CAD三维入门经典教程1

1、CAD三维建模201 CAD三维建模首先应做什么？答：首先应当熟悉世界坐标系和三维空间的关系。其次是掌握CAD的用户坐标系以及多个视图的使用技巧。另外必须熟悉面域的操作和多段线的编辑。至于基本立体的绘图练习全靠反复训练，掌握各自的特点。 切记：CAD的每一个命令中都蕴涵着各自的技巧，好好探索和熟练它们。2 何为三维世界坐标系？ 答：世界坐标系是CAD在作图时，用于确定平面或空间点位置的一个笛卡尔坐标体系，每一个坐标的正向和另两个坐标的旋向必须符合右手定则。CAD在平面作图时的三维世界坐标系标志是坐标符号图中有一“W”字样。一般将X-Y平面理解为水平面，Z轴方向表示高度距离，就是说“Z”值等同于

2、用来确定X-Y水平面高度的标高命令“ELEV”。无论是“Z”值还是“ELEV”值，其“+”值表示在X-Y面上方，而“-”值表示在X-Y面的下方。用户在作图时要切记这一点。 注意：不管你的三维建模设计多复杂，作图过程中一定要有个基本坐标体系不能变。否则，作图方向的紊乱，将使你陷入困境！3 如何灵活使用三维坐标？ 答：在三维实体建模的作图过程中，要经常地变换坐标系统，从而有利于作图。CAD的世界坐标系是不变的，主要是用户坐标系的变换，其命令为“UCS”，它可以完成平移、新建坐标方向、旋转等功能。执行过“UCS”后，命令行提示如下：用户可以选择需要的项目。如果选择新建项，即键如“N”后回车，则命令行

3、再次显示为：用户即可确定Z轴方向，利用三点重新定坐标系或分别绕X、Y、Z轴旋转任意角度。 也可以打开工具条点击图标，如图 一所示，常用的项目用户一定要熟练。 图 一 坐标变换工具条 注意：坐标“UCS”的变换是作图方向或实体定位的需要，不可任意倾斜。4 如何使用柱面坐标和球面坐标？ 答：这两个坐标主要适用于三维建模作图，而且在三维模型空间较为直观。尤其是在渲染效果图中用来确定灯光的位置十分方便。 柱面坐标的形式为：（R角度1，H），相对坐标形式为：（ R角度1，H）,其中R为柱面的半径，角度1为柱面上的点在X-Y平面上的投影点与X轴正向的夹角，H为距X-Y平面的高度值。利用柱面坐标很容易在圆柱

4、实体的表面上确定一点的位置。 球面坐标的形式为：（R角度1角度2），相对坐标形式为：（ R角度1角度2）,其中R为球面的半径，角度1为球面上的点X-Y平面上的投影点与X轴正向的夹角，X-Y平面应过球面中心，角度2为球面上的点与X-Y平面的夹角。在球体表面上定点较为容易。 切记：柱面和球面坐标可以绘制三维空间折线，尤其是绘制圆柱和球面螺旋线。5 如何认定CAD的作图平面？ 答：CAD的作图平面是X-Y坐标面，或者是在与X-Y坐标面平行的平面上作图。不论是二维绘图还是三维建模中的大部分作图都在该平面上完成，栅格也是在该平面上显示。因此一般将X-Y平面称为平面视图（PLAN）。 但是在三维屏幕状态下

5、作图时，只要每个点的坐标中Z值不为零，就意味着点已经不在X-Y平面上。如LINE命令的不同形式：（30，40）为在X-Y平面上画线，而（30，40，50）为距X-Y平面50处定一个点。 切记：只有画线命令可以在三维空间任意方向作图。6 哪些二维绘图中的命令可以在三维模型空间继续使用？ 答：纯正的二维绘图命令应理解为没有宽度和厚度的图线，因此又称为二维线框命令。这些命令只能在X-Y面上或与该坐标面平行的平面上作图，它们是：圆及圆弧、椭圆和圆环，多义线及多段线、多边形和矩形、文字及尺寸标注。所以在使用这些命令时要弄清楚是在哪个平面上工作。而直线、射线和构造线可在三维空间任意画线。对于二维编辑命令均

