第7章 三维绘图基础知识 AutoCAD 2004在工程制图的应用中有一项重要的功能，即绘图零件的三维实体模型。AutoCAD 2004提供直接绘制三维实体的功能，并支持多种三维绘制方法。本章主要向用户介绍三维绘图的基础知识，讲解基本的三维图形绘制和编辑命令，使用户对AutoCAD 2004三维造型的特点、使用方法及使用技巧有基本的了解，掌握一定三维图形的看图和绘图能力。

7.1 基 本 概 念 7.2 基本绘图操作 7.3 绘制三维表面模型 7.4 基本编辑操作 7.5 观察和渲染三维图形 7.6 三维典型零件绘制实例

7.1 基 本 概 念 7.1.1　三维造型的分类 用计算机绘制三维图形的技术称为三维几何造型。AutoCAD 2004可绘制的三维图形有线框模型、表面模型和实体模型3种类型。

1．线框模型 线框模型是三维形体的框架，是一种较直观和简单的三维表达方式，由描述对象的线段和曲线组成，如图7-1所示。

图7-1 线框模型示例

2．表面模型 表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，即其具有面的特征。图7-2给出了表面模型的示例。

图7-2 表面模型示例

3．实体模型 实体模型不仅具有线、面的特征，而且还具有体的特征。图7-3给出了实体模型的几个示例。

图7-3 实体模型示例

对于实体模型，我们可以直接了解它的体特性，如体积、重心、转动惯量和惯性矩等；可以对它进行消隐、剖切和装配干涉检查等操作，还可以对具有基本形状的实体进行并、交、差等布尔运算，以创建复杂的组合体。此外，由于着色、渲染等技术的运用可以使实体表面表现出很好的可视性，因而实体模型还广泛用于三维动画、广告设计等领域。

7.1.2 用户坐标系的基本概念 用户坐标系（UCS）是用来指明当前可以实施绘图操作的默认的坐标系，在任何情况下都有且仅有一个当前用户坐标系。用户坐标系统由用户来指定，它可以在任意平面上定义XY平面，并根据这个平面，垂直拉伸出Z轴，组成坐标系统。它大大方便了三维物体绘制时坐标的定位。

AutoCAD的大多数几何编辑命令取决于UCS的位置和方向，图形将绘制在当前UCS的XY平面上。UCS命令设置用户坐标系在三维空间中的方向，它定义二维对象的方向和THICKNESS系统变量的拉伸方向，它也提供rotate（旋转）命令的旋转轴，并为指定点提供默认的投影平面。图7-4所示为移动前后的UCS，图7-5给出了UCS下拉菜单及UCS工具栏。

图7-4 移动前、后的UCS

图7-5 UCS下拉菜单及UCS工具栏

7.2 基本绘图操作 AutoCAD 2004提供有多种绘制三维图形的方法，本节主要介绍三维实体造型。实体模型不仅可以使设计思想可视化，而且经常用来作为虚拟的原型进行分析，如体积、重心位置、转动惯性和应力等。

下面分别介绍基本几何实体的造型。基本几何实体包括长方体、球体、圆柱体、圆锥体、楔体和圆环。“实体”工具栏如图7-7所示。 图7-7 “实体”工具栏

7.2.1　用BOX命令绘制长方体 1．功能 BOX命令按指定方式绘制长方体和立方体（如图7-8所示）。创建长方体之后，不能对其进行拉伸或改变其尺寸。但可以用SOLIDEDIT拉伸长方体的面。

图7-8 绘制长方体

2．输入命令 ① 从“实体”工具栏中单击“长方体”按钮。 ② 选择“绘图”→“实体”→“长方体”命令。 ③ 从键盘输入命令：box

3．命令操作 （1）指定两对角点和高度（缺省项） 命令: box ↙ 指定长方体的角点或[中心点(CE)] <0,0,0>:（指定长方体的一个角点）↙ 指定角点或[立方体(C)/长度(L)]:（指定长方体的另一个角点）↙ 指定高度:（输入正值将沿当前UCS的Z轴正方向绘制高度。如果输入的是负值，则沿Z轴的负方向绘制高度。）↙ 命令:

（2）立方体 命令: box ↙ 指定长方体的角点或 [中心点(CE)] <0,0,0>:（指定立方体的一个角点）↙ 指定角点或 [立方体(C)/长度(L)]:C↙ 指定长度: （输入立方体的长度）↙ 命令:

7.2.2 用SPHERE命令绘制球体 1．功能 SPHERE命令用于按指定方式绘制球体（如图7-9所示）。

图7-9 绘制球体

2．输入命令 ① 从“实体”工具栏中单击“球体”按钮。 ② 选择“绘图”→“实体”→“球体”命令。 ③ 从键盘输入命令：sphere

3．命令操作 命令: sphere ↙ 当前线框密度: ISOLINES=4（信息提示） 指定球体球心 <0,0,0>:（指定球体的中心点）↙ 指定球体半径或 [直径(D)]: （输入球体的半径）↙ 命令:

