CAD 绘制三维实体基础
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，则使用AutoCAD 可以很方便地建立物体的三维模型。本章我们将介绍AutoCAD 三维绘图的基本知识。
11.1 三维几何模型分类
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是相同的，即以线架结构显示出来，但用户可用特定命令使表面模型及实体模型的真实性表现出来。
11.1.1线框模型(Wireframe Model)
线框模型是一种轮廓模型，它是用线（3D 空间的直线及曲线）表达三维立体，不包含面及体的信息。不能使该模型消隐或着色。又由于其不含有体的数据，用户也不能得到对象的质量、重心、体积、惯性矩等物理特性，不能进行布尔运算。图11-1显示了立体的线框模型，在消隐模式下也看到后面的线。但线框模型结构简单，易于绘制。
11.1.2 表面模型（Surface Model ）
表面模型是用物体的表面表示物体。表面模型具有面及三维立体边界信息。表面不透明，能遮挡光线，因而表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表面模型形成完整的加工信息。但是不能进行布尔运算。如图11-2所示是两个表面模型的消隐效果，前面的薄片圆筒遮住了后面长方体的一部分。
1、三维模型的分类及三维坐标系；
2、三维图形的观察方法；
3、创建基本三维实体；
4、由二维对象生成三维实体；
5、编辑实体、实体的面和边；
1、建立用户坐标系；
2、编辑出版三维实体。
讲授8学时
上机8学时
总计16学时
11.1.3 实体模型
实体模型具有线、表面、体的全部信息。对于此类模型，可以区分对象的部及外部，可以对它进行打孔、切槽和添加材料等布尔运算，对实体装配进行干涉检查，分析模型的质量特性，如质心、体积和惯性矩。对于计算机辅助加工，用户还可利用实体模型的数据生成数控加工代码，进行数控刀具轨迹仿真加工等。如图11-3所示是实体模型。
11．2 三维坐标系实例——三维坐标系、长方体、倒角、删除面
AutoCAD的坐标系统是三维笛卡儿直角坐标系，分为世界坐标系（WCS）和用户坐标系（UCS）。图11-4表示的是两种坐标系下的图标。图中“X”或“Y”的剪头方向表示当前坐标轴X轴或Y轴的正方向，Z轴正方向用右手定则判定。
图11-1 线框模型
图11-2 表面模型
图11-3 实体模型
图11-4 表示坐标系的图标
缺省状态时，AutoCAD的坐标系是世界坐标系。世界坐标系是唯一的，固定不变的，对于二维绘图，在大多数情况下，世界坐标系就能满足作图需要，但若是创建三维模型，就不太方便了，因
世界坐标
为用户常常要在不同平面或是沿某个方向绘制结构。如绘制图11-5所示的图形，在世界坐标系下是不能完成的。此时需要以绘图的平面为XY坐标平面，创建新的坐标系，然后再调用绘图命令绘制图形。
用户坐标系
图11-5 在用户坐标系下绘图
任务：绘制如图11-5所示的实体。
目的：通过绘制此图形，学习长方体命令、实体倒角、删除面命令和用户坐标系
的建立方法。
知识的储备：基本绘图命令和对象捕捉、对象追踪的应用。
绘图步骤分解：
1.绘制长方体
调用长方体命令：
实体工具栏：
下拉菜单：[绘图][实体] [长方体]
命令窗口：BOX
AutoCAD提示：
指定长方体的角点或 [中心点(CE)] <0,0,0>:在屏幕上任意点单击
指定角点或 [立方体(C)/长度(L)]:L //选择给定长宽高模式。
指定长度: 30
指定宽度: 20
指定高度: 20
绘制出长30，宽20，高20的长方体，如图11-6所示。
2.倒角
用于二维图形的倒角、圆角编辑命令在三维图中仍然可用。单击“编辑”工具栏上的倒角按钮，调用倒角命令：
命令: _chamfer
(“修剪”模式) 当前倒角距离 1 = 0.0000，距离 2 = 0.0000
选择第一条直线或 [多段线(P)/距离(D)/角度(A)/修剪(T)/方式(M)/多个(U)]:在AB直线上单击
基面选择...
输入曲面选择选项 [下一个(N)/当前(OK)] <当前>: //选择默认值。
指定基面的倒角距离: 12
指定其他曲面的倒角距离 <12.0000>://选择默认值12。
选择边或 [环(L)]:在AB直线上单击
结果如图11-7所示。
图11-6 绘制长方体图11-7 长方体倒角
3.移动坐标系，绘制上表面圆
因为AutoCAD只可以在XY平面上画图，要绘制上表面上的图形，则需要建立用户坐标系。由于世界坐标系的XY面与CDEF面平行，且X轴、Y轴又分别与四边形CDEF的边平行，因此只要把世界坐标系移到CDEF面上即可。移动坐标系，只改变坐标原点的位置，不改变X、Y轴的方向。如图11-8所示。
（1）移动坐标系
在命令窗口输入命令动词“UCS”，AutoCAD提示：
命令: ucs
当前 UCS 名称: *世界*
输入选项
[新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)] <世界>: M //选择移动选项。
指定新原点或 [Z 向深度(Z)] <0,0,0>: <对象捕捉开>选择F点单击
也可直接调用“移动坐标系”命令：
UCS工具栏：
下拉菜单：[工具][移动UCS（V）]
（2）绘制表面圆
打开“对象追踪”、“对象捕捉”，调用圆命令，捕捉上表面的中心点，以5 为半径绘制上表面的圆。结果如图11-9所示。
4.三点法建立坐标系，绘制斜面上圆
（1）三点法建立用户坐标系
命令窗口输入命令动词“UCS”
命令: ucs
当前 UCS 名称: *没有名称*
输入选项 [新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)] <世界>: N //新建坐标系。
指定新UCS的原点或[Z轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z] <0,0,0>: 3
//选择三点方式。
指定新原点 <0,0,0>:在H点上单击
在正 X 轴围上指定点 <50.9844,-27.3562,12.7279>:在G点单击
在 UCS XY 平面的正 Y 轴围上指定点 <49.9844,-26.3562,12.7279>:在C点单击也可用下面两种方法直接调用“三点法”建立用户坐标系
UCS工具栏：
下拉菜单：[工具][新建UCS（W）][三点（3）]
（2）绘制圆
方法同第3步，结果如图11-9所示。
5.以所选实体表面建立UCS，在侧面上画圆
（1）选择实体表面建立UCS
在命令窗口输入UCS，调用用户坐标系命令：
命令: ucs
当前 UCS 名称: *世界*
输入选项 [新建(N)/移动(M)/正交(G)/上一个(P)/恢复(R)/保存(S)/删除(D)/应用(A)/?/世界(W)] <世界>: N
指定UCS的原点或[Z 轴(ZA)/三点(3)/对象(OB)/面(F)/视图(V)/X/Y/Z]<0,0,0>:F
选择实体对象的面:在侧面上接近底边处拾取实体表面
输入选项 [下一个(N)/X 轴反向(X)/Y 轴反向(Y)] <接受>: //接受图示结果。
结果如图11-10所示。
（2）绘制圆
方法同上步，完成图11-5所示图形。
图11-8 改变坐标系图11-9 绘制上表面圆