第8章 三维造型 8.1 坐标系 8.2 三维模型的显示 8.3 实体造型 8.4 渲染三维特征 8.5 综合实例

教学目标 通过对本章的学习，读者应了解如何建立用户坐标系，如何显示三维模型，以及三维实体模型的绘制方法和编辑三维模型。 教学重点和难点 用户坐标系 显示三维模型 创建实体模型 编辑三维模型

8.1 坐标系 8.1.1 坐标系图标 通过观察工作区中显示的坐标系图标，可以知道当前模型空间中使用的坐标系类型。当模型处在WCS中时，坐标系图标的原点上有一个小方块，如图8-1（a）和（b）所示。当处在UCS时，坐标系图标的原点上没有小方块，如图8-1（c）和（d）所示。坐标系图标可以有两种不同的外观显示，如图8-1（a）和（c）是二维显示方式，（b）和（d）是三维显示方式。 （a） （b） （c （d） 图8-1 坐标系图标显示方式

用户可以通过“UCS图标”对话框来控制坐标系图标的外观，如图8-2所示。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→视图→显示→UCS图标→特性或菜单栏→视图→显示→UCS图标→特性 图8-2 “UCS图标”对话框

8.1.2 设置用户坐标系 在AutoCAD中，用户可以使用UCS命令，以多种方式根据作图的需要建立自己特有的坐标系。 1．命令输入 菜单命令：菜单浏览器→工具→新建 UCS或菜单栏→工具→新建UCS UCS工具栏：UCS 按钮命令行：UCS 执行UCS命令后，命令行提示： 命令: _UCS 当前UCS名称: *世界* 指定 UCS 的原点或者 [面(F)/命名(NA)/对象(OB)/上一个(P)/视图(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z 轴(ZA)] <世界>: 定义新的 UCS如表2-1所示。

8.1.3 UCS工具栏 进行UCS变换，可以改变UCS原点的位置和3个坐标轴的方向。UCS变换的方式非常多，可以利用UCS工具栏进行操作。UCS工具栏如图8-3所示。 “面UCS”按钮：该按钮可以让新UCS的某个坐标轴平面与一个选定的图形对象表面重合。命令执行过程中，要求选择图形对象的一个面，在此面的边界内或边界上单击即可。被选中的面将高亮显示，如图8-4所示。UCS的X轴将与找到的第一个面上的最近的边对齐。图中A点为选择图形对象的面时鼠标所单击的点，所以新建立的坐标系的X轴与该面的底边对齐。 图8-3 “UCS”工具栏 图8-4 “面UCS”示例

8.2 三维模型的显示 用户在观察三维模型时，其所处的位置叫做“视点”。视点不同，模型留给观察者的视觉效果应该是不一样的，即显示在屏幕上的图形不同。AutoCAD提供了多种观察三维模型的方法。这里介绍“三维视图”及“动态观察”两种方法。 8.2.1 通过预定义视点观察三维模型 AutoCAD预定义了在工程中常用的10个标准的固定视点。这10个视点包括“俯视”、“仰视”、“左视”、“右视”、“前视”、“后视”、“西南等轴测”、“东南等轴测”、“东北等轴测”、“西北等轴测”。通过这些视点，可以从多个方向来观察三维模型。 1．命令输入 菜单命令：菜单浏览器→视图→三维视图→俯视/仰视/左视等或菜单栏→视图→三维视图→俯视/仰视/左视等 工具栏：“视图”工具栏上相应的工具按钮 命令行：VIEW 如果在命令行输入VIEW命令，将会打开“视图管理器”对话框，如图8-5所示。可创建、设置、重命名、修改和删除命名视图（包括模型命名视图）、相机视图、布局视图和预设视图。单击一个视图可以显示该视图的特性。

在“视图管理器”对话框中，单击“新建”按钮，打开“新建视图/快照特性”对话框。如图8-6所示。各选项的功能如下： 8.2.2 使用“动态观察”观察三维模型 在AutoCAD中，可以使用“三维动态观察器”来交互地改变视点的位置，并获得实时连续变化的三维模型的视图。 图8-5 “视图管理器”对话框 图8-6 “新建视图/快照特性”对话框

命令输入 菜单命令：菜单浏览器→视图→动态观察或菜单栏→视图→动态观察 工具栏：“动态观察”工具栏动态观察包括受约束动态观察、自由动态观察、连续动态观察。 受约束动态观察：只能沿XY平面图或Z轴约束三维动态观察。执行“受约束动态观察”命令观察图形时，将显示三维动态观察光标图标。如果水平拖动光标，相机将平行于世界坐标系（WCS）的XY平面移动。如果垂直拖动光标，相机将沿Z轴移动。 自由动态观察：不参照平面，在任意方向上进行动态观察。 图8-7 “自由动态观察”示例 在自由动态观察时，屏幕上将显示一个分为4个象限的轨迹圆。当鼠标指针移动到轨迹圆的不同部位时，将显示为不同的形状，表明模型可产生的不同的旋转方向，如图8-7所示。用户可以通过鼠标来动态地操作三维模型的视图。当拖动鼠标时，三维模型将随之动态地发生旋转变化，并实时显示相应的视图。用户可以直观、方便地改变模型的位置，直至得到满意的视图为止。