6、可在三维空间使用，但必须在X-Y平面内，只有镜像、阵列和旋转在三维空间还有不同的使用方法。 切记：圆、圆弧、多边形和面域只能在X-Y平面或平行其该面的平台上作图。7哪些二维编辑命令可在三维空间继续使用？ 答：以下命令的使用方法在二维或三维空间是一样的。即：复制（Copy ）、移动（Move ）、偏移（Offset ）、倒角（Chamfer）、倒圆角（Fillt ）、修剪（Trim ）、延伸（Extend ）、断开（Break ）及延长等。而镜像、阵列、旋转三个命令在三维空间的使用方法略有不同。8.如何确定三维观察方向？ 答：所谓确定三维观察方向就是从某个方位观察三维模型，设置方法有多种。下拉“

7、视图”菜单-在“三维视图”中的各项均是确定观察方向的命令，用户可以逐一测试，以便在三维建模时灵活运用。执行“VPOINT”命令也是常用的定位方法。键入“VPOINT”后，命令行提示：（），这有三种不同选择，第一用户可以直接键入（X，Y，Z）坐标值，X、Y、Z可以分别取0和1或-1，即键入（0，0，1）、（1，-1，1）、（-1，-1，-1）等值均可，不同的组合代表不同的观察方向；用户也可先键入“R”选择第二种方式确定方位，键入“R”后屏幕提示如下：给定角度显示：也就是说用户要分别输入在X-Y面内的位置，而后再定与X-Y面的夹角以便定观察高度；如果用户直接按回车（ENTER）键，则屏幕上将出现一

8、个如下图四所示的坐标球和三角架。此图说明：（1）小“+”光标如在小圆5内移动，由Z正向看X-Y平面，若在圆心处为俯视图方向；在小圆外大圆内时，表示从Z负向看X-Y平面；（2）小“+”在水平线13上方时，表示由Y正向看X-Y平面；而在下方时，表示由Y负向看X-Y平面；（3）小“+”在竖直线24右边时，表示由X负向看X-Y平面；而在左边时，表示由X正向看X-Y平面；边缘（4）小“+”光标在大圆外移动，表示绕Z轴旋转实体；（5）小“+”光标在小圆边缘移动，表示由X-Y面的方 图 二 罗盘和三角架北 向观察实体。 切记：无论从何方位观察实体，但观察后必须点击图标，返回原来的作图状态！9如何使用过滤坐标

9、？ 答：所谓的过滤坐标就是在作图过程中为确定某一点的位置，而该点（X，Y，Z）坐标的某一个值想借助另一点的同名坐标，则可用坐标过滤的办法来完成。即可以分别逐个过滤，也可一次过滤两个（实际为一个平面）。如图 一所示，要在矩形的正上方绘制一个圆柱体，而圆柱体的底部圆心距离矩形中心的高度为本50毫米。则执行过程 图 三 分别过滤X、Y坐标为：（1）执行画圆柱体命令，命令提示如图 二 所示，输入“。X”回车后捕捉1点。然后 图 四 过滤X坐标显示提示如图 三所示 ；（2）再输入“。Y”回车后捕捉2点。命令提示如图 四所示； 图 五 过滤Y坐标（3）最后直接输入Z坐标值，再完成圆柱体的作图。图 六 输入

10、Z坐标 用户也可以一次过滤两个坐标，一般是“。XY”，选定一个参考点后，再给出Z值即可。 注意：坐标过滤代替不了坐标“UCS”变换，前者偶然使用，而后者最常用。 图 七 视口对话框10为什么要采用多视口观察实体？答：在三维建模的作图过程中，有时需要及时的观察整体或局部效果，或者为了确定某一实体的位置，应从不同的角度显示实体，但又不想失去原有的实体状态。所以，CAD为用户提供了多视口观察工具。执行“VPORTS”命令，显示视口对话框，如图 七所示。如图 八所示，是设置了四个视口。CAD只能在一个视口中工作，用户只需在要工作的视口中左击鼠标键就可进入，此时该视口的边界亮显，光标也同时变为十字形的工

