三维实体着色命令

知识目标

了解三维建模基础知识

理解建立和修改三维实体的方法

技能目标

能创建简单三维实体

能将零件的平面图转化成三维实体

任务描述

在工程设计和绘图过程中，三维图形应用越来越广泛。AutoCAD可以利用三种方式来创建三维图形，即线架模型方式、曲面模型方式和实体模型方式。线架模型方式为一种轮廓模型，它由三维的直线和曲线组成，没有面和体的特征。曲面模型用面描述三维对象，它不仅定义了三维对象的边界，而且还定义了表面即具有面的特征。实体模型不仅具有线和面的特征，而且还具有体的特征，各实体对象间可以进行各种布尔运算操作，从而创建复杂的三维实体图形。

1．观察三维图形

在AutoCAD中，使用“视图”菜单下的“缩放”、“视图”菜单下的“平移”子菜单中的命令可以缩放或平移三维图形，以观察图形的整体或局部。其方法与观察平面图形的方法相同。此外，在观测三维图形时，还可以通过旋转、消隐及着色等方法来观察三维图形。

使用“三维动态观察器”和“三维连续观察器”命令进行观察：

（1）选择“视图”菜单下“三维动态观察器”命令（BDORBIT）或单击

中的三维动态观察按钮，可通过单击和拖动的方式，在三维空间动态观察对象。移动光标时，其形状也将随之改变，以指示视图的旋转方向。

（2）单击中的三维连续观察按钮，观察鼠标拖动的方向就是旋转的方向，鼠标拖动的快与慢就是模型旋转速度的快与慢。

2．绘制三维点和线

选择“绘图”—“点”命令，或在“绘图”工具栏中单击【点】按钮，然后在命令行中直接输入三维坐标即可绘制三维点。由于三维图形对象上的一些特殊点，如交点、中点等不能通过输入坐标的方法来实现，可以采用三维坐标下的目标捕捉法来拾取点。在三维空间中指定两个点后，如点（0，0，0）和点（1，1，1），这两个点之间的连线即是一条3D直线。

同样，在三维坐标系下，使用“样条曲线”命令，可以绘制复杂3D样条曲线，这时定义样条曲线的点不是共面点。

在二维坐标系下，使用“绘图”—“多段线”命令绘制多段线，尽管各线条可以设置宽度和厚度，但它们必须共面。三维多线段的绘制过程和二维多线段基本相同，但其使用的命令不同。另外，在三维多线段中只有直线段，没有圆弧段。选择“绘图”—“三维多段线”命令（3DPOLY），此时命令行提示依次输入不同的三维空间点，以得到一个三维多段线。

3．绘制三维实体

在AutoCAD中，使用“绘图”—“实体”子菜单中的命令，或使用“实体”工具栏，如下图所示，可以绘制长方体、球体、圆柱体、圆锥体、楔体及圆环体等基本实体模型。

（1）选择“绘图”—“实体”—“长方体”命令（BOX），或在“实体”工具栏中单击【长方体】按钮，都可以绘制长方体。此时，命令行显示如下提示：

指定长方体的角点或［中心点（CE）］〈0，0，0〉：

在创建长方体时，其底面应与当前坐标系的XY平面平行，方法主要有指定长方体角点和中心两种。

（2）选择“绘图”—“实体”—“楔体”命令（WEDGE），或在“实体”工具栏中单击【楔体】按钮，都可以绘制楔体，如下图所示。由于楔体是长方体沿对角线切成两半后的结果，因此可以使用与绘制长方体同样的方法来绘制楔体。

（3）选择“绘图”—“实体”—“圆柱体”命令（CYLINDER），或在“实体”工具栏中单击【圆柱体】按钮，可以绘制圆柱体或椭圆柱体，如下图所示。

（4）选择“绘图”—“实体”—“圆锥体”命令（CONE），或在“实体”工具栏中单击【圆锥体】按钮，即可绘制圆锥体或椭圆形锥体，如下图所示。

（5）选择“绘图”—“实体”—“球体”命令（SPHERE），或在“实体”工具栏中单击【球体】按钮，都可以绘制球体，如下图所示。

（6）选择“绘图”—“实体”—“圆环体”命令（TORUS），或在“实体”工具栏中单击【圆环体】按钮，都可以绘制圆环实体，此时需要指定圆环的中心位置、圆环的半径或直径，以及圆管的半径或直径。

4．通过二维图形创建实体

在AutoCAD中，选择“绘图”—“实体”—“拉伸”命令（EXTRUDE），可以将2D对象沿Z轴或某个方向拉伸成实体，如下图所示。拉伸对象被称为断面，可以是任何2D封闭多段线、圆、椭圆、封闭样条曲线和面域，多段线对象的顶点数不能超过500个且不小于3个。

对二维线进行拉伸方法如下：

（1）在命令栏中输入快捷键为EXT。

（2）指定位伸的高度。

（3）指定拉伸的倾斜角度。

（4）确定。

使用“绘图”—“实体”—“旋转”命令，将二维对象绕某一轴旋转生成实体，如下图所示。用于旋转的二维对象可以是封闭多段线、多边形、圆、椭圆、封闭样条曲线、圆环及封闭区域。三维对象、包含在块中的对象、有交叉或自干涉的多段线不能被旋转，而且每次只能旋转一个对象。