连续动态观察：连续进行动态观察。在要使用连续动态观察移动的方向上单击并拖动，然后松开鼠标，轨道会沿该方向继续移动，可通过再次单击并拖动来改变连续动态观察的方向。 8.3 实体造型 创建实体建模，可以在如图8-8所示的“建模”工具栏中进行。 图8-7 “自由动态观察”示例 图8-8 “建模”工具栏

8.3.1 绘制基本实体 1．多段体 （1）命令输入。 菜单命令：菜单浏览器→绘图→建模→多段体或菜单栏→绘图→建模→多段体 工具栏：“建模”工具栏的“多段体”按钮 命令行：POLYSOLID POLYSOLID命令被激活后，命令行提示： 命令: _polysolid 高度 = 80.0000, 宽度 = 5.0000, 对正 = 居中 指定起点或 [对象(O)/高度(H)/宽度(W)/对正(J)] <对象>: 2．长方体 生成的长方体的6个表面分别平行于当前UCS的各坐标面，长方体的棱边则分别平行于当前UCS的各坐标轴。 菜单命令：菜单浏览器→绘图→建模→长方体或菜单栏→绘图→建模→长方体 工具栏：“建模”工具栏的“长方体”按钮

命令行：BOX BOX命令被激活后，命令行提示： 命令：_box 指定长方体的角点或[中心点(CE)]<0,0,0,>: (指定一个点作为长方体的角点或选择选项) 3．球体 可以绘制球体。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→绘图→建模→球体或菜单栏→绘图→建模→球体 工具栏：“建模”工具栏的“球体”按钮命令行：SPHERE SPHERE命令被激活后，命令行提示： 命令: _sphere 当前线框密度：ISOLINES=4 指定球体球心<0,0,0>: （指定球体的中心） 指定球体半径或[直径(D)]: （指定球体的半径或直径）

4．圆柱体 可以生成圆柱体，默认底面平行于UCS的XY坐标平面。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→绘图→建模→圆柱体或菜单栏→绘图→建模→圆柱体 工具栏：“建模”工具栏的“圆柱体”按钮命令行：CYLINDER CYLINDER命令被激活后，命令行提示： 命令: _cylinder 当前线框密度: ISOLINES=4 指定圆柱体底面的中心点或[椭圆(E)]<0,0,0,>: （指定圆柱体底面的中心点坐标或选择“椭圆”选项，生成一个椭圆柱体） 5．圆锥体 生成一个圆锥体。它的底面默认为平行于XY坐标平面。 （1）命令输入。 菜单命令：菜单浏览器→绘图→建模→圆锥体或菜单栏→绘图→建模→圆锥体 工具栏：“建模”工具栏的“圆锥体”按钮命令行：CONE CONE命令被激活后，命令行提示：

命令:_cone 当前线框密度:ISOLINES=4 指定圆锥体底面的中心点或[椭圆(E)]<0,0,0,>: （指定圆锥体底面的中心坐标或选择“椭圆”选项） 6．楔形体 生成一个楔形体。 （1）命令输入。 菜单命令：菜单浏览器→绘图→建模→楔体或菜单栏→绘图→建模→楔体 工具栏：“建模”工具栏的“楔体”按钮命令行：WEDGE WEDGE命令被激活后，命令行提示： 命令:_wedge 指定楔体的第一个角点或[中心点(CE)]<0,0,0>: （指定一个点或选择“中心点”选项）

7．圆环体 生成一个圆环体。该圆环体默认为平行于UCS的XY坐标平面，并被XY坐标平面平分。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→绘图→建模→圆环体或菜单栏→绘图→建模→圆环体 工具栏：“建模”工具栏的“圆环体”按钮命令行：TORUS TORUS命令被激活后，命令行提示： 命令:_torus 当前线框密度:ISOLINES=4 指定圆环体中心<0,0,0>: 指定圆环体半径或[直径(D)]: 指定圆管半径或[直径(D)]: 8．棱锥体 菜单命令：菜单浏览器→绘图→建模→棱锥体或菜单栏→绘图→建模→棱锥体 工具栏：“建模”工具栏的“棱锥体”按钮

PYRAMID命令被激活后，命令行提示： 命令: _pyramid 4 个侧面 外切 4 个侧面 外切 指定底面的中心点或 [边(E)/侧面(S)]:（指定点或输入选项） 指定高度或 [两点(2P)/轴端点(A)/顶面半径(T)] <默认值>：指定高度、输入选项或按 Enter 键指定默认高度值。 默认情况下，可以通过基点的中心、边的中点和确定高度的另一个点来定义一个棱锥体，如图8-9所示。 图8-9 棱锥体

