指定高度或[两点（2P）]<213.0801>:

300/输入高度

图9.26长方体

4.参数说明

·中心（C）：

使用指定的中心点创建长方体。

·立方体（C）：

创建一个长、宽、高相同的长方体。

·长度（L）：

按照指定长宽高创建长方体。

如果输入值，长度与X轴对应，宽度与Y轴对应，高度与Z轴对应。

·两点（2P）：

指定长方体的高度为两个指定点之间的距离。

5.练一练

绘制一个长、宽和高分别为80mm、200mm和40mm的长方体。

结果如图9.27所示。

图9.27长方体练习

提示：

在本案例中，可输入长方体的长度参数进行绘制。

9.7.2绘制楔体

在创建楔体时，其底面始终与当前UCS的XY平面（工作平面）平行，斜面正对第一个角点。

如果使用了“立方体”或“长度”选项，则还可以在单击以指定长度时指定楔体在XY平面中的旋转角度。

1.功能

利用【WEDGE】命令可以创建实体楔体。

2.执行命令方式

命令行：

WEDGE（或WE）

菜单：

选择【绘图】→【建模】→【楔体】命令

工具栏：

建模→楔体

3.操作步骤

➊选择【绘图】→【建模】→【楔体】命令，在绘图区单击确定楔体底面的第一个角点。

➋在命令行输入楔体底面的对角点“@450,-150”和高度“300”并分别按Enter键确定。

命令行提示如下。

结果如图9.28所示。

命令:

_wedge/执行命令

指定第一个角点或[中心（C）]:

/在绘图区单击指定角点

指定其他角点或[立方体（C）/长度（L）]:

@450,-150/输入对角点的相对坐标

指定高度或[两点（2P）]<289.8761>:

300/输入高度

图9.28楔体

4.参数说明

·中心（C）：

使用指定的中心点创建楔体。

·立方体（C）：

创建等边楔体。

·长度（L）：

按照指定长宽高创建楔体。

·两点（2P）：

指定楔体的高度为两个指定点之间的距离。

5.练一练

绘制一个长、宽和高分别为500mm的楔体。

结果如图9.29所示。

图9.29楔体练习

提示：

在本案例中，可输入楔体的立方体参数进行绘制。

9.7.3绘制球体

绘制球体时，AutoCAD提供了4种方式绘制，其中定义圆心点和半径的方式为默认方式。

1.功能

利用【SPHERE】命令可以创建三维实心球体。

2.执行命令方式

命令行：

SPHERE

菜单：

选择【绘图】