今天來(lái)給大家介紹下浩辰機(jī)械CAD中的三維建模，希望能夠給大家?guī)?lái)幫助。

一、理論基礎(chǔ)

    浩辰CAD除具有強(qiáng)大的二維繪圖功能外，還具備基本的三維造型能力。若物體并無(wú)復(fù)雜的外表曲面及多變的空間結(jié)構(gòu)關(guān)系，則使用浩辰CAD可以很方便地建立物體的三維模型。

    在浩辰CAD中，用戶可以創(chuàng)建3種類型的三維模型：線框模型、表面模型及實(shí)體模型。這3種模型在計(jì)算機(jī)上的顯示方式是相同的，即以線架結(jié)構(gòu)顯示出來(lái)，但用戶可用特定命令使表面模型及實(shí)體模型的真實(shí)性表現(xiàn)出來(lái)。

1）線框模型(Wireframe Model)

    線框模型是一種輪廓模型，它是用線（3D空間的直線及曲線）表達(dá)三維立體，不包含面及體的信息。不能使該模型消隱或著色。又由于其不含有體的數(shù)據(jù)，用戶也不能得到對(duì)象的質(zhì)量、重心、體積、慣性矩等物理特性，不能進(jìn)行布爾運(yùn)算。圖7-1顯示了立體的線框模型，在消隱模式下也看到后面的線。但線框模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于繪制。

2）表面模型（Surface Model）

    表面模型是用物體的表面表示物體。表面模型具有面及三維立體邊界信息。表面不透明，能遮擋光線，因而表面模型可以被渲染及消隱。對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助加工，用戶還可以根據(jù)零件的表面模型形成完整的加工信息。但是不能進(jìn)行布爾運(yùn)算。如圖7-2所示是兩個(gè)表面模型的消隱效果，前面的薄片圓筒遮住了后面長(zhǎng)方體的一部分。

圖7-1  線框模型        圖7-2  表面模型

3）實(shí)體模型

    實(shí)體模型具有線、表面、體的全部信息。對(duì)于此類模型，可以區(qū)分對(duì)象的內(nèi)部及外部，可以對(duì)它進(jìn)行打孔、切槽和添加材料等布爾運(yùn)算，對(duì)實(shí)體裝配進(jìn)行干涉檢查，分析模型的質(zhì)量特性，如質(zhì)心、體積和慣性矩。對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助加工，用戶還可利用實(shí)體模型的數(shù)據(jù)生成數(shù)控加工代碼，進(jìn)行數(shù)控刀具軌跡仿真加工等。如圖7-3所示是實(shí)體模型。

圖7-3  實(shí)體模型

二、CAD實(shí)訓(xùn)

1. 繪制如圖7-5所示的實(shí)體。通過(guò)繪制此圖形，學(xué)習(xí)長(zhǎng)方體命令、實(shí)體倒角、刪除面命令和用戶坐標(biāo)系的建立方法。

    浩辰CAD的坐標(biāo)系統(tǒng)是三維笛卡兒直角坐標(biāo)系，分為世界坐標(biāo)系（WCS）和用戶坐標(biāo)系（UCS）。圖7-4表示的是兩種坐標(biāo)系下的圖標(biāo)。  圖中“X”或“Y”的剪頭方向表示當(dāng)前坐標(biāo)軸X軸或Y軸的正方向，Z軸正方向用右手定則判定。

圖7-4  表示坐標(biāo)系的圖標(biāo)

缺省狀態(tài)時(shí)，浩辰CAD的坐標(biāo)系是世界坐標(biāo)系。世界坐標(biāo)系是唯一的，固定不變的，對(duì)于二維繪圖，在大多數(shù)情況下，世界坐標(biāo)系就能滿足作圖需要，但若是創(chuàng)建三維模型，就不太方便了，因?yàn)橛脩舫３Ｒ诓煌矫婊蚴茄啬硞€(gè)方向繪制結(jié)構(gòu)。如繪制圖7-5所示的圖形，在世界坐標(biāo)系下是不能完成的。此時(shí)需要以繪圖的平面為XY坐標(biāo)平面，創(chuàng)建新的坐標(biāo)系，然后再調(diào)用繪圖命令繪制圖形。