9．螺旋 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→绘图→螺旋或菜单栏→绘图→螺旋 工具栏：“建模”工具栏的“螺旋”按钮 命令行：HELIX 该命令被激活后，命令行提示： 命令: _helix 圈数 = 3（默认） 扭曲 = 逆时针（默认） 可以将螺旋用作 SWEEP 命令的扫掠路径以创建弹簧、螺纹和环形楼梯。

8.3.2 创建实体 1．将二维对象拉伸成实体 使用拉伸命令可以将一些二维对象拉伸成三维实体。在拉伸过程中，不但可以指定拉伸高度，而且可以沿拉伸方向改变形体截面的大小。此外，还可以沿着指定的路径拉伸对象，该路径可以是封闭的，也可以是不封闭的。 可用于拉伸的二维对象包括圆、封闭（但不自相交）的多段线、正多边形、椭圆、封闭的样条曲线、区域和圆环等。 （1）命令输入。 菜单命令：菜单浏览器→绘图→建模→拉伸或菜单栏→绘图→建模→拉伸 工具栏：“建模”工具栏的“拉伸”按钮命令行：EXTRUDE 该命令被激活后，命令行提示： 命令: _extrude 当前线框密度: ISOLINE=4 选择对象: 找到1个 选择对象: 指定拉伸高度或[路径(P)]: （指定拉伸的高度或选择按“路径”拉伸）

选项说明。 指定拉伸高度：此选项为默认选项，要求指定拉伸的高度。当输入值为正时，将使对象沿着UCS的Z轴的正向拉伸；当输入值为负时，将使对象沿着当前UCS的Z轴的负向拉伸。 路径：如果选择该选项，将要求指定一对象作为拉伸路径。可以作为拉伸路径的对象包括直线、圆、圆弧、椭圆、椭圆弧、多段线和样条曲线。 注意：用作拉伸路径的对象不能与被拉伸的对象处在同一平面内。 在指定了拉伸高度或拉伸路径后，命令行提示： 指定拉伸的倾斜角度<0>： 输入的角度将成为在拉伸过程中改变形体截面的倾斜角，该角度的值可在-90°～90°之间选择。默认的角度值为0°，这意味着在拉伸的过程中不改变形体截面的大小。 如图8-10（a）所示，是对一平面图形进行拉伸，第1个图形的拉伸高度为50，拉伸的角度为0°。第2个图形的拉伸高度为50，拉伸的角度为20°。 如图8-10（b）所示，是对相同平面图形进行拉伸，对“指定拉伸高度或[路径(P)]：”提示的响应为路径。两个图形所选择的路径分别为直线和曲线。

菜单命令：菜单浏览器→绘图→建模→旋转或菜单栏→绘图→建模→旋转 工具栏：“建模”工具栏的“旋转”按钮 命令行：REVOLVE 2．将二维对象旋转成实体 使用旋转命令可以将一些二维对象绕指定轴旋转一个角度而形成三维实体，这样生成的实体是一个回转体，可用于旋转的二维对象包括圆、封闭的多段线、正多边形、椭圆、封闭的样条曲线和圆环等。 （1）输入命令。 菜单命令：菜单浏览器→绘图→建模→旋转或菜单栏→绘图→建模→旋转 工具栏：“建模”工具栏的“旋转”按钮 命令行：REVOLVE REVOLVE命令被激活后，命令行提示： （a） （b） 图8-10 二维图形拉伸成实体示例

指定旋转轴的起点或定义轴依照[对象(O)/X轴(X)/Y轴(Y)]: 当指定了旋转轴后，命令行提示： 命令: _revolve 当前线框密度: ISOLINES=20 选择对象: （选择要进行旋转的对象） 选择对象: 指定旋转轴的起点或定义轴依照[对象(O)/X轴(X)/Y轴(Y)]: 当指定了旋转轴后，命令行提示： 指定旋转角度<360>: （要求输入旋转的角度，可在0°～360°之间选择） 如图8-11所示，用“旋转”命令将一个二维图形旋转生成三维实体。 图8-11 二维图形旋转成三维实体示例

（2）在绘图区的任意位置绘制半径为2的圆，如图8-13所示。 3．扫掠 扫掠是沿开放或闭合的二维或三维路径扫掠开放或闭合的平面曲线（轮廓）来创建新实体或曲面的操作命令。用于扫掠的图形包括直线、圆弧、椭圆弧、二维样条曲线、面域或实体的平面。可用作扫掠路径的对象主要包括直线、圆弧、椭圆弧、二维样条曲线、三维多线段和螺旋等。 使用扫掠命令创建三维实体如下： （1）画一弹簧，如图8-12所示。 （2）在绘图区的任意位置绘制半径为2的圆，如图8-13所示。 图8-12 弹簧 图 8-13 绘制截面圆