11、作状态。 图 八 四个视口观察实体视口操作有很强的功能，这里先建议用户利用视口设置不同的观察方向，如图 八各视口所示。但是如果要在某一个视口中添加实体，那么其它视口中也同样显示出来。 注意：在绘制或编辑三维模型时最好在一个视口中工作。11如何将各分线段合并为一条多段线？ 答：可以执行“PEDIT”命令或由下拉“修改”菜单-选“多段线”后。屏幕提示“选择多段线”，用户只要捕捉任一个线段实体，屏幕回应“是否将其转换为多段线？Y”，回车认可后命令行显示如下提示：键入“J”后，即可选则首尾相连的各个线段实体，选择结束击两次回车就完成了全部操作。 切记：将多个实体合并成一个实体（多义线）在建立面域或三维

12、曲面轮廓时，常用！12如何创建面域并进行布尔运算？ 答：创建面域的命令有三种执行方式，即：一是直接键入“REGION”，二是点击图标“”，三是下拉“绘图”菜单-“面域”。执行完命令后，CAD开始加载DLL文件，稍后提示用户选择要面域的对象，用户一定要选取封闭的几何图形或由多个线段实体组成的封闭区域。否则CAD均不能创建所需要的面域。 所谓的面域布尔运算就是逻辑计算，用户需要打开实体编辑工具条，如图九所示，其中前三项是面域的布尔运算命令。图十所示为一个圆与一个矩形两个面域进行并（UNION）、差（SUBTRACT）、交（INTERSECT）运算的结果。 切记：在进行差（SUBTRACT）运算时，

13、要先选择主体确定后，再选择需要减去的实体。因此，不能同时选择主体和被减实体。 图 九实体编辑工具条 图 十面域布尔运算13如何保证在三维建模时作图的清晰快捷？ 答：这是一个不错的问题，的确在三维建模作图过程中，随着模型结构的复杂化，不仅要频繁地更换坐标系（UCS），同时还要绘制一些辅助线用作实体的定位。复杂的模型纷乱的线条很难准确捕捉需要的目标。那么，最好的办法就是利用图层来解决这一烦心的问题，与当前作图无关的图层可以先关闭或冻结。 切记：一句铭言“无用的线变得有用，重叠的图层看起来更分明。”14三维多义线有什么用途？ 答：三维多义线主要用来绘制三维螺旋线和锥形螺旋线。使用时可以直接键入“3D

14、POLY”命令，然后与二维画线命令一样输入每个点的坐标，但Z坐标值不应全为零。由“3DPOLY”绘制的多义折线可以用“PEDIT”进行编辑或者转化为光滑的空间曲线。例如使用柱面坐标可以绘制三维螺旋线。15如何使用三维平面命令？ 答：CAD提供了两个三维平面命令，即“3DFACE”和“PFACE”命令。这两个命令使用方法完全不同，而且没有图标，只能直接输入命令。 首先介绍“3DFACE”的使用技巧，直接键入命令“3DFACE”后，CAD提示用户分别输入四个点即完成第一个平面，继续提示输入第二平面的3，4点，完成后再要求输入第三个平面的3、4点等等。至此，用户已经清楚该命令的使用技巧，那就是在第一

15、个平面所需的四个点输入完后，CAD将第一个平面的3、4点自动认作是第二个平面的1、2点，这样一直进行下去，直到拥护中断执行为止。如图 十一所示，是用该命令绘制的两个三维模型图。 图 十一3DFACE平面16三维平面PFACE又如何使用呢？ 答：了解了“3DFACE”命令的使用方法后，我们再来看看“PFACE”如何使用？先看图 十二所示的三维房屋线框模型，该模型共有20个顶点， 图 十二 房屋模型 图 十三房屋模型建立三个平面有12表面，这些表面有四边形，也有五边形或七边形。显然利用“3DFACE”命令为每个平面着色是不可能的，而使用“PFACE”可以解决该问题。键入“PFACE”后命令行显示“

16、”，用户可按自己规定的顶点顺序号码使用光标逐个捕捉，完毕后回车提示“”，要求用户输入所规定的第一平面的起点序号数“”。这里有两点要明白，一是具体哪一个面作为第一个平面是任意的；二是所定平面上的点哪一个点作为第一点也是任意的。但只能输入序号数且按顺时针或逆时针的次序，每输入一个按一次回车键“ENTER”。图 十三所示说明，用户可以使用此命令逐个为平面上色。 注意：一定要弄清楚该命令的使用方法，才能明白它的使用技巧。17哪些三维曲面命令要经常使用？ 答：如图 十四所示，在CAD所给定的三维曲面工具 图 十四 曲面工具栏栏中，有八项是最基本的单体命令，而四个三维多边形网格曲面，不仅使用频繁而且要有熟