7.2.3 用CYLINDER命令绘制圆柱体 1．功能 CYLINDER命令用于建立圆柱体（如图7-10所示），圆柱底面既可以是圆，也可以是椭圆。

图7-10 绘制圆柱体

2．输入命令 ① 从“实体”工具栏中单击“圆柱体”按钮。 ② 选择“绘图”→“实体”→“圆柱体”命令。 ③ 从键盘输入命令：cylinder

3．命令操作 （1）圆柱体（缺省项） 命令: cylinder ↙ 当前线框密度: ISOLINES=4 （信息提示）

（2）椭圆底面圆柱体 命令: cylinder ↙ 当前线框密度: ISOLINES=4 （信息提示） 指定圆柱体底面的中心点或 [椭圆(E)] <0,0,0>: E↙ 指定圆柱体底面椭圆的轴端点或[中心点(C)]:（指定圆柱体底面椭圆的一个轴端点）↙

指定圆柱体底面椭圆的第二个轴端点:（指定圆柱体底面椭圆的另一个轴端点）↙ 指定圆柱体底面的另一个轴的长度:（输入圆柱体底面椭圆的另一根轴长度）↙ 指定圆柱体高度或[另一个圆心(C)]:（输入椭圆底面圆柱体的高度）↙ 命令:

7.2.4 用CONE命令绘制圆锥体 1．功能 CONE命令用于创建圆锥体或椭圆锥体（如图7-11所示）。

图7-11 绘制圆锥体

2．输入命令 ① 从“实体”工具栏中单击“圆锥体”按钮。 ② 选择“绘图”→“实体”→“圆锥体”命令。 ③ 从键盘输入命令：cone

3．命令操作 （1）圆锥体（缺省项） 命令: cone ↙ 当前线框密度: ISOLINES=4 （信息提示） 指定圆锥体底面的半径或 [直径(D)]: （输入圆锥体底面的半径）↙ 指定圆锥体高度或 [顶点(A)]: （输入圆锥体高度）↙ 命令:

（2）椭圆锥体 命令: cone ↙ 当前线框密度:ISOLINES=4 （信息提示） 指定圆锥体底面的中心点或[椭圆(E)] <0,0,0>: E↙ 指定圆锥体底面椭圆的轴端点或[中心点(C)]:（指定圆锥体底面椭圆的一个轴端点）↙

指定圆锥体底面椭圆的第二个轴端点:（指定圆锥体底面椭圆的另一个轴端点）↙ 指定圆锥体底面的另一个轴的长度:（输入圆锥体底面椭圆的另一根轴长度）↙ 指定圆锥体高度或[顶点(A)]:（输入椭圆底面圆锥体的高度）↙ 命令:

7.2.5　用WEDGE命令绘制楔体 1．功能 WEDGE命令用于绘制楔体（如图7-12所示）。

图7-12 绘制楔体

2．输入命令 ① 从“实体”工具栏中单击“楔体”按钮。 ② 选择“绘图”→“实体”→“楔体”命令。 ③ 从键盘输入命令：wedge

3．命令操作 （1）楔体（缺省项） 命令: wedge ↙ 指定楔体的第一个角点或[中心点(CE)] <0,0,0>:（指定楔体底面的一个角点）↙ 指定角点或[立方体(C)/长度(L)]:（指定楔体底面的另一个角点）↙ 指定高度:（输入楔体的高度）↙

7.2.6 用TORUS命令绘制圆环体 1．功能 TORUS命令用来绘制圆环体（如图7-13所示）。

图7-13 绘制圆环体

2．输入命令 ① 从“实体”工具栏中单击“圆环体”按钮。 ② 选择“绘图”→“实体”→“圆环体”命令。 ③ 从键盘输入命令：torus

3．命令操作 命令: torus ↙ 当前线框密度: ISOLINES=4（信息提示） 指定圆环体中心<0,0,0>:（指定圆环体的中心点）↙

指定圆环体半径或[直径(D)]:（输入圆环体的半径，从圆环体中心到圆管中心的距离。负的半径值创建形似美式橄榄球的实体）↙ 命令:

7.2.7 用EXTRUDE命令拉伸二维图形生成三维实体 1．功能

图7-14 沿z轴方向拉伸建模

2．输入命令 ① 从“实体”工具栏中单击“拉伸”按钮。 ② 选择“绘图”→“实体”→“拉伸”命令。 ③ 从键盘输入命令：extrude

3．命令操作 （1）高度方向拉伸（缺省项） 命令: extrude ↙ 当前线框密度: ISOLINES=4 （信息提示） 选择对象:（点选所要进行拉伸的对象） 找到1个（信息提示）