（3）在“建模”工具栏中单击“扫掠”按钮，在绘图区指定圆为扫掠对象，如图8-14所示（在布局窗口下）。 （4）按Enter键，在绘图区指定螺旋曲线为扫掠路径，如图8-15所示。 图8-14 选择扫掠对象 图8-15 选择扫掠路径

放样是对包含两条或两条以上的横截面曲线进行放样（绘制实体或曲面）来创建三维实体或曲面的操作命令。使用放样命令进行三维实体创建的步骤如下： （5）完成以上操作，即可完成通过扫掠创建实体模型的操作，如图8-16所示。执行“视图→视觉样式→真实”菜单命令，并在特性中重新编辑实体的颜色，效果如图8-17所示。 4．放样 放样是对包含两条或两条以上的横截面曲线进行放样（绘制实体或曲面）来创建三维实体或曲面的操作命令。使用放样命令进行三维实体创建的步骤如下： 图8-16 完成扫掠操作 图8-17 扫掠实体化

（1）新建一个文件，单击“视图→三维视图→西南等轴测”，在绘图区画出如图8-18所示的图形。 （2）在“建模”工具栏中单击“放样”按钮，在绘图区依次选取3个圆为放样截面，如图8-19所示。 （3）按Enter键，在命令行中选择放样的方式为“仅横截面（C）”，打开“放样设置”对话框，如图8-20所示。在对话框中选择过渡方式为“平滑拟合（F）”，单击“确定”按钮，得到如图8-21所示的放样图形。 （4）执行“视图→视觉样式→真实”菜单命令，并在特性中重新编辑实体的颜色，效果如图8-22所示（在布局窗口下）。 图8-18 截面曲线 图8-19 选择放样横截面

图8-20 “放样设置”对话框 图8-21 放样后的图形 图8-22 放样实体化

通过放样得到的三维模型，若横截面为二维图形，则得到的三维模型是曲面；若横截面为面域，则得到的三维模型是实体。在进行放样的过程中，命令行中会显示如下命令提示： 输入选项 [导向(G)/路径(P)/仅横截面(C)] <仅横截面>: 选项说明如下： 导向（G）：通过指定导向曲线引导并控制放样模型。 路径（P）：通过指定路径曲线生成放样模型。 仅横截面（C）：通过将指定的横截面依次平滑连接得到放样模型。

8.3.3 修改三维实体模型 1．三维实体布尔运算 在AutoCAD中，可以将两个或两个以上的实体通过布尔运算组合生成一个较为复杂的实体。基本的布尔运算有3种：并运算、差运算和交运算。 （1）并运算。并运算可以将两个或多个实体合并成一个新的组合实体。当然，在组合前这两个实体在空间应该有重合的共同部分。因此，由并运算生成的新实体，其体积或表面积应该小于组合前源实体的体积或表面积之和。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→修改→实体编辑→并集或菜单栏→修改→实体编辑→并集 工具栏：“实体编辑”工具栏的“并集”按钮 命令行：UNION UNION命令被激活后，命令行提示：

可以同时选择两个或多个实体进行合并操作。如图8-23所示为两个实体进行并运算前后的结果对比。 命令：_union 选择对象：（选择要进行并运算的对象） 可以同时选择两个或多个实体进行合并操作。如图8-23所示为两个实体进行并运算前后的结果对比。 （2）差运算。两个实体进行差运算，实质是从一个实体中减去与另一个实体重合的部分，从而生成一个新的实体。所以，在进行差运算之前，这两个实体在空间应该有重合的共同部分。因此，由差运算生成的新实体，其体积应该小于进行差运算之前被差的源实体的体积。 图8-23 并运算示例

命令输入 菜单命令：菜单浏览器→修改→实体编辑→差集或菜单栏→修改→实体编辑→差集 工具栏：“实体编辑”工具栏的“差集”按钮命令行：SUBTRACT SUBTRACT命令被激活后，命令行提示： 命令：_subtract 选择要从中减去的实体或面域… 选择对象： 可以选择多个实体作为被差的源对象。如果选择了多个源对象，则在进行差运算之前，AutoCAD将首先自动对它们进行合并。 确定被差对象后，系统要求选择进行差的对象。提示如下： 选择要减去的实体或面域．．． 如图8-24所示，表示实体进行差运算后的结果。该图为在底板上加工出4个孔。

菜单命令：菜单浏览器→修改→实体编辑→交集或菜单栏→修改→实体编辑→交集 工具栏：“实体编辑”工具栏的“交集”按钮命令行：INTERSECT （3）交运算。两个或两个以上的实体进行交运算，其结果是生成一个包含有几个源对象共同重合部分的新实体。所以，在进行交运算之前，这些实体在空间应该有重合的共同部分。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→修改→实体编辑→交集或菜单栏→修改→实体编辑→交集 工具栏：“实体编辑”工具栏的“交集”按钮命令行：INTERSECT INTERSECT命令被激活后，命令行提示： 命令：_intersect 图8-24 差运算示例