17、练的技巧。 注意：三维曲面的最大特点是可以利用“PEDIT”命令进行编辑，也可利用捕捉功能进行简单的编辑。18在使用四个三维多边形网格曲面之前应先做什么工作？ 答：三维多边形网格曲面的显示精度有两个系统变量所控制。变量取值不同绘出的三维实体也不同，如图 十五所示。 图 十五 三维曲面的显示精度 切记：系统变量SURFTAB1、SURFTAB2取值要适当，不易太大。否则，将影响CAD的运行速度减慢，甚至可以造成死机。19三维旋转曲面有那些使用技巧？ 答：在使用三维曲面命令（REVSURF）时，要注意三点：一是所要旋转的母线与轴线同位于一个平面内；二是同一母线绕不同的轴旋转以后得到的结果截然不同；

18、三是要达到设计意图应认真绘制母线。当然要保证旋转精度。如图十六所示为同一母线分别绕轴一和轴二旋转后的结果。 图 十六 三维旋转曲面 另外要注意的是三维曲面在旋转过程中的起始角可以是任意的，要获得的曲面包角也是 图 十七 不同角度的三维旋转曲面任意的（在360度范围内）。如图 十七所示的四个大小相同，而方位不同的曲面就是利用包角均为90度，但起始角各不同。利用这一技巧我们不难获得如图 十八所示的浴缸曲面轮廓。显而易见我们在图 十七的基础上又添加了四个侧面和底面。 图 十八 浴缸曲面 注意：三维旋转曲面在回转曲面体设计中非常实用，要多加练习，探索使用技巧。20三维直纹曲面有什么使用技巧？ 答：三维

19、直纹曲面（RULESURF、）是要求用户给定任意两条线，即可形成一个曲面。这两条边界线可以是直线或是曲线，也可以是共面线或是异面而线。如图 十九所示，是不同的边线形成的曲面。 图 十九 三维直纹曲面 注意：在选择两条边界线时，选择的端点不同则会形成不同的曲面。21边界曲面是否有更灵活的使用方法？ 答：的确如此。三维边界曲面（EDGESURF、）的使用很广泛，而且有灵活地使用技巧。这主要体现在四条边界线的绘制和方位的确定。四条边界线可以共面或着是不同方向的线，可以是直线或是曲线。要绘制不同方向的直线或曲线必须通过变换坐标系才可达到目的。永远记住CAD只能在X-Y面内画线，或者平行X-Y。 图 二

20、十 边界曲面的边界线 如图 二十所示为三种不同方位的四条边界线，则形成的曲面如图 二十一所示。 图 二十一 边界曲面 切记：四条边界线无论如何倾斜，但它们的端点必须彼此相交。22虽说已对三维绘图命令较为熟练，但仍难以快速制作所要的模型，是什么原因？ 答：不错，这是任何CAD新手开始都感到着急的事情。我们还是要不厌其烦提醒用户注意：无论设计的CAD模型简单或复杂，也不管是二维或三维模型，都要始终牢记CAD制作的三个基本技能。一是熟练使用每一个命令和系统变量；二是准确绘制实体的大小并确定其位置；三是灵活地对模型进行编辑。因此，在设计三维模型时更需要及时的进行编辑。 譬如在绘制二维图形时，要不断地移

21、动坐标系（UCS），以保证绘图的准确性而又快速。在三维模型设计中，不仅要不断地移动坐标位置或改变坐标平面的方向，还应画一些辅助作图线，用来为实体准确定位。 切记：熟练而又灵活的编辑技巧是提高CAD制作效率的根本保证。23如何使用镜像命令？ 答：执行三维镜像命令可由下拉“修改”菜单-选“三维操作”选“三维镜像”；或直接键入“Mirror3D”命令。执行此命令后屏幕将提示用户先选择要镜像的实体，然后提示用户选定作为镜像基准的平面，如图 二十二所示，确定该平面的方法有许多种，用户可任意确定。如图二十三和图二十四所示，是选择实体右侧面上的三点作 图 二十二 图 二十三 镜像前 图 二十四镜像后为镜像面