选择对象:↙（选择对象结束） 指定拉伸高度或[路径(P)]:（如果输入正值则沿对象所在坐标系的z轴正向拉伸对象。如果输入负值，则AutoCAD沿Z轴负向拉伸对象。）↙ 指定拉伸的倾斜角度<0>:（输入−90°～+90°之间的角度或按Enter键）↙ 命令:

（2）按指定路径进行拉伸 命令: extrude ↙ 当前线框密度: ISOLINES=4 （信息提示） 选择对象:（点选所要进行拉伸的对象） 找到1个（信息提示）

选择对象:↙（选择对象结束） 指定拉伸高度或[路径(P)]: P↙ 选择拉伸路径或[倾斜角]: （选择路径） 路径已移动到轮廓中心。 （信息提示） 命令:

7.2.8 用REVOLVE命令旋转二维图形生成三维实体 1．功能

图7-15 旋转建模

2．输入命令 ① 从“实体”工具栏中单击“旋转”按钮。 ② 选择“绘图”→“实体”→“旋转”命令。 ③ 从键盘输入命令：revolve

3．命令操作 命令: revolve ↙ 当前线框密度: ISOLINES=4（信息提示）

选择对象: ↙（选择对象结束） 指定旋转轴的起点或定义轴依照 [对象(O)/X轴(X)/Y轴(Y)]:（指定旋转轴的一个起点） 指定轴端点:（指定旋转轴的一个端点，轴的正方向从第一点指向第二点） 指定旋转角度<360>:（输入旋转角度）↙ 命令:

7.2.9　用SLICE命令剖切建模 1．功能 SLICE命令是用平面来剖切一组实体（如图7-16所示）。

图7-16 剖切实体

2．输入命令 ① 从“实体”工具栏中单击“剖切”按钮。 ② 选择“绘图”→“实体”→“剖切”命令。 ③ 从键盘输入命令：slice

3．命令操作 命令: slice ↙ 选择对象: （点选所要进行剖切的对象） 找到1个 （信息提示） 选择对象: ↙（选择对象结束）

指定切面上的第一个点，依照 [对象(O)/Z轴(Z)/视图(V)/XY平面(XY)/YZ平面(YZ)/ZX平面(ZX)/三点(3)] <三点>:（输入切面上的第一个点）↙ 指定平面上的第二个点:（输入切面上的第二个点）↙

指定平面上的第三个点:（输入切面上的第三个点）↙ 在要保留的一侧指定点或[保留两侧(B)]:（在要保留的一侧指定一点,从而确定图形将保留剖切实体的这一侧，该点不能位于剪切平面上。输入B，则剖切实体的两侧均保留，把单个实体剖切为两块）

7.2.10 用INTERFERE命令创建三维组合体 1．功能

图7-17 立方体、球体和两者产生的干涉实体

2．输入命令 ① 从“实体”工具栏中单击“干涉”按钮。 ② 选择“绘图”→“实体”→“干涉”命令。 ③ 从键盘输入命令：interfere

3．命令操作 命令: interfere ↙ 选择实体的第一集合:（信息提示） 选择对象:（点选所要进行干涉的第一集合对象） 找到1个（信息提示） 选择对象:↙（第一集合的实体选择结束）

选择实体的第二集合:（信息提示） 选择对象:（点选所要进行干涉的第二集合对象） 找到1个 （信息提示） 选择对象:↙（第二集合的实体选择结束） 比较1个实体与1个实体。 （信息提示）

干涉实体数 (第一组):1 （信息提示） (第二组):1 （信息提示） 干涉对数: 1 （信息提示） 是否创建干涉实体？[是(Y)/否(N)] <否>:（输入y将在当前图层上创建并亮显新的三维实体，该实体即干涉的三维实体对的相交部分。） 命令:

7.3 绘制三维表面模型 在AutoCAD 2004中，提供了多种方法来绘制三维表面模型。三维表面模型是用M×N阵列网络近似表示的，精度取决于M﹑N的值，值越大，越接近真实表面，但是计算量大，处理将费时。三维表面模型可以进行消隐﹑着色和渲染处理。在AutoCAD 2004的三维曲面模型库中，有多种曲面模型，如长方体表面﹑球面﹑圆锥面和环面等（如图7-18所示）。绘制三维表面模型用到的“曲面”工具栏如图7-19所示。

图7-18 现有的曲面模型图

图7-19 “曲面”工具栏

命令:3D ↙ 输入选项 [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)]: 命令:

7.3.1 用3DFACE命令绘制三维面 1．功能 3DFACE命令用于在三维空间中的任意位置创建一个三边或四边曲面（如图7-20所示）。

图7-20 绘制三维面

2．输入命令 ① 从“曲面”工具栏中单击“三维面”按钮。 ② 选择“绘图”→“曲面”→“三维面”命令。 ③ 从键盘输入命令：3dface

3．命令操作 命令: 3dface ↙ 指定第一点或[不可见(I)]:（指定第一点）↙ 指定第二点或[不可见(I)]:（指定第二点）↙

指定第四点或[不可见(I)] <创建三侧面>: （指定第四点）↙ 命令:

