第10章 绘制三维图形 目前，三维图形的绘制广泛应用在工程设计和绘图过程中。使用AutoCAD可以通过3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。

10.1 三维绘图基础 在AutoCAD中，要创建和观察三维图形，就一定要使用三维坐标系和三维坐标。因此，了解并掌握三维坐标系，树立正确的空间观念，是学习三维图形绘制的基础。 了解三维绘图的基本术语 建立用户坐标系 设立视图观测点

10.1.1 了解三维绘图的基本术语 三维实体模型需要在三维实体坐标系下进行描述，在三维坐标系下，可以使用直角坐标或极坐标方法来定义点。此外，在绘制三维图形时，还可使用柱坐标和球坐标来定义点。在创建三维实体模型前，应先对三维绘图的一些基本术语有所了解。

10.1.2 建立用户坐标系 前面章节已经详细介绍了平面坐标系的使用方法，其所有变换和使用方法同样适用于三维坐标系。例如，在三维坐标系下，同样可以使用直角坐标或极坐标方法来定义点。此外，在绘制三维图形时，还可使用柱坐标和球坐标来定义点。

10.1.3 设立视图观测点 视点是指观察图形的方向。例如，绘制三维物体时，如果使用平面坐标系即Z轴垂直于屏幕，此时仅能看到物体在XY平面上的投影。如果调整视点至当前坐标系的左上方，将看到一个三维物体。

10.2 绘制三维点和线 在AutoCAD中，用户可以使用点、直线、样条曲线、三维多段线及三维螺旋线等命令绘制简单的三维图形。 绘制三维点 绘制三维直线和样条曲线 绘制三维多段线 绘制三维弹簧

10.2.1 绘制三维点 单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“点”|“单点”命令，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。

10.2.2 绘制三维直线和样条曲线 在三维坐标系下，单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“样条曲线”命令，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“绘图”面板中单击“样条曲线”按钮，都可以绘制复杂3D样条曲线，这时定义样条曲线的点不是共面点 。

10.2.3 绘制三维多段线 二维坐标系下，在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“绘图”面板中单击“多段线”按钮，可以绘制多段线，此时可以设置各段线条的宽度和厚度，但它们必须共面。三维坐标系下，多段线的绘制过程和二维多段线基本相同，但其使用的命令不同，并且在三维多段线中只有直线段，没有圆弧段。单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“三维多段线”命令(3DPOLY)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“绘图”面板中单击“多段线”按钮，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。例如，经过点(40,0,0)、(0,0,0)、(0,60,0)和(0,60,30)绘制的三维多段线如图所示。

10.2.4 绘制三维弹簧 单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“螺旋”命令，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“绘图”面板中单击“螺旋”按钮，都可以绘制三维弹簧。当分别指定了弹簧底面的中心点、底面半径(或直径)和顶面半径(或直径)后，命令行显示如下提示： 指定螺旋高度或 [轴端点(A)/圈数(T)/圈高(H)/扭曲(W)] <1.0000>:

10.3 绘制三维网格 在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击相关按钮，或单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“网格”中的命令，可以绘制三维网格。

10.3.1 绘制三维面与多边三维面 单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“网格”|“三维面”命令(3DFACE)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“三维面”按钮，都可以绘制三维面。三维面是三维空间的表面，它没有厚度，也没有质量属性。由“三维面”命令创建的每个面的各顶点可以有不同的Z坐标，但构成各个面的顶点最多不能超过4个。如果构成面的4个顶点共面，消隐命令认为该面是不透明的可以消隐。反之，消隐命令对其无效。

10.3.2 控制三维面的边的可见性 在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“边”按钮，或单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“网格”|“边”命令(EDGE)，可以修改三维面的边的可见性。 执行该命令时，命令行显示如下提示信息： 指定要切换可见性的三维表面的边或 [显示(D)]:

10.3.3 绘制三维网格 单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“网格”|“三维网格”命令(3DMESH)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“三维网格”按钮，都可以根据指定的M行N列个顶点和每一顶点的位置生成三维空间多边形网格。M和N的最小值为2，表明定义多边形网格至少要4个点，其最大值为256。

10.3.4 绘制旋转网格 单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“网格”|“旋转网格”命令(REVSURF)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“旋转曲面”按钮，都可以将曲线绕旋转轴旋转一定的角度，形成旋转网格。例如，当系统变量SURFTAB1=40、SURFTAB2=30时，将左图的样条曲线绕直线旋转360°后，将得到右图所示的效果。其中，旋转方向的分段数由系统变量SURFTAB1确定，旋转轴方向的分段数由系统变量SURFTAB2确定。