22、，镜像后的实体没有消隐处理。 而图 二十五所示的两个曲面镜像过程是图 十八浴缸的四个侧面是如何形成的。 图 二十四浴缸侧面的镜像 注意：选择其它镜像基面也是很方便，用户不妨试一试。24如何使用三维阵列命令？ 答：执行三维阵列命令可由下拉“修改”菜单-选“三维操作”选“三维阵列”；或直接键入“3Darray”命令。执行此命令后屏幕将提示用户先选择要阵列的实体，选定后回车屏幕提示用户选择要阵列的形式，即是矩形阵列还是环形阵列。 图二十五 圆柱棒 图二十六 圆柱棒阵列图矩形阵列是将三维实体按几行几列和几层排布，行、列、层数只少取一，不得为零。而环形阵列是将三维实体按一轴线作圆周分布。图二十五是一圆柱

23、体棒，进行一行六列四层的矩形阵列。所输入的列间距为30个单位，层间距为40个单位，阵列后如图二十六所示。若是有行数，用户还需要输入行间距，其数值要大于圆柱棒的长度，否则行与行之间将发生重叠现象，从而影响图形的整体清晰性。 如图二十七和图二十八所示，是两种环形阵列图的前后效果，用户自行分析作图及阵列技巧。 图二十七 叶片的阵列 图二十八 线条的阵列 我们现在分析图二十九所示的伞顶曲面形成过程。不难想象伞顶是由一圆弧曲线绕一轴 图二十九 太阳伞 图三十轴线与轮廓线线阵列而成，问题的关键是曲线的轮廓和阵列的技巧。（1）伞面的轮廓线先用多义线绘 图三十一 轮廓线的两种阵列制，然后用PEDIT编辑光滑成

24、曲线。这样可以获得满意的曲线轮廓形状；（2）伞的每片曲面用边界曲面形成，需要四条边界线。所以可先阵列二份形成曲面片后再阵列；（3）也可一次阵列出所要份数，最后逐个连线再形成曲面，很显然这样一来作图较繁。如图三十一所示。 图三十二 伞的曲面阵列 从图三十二看出，先阵列2份形成曲面后，再阵列10份形成伞面。至于如何将伞面的每一片改变颜色，以及如何添加伞把和伞顶饰物，这项工作只好留给用户来完成了。 注意：二维阵列命令（）在三维建模时仍可使用，但只能在X-Y平面内执行；而三维阵列命令（3Darray）是在空间执行，即增加了层。25如何使用三维旋转命令？ 答：三维实体必须绕一轴线旋转。执行三维阵列命令可

25、由下拉“修改”菜单-选“三维操作”再选“三维旋转”；或直接键入“Rotate3D”命令。执行此命令后屏幕将提示用户先选择要旋转的实体，确定后命令行提示如下：这时用户要选择一项。较为常用的是选择“对象（O）”和分别绕“X、Y、Z”轴或“两点（2）”旋转。如果选择“对象（O）”将提示：，若选择其中的圆或圆弧，则实体将绕与圆或圆弧垂直的轴线旋转，图三十三所示是同一实体绕不同轴旋转后的情况。 图三十三 三维实体旋转 注意：实体绕X、Y、Z轴旋转是指方向，具体轴的位置由用户选择一基准点确定。26如何绘制三维四坡屋顶面？ 答：三维四坡屋面在仿古建筑设计中经常见到，其画法有多种多样，这里仅介绍一种画法。如图

26、三十四所示，首先画出屋坡面底边和屋顶脊线的轮廓，将屋顶脊线的轮廓上移一个屋坡面高度；变换坐标（UCS）系画出屋坡面的圆弧曲线；利用三维镜像技巧画出其它三条弧线。 (1)画屋底、定面 （2）画屋坡弧线 （3）屋坡弧线镜像 图三十四 三维屋顶曲面画法（一） 如图三十五所示，利用边界曲面命令完成四个屋顶坡面的作图。 图三十五 三维屋顶曲面画法（二） 切记：在整个作图过程中应多设置几个图层。如果是大型设计，再将图层合并。27如何生成扭曲面？ 答：AutoCAD目前尚未添加扫掠放样命令，不过在AutoDesk公司出品的其它CAD三维设计软件中已经具备这种功能。用户要想生成诸如风扇叶面或飞机机翼轮廓的三维