5．三维实体的布尔运算

在AutoCAD中，可以对三维实体进行并集、差集、交集布尔运算来创建复杂实体。

并集运算：并集是指将两个实体所占的全部空间作为新物体。

差集运算：指A物体在B物体上所占空间部分清除，形式的新物体（A B或 B A）。

交集运算：指两个实体的公共部分作为新物体。

（1）选择“修改”—“实体编辑”—“并集”命令（UNION），或在“实体编辑”工具栏中单击【并集】按钮，可以实现并集运算，形成如下所示的图。

使用并集的步骤：

①从“修改”菜单中选择“实体编辑”或单击

②为并集选择一个面域。

③选择另一个面域。

④可以按任何顺序选择要合并的面域，继续选择面域，或按［Enter］键结束命令。

（2）选择“修改”—“实体编辑”—“差集”命令（SUBTRACT），或在“实体编辑”工具栏中单击【差集】按钮，可以实现差集运算，形成如下所示的图。

使用差集的步骤：

①从“修改”菜单中选择“实体编辑”或单击

②选择一个或多个要从其中减去的面域，然后按［Enter］键。

③选择要减去的面域，然后按［Enter］键。

即：已从第一个面域的面积中减去了所选定的第二个面域的面积。

（3）选择“修改”—“实体编辑”—“交集”命令（INTERSECT），或在“实体编辑”工具栏中单击【交集】按钮，可以实现交集运算，形成如下所示的图。

使用交集的步骤：

①从“修改”菜单中选择“实体编辑”或单击

②选择一个相交面域。

③选择另一个相交面域。

④可以按任何顺序选择面域来查找它们的交点，继续选择面域，或按［Enter］键结束命令。

6．编辑三维对象

在AutoCAD中，选择“修改”—“三维操作”子菜单中的命令，可以对三维空间中的对象进行阵列、镜像、旋转及对齐操作。

（1）选择“修改”—“三维操作”—“三维阵列”命令（3DARRAY），可以在三维空间中使用环形阵列或矩形阵列方式复制对象。

（2）选择“修改”—“三维操作”—“三维镜像”命令（MIRROR3D），可以在三维空间中将指定对象相对于某一平面镜像。执行该命令并选择需要进行镜像的对象，然后指定镜像面。镜像面可以通过三点确定，也可以是对象、最近定义的面、Z轴、视图、XY平面、YZ平面和ZX平面。

（3）选择“修改”—“三维操作”—“三维旋转”命令（ROTATE3D），可以使对象绕三维空间中任意轴（X轴、Y轴或Z轴）、视图、对象或两点旋转，其方法与三维镜像图形的方法相似。

（4）选择“修改”—“三维操作”—“对齐”命令（ALIGN），可以对齐对象。对齐对象时需要确定三个对点，每对点都包括一个源点和一个目的点。第1对点定义对象的移动，第2对点定义二维或三维变换和对象的旋转，第3对点定义对象不明确的三维变换。

在“实体编辑”工具栏中，其他工具的含义：

拉伸面：将选定的三维实体对象的面拉伸到指定的高度或沿一路径拉伸。一次可以选择多个面。

移动面：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。

偏移面：按指定的距离或通过指定的点，将面均匀地偏移。正值增大实体尺寸或体积，负值减小实体尺寸或体积。

删除面：从选择集中删除先前选择的边。

旋转面：绕指定的轴旋转一个面、多个面或实体的某些部分。

旋转角度：从当前位置起，使对象绕选定的轴旋转指定的角度。

倾斜面：按一个角度将面进行倾斜。

注：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。

复制面：从三维实体上复制指定的面。

着色面：从三维实体上给指定的面着上指定颜色。

注：复制边和着色边同上方法一样。

压印：文字不能压印。与物体底面平行，被压印的对象必须与选定对象的一个或多个面相交。压印操作仅限于下列对象：圆弧、圆、直线、二维和三维多段线、椭圆、样条曲线、面域体及三维实体。

清除：清除的是压印的物体。

分割：用于布尔运算后的物体。

抽壳：选择三维物体右击确定，然后输入抽壳的数值，用差集布尔运算相减就能看出抽壳效果，如下图所示。

渲染：选择“视图”菜单下的“渲染”命令，或单击

中的按钮，打开“渲染”对话框如下面左图所示，可以从中对场景或指定对象进行渲染，结果如下面右图所示。

任务考评

（续表）

任务一小结：（AutoCAD基本原理与操作程序）

AutoCAD是CAD技术领域中的一个基础性的应用软件包，由于它具有丰富的绘图功能及简便易学的特点，因而受到广大工程技术人员的普遍欢迎。学生以之前所学制图理论为基础，学习CAD的操作，在完成任务考评的过程中将理论知识融入大量的绘图实例中，让学生在实际绘图中不知不觉地掌握理论知识，提高绘图技能，使之最后能准确、快速地绘制机械图样和三维建模，适应企业的需要。