7.3.2　用AI BOX命令绘制长方体表面 1．功能 AI BOX命令用于创建长方体表面（如图7-21所示）多边形网格。

图7-21 长方体表面

2．输入命令 ① 从“曲面”工具栏中单击“长方体表面”按钮。 ② 选择“绘图”→“曲面”→“三维曲面”命令。 ③ 从键盘输入命令：ai_box

3．命令操作 命令: ai_box ↙ 正在初始化... 已加载三维对象。 （信息提示） 指定角点给长方体表面:（指定长方体表面角点）↙ 正在初始化... 已加载三维对象。 （信息提示） 指定角点给长方体表面:（指定长方体表面角点）↙ 指定长度给长方体表面:（输入长度）↙

指定长方体表面的宽度或[立方体(C)]:（输入宽度）↙ 指定高度给长方体表面:（输入高度）↙ 指定长方体表面绕Z轴旋转的角度或[参照(R)]:（绕长方体表面的第一个指定角点旋转长方体表面。如果输入0，那么长方体表面保持与当前X和Y轴正交）↙ 命令:

7.3.3　用AI WEDGE命令创建楔体表面 1．功能 AI WEDGE命令用于创建直角楔体表面（如图7-22所示）多边形网格，并使其倾斜面沿X轴正方向。

图7-22 楔体表面

2．输入命令 ① 从“曲面”工具栏中单击“楔体表面”按钮。 ② 选择“绘图”→“曲面”→“三维曲面”命令。 ③ 从键盘输入命令：ai_wedge

3．命令操作 命令: ai_wedge 指定角点给楔体表面:（指定楔体表面角点）↙ 指定长度给楔体表面:（输入长度）↙ 指定楔体表面的宽度:（输入宽度）↙

指定高度给楔体表面:（输入高度）↙ 指定楔体表面绕Z轴旋转的角度:（旋转的基点是楔体表面的角点。如果输入0，那么楔体表面保持与当前UCS平面正交）↙ 命令:

7.3.4 用AI PYRAMID命令创建棱锥面 1．功能

图7-23 棱锥面

2．输入命令 ① 从“曲面”工具栏中单击“棱锥面”按钮。 ② 选择“绘图”→“曲面”→“三维曲面”命令。 ③ 从键盘输入命令：ai_pyramid

3．命令操作 命令: ai_pyramid ↙ 指定棱锥面底面的第一角点:（指定棱锥面底面的第一角点）↙ 指定棱锥面底面的第二角点:（指定棱锥面底面的第二角点）↙

指定棱锥面底面的第三角点:（指定棱锥面底面的第三角点）↙ 指定棱锥面底面的第四角点或[四面体(T)]:（指定棱锥面底面的第四角点）↙ 指定棱锥面的顶点或[棱(R)/顶面(T)]:（指定点的Z值确定棱锥体的顶点、顶面或棱的高度）↙ 命令:

7.3.5 用AI CONE命令创建圆锥面 1．功能 AI CONE命令用于创建圆锥面（如图7-24所示）多边形网格。

图7-24 圆锥面、圆台面

2．输入命令 ① 从“曲面”工具栏中单击“圆锥面”按钮。 ② 选择“绘图”→“曲面”→“三维曲面”命令。 ③ 从键盘输入命令：ai_cone

3．命令操作 命令: ai_cone ↙ 指定圆锥面底面的中心点: （指定圆锥面底面的中心点）↙ 指定圆锥面底面的半径或[直径(D)]:（输入圆锥面底面的半径）↙

指定圆锥面顶面的半径或[直径(D)] <0>:（用半径定义圆锥面的顶面。值为0则生成圆锥。值大于0则生成圆台）↙ 指定圆锥面的高度:（输入高度）↙ 输入圆锥面曲面的线段数目<16>:（输入输入圆锥面曲面的线段数目）↙ 命令:

7.3.6 用AI SPHERE命令创建球面 1．功能 AI SPHERE命令用于创建球面（如图7-25所示）多边形网格。

图7-25 球面

2．输入命令 ① 从“曲面”工具栏中单击“球面”按钮。 ② 选择“绘图”→“曲面”→“三维曲面”命令。 ③ 从键盘输入命令：ai_sphere

3．命令操作 命令: ai_sphere ↙ 指定中心点给球面:（指定球面的中心点）↙ 指定球面的半径或[直径(D)]:（输入半径）↙

输入曲面的经线数目给球面<16>:（输入曲面的经线数目）↙ 输入曲面的纬线数目给球面<16>:（输入曲面的纬线数目）↙ 命令:

7.3.7 用AI DONE命令创建上半球面 1．功能 AI DONE命令用于创建上半球面（如图7-26所示）多边形网格。

图7-26 上半球面

2．输入命令 ① 从“曲面”工具栏中单击“上半球面”按钮。 ② 选择“绘图”→“曲面”→“三维曲面”命令。 ③ 从键盘输入命令：ai_dome

3．命令操作 命令: ai_dome ↙ 指定中心点给上半球面:（指定上半球面的中心点）↙

输入曲面的经线数目给上半球面<16>:（输入上半球面的经线数目）↙ 输入曲面的纬线数目给上半球面<8>:（输入上半球面的纬线数目）↙ 命令:

7.3.8　用AI DISH命令创建下半球面 1．功能 AI DISH命令用于创建下半球面（如图7-27所示）多边形网格。

图7-27 下半球面

2．输入命令 ① 从“曲面”工具栏中单击“下半球面”按钮。 ② 选择“绘图”→“曲面”→“三维曲面”命令。 ③ 从键盘输入命令：ai_dish

3．命令操作 命令: ai_dish ↙ 指定中心点给下半球面:（指定下半球面的中心点）↙

输入曲面的经线数目给下半球面 <16>:（输入下半球面的经线数目）↙ 输入曲面的纬线数目给下半球面 <8>:（输入下半球面的纬线数目）↙ 命令:

7.3.9　用AI TORUS命令创建圆环面 1．功能 AI TORUS命令用于创建平行于当前的UCS的XY平面的圆环面（如图7-28所示）多边形网格。

图7-28 圆环面

2．输入命令 ① 从“曲面”工具栏中单击“圆环面”按钮。 ② 选择“绘图”→“曲面”→“三维曲面”命令。 ③ 从键盘输入命令：ai_ torus

3．命令操作 命令: ai_torus ↙ 指定圆环面的中心点:（指定圆环面的中心点）↙ 指定圆环面的半径或 [直径(D)]:（圆环面的半径是指从圆环面中心到最外边的距离，而不是到圆管中心的距离）↙

指定圆管的半径或[直径(D)]:（输入圆管的半径）↙ 输入环绕圆管圆周的线段数目<16>:（输入环绕圆管圆周的线段数目）↙ 输入环绕圆环面圆周的线段数目<16>:（输入环绕圆环面圆周的线段数目）↙ 命令:

7.3.10 用REVSURF命令旋转曲面 1．功能 REVSURE命令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）绕指定的轴旋转构造一个近似于旋转曲面的多边形网格，如图7-29所示。

图7-29 旋转曲面的生成

2．输入命令 ① 从“曲面”工具栏中单击“旋转曲面”按钮。 ② 选择“绘图”→“曲面”→“旋转曲面”命令。 ③ 从键盘输入命令：revsurf

3．命令操作 命令: revsurf ↙ 当前线框密度: SURFTAB1=6 SURFTAB2=6 （信息提示） 选择要旋转的对象:（选择直线、圆弧、圆或二维、三维多段线）

选择定义旋转轴的对象:（选择直线或开放的二维、三维多段线） 指定起点角度<0>:（如果设置为非零值，平面将从生成路径曲线位置的某个偏移处开始旋转）↙ 指定包含角 (+=逆时针，-=顺时针) <360>:（指定平面绕旋转轴旋转的角度）↙ 命令:

7.3.11 用TABSURF命令平移曲面 1．功能 TABSURE命令用于构造一个多边形网格，此网格表示一个由轮廓曲线和方向矢量定义的基本平移曲面，如图7-30所示。

图7-30 圆弧和直线生成平移曲面

2．输入命令 ① 从“曲面”工具栏中单击“平移曲面”按钮。 ② 选择“绘图”→“曲面”→“平移曲面”命令。 ③ 从键盘输入命令：tabsurf

3．命令操作 命令: tabsurf ↙ 当前线框密度: SURFTAB1=6 （信息提示） 选择用作轮廓曲线的对象:（点选轮廓曲线，它可以是直线、圆弧、圆、椭圆、二维或三维多段线）

选择用作方向矢量的对象:（选择直线或开放的多段线） 命令:

7.3.12 用RULESURF命令直纹曲面 1．功能 RULESURE命令用于在两条曲线之间构造一个表示直纹曲面的多边形网格，如图7-31所示。

图7-31 在两条曲线之间生成直纹曲面

2．输入命令 ① 从“曲面”工具栏中单击“直纹曲面”按钮。 ② 选择“绘图”→“曲面”→“直纹曲面”命令。 ③ 从键盘输入命令：rulesurf

3．命令操作 命令: _rulesurf ↙ 当前线框密度: SURFTAB1=6 （信息提示） 选择第一条定义曲线:（点选第一条定义曲线）

选择第二条定义曲线:（点选第二条定义曲线，要生成直纹曲面，两对象只能封闭曲线对封闭曲线，开放曲线对开放曲线） 命令:

7.3.13 用EDGESURF命令边界曲面 1．功能 EDGESURF命令构造一个三维（3D）多边形网格，此多边形网格近似于一个由四条邻接边定义的孔斯曲面片网格。孔斯曲面片网格是一个在四条邻接边（这些边可以是普通的空间曲线）之间插入的的双三次曲面。孔斯曲面片网格不但与定义边的角点相接，而且要与每条边相接，从而控制生成的曲面片的边界。

2．输入命令 ① 从“曲面”工具栏中单击“边界曲面”按钮。 ② 选择“绘图”→“曲面”→“边界曲面”命令。 ③ 从键盘输入命令：edgesurf

3．命令操作 命令: edgesurf ↙ 当前线框密度: SURFTAB1=6 SURFTAB2=6 （信息提示） 选择用作曲面边界的对象1:（点选用作曲面边界的对象1）

选择用作曲面边界的对象2:（点选用作曲面边界的对象2） 选择用作曲面边界的对象3:（点选用作曲面边界的对象3） 选择用作曲面边界的对象4:（点选用作曲面边界的对象4） 命令:

图7-32 边界曲面

7.4 基本编辑操作 在三维图形的绘制中，Auto CAD有许多专用于三维物体的编辑命令，如三维阵列、三维镜像、三维旋转和布尔运算等编辑命令，从而使三维对象的绘制和编辑更加方便、简洁。

7.4.1 用3DARRAY进行三维阵列 1．功能 3DARRAY命令用于在三维空间创建对象的矩形阵列和环行阵列，如图7-33和图7-34所示。

图7-33 三维矩形阵列

图7-34 三维环形阵列

2．输入命令 ① 选择“修改”→“三维操作”→“三维阵列”命令。 ② 从键盘输入命令：3darray

3．命令操作 （1）三维矩形阵列 命令: 3darray ↙ 选择对象:（点选实体） 找到1个（信息提示） 选择对象: 输入阵列类型 [矩形(R)/环形(P)] <矩形>:R

输入行数(---) <1>:（输入行数）↙ 输入列数(|||) <1>:（输入列数）↙ 输入层数(...) <1>:（输入层数）↙ 指定行间距(---):（输入正值将沿X、Y、Z轴的正向生成阵列，输入负值将沿X、Y、Z轴的负向生成阵列。）

指定列间距(|||):（输入正值将沿X、Y、Z轴的正向生成阵列，输入负值将沿X、Y、Z轴的负向生成阵列。） 命令:

（2）三维环形阵列 命令: 3darray ↙ 选择对象:（点选实体）找到1个 （信息提示） 选择对象: ↙（结束选择对象） 输入阵列类型[矩形(R)/环形(P)] <矩形>:P

输入阵列中的项目数目:（输入数值）↙ 指定要填充的角度(+=逆时针, -=顺时针) <360>:↙ 旋转阵列对象？[是(Y)/否(N)] <是>:↙

指定阵列的中心点:（指定旋转轴第一点） 指定旋转轴上的第二点:（指定旋转轴第二点） 命令:

7.4.2 用MIRROR3D进行三维镜像 1．功能 MIRROR3D命令用于沿指定的镜像平面创建三维镜像（如图7-35所示）。

图7-35 三维镜像

2．输入命令 ① 选择“修改”→“三维操作”→“三维镜像”命令。 ② 从键盘输入命令：mirror3d

3．命令操作 命令: mirror3d ↙ 选择对象:（框选实体） 找到5个 （信息提示） 选择对象:↙（结束选择对象） 指定镜像平面(三点)的第一个点或[对象(O)/最近的(L)/Z轴(Z)/视图(V)/XY 平面(XY)/YZ 平面(YZ)/ZX平面(ZX)/三点(3)] <三点>:（指定镜像平面的第一个点）

在镜像平面上指定第二点:（指定镜像平面的第二个点） 在镜像平面上指定第三点:（指定镜像平面的第三个点） 是否删除源对象？[是(Y)/否(N)] <否>:↙ 命令:

7.4.3 用ROTATE3D进行三维旋转 1．功能 ROTATE3D命令用于在三维空间内旋转三维对象。

2．输入命令 ① 选择“修改”→“三维操作”→“三维旋转”命令。 ② 从键盘输入命令：rotate3d

3．命令操作 命令行：rotate3d ↙ 选择对象：（点选实体） 找到1个 （信息提示） 选择对象：↙（选择对象结束）

指定轴上的第一个点或定义轴依据[对象(O)/最近的(L)/视图(V)/X轴(X)/Y轴(Y)/Z轴(Z)/两点(2)]：（依次输入旋转轴上两点） 指定旋转角度或 [参照(R)]:（输入角度）↙

7.4.4　布尔运算 三维实体模型的一个重要功能是可以在两个以上的模型之间执行布尔运算命令，组合成新的复杂的实体模型。布尔运算包括并集、交集和差集3种运算命令，下面介绍这几种命令的用法。