圖7-5  在用戶坐標(biāo)系下繪圖

    在UCS命令中有許多選項(xiàng):

[新建(N)/移動(dòng)(M)/正交(G)/上一個(gè)(P)/恢復(fù)(R)/保存(S)/刪除(D)/應(yīng)用(A)/?/世界(W)] ,各選項(xiàng)功能如下：

(1)新建(N)：創(chuàng)建一個(gè)新的坐標(biāo)系，選擇該選項(xiàng)后，浩辰CAD繼續(xù)提示：

指定新 UCS 的原點(diǎn)或 [Z 軸(ZA)/三點(diǎn)(3)/對(duì)象(OB)/面(F)/視圖(V)/X/Y/Z] <0,0,0>:

    指定新UCS 的原點(diǎn)：將原坐標(biāo)系平移到指定原點(diǎn)處，新坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸與原坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向相同。

    Z 軸(ZA)：通過(guò)指定新坐標(biāo)系的原點(diǎn)及Z軸正方向上的一點(diǎn)來(lái)建立坐標(biāo)系。

    三點(diǎn)(3)：用三點(diǎn)來(lái)建立坐標(biāo)系，第一點(diǎn)為新坐標(biāo)系的原點(diǎn)，第二點(diǎn)為X軸正方向上的一點(diǎn)，第三點(diǎn)為Y軸正方向上的一點(diǎn)。

    對(duì)象(OB)：根據(jù)選定三維對(duì)象定義新的坐標(biāo)系。此選項(xiàng)不能用于下列對(duì)象：三維實(shí)體、三維多段線、三維網(wǎng)格、視口、多線、面域、樣條曲線、橢圓、射線、構(gòu)造線、引線、多行文字。對(duì)于非三維面的對(duì)象，新 UCS 的 XY 平面與繪制該對(duì)象時(shí)生效的 XY 平面平行，但 X 軸和 Y 軸可作不同的旋轉(zhuǎn)。如選擇圓為對(duì)象，則圓的圓心成為新 UCS 的原點(diǎn)。X 軸通過(guò)選擇點(diǎn)。

    面(F)：將 UCS 與實(shí)體對(duì)象的選定面對(duì)齊。在選擇面的邊界內(nèi)或面的邊上單擊，被選中的面將亮顯，UCS 的 X 軸將與找到的第一個(gè)面上的最近的邊對(duì)齊。

    視圖(V)：以垂直于觀察方向的平面為XY平面，建立新的坐標(biāo)系。UCS原點(diǎn)保持不變。

    X/Y/Z：將當(dāng)前 UCS繞指定軸旋轉(zhuǎn)一定的角度。

(2)移動(dòng)(M)：通過(guò)平移當(dāng)前 UCS 的原點(diǎn)重新定義 UCS，但保留其 XY 平面的方向不變。

(3)正交(G)：指定 浩辰CAD 提供的六個(gè)正交 UCS 之一。這些 UCS 設(shè)置通常用于查看和編輯三維模型。如圖7-6所示。

圖7-6 繪制側(cè)面上圓 

(4)上一個(gè)(P)：恢復(fù)上一個(gè)UCS。浩辰CAD 保存創(chuàng)建的最后 10 個(gè)坐標(biāo)系。重復(fù)“上一個(gè)”選項(xiàng)逐步返回上一個(gè)坐標(biāo)系。

(5)恢復(fù)(R)：恢復(fù)已保存的 UCS 使它成為當(dāng)前 UCS；恢復(fù)已保存的 UCS 并不重新建立在保存 UCS 時(shí)生效的觀察方向。

(6)保存(S)：把當(dāng)前 UCS 按指定名稱保存。

(7)刪除(D)：從已保存的用戶坐標(biāo)系列表中刪除指定的 UCS。

(8)應(yīng)用(A)：其他視口保存有不同的 UCS 時(shí)；將當(dāng)前 UCS 設(shè)置應(yīng)用到指定的視口或所有活動(dòng)視口。

