在AutoCAD中利用二維圖形實現實體造型的方法

【摘 要】本文章闡述了一種在AutoCAD2010中由二維基本域面圖形進行實體造型的簡單實用的方法。上述方法使用平面圖形形體分解法，分解成一個個御面圖形，通過拉伸、立體造型、切割成需要的立體幾何圖形，最后經過合并成需要的工件。充分使用已有平面域面圖形資源數據進行幾何數據空間交換，避免計算機輔助設計操作員頻繁改變AutoCAD用戶坐標系，精簡了AutoCAD建立立體模型的過程。從而使AutoCAD建立立體模型簡單、快速、準確、形象，達到計算機輔助操作員基本上都能進行AutoCAD三維立體模型的建立的目的。

【關鍵詞】AutoCAD；二維平面域面圖形；三維實體造型工件

現階段二維平面圖形在機械工程工件設計，工件生產制造和機械工件技術交流中都用AutoCAD圖紙，幾乎每個小型工廠都用AutoCAD圖紙。現在大部分場合，工廠都需要計算機輔助設計操作員通過AutoCAD做出工件三維實體造型來分析工件產品的立體特性、動態特性、直觀性地表達工件設計的立體效果、構造動畫效果模型等。因此，AutoCAD三維工件模型設計是現代化生產工件輔助設計必須常用的手段之一。

1.AutoCAD三維立體模型建模的主要方法

建立三維立體模型時，第一步先對三維立體模型的整體結構進行分析、歸納，選擇最簡單、快速的建立模型方法，構建三維立體模型的各個部分平面御的實體，使用AutoCAD構建長方體、球體、圓柱體、圓環體、楔體、圓環等基本、簡單的三維實體，或進過把二維平面御面圖形拉伸和旋轉構建三維實體模型，接著對三維實體模型進行切割、編輯、布爾運算等AutoCAD操作，最后構建成復雜的三維實體工件模型。

現在當我們已經繪出二維平面圖形的時候，接著就可以使用形體分解方法，把復雜工件分解成幾個基本幾何圖形的組成部分，接著把分解出的各部分平面御圖形，根據平面御圖形形在基本視圖中的空間位置，把平面御圖形分批復制、粘貼至AutoCAD另一圖形文件中，然后使用拉伸和旋轉等AutoCAD命令構建相應部分的相應三維實體，最后經過組合、切割、編輯，構建出完整三維實體模型。這樣我們既能充分使用已經繪制的平面圖形資源，節省了二維平面圖形的繪畫，還能避免AutoCAD操作員經常改變用AutoCAD戶坐標系，精簡AutoCAD構建三維立體模型過程，簡化操作、直觀繪制，大大地提高了三維立體模型建模的工作效率。

2.三維立體構建模型模實例

首先我們以工件支架為例子，詳細敘述由二維平面圖形構建三維立體模型的繪制方法及基本步驟。

2.1三維工件形體分解，特征平面視圖

用形體分解法分解圖，把工件支架平面圖分解成五部分，分別為底板平面域面、空心圓柱平面域面、耳板平面域面、肋板平面域面、空心圓柱凸臺平面域面。把“平面三視圖”的文件中，使用AutoCAD實體編輯和平面繪圖命令，如復制、修剪、鏡像、特性匹配、直線等，分別剪切出工件各部分及輔助部分的特征域面視圖。

2.2構建三維立體模型實體

現在把工件組成部分的視圖按照工件所處基本視圖中的位置排序，一個一個將文件復制，接著粘貼到另一新建的AutoCAD文件中去。AutoCAD拉伸時的高度只能沿當前UCS坐標軸的Z軸方向拉伸，AutoCAD復制和粘貼時候要特別注意UCS坐標系的Z軸方向。AutoCAD針對輸出工件數據的圖形文件在復制操作前要改變擺放角度，使工件平面視圖處于正確的位置。爾對于接受工件數據的圖形文件，在AutoCAD粘貼操作前要調整好AutoCAD用戶坐標系UCS坐標軸的Z軸方向，以便生成不同方向的三維實體模型，滿足AutoCAD繪圖需要。