27、模型，可利用边界曲面近似完成。 （1）平面作图 （2）第一次旋转 （3）第二次旋转 （4）连两曲面公共边界线 （5）分析两曲面的边界 （6）效果图 图三十六 三维扭转曲面画法28如何将两个不同方位的三维实体按要求对齐？ 答：对齐命令“ALIGN”不仅适用于二维平面作图，同样也适用于三维实体编辑。在二维中是选两个实体的两对对应点编辑，在三维编辑中只需选两个实体的三对对应点即可。如图三十七（1）所示两实体，若完成目的要 （1） （2） （3） （4） 图三十七 三维实体对齐 图三十八 面域边界求。执行“ALIGN”命令后先选择小楔形体，然后根据命令行提示，按图三十七（2）所示的三步骤，使其三对对应

28、点对齐，就可达到用户所要求的目的，如图三十七（3）、（4）所示。29在利用面域拉伸或旋转成实体时，看似封闭的线框为什么不能建立面域？ 答：前面已经回答如何建立面域或怎样将面域进行布尔运算。但在CAD新手上路时也的确经常碰到所提出的问题。主要原因如图三十八所示，看似封闭的边界放大以后是不封闭的或有线超出，当然在边界上也不允许有其它线段穿过。 注意：如再碰到面域建立问题，可局部放大线段汇交处，查看是否有问题。30三维实体命令在使用中有什么技巧？ 答：每一个三维绘图命令都有多项选择，用户一定要认真熟悉每一项功能。如长方体命令（BOX ），在执行过该命令以后屏幕将提示如下：，此时如直接输入一个点坐标，

29、则命令行会逐步提示绘制长方体所需的参数。若输入“CE”则提示坐标，然后会询问是绘制正方体还是长方体。一般选长度“L”较为方便。 图三十九 多级台阶如图三十九（1）所示，要绘制一多级台阶的基座，随意的绘制将很难控制每层长方体的缩放系数。而要绘制一个底座形体的长、宽、高（厚度）分别为200、160、40单位，共有六级组成，且每层高（厚度）40不变，而长、宽分别缩小20个单位。则技巧如图三十九的（2）图所示，先任画一轴线与X-Y面垂直，再以轴线底部基点为准，在上方20个单位处任画一圆，然后单行单列六层阵列或复制五个圆，中心距为40。执行长方体命令后选“CE”，捕捉下面第一个圆心，再选“L”分别输入2

30、00、160、40，即完成底座实体，依此类推完成其余各层长方体。图三十九（4）是完成后的效果图。提示：这种技巧在建筑领域，设计多级台阶较为方便快捷。31球体命令使用有什么技巧？ 答：球体命令（SPHERE 或）使用较为简单，它主要与其它形体组合而成所需的模型。如图四十（1）所示，是一实球体与另一圆柱进行差运算后形成的，要求每次组合前将球体任意旋转一个角度。如果你想设计一个保岭球可不能这样旋转。而图四十（2）所示，是利用圆心相同而半径不同的球体，组合运算后剖开图。 切记：确定球体上某一结构的方位，即可以旋转球体，也可利用辅助线。 图四十 球体组合设计32圆柱体命令使用有什么技巧？ 答：圆柱体在三

31、维模型设计中利用的最多，用户能灵活而熟练地使用该命令（），必将极大地提高你的设计能力和效益。我们将举几例说明它的使用技巧，借此抛砖引玉，激发使用者的兴趣或探讨更多更好的使用技巧。 如图四十一所示，是利用两个不同直径的圆柱体，通过改变其中一个高度或方向位置，然后再进行布尔运算生成以下个实体。 图四十一 圆柱体组合形式（一） 如图四十二所示，左边的图是两个球体与一个圆柱体进行“交”运算后生成的飞碟形实体。其中圆柱高100单位，直径60单位；而球体直径为80单位，且两球心分别与圆柱体两端面圆心重合。右图是一圆柱体与一水平面上五个球和顶面上一个球体进行“差”运算后生成的实体。其中五个球可在X-Y平面内二维阵列定位。 图四十一 圆柱与球组合33圆锥体在三维设计中是否很