(9)?：列出用戶定義坐標(biāo)系的名稱，并列出每個(gè)保存的 UCS 相對(duì)于當(dāng)前 UCS 的原點(diǎn)以及 X、Y 和 Z 軸。

(10)世界(W)：將當(dāng)前用戶坐標(biāo)系設(shè)置為世界坐標(biāo)系。

2.如果倒角或圓角所創(chuàng)建的面不合適，可使用 “刪除面”命令刪除，調(diào)用刪除面命令方法：

    實(shí)體編輯工具欄：

    下拉菜單：[修改][實(shí)體編輯][刪除面]

[參考步驟]

1）繪制長(zhǎng)方體

    調(diào)用長(zhǎng)方體命令：

    實(shí)體工具欄：

    下拉菜單：[繪圖][實(shí)體] [長(zhǎng)方體]

    命令窗口：BOX '

    浩辰CAD提示：

    指定長(zhǎng)方體的角點(diǎn)或 [中心點(diǎn)(CE)] <0,0,0>:在屏幕上任意點(diǎn)單擊

    指定角點(diǎn)或 [立方體(C)/長(zhǎng)度(L)]:L '   //選擇給定長(zhǎng)寬高模式。

    指定長(zhǎng)度: 30'

    指定寬度: 20'

    指定高度: 20'

    繪制出長(zhǎng)30，寬20，高20的長(zhǎng)方體，如圖7-7所示。

2）倒角

    用于二維圖形的倒角、圓角編輯命令在三維圖中仍然可用。單擊“編輯”工具欄上的倒角按鈕，調(diào)用倒角命令：

    命令: _chamfer

    (“修剪”模式) 當(dāng)前倒角距離 1 = 0.0000，距離 2 = 0.0000

    選擇第一條直線或 [多段線(P)/距離(D)/角度(A)/修剪(T)/方式(M)/多個(gè)(U)]:在AB直線上單擊

    基面選擇...

    輸入曲面選擇選項(xiàng) [下一個(gè)(N)/當(dāng)前(OK)] <當(dāng)前>:'    //選擇默認(rèn)值。

    指定基面的倒角距離: 12'

    指定其他曲面的倒角距離 <12.0000>:'       //選擇默認(rèn)值12。

    選擇邊或 [環(huán)(L)]:在AB直線上單擊

    結(jié)果如圖7-8所示。

圖7-7  繪制長(zhǎng)方體圖              7-8 長(zhǎng)方體倒角

3）移動(dòng)坐標(biāo)系，繪制上表面圓

    因?yàn)楹瞥?span>CAD只可以在XY平面上畫(huà)圖，要繪制上表面上的圖形，則需要建立用戶坐標(biāo)系。由于世界坐標(biāo)系的XY面與CDEF面平行，且X軸、Y軸又分別與四邊形CDEF的邊平行，因此只要把世界坐標(biāo)系移到CDEF面上即可。移動(dòng)坐標(biāo)系，只改變坐標(biāo)原點(diǎn)的位置，不改變X、Y軸的方向。如圖7-9所示。

（1）移動(dòng)坐標(biāo)系

    命令: ucs

    當(dāng)前 UCS 名稱: *世界*

    輸入選項(xiàng)

    [新建(N)/移動(dòng)(M)/正交(G)/上一個(gè)(P)/恢復(fù)(R)/保存(S)/刪除(D)/應(yīng)用(A)/?/世界(W)] <世界>: M'          //選擇移動(dòng)選項(xiàng)。

    指定新原點(diǎn)或 [Z 向深度(Z)] <0,0,0>:  <對(duì)象捕捉 開(kāi)>選擇F點(diǎn)單擊

    也可直接調(diào)用“移動(dòng)坐標(biāo)系”命令：

    UCS工具欄：

    下拉菜單：[工具][移動(dòng)UCS（V）]

（2）繪制表面圓

    打開(kāi)“對(duì)象追蹤”、“對(duì)象捕捉”， 調(diào)用圓命令，捕捉上表面的中心點(diǎn)，以5 為半徑繪制上表面的圓。結(jié)果如圖7-10所示。