（1）執行AutoCAD平面復制命令，選擇文件“三維平面視圖”中的域面圖形。

（2）新建AutoCAD一個圖形文件，命名為“三維實體造型”。因為AutoCAD缺省視圖為俯視圖，可以直接把分解的平面視圖粘貼到三維實體造型文件里。

（3）選擇圖執行AutoCAD的面域）命令，接著對由平面圖構建的面域分別執行差集、交集、并集等布爾運算命令，減去一個平面圓后產生一個嶄新的平面面域。

（4）在AutoCAD繪圖區里單擊視圖工具條中的西南等軸測按鈕，顯示將當前視圖轉換為正等軸測圖，正等軸測圖使用的俯視圖的用戶坐標系UCS，接著再一個一個拉伸上述步驟中產生的平面面域，最后產生三維實體造型。

2.3最后構建的工件支架的三維實體造型立體圖

這步主要是相對工件零件的組成特點，熟練地綜合使用移動、切割、復制、三維陣列、三維鏡像、并集、差集、交集等AutoCAD命令，把上步產生的實心體進行編輯組合成工件實體模型。

2.3.1根據工件三維立體模型相對位置移動各三維實體的組成部分

移動的關鍵點是三維實體的定位，如果必須精確地進行三維定位，第一步要設置相應的參數。在AutoCAD“對象捕捉”選項卡里，對象捕捉設置的捕捉方式是端點捕捉、中點捕捉、圓心捕捉等。在“捕捉和柵格”選項卡里，捕捉類型是極軸捕捉，設置極軸間距為1。在“極軸追蹤”選項卡里，極軸角設置的“角增量”為90°。 接著移動三維實體模型時，可使用“對象捕捉”功能精準地捕獲三維實體模型上的特定點。假設三維實體模型位移點對應于基準點是在沿X，Y軸方位移動時候，使用AutoCAD的自動追蹤功能，則非常快捷方便。

2.3.2使用AutoCAD的布爾運算命令，完成工件支架的三維模型構建

現在相對復雜工件零件，在構建模型的時候并不必須精準地繪制工件零件每一個組成部分的三維實體模型，接著把它們做布爾運算的并集。而是精簡其中的一些部件線條，三維實體模型并不是恰如其分顯示空心圓柱與空心圓柱凸臺的構件外形，并且是互相間產生干涉和衍射。假設在三維實體合并時，第一步對各構成部件求布爾運算的并集，接著把塔上面相對應的要素（中空部分）求布爾運算差集，最終就能夠消除干涉和衍射的作用，精簡AutoCAD繪制三維立體模型的過程。

2.3.3最后三維立體模型圖像的渲染、著色處理

渲染（Render）能產生真實如實際的三維的圖像，使三維實體模型顯示表面色彩或以某種金屬或木質材質表現出來，并且形成透視立體效果。

在AutoCAD三維實體模式圖中添加各種光源，對實體添加各種金屬或木質等材質，經過AutoCAD渲染后效果真實如物。

3.結論

在AutoCAD中由二維平面域面圖形進行三維實體造型時，首先在AutoCAD構建相同一個三維模型模型的方法應該有相當多的方法，但是必須掌握如下述幾方面的繪圖操作：使用剪貼板交換二維平面圖形數據時，我們一定要關注AutoCAD用戶坐標系UCS的對應關系，主要是Z軸方向；構建三維立體模型的繪圖過程一定關注工件零件的機械加工制造工藝過程；設置優秀的AutoCAD繪圖環境可以確保AutoCAD移動時精準定位；有步驟的布爾運算次序可以清除衍射、干涉所產生輻射。通過以上步驟一定能精簡構建模型步驟，提升構建模型功效，獲得事半功倍的能效。

【參考文獻】

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