10.3.5 绘制平移网格 单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“网格”|“平移网格”命令(RULESURF)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“平移曲面”按钮，都可以将路径曲线沿方向矢量进行平移后构成平移曲面。这时可在命令行的“选择用作轮廓曲线的对象:”提示下选择曲线对象，在“选择用作方向矢量的对象:”提示信息下选择方向矢量。当确定了拾取点后，系统将向方向矢量对象上远离拾取点的端点方向创建平移曲面。平移曲面的分段数由系统变量SURFTAB1确定。

10.3.6 绘制直纹网格 单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“网格”|“直纹网格”命令(RULESURF)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“直纹曲面”按钮可以在两条曲线之间用直线连接从而形成直纹网格。这时可在命令行的“选择第一条定义曲线:”提示信息下选择第一条曲线，在命令行的“选择第二条定义曲线:”提示信息下选择第二条曲线。

10.3.7 绘制边界网格 单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“网格”|“边界网格”命令(EDGESURF)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“边界曲面”按钮，可以使用4条首尾连接的边创建三维多边形网格。这时可在命令行的“选择用作曲面边界的对象 1:”提示信息下选择第一条曲线，在命令行的“选择用作曲面边界的对象 2:”提示信息下选择第二条曲线，在命令行的“选择用作曲面边界的对象 3:”提示信息下选择第三条曲线，在命令行的“选择用作曲面边界的对象4:”提示信息下选择第四条曲线。

10.4 绘制基本实体 在AutoCAD中，最基本的实体对象包括多段体、长方体、楔体、圆锥体、球体、圆柱体、圆环体及棱锥面，可以在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击相应的按钮，或单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”子命令来创建。

10.4.1 绘制多段体 在AutoCAD 2009中，单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“多段体”命令(POLYSOLID)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“多段体”按钮，可以创建多段体或将对象转换为多段体。 绘制多段体时，命令行显示如下提示信息： 指定起点或 [对象(O)/高度(H)/宽度(W)/对正(J)] <对象>:

10.4.2 绘制长方体与楔体 单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“长方体”命令(BOX)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“长方体”按钮，都可以绘制长方体，此时命令行显示如下提示： 指定第一个角点或 [中心(C)]:

10.4.3 绘制圆柱体与圆锥体 单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“圆柱体”命令(CYLINDER)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“圆柱体”按钮，都可以绘制圆柱体或椭圆柱体。

10.4.4 绘制球体与圆环体 单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“球体”命令(SPHERE)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“球体”按钮，都可以绘制球体。这时只需要在命令行的“指定中心点或 [三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T)]:”提示信息下指定球体的球心位置，在命令行的“指定半径或 [直径(D)]:”提示信息下指定球体的半径或直径即可。

10.4.5 绘制棱锥面 单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“棱锥面”命令(PYRAMID)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“棱锥体”按钮，都可绘制棱锥面。

10.5 通过二维图形创建实体 在AutoCAD中，通过拉伸二维轮廓曲线或者将二维曲线沿指定轴旋转，可以创建出三维实体。 将二维图形拉伸成实体 将二维图形旋转成实体 将二维图形扫掠成实体 将二维图形放样成实体 根据标高和厚度绘制三维图形

10.5.1 将二维图形拉伸成实体 在AutoCAD中，单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“拉伸”命令(EXTRUDE)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“拉伸”按钮，都可以将2D对象沿Z轴或某个方向拉伸成实体。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。

10.5.2 将二维图形旋转成实体 在AutoCAD中，可以单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“旋转”命令(REVOLVE)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“旋转”按钮，都可以将二维对象绕某一轴旋转生成实体。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。

10.5.3 将二维图形扫掠成实体 在AutoCAD 2009中，单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“扫掠”命令(SWEEP)，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“扫掠”按钮，都可以绘制网格面或三维实体。如果要扫掠的对象不是封闭的图形，那么使用“扫掠”命令后得到的是网格面，否则得到的是三维实体。

10.5.4 将二维图形放样成实体 在AutoCAD 2009中，单击“菜单浏览器”按钮，在弹出的菜单中选择“绘图”|“建模”|“放样”命令，或在“功能区”选项板中选择“常用”选项卡，在“三维建模”面板中单击“放样”按钮，都可以将二维图形放样成实体。

10.5.5 根据标高和厚度 绘制三维图形 在AutoCAD中，用户可以为将要绘制的对象设置标高和延伸厚度。一旦设置了标高和延伸厚度，就可以用二维绘图的方法得到三维图形。使用AutoCAD绘制二维图形时，绘图面应是当前UCS的XY面或与其平行的平面。标高就是用来确定这个面的位置，它用绘图面与当前UCS的XY面的距离表示。厚度则是所绘二维图形沿当前UCS的Z轴方向延伸的距离。