4）三點(diǎn)法建立坐標(biāo)系，繪制斜面上圓

（1）三點(diǎn)法建立用戶坐標(biāo)系

    命令: ucs

    當(dāng)前 UCS 名稱: *沒(méi)有名稱*

    輸入選項(xiàng) [新建(N)/移動(dòng)(M)/正交(G)/上一個(gè)(P)/恢復(fù)(R)/保存(S)/刪除(D)/應(yīng)用(A)/?/世界(W)] <世界>: N '        //新建坐標(biāo)系。

     指定新UCS的原點(diǎn)或[Z軸(ZA)/三點(diǎn)(3)/對(duì)象(OB)/面(F)/視圖(V)/X/Y/Z] <0,0,0>: 3'  //選擇三點(diǎn)方式。

    指定新原點(diǎn) <0,0,0>:在H點(diǎn)上單擊

    在正 X 軸范圍上指定點(diǎn) <50.9844,-27.3562,12.7279>:在G點(diǎn)單擊

    在 UCS XY 平面的正 Y 軸范圍上指定點(diǎn) <49.9844,-26.3562,12.7279>:在C點(diǎn)單擊

    也可用下面兩種方法直接調(diào)用“三點(diǎn)法”建立用戶坐標(biāo)系

    UCS工具欄：

    下拉菜單：[工具][新建UCS（W）][三點(diǎn)（3）]

（2）繪制圓

    方法同第3步，結(jié)果如圖7-10所示。

圖7-9 改變坐標(biāo)系              圖7-10 繪制上表面圓

5）以所選實(shí)體表面建立UCS，在側(cè)面上畫(huà)圓

（1）選擇實(shí)體表面建立UCS

    命令: ucs

    當(dāng)前 UCS 名稱: *世界*

    輸入選項(xiàng) [新建(N)/移動(dòng)(M)/正交(G)/上一個(gè)(P)/恢復(fù)(R)/保存(S)/刪除(D)/應(yīng)用(A)/?/世界(W)] <世界>: N '

    指定UCS的原點(diǎn)或[Z 軸(ZA)/三點(diǎn)(3)/對(duì)象(OB)/面(F)/視圖(V)/X/Y/Z]<0,0,0>:F '

    選擇實(shí)體對(duì)象的面:在側(cè)面上接近底邊處拾取實(shí)體表面

    輸入選項(xiàng) [下一個(gè)(N)/X 軸反向(X)/Y 軸反向(Y)] <接受>:'     //接受圖示結(jié)果。

    結(jié)果如圖7-8所示。

（2）繪制圓

    方法同上步，完成圖7-11所示圖形。

圖7-11 繪制側(cè)面上圓

2. 繪制如圖7-12所示的實(shí)體。通過(guò)繪制此圖形，學(xué)習(xí)二維圖形創(chuàng)建實(shí)體中拉伸命令的使用。

圖7-12  拱形體

1）命令選項(xiàng)：

    路徑(P)：對(duì)拉伸對(duì)象沿路徑拉伸?？梢詾槁窂降膶?duì)象有：直線、圓、橢圓、圓弧、橢圓弧、多段線、樣條曲線等。

2）可以拉伸的對(duì)象有：圓、橢圓、正多邊形、用矩形命令繪制的矩形、封閉的樣條曲線、封閉的多段線、面域等。

3）路徑與截面不能在同一平面內(nèi)，二者一般分別在兩個(gè)相互垂直的平面內(nèi)，如圖7-13所示。圓為拉伸對(duì)象，樣條曲線和矩形為路徑。

圖7-13 路徑拉伸

4）當(dāng)指定拉伸高度為正時(shí)，沿Z軸正方向拉伸；當(dāng)給定高度值為負(fù)時(shí)，沿Z軸反方向拉伸。

5）拉伸的傾斜角度：在-90°和+90°之間。

6）含有寬度的多段線在拉伸時(shí)寬度被忽略，沿線寬中心拉伸。含有厚度的對(duì)象，拉伸時(shí)厚度被忽略。

[參考步驟]

1）畫(huà)端面圖形

（1）調(diào)用矩形命令，繪制長(zhǎng)方形，長(zhǎng)100，寬80。

（2）調(diào)用圓命令，繪制直徑為60的圓。將視圖方向調(diào)整到“西南等軸測(cè)”方向，

（3）創(chuàng)建面域

    調(diào)用面域命令：：

    繪圖工具欄：

    下拉菜單：[繪圖][面域]