2．实体的抽壳与剖切 选择对象： （选择进行交运算的实体） 选择对象： （选择进行交运算的其他实体） 选择对象： 选择对象： （选择进行交运算的实体） 选择对象： （选择进行交运算的其他实体） 选择对象： 如图8-25（a）所示的立方体与圆柱体相交，通过交运算，得到如图8-25（b）所示的结果。 2．实体的抽壳与剖切 在AutoCAD中，可以使用抽壳命令将一个三维实体形成一个空腔，从而构造出类似于箱体之类的形体；还可以使用剖切命令把实体剖开，以显示其内部的结构。 （a） （b） 图8-25 交运算示例

（1）抽壳。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→修改→实体编辑→抽壳或菜单栏→修改→实体编辑→抽壳 工具栏：“实体编辑”工具栏的“抽壳”按钮命令行：SOLIDEDIT 抽壳命令被激活后，命令行提示： 命令：_solidedit 实体编辑自动检查：SOLIDCHECK=1 输入实体编辑选项[面(F)/边(E)/体(B)/放弃(U)/退出(X)]<退出>: _body 输入实体编辑选项 [压印(I)/分割实体(P)/抽壳(S)/清除(L)/检查(C)/放弃(U)/退出(X)]<退出>： _shell 选择三维实体： （选择要进行抽壳的对象) 选择要进行抽壳的对象后，AutoCAD将继续提示： 删除面或[放弃(U)/添加(A)/全部(ALL)]： （删除不需要的实体面）

对于以上提示，如果直接以回车键响应，结果将形成一个封闭的壳体；如果选择将某些面删除，则删除的面处将成为壳体的开口。 最后，系统要求输入壳体壁的厚度，提示如下： 输入抽壳偏移距离： 如图8-26所示为抽壳的实例，选择的删除面为该模型上表面，壳体厚度选择为5。 图8-26 抽壳操作示例

（2）剖切。 使用剖切命令，可以用一个平面将三维实体切开，以显示实体的内部形状。切开后的两个部分可以只保留一半，生成一个新实体；也可以将两部分都保留，生成两个新实体。 1）命令输入。 菜单命令：菜单浏览器→修改→三维操作→剖切或菜单栏→修改→三维操作→剖切 剖切命令被激活后，命令行提示： 命令: _slice 选择对象: （选择要进行剖切的实体） 指定切面的起点或[平面对象(O)/曲面(S)/Z 轴(Z)/视图(V)/XY(XY)/YZ(YZ)/ZX(ZX)/三点(3)] <三点>: （选择一个选项） 在确定剖切平面后，系统将要求指定要保留的部分，提示如下： 在要保留的一侧指定点或[保留两侧(B)]： 在此提示下，要求通过指定一个点来选择保留切开后的哪一半，或响应“保留两侧”将两部分全部保留。如图8-27所示，表示一个实体进行剖切后的结果，剖切后保留剖切平面后的部分。

菜单命令：菜单浏览器→修改→倒角或菜单栏→修改→倒角 工具栏：“修改”工具栏的“倒角”按钮 命令行：CHAMFER 3．实体的倒角和圆角 （1）倒角。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→修改→倒角或菜单栏→修改→倒角 工具栏：“修改”工具栏的“倒角”按钮 命令行：CHAMFER CHAMFER命令被激活后，命令行提示： 命令: _chamfer （“修剪”模式） 当前倒角距离 1 =1 0.0000，距离 2 =1 0.0000 图8-27 剖切操作示例

选择第一条直线或 [放弃(U)/多段线(P)/距离(D)/角度(A)/修剪(T)/方式(E)/多个(M)]: （选择需要倒角的棱边） 基面选择… 输入曲面选择选项[下一个(N)/当前(OK)]<当前>: （选择倒角基面） 指定基面的倒角距离<10.0000>： （输入第一条倒角边的长度） 指定其他曲面的倒角距离<10.0000>： （输入第二条倒角边的长度） 选择边或[环(L)]： （选择需要倒角的棱边） ．．． （继续选择） 选择边或[环(L)]：如图8-28所示 （选择完按Enter键） 图8-28 三维倒角

（2）圆角。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→修改→圆角或菜单栏→修改→圆角 工具栏：“修改”工具栏的“圆角”按钮 命令行：FILLET FILLET命令被激活后，命令行提示： 命令：_fillet 当前设置：模式=修剪，半径=0.0000 选择第一个对象或 [放弃(U)/多段线(P)/半径(R)/修剪(T)/多个(M)]:（选择需要倒圆角的实体） 输入圆角半径： （输入圆角半径） 选择边或[链(C)/半径(R)]： （选择需要倒圆角的边） 已拾取到边 ．．． （继续选择） 选择边或[链(C)/半径(R)]：如图8-29所示 （选择完按Enter键）