1．并集 （1）功能 并集运算是将两个以上的三维实体合为一体，如图7-36所示。

图7-36 并集运算

（2）输入命令 ① 从工具栏中单击“并集”按钮。 ② 选择“修改”→“实体编辑”→“并集”命令。 ③ 从键盘输入命令：union

（3）命令操作 命令：union ↙  选择对象：（选取对象1） 选择对象：（选取对象2）

2．交集 （1）功能 交集运算是将几个实体相交的公共部分保留，如图7-37所示。

图7-37 交集运算

（2）输入命令 ① 从工具栏中单击“交集”按钮。 ② 选择“修改”→“实体编辑”→“交集”命令。 ③ 从键盘输入命令：intersect

（3）命令操作 命令：intersect ↙ 选择对象：（选取对象1） 选择对象：（选取对象2）

3．差集 （1）功能 差集运算是从一个三维实体中去除与其他实体相交的公共部分，如图7-38所示。

图7-38 差集运算

（2）输入命令 ① 从工具栏中单击“差集”按钮。 ② 选择“修改”→“实体编辑”→“差集”命令。 ③ 从键盘输入命令：subtract

（3）命令操作 命令：subtract ↙ 选择要从中减去的实体或面域… 选择对象：（选取对象1） 选择要减去的实体或面域.. 选择对象：（选取对象2）

7.4.5　编辑三维实体对象的面和边 1．功能 “编辑三维实体对象的面和边”该命令可以编辑实体对象，对它的面和边进行拉伸、移动、旋转、偏移、倾斜、复制、着色、分割、抽壳、清除、检查或删除操作。

2．输入命令 ① 选择“修改”→“实体编辑”命令。 ② 从键盘输入命令：solidedit

3．命令操作 命令: solidedit ↙ 实体编辑自动检查：SOLIDCHECK=当前 （信息提示） 输入实体编辑选项[面(F)/边(E)/体(B)/放弃(U)/退出(X)]<退出>:（输入选项或按Enter键）

面(F)：编辑三维实体面，可用操作包括：拉伸、移动、旋转、偏移、倾斜、删除、复制或更改选定面的颜色。 输入面编辑选项 [拉伸(E)/移动(M)/旋转(R)/偏移(O)/倾斜(T)/删除(D)/复制(C)/着色(L)/放弃(U)/退出(X)] <退出>:

边(E)：通过修改边的颜色或复制独立的边来编辑三维实体对象。 输入边编辑选项 [复制(C)/着色(L)/放弃(U)/退出(X)] <退出>: 体(B)：编辑整个实体对象，方法是在实体上压印其他几何图形，将实体分割为独立实体对象，以及抽壳、清除或检查选定的实体。

输入体编辑选项 [压印(I)/分割实体(P)/抽壳(S)/清理(L)/检查(C)/放弃(U)/退出(X)]<退出>: 退出(X)：退出SOLIDEDIT命令。

7.5　观察和渲染三维图形 三维视图的观察工具是直观地表示和理解三维模型不可缺少的，掌握它也是工程制图三维绘制中不可缺少的。采用不同的观察表现形式，三维模型的表现效果不尽相同，对工程中三维图形的绘制也有很大影响。因此，应根据用途适当变换三维图形的控制方法和表现方法。

7.5.1　观察三维视图 观察三维图形有多种方法，采用这些方法将得到不同的视觉效果。三维视图观察工具包括视点观察工具和动态观察工具等。

1．视点观察工具 （1）功能 视点观察工具将观察者置于某个位置上观察图形，就好像从空间中的一个指定点向原点（0,0,0）方向观察。VPOINT命令不能用在图纸空间中。

（2）命令操作 命令: vpoint ↙ 当前视图方向: VIEWDIR=-15.9542,-5.2830,1.9989（信息提示） 正在重生成模型。

视点：使用输入的X、Y和Z坐标，创建定义观察视图方向的矢量，定义的视图好像是观察者在该点向原点（0,0,0）方向观察。 旋转：使用两个角度指定新的观察方向。 输入XY平面中与X轴的夹角<当前>:  指定角度

第一个角度指定为在XY平面中与X轴的夹角。 第二个角度指定为与XY平面的夹角，位于XY平面的上方或下方。

显示坐标球和三轴架：显示坐标球和三轴架，用来定义视口中的观察方向。  用对话框选择视点，操作步骤如下。 选择“视图”→“三维视图”→“视点预置”命令（或者在命令输入窗输入“DDVPOINT”，按Enter键），打开“视点预置”对话框，如图7-39所示 。

图7-39 “视点预置”对话框

取定义标准观察点工具可从AUTOCAD 2004中预定义的10个标准视图中直接选取。 选择“视图”→“三维视图”的10个标准命令，如图7-40所示，即可定义观察点。这些标准视图包括：俯视图、仰视图、左视图、右视图、主视图、后视图、西南等轴测视图、东南等轴测视图、东北等轴测视图和西北等轴测视图。