    命令窗口：REGION '

    選擇對(duì)象: 選擇長(zhǎng)方形和圓  找到 2 個(gè)

    選擇對(duì)象: '      //結(jié)束選擇

    已提取 2 個(gè)環(huán)。

    已創(chuàng)建 2 個(gè)面域。

（4）布爾運(yùn)算

    單擊“實(shí)體編輯工具欄”上的差集運(yùn)算命令按鈕，用長(zhǎng)方形面域減去圓形面域，。

2）拉伸面域

    調(diào)用拉伸命令：

    實(shí)體工具欄： 

    下拉菜單：[繪圖][實(shí)體][拉伸]

    命令窗口： EXTRUDE '

    命令: _extrude

    當(dāng)前線框密度:  ISOLINES=4

    選擇對(duì)象:在面域線框上單擊 找到 1 個(gè)

    選擇對(duì)象: '                                  

    指定拉伸高度或 [路徑(P)]: 20'

    指定拉伸的傾斜角度 <0>:'

    完成圖形如圖7-12所示。

3. 繪制如圖7-16所示的實(shí)體。通過(guò)繪制此圖形，學(xué)習(xí)二維圖形創(chuàng)建實(shí)體中旋轉(zhuǎn)命令的使用。

1）命令選項(xiàng)：

    定義軸依照：捕捉兩個(gè)端點(diǎn)指定旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸方向從先捕捉點(diǎn)指向后捕捉點(diǎn)。

    對(duì)象(O)：選擇一條已有的直線作為旋轉(zhuǎn)軸。

    X 軸(X)或Y 軸(Y):選擇繞X或Y軸旋轉(zhuǎn)。

2）旋轉(zhuǎn)軸方向：

    捕捉兩個(gè)端點(diǎn)指定旋轉(zhuǎn)軸時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸方向從先捕捉點(diǎn)指向后捕捉點(diǎn)。

    選擇已知直線為旋轉(zhuǎn)軸時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸的方向從直線距離坐標(biāo)原點(diǎn)較近的一端指向較遠(yuǎn)的一端。

3）旋轉(zhuǎn)方向：旋轉(zhuǎn)角度正向符合右手螺旋法則，即用右手握住旋轉(zhuǎn)軸線，大拇指指向旋轉(zhuǎn)軸正向，四指指向?yàn)樾D(zhuǎn)角度方向。

4）旋轉(zhuǎn)角度為0°～ 360°之間，圖7-17中為旋轉(zhuǎn)角度為180°和270°時(shí)的情況。

[參考步驟]

1）畫(huà)回轉(zhuǎn)截面

    新建一張圖，視圖方向調(diào)整到主視圖方向，繪制圖7-18（a）所示的封閉圖形，再繪制輔助直線AC，BD，

2）旋轉(zhuǎn)生成實(shí)體

    調(diào)用旋轉(zhuǎn)命令：

    實(shí)體工具欄： 

    下拉菜單：[繪圖][實(shí)體][旋轉(zhuǎn)]

     命令窗口： REVOLVE '

    命令: _revolve

    當(dāng)前線框密度:  ISOLINES=4

    選擇對(duì)象:選擇封閉線框 找到 1 個(gè)

    選擇對(duì)象: '         //結(jié)束選擇。

    指定旋轉(zhuǎn)軸的起點(diǎn)或

    定義軸依照 [對(duì)象(O)/X 軸(X)/Y 軸(Y)]: 選擇端點(diǎn)C     //按定義軸旋轉(zhuǎn)。

    指定軸端點(diǎn):選擇端點(diǎn)D

    指定旋轉(zhuǎn)角度 <360>:'   //接受默認(rèn)，按360°旋轉(zhuǎn)。

3）將輔助線AC、BD刪除。

    得到如圖7-16所示效果的圖。

5.   保存所繪三維圖。

以上就是浩辰機(jī)械CAD三維建模的全部操作過(guò)程，大家感興趣的可以動(dòng)手試試吧！