菜单命令：菜单浏览器→修改→三维操作→三维移动或菜单栏→修改→三维操作→三维移动 工具栏：“建模”工具栏的“三维移动”按钮 4．三维移动 三维移动是指通过显示在实体上的夹点工具，按照指定方向将对象移动到指定的位置。使用移动夹点工具，可以在自由移动之前选定对象和子对象（面、边或顶点），或者将移动约束到轴或平面。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→修改→三维操作→三维移动或菜单栏→修改→三维操作→三维移动 工具栏：“建模”工具栏的“三维移动”按钮 命令行：3DMOVE 如图8-30 所示。 图8-29 圆角

三维旋转是指使用旋转夹点工具，通过指定旋转轴和旋转角度将对象和子对象约束到一定的位置。 命令输入 5．三维旋转 三维旋转是指使用旋转夹点工具，通过指定旋转轴和旋转角度将对象和子对象约束到一定的位置。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→修改→三维操作→三维旋转或菜单栏→修改→三维操作→三维旋转 工具栏：“建模”工具栏的“三维旋转”按钮命令行：3DROTATE 图8-30 三维移动

UCS 当前的正角方向: ANGDIR=逆时针 ANGBASE=0 选择对象: 找到 1 个 （选择楔块，如图8-31所示） 命令: _3drotate UCS 当前的正角方向: ANGDIR=逆时针 ANGBASE=0 选择对象: 找到 1 个 （选择楔块，如图8-31所示） 指定基点: （如图8-32所示） 图8-31 楔块 图8-32 选择基点

拾取旋转轴: （如图8-33所示） 指定角的起点或键入角度: 30 正在重生成模型。 （如图8-34所示） 6．三维镜像 拾取旋转轴: （如图8-33所示） 指定角的起点或键入角度: 30 正在重生成模型。 （如图8-34所示） 6．三维镜像 三维镜像是指在空间中通过指定三维平面和镜像基点来创建实体模型的一种方法。镜像对创建对称的对象非常有用。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→修改→三维操作→三维镜像或菜单栏→修改→三维操作→三维镜像 图8-33 选择旋转轴 图8-34 旋转30°后的楔体

命令行：MIRROR3D 画多段体（如图8-35所示），执行镜像命令如下： 命令: _mirror3d 选择对象: 找到 1 个 （如图8-35所示） 选择对象:（按Enter键） 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>: 在镜像平面上指定第二点: 在镜像平面上指定第三点: （如图8-36所示） 是否删除源对象？[是(Y)/否(N)] <否>: （按Enter键，如图8-37所示）

环形三维阵列和二维环形阵列的创建方法相同，只是三维阵列是在空间中创建的。阵列时，先指定旋转对象，再指定对象旋转的起点和端点即可。 7．三维阵列 三维阵列是一种在空间中创建实体的方法。矩形三维阵列和二维矩形阵列的操作方法相似，不同之处在于三维阵列除了指定行数、行间距、列数和列间距之外，还需要指定层数和列数。 环形三维阵列和二维环形阵列的创建方法相同，只是三维阵列是在空间中创建的。阵列时，先指定旋转对象，再指定对象旋转的起点和端点即可。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→修改→三维操作→三维阵列或菜单栏→修改→三维操作→三维阵列 图8-35 选择对象 图8-36 选择镜像面上的三点 图8-37 完成镜像

工具栏：“建模”工具栏的“三维阵列”按钮命令行：3DARRAY 选择对象: 找到 1 个（选择如图8-38所示的长方体） 选择对象:（按Enter键） 输入阵列类型 [矩形(R)/环形(P)] <矩形>:矩形阵列（按Enter键） 输入行数 (---) <1>: 4 输入列数 (|||) <1>: 5 输入层数 (...) <1>: 3 指定行间距 (---): 指定第二点:（用鼠标在屏幕上单击或在命令行输入数据） 指定列间距 (|||): 指定第二点: （用鼠标在屏幕上单击或在命令行输入数据） 指定层间距 (...):（用鼠标在屏幕上单击或在命令行输入数据） 需要数值距离或两点。（用鼠标在屏幕上单击或在命令行输入数据） 指定层间距 (...): 指定第二点: （用鼠标在屏幕上单击或在命令行输入数据） 完成结果如图8-39所示。

拉伸面是将对象或平面按指定的方向和距离，通过拉伸方式创建三维实体或曲面的 过程。 命令输入 8．拉伸面 拉伸面是将对象或平面按指定的方向和距离，通过拉伸方式创建三维实体或曲面的 过程。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→修改→实体编辑→拉伸面或菜单栏→修改→实体编辑→拉伸面 工具栏：“实体编辑”工具栏的“拉伸面”按钮 命令行: SOLIDEDIT 图8-38 正方体 图8-39 三维矩形阵列