图7-40 三维视图菜单

2．动态观察工具 （1）功能 动态观察工具使用户能够通过单击和拖动定点设备来控制在三维空间中交互式查看三维对象，如图7-41所示，在启动命令之前可以查看整个图形，或者选择一个或多个对象。

图7-41 三维动态观察

（2）命令输入 ① 从工具栏中单击“三维动态观察器”按钮。 ② 选择“视图”→“三维动态观察器”命令。

（3）命令操作 命令：3dorbit ↙ 按Esc或Enter键退出，或者单击鼠标右键显示快捷菜单。 如图7-41所示，按住鼠标左键不放，移动光标，坐标系原点、观察对象相应转动，实现动态观察，对象呈现不同观察状态。释放鼠标左键，画面定位。

7.5.2 消隐工具 1．功能 2．命令输入 利用消隐工具重生成三维模型时不显示隐藏线。 ① 从工具栏中单击“消隐”按钮。 7.5.2　消隐工具 1．功能 利用消隐工具重生成三维模型时不显示隐藏线。 2．命令输入 ① 从工具栏中单击“消隐”按钮。 ② 选择“视图”→“消隐”命令。

3．命令操作 命令行：hide ↙ 正在重生成模型。

如果进行了拉伸操作，则圆、实体、宽线和宽多段线线段将被AutoCAD当作是具有顶面和底面的实体对象。HIDE命令不可以用于其图层被冻结的对象，但可以用于图层被关闭的对象。

7.5.3　着色处理 1．功能 着色处理控制在当前视口中实体对象着色的显示，SHADEMODE命令为当前视口中的对象提供着色和线框选项。不必重新生成图形就可以编辑已着色的对象。

2．命令输入 ① 从工具栏中单击“着色”按钮。 ② 选择“视图”→“着色”命令。

3．命令操作 命令行：shademode ↙ 输入选项[二维线框(2D)/三维线框(3D)/消隐(H)/平面着色(F)/体着色(G)/带边框平面着色(L)/带边框体着色(O)] <当前>：（输入选项）

7.5.4　渲染处理 1．功能 渲染理用于定义渲染的场景、过程、选项、目标、采样以及其他设置，“渲染”对话框如图7-42所示。

图7-42 “渲染”对话框

2．命令输入 3．命令操作 ① 从工具栏中单击“渲染”按钮。 ② 选择“视图”→“渲染”命令。 命令：render ↙ 加载配景对象模式。 正在初始化系统配置...完成。

“渲染”对话框中的各选项意义如下。 （1）渲染类型：列出一般渲染、照片级真实感渲染和照片级光线跟踪渲染。 （2）要渲染的场景：列出可以选择用于渲染的场景，包括当前视图。 （3）“渲染过程”选项区域用于控制RENDER的默认工作方式。

（4）光源图标比例：控制图形中光源块的尺寸。其值为图形中渲染块的当前比例因子（以图形单位为单位）。要重新按比例缩放光源块，应输入一个实数。 （5）平滑角度：设置角度，AutoCAD将按这个角度确定是否为一条边。默认为45°。大于45°的角将被视为一条边。小于45°的角将进行平滑处理。要定义角度小于45°的边，应减小平滑角度。 （6）“渲染选项”选项区域用于控制渲染显示。

（7）“目标”选项区域控制显示用于渲染的显示驱动程序的图像输出设置。 “子样例”选项区域通过仅渲染一部分像素可以减少渲染时间，同时将会降低图像质量，但是仍能达到一定效果（如阴影）。下拉列表框中的比例选项，从“1:1（最佳）”到“8:1（速度最快）”。

7.6　三维典型零件绘制实例 读者在这一部分主要通过两个实例来了解三维实体的建模方法和技巧，以对本章所讲的三维命令进行综合运用，提高读者的实际动手能力。 齿轮轴的绘制过程如下。 （1）新建一文件，使用二维绘图命令绘制出尺寸如图7-43所示的半根齿轮轴。

图7-43 齿轮轴的尺寸

（2）选择“修改”→“修剪”命令，将多余线段清除，如下图所示。

（3）使用PEDIT命令将各线段合并成整体。 （4）选择“绘图”→“实体”→“旋转”命令，绕边轴旋转生成轴的主体，如图7-44所示。

图7-44 旋转建模

（5）在XY平面内绘制出键槽形状，如图7-45所示，用PEDIT命令合并成一体。在三维空间内移动该多段线至合适位置。

图7-45 键槽尺寸

（6）选择“绘图”→“实体”→“拉伸”命令进行拉伸。 （7）选择“修改”→“实体编辑”→“差集”命令切制出键槽，如图7-46所示。

图7-46 切制键槽

（8）选择“修改”→“倒角”命令产生倒角，再进行着色处理，如图7-47所示。 图7-47 齿轮轴的三维模型