在绘图区域画出如图8-40所示的图形。执行拉伸面命令的提示如下： 命令: _solidedit 实体编辑自动检查: SOLIDCHECK=1 输入实体编辑选项 [面(F)/边(E)/体(B)/放弃(U)/退出(X)] <退出>: _face 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)/颜色(L)/材质(A)/放弃(U)/退出(X)] <退出>:_extrude 选择面或 [放弃(U)/删除(R)]: 找到一个面。（选择正面） 选择面或 [放弃(U)/删除(R)/全部(ALL)]: 找到一个面。（选择右侧面） 选择面或 [放弃(U)/删除(R)/全部(ALL)]: 找到一个面。（选择左侧面，如图8-41所示）

选择面或 [放弃(U)/删除(R)/全部(ALL)]:（按Enter键） 指定拉伸高度或 [路径(P)]: 40 已开始实体校验。 已完成实体校验。 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)/颜色(L)/材质(A)/放弃(U)/退出(X)] <退出>: （按Esc键退出拉伸面命令） 结果如图8-42所示。 图8-40 图8-41 选择要拉伸的面（正面、两侧面）

复制面命令可以很方便地创建一些特殊的曲面，以便得到更复杂的实体图形。 命令输入 9．复制面 复制面命令可以很方便地创建一些特殊的曲面，以便得到更复杂的实体图形。 命令输入 菜单命令：菜单浏览器→修改→实体编辑→复制面或菜单栏→修改→实体编辑→复制面 工具栏：“实体编辑”工具栏的“复制面”按钮 对图8-42的侧面和顶面进行复制，执行复制命令如下： 命令: _solidedit 实体编辑自动检查: SOLIDCHECK=1 输入实体编辑选项 [面(F)/边(E)/体(B)/放弃(U)/退出(X)] <退出>: _face 图8-42 拉伸后的实体图

选择面或 [放弃(U)/删除(R)]: 找到一个面。 选择面或 [放弃(U)/删除(R)/全部(ALL)]: 找到一个面。 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)/颜色(L)/材质(A)/放弃(U)/退出(X)] <退出>: _copy 选择面或 [放弃(U)/删除(R)]: 找到一个面。 选择面或 [放弃(U)/删除(R)/全部(ALL)]: 找到一个面。 选择面或 [放弃(U)/删除(R)/全部(ALL)]: 找到一个面。（选择侧面和顶面，如图8-43所示） 指定基点或位移:（如图8-44所示） 图8-43 选择复制面 图8-44 选择基点

指定位移的第二点:（如图8-45所示） 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)/颜色(L)/材质(A)/放弃(U)/退出(X)] <退出>: （按Esc键退出复制面命令） 图8-45 完成复制的结果图

8.4 渲染三维特征 渲染是创建三维线框或实体模型的真实感图像或真实着色图像，使用已设置的光源、已应用的材质和环境设置（如背景和雾化），为场景的几何图形着色。 8.4.1 添加材质特征 添加材质特征，是为了更好地表达特征的真实感。在“材质”选项板中，系统提供了大量的材质，使用这些材质工具可以将材质应用到场景中的对象，还可以使用“材质”窗口创建和修改材质。下面为图8-42添加材质。 （1）执行“菜单浏览器→工具→选项板→材质”，打开如图8-46所示的“材质”选项板。 （2）单击“创建新材质”按钮，打开“创建新材质”对话框，如图8-47所示。在对话框中输入新材质名“金属光泽”，完成后单击“确定”按钮。

（3）在“材质”选项板中选择材质类型为“高级金属”，适当调整“反光度”、“反射”和“自发光”的像素值，如图8-48所示。 （4）在“材质”选项板中单击“将材质应用到对象”按钮，如图8-49所示。在绘图区选择渲染对象，如图8-50所示。 图8-47 “创建新材质”对话框 图8-46 “材质”选项板

（5）按Enter键，并将“视觉样式”设置为“真实”，即可完成对象的渲染，如图8-51所示。 图8-48 选择渲染类型 图8-49 单击“将材质应用到对象”按钮

6）在“材质”选项板中单击“贴图-金属光泽”选项卡中“漫射贴图”的“选择图像”按钮，如图8-52所示。 （7）在打开的“选择图像文件”对话框中，选择所需的图像文件，且单击“打开”按钮，如图8-53所示。则系统会自动将选取的颜色用于当前对象，如图8-54所示。 图8-50 指定渲染对象 图8-51 完成新建材质的渲染效果

（8）在“材质”选项板中单击“贴图-金属光泽”后面的下三角按钮，如图8-55所示，即会显示下面的“材质偏移与预览”选项内容，在其中调整沿V轴贴图平铺值和沿U轴贴图平铺值，如图8-56所示，以便获得最佳渲染效果，如图8-57所示。 图8-54 图像漫射效果 图8-52 漫射贴图的选择 图8-53 “选择图像文件”对话框

图8-55 调用贴图选项 图8-56 调整图像平铺值 8.4.2 新建点光源 8.4.2 新建点光源 光源是实体渲染的一个重要部分，可分为阳光和天光，阳光是一种类似于平行光的特殊光源。可以更改阳光的强度及光源的颜色。 在光度控制流程中，阳光在视口和渲染输出中均遵循物理意义上的精确光源的概念。 图8-55 调用贴图选项 图8-56 调整图像平铺值 图8-57 实时渲染效果

在光度控制流程中，还可以启用天空照明（通过天光背景功能），这样会添加由于阳光和大气之间的相互作用而产生的柔和、微薄的光源效果。 创建点光源的操作如下： （1）命令输入。 菜单命令：菜单浏览器→视图→渲染→光源→新建点光源或菜单栏→视图→渲染→光源→新建点光源 执行该命令，在绘图区指定点光源的位置，按Enter键，弹出点光源的相关设置菜单。 如果将LIGHTINGUNITS系统变量设置为0，则执行新建点光源命令时，在命令行中将显示以下提示： 输入要更改的选项 [名称(N)/强度(I)/状态(S)/阴影(W)/衰减(A)/颜色(C)/退出(X)] <退出>: 如果将LIGHTINGUNITS系统变量设置为1，则执行新建点光源命令时，在命令行中将显示以下提示： 输入要更改的选项 [名称(N)/强度因子(I)/状态(S)/光度(P)/阴影(W)/衰减(A)/过滤颜色(C)/退出(X)] <退出>:

下面以支架为例说明三维实体的创建方法和步骤。 8.5 综合实例 下面以支架为例说明三维实体的创建方法和步骤。 （1）新建一个图形文件，执行“菜单浏览器→格式→图层”，打开图层特性管理器，新建图层，如图8-58所示。 （2）执行“菜单浏览器→视图→三维视图→西南等轴测”，将绘图环境转化为三维绘图空间。 （3）将“底板”设置为当前层。在“建模”工具栏中单击“长方体”按钮，在绘图区指定坐标原点为长方体的第一角点，如图8-59所示。然后分别指定长方体的长为80，宽为120，高为20，完成长方体的创建，如图8-60所示。 图8-58 图层设置

图8-59 指定第一角点 图8-60 指定其他角点完成绘制 （4）在UCS工具栏中单击“原点”按钮，将UCS坐标系原点移至点(80,60,110)，按Enter键退出命令。在UCS工具栏中单击“绕Y轴旋转当前UCS”按钮，将UCS绕Y轴旋转90度，效果如图8-61所示。将圆柱体层设置为当前层，以UCS坐标原点为圆心，分别绘制半径为40和30的圆，如图8-62所示。 图8-59 指定第一角点 图8-60 指定其他角点完成绘制 图8-61 转换UCS 图8-62 绘制圆

（5）在“绘图”工具栏中单击“面域”按钮，分别将圆转化为面域，在“实体编辑”工具栏中单击“差集”按钮，以大圆面域减去小圆面域，如图8-63所示。 （6）单击“建模”工具栏中的“拉伸”按钮，指定拉伸高度为60，将剩下的面域拉伸，效果如图8-64所示。 （7）以UCS坐标原点为圆心分别绘制半径为30和10的圆，并对这两个圆进行面域和差集处理，单击“建模”工具栏中的“拉伸”按钮，指定拉伸长度为50，将剩下的面域拉伸，结果如图8-65所示。 （8）绘制支承板，将支承板层设置为当前层，将圆柱体层关闭，再以UCS坐标原点为圆心，绘制半径为40的圆，以底板的后上两点为起点绘制与圆相切的直线，连接底板的后上两点，如图8-66所示。将多余的线条修剪，效果如图8-67所示。 （9）将底板层关闭，并将修剪后的支承板进行面域和拉伸，拉伸高度为20，如图8-68所示。

图8-63 将圆转化为 图8-64 拉伸面域 图8-65 拉伸面域 图8-66 绘制支承板一

图8-67 绘制支承板二 图8-68 对支承板面域和拉伸 （10）打开底板层，将UCS坐标原点移至底板如图8-69所示的位置。 （11）将坐标沿X轴旋转90度，如图8-70所示。 （12）绘制肋板，将肋板层设置为当前层，执行“直线”命令，依次指定直线的第一点(0,0,-10)，第二点(0,60,0)，第三点(-52,0,0)，第四点(0,-40,0)，闭合直线，如图8-71所示。 （13）执行“面域”命令，将绘制的二维多边形进行面域，如图8-72所示。 图8-67 绘制支承板二 图8-68 对支承板面域和拉伸

图8-69 移动UCS坐标原点 图8-70 坐标沿X轴旋转90度 图8-71 绘制多边形 图8-72 对多边形面域

14）执行“拉伸”命令，将绘制的二维多边形进行拉伸，拉伸高度为20，如图8-73所示。 （15）打开圆柱体层，在特性中重新设置肋板的颜色，完成支架的实体创建，如图8-74所示。 图8-73 对多边形拉伸 图8-74 完成实体支架的创建