利用AutoCAD绘制实体
【关键词】：模型、实体、命令、消隐、渲染、编辑、修改
【摘要】：在AutoCAD软件中，三维图形的表达可分为三种形式：线框模型、表面模型、实体模型。本文主要讲述如何利用AutoCAD来绘制各类三维实体模型，并且进行消隐、着色、渲染处理。
机械制图中常采用二维图形表达零件、机器，但是二维图形缺乏立体感，而三维图形能直观地反映空间立体形状，立体感强，可以辅助人们读懂二维图。
在AutoCAD软件中，三维图形的表达可分为三种形式：线框模型、表面模型、实体模型。线框模型是以物体的轮廓线架表达物体的，模型结构简单 , 但用该法得来的三维图形不具有面、实体的性质，不能消隐、渲染、着色等处理。表面模型是用面来组成和描述三维物体的，具有面的信息，没有实体信息，可进行消隐、渲染、着色等处理。实体模型是三种模型中最高级的一种,既具有面的性质，也具有体的信息，可以进行质量、重心等计算，也可进行消隐、渲染、着色等处理。而且具有绘图迅速、准确、可以自动生成三视图的功能。
用AutoCAD绘制实体模型大致有以下三种基本方法：
一、直接利用绘制实体命令快速画出基本几何体，然后利用布尔逻辑运算进行编辑、修改成为叠加、切割类的组合体（零件）。
(一)、如下例切割体（见图2）：
在西南等轴测图状态下：
1、首先利用“BOX”命令画出下 部长方体。（见图1）
2、使用“UCS”命令，将坐标系置于下部大长方体的前端面上。
3、利用“CYLINDER”命令画出上部小圆柱体。
4、利用布尔运算中的“减集”可以自动生成切割后的图形。
5、利用“渲染”命令及利用着色面命令将前部染成红色。（见图2）
（二）、再如下例叠加类实体：
在西南等轴测图状态下：
1、利用“CYLINDER”命令画出下部大圆柱体。
2、利用“CYLINDER”命令画出上部小圆柱体。
3、利用布尔运算中的“并集”可以自动生成相贯线。
4、利用渲染命令“RENDER”并选择照片级真实感渲染类型，可得到富有真实感的图像。
（三）、利用剖切的方法绘制切割体
在实际生产中，机件的结构形状是多种多样的，我们主要用视图来表达机件的外部结构形状，而复杂的内部结构则由剖视图来表达，这就需要对内部复杂的实体进行剖切。剖切时可以选择[3点]、[Z轴上点]、[XY面]、[XZ面]、[ZY面]等选项进行剖切。如切割球（见图4）：
在西南等轴测图状态下：
1、利用“SPHERE”绘制出球体。
2、利用剖切命令“SLICE”在“YZ”“XY”“ZX”投影面方向进行三次剖切 （过球心）。
3、进行消隐处理。
二、可采用拉伸的方法创建规则的几何体和不规则的机件。
拉伸时可以沿高度、路径两种方式进行拉伸。
（一）、沿高度方向创建规则的几何体
利用“ EXTRUDE”命令可以沿高度方向拉伸出棱柱体、圆柱体、棱锥体、圆锥台（体）等，其高度方向与Z轴方向一致，此时要及时灵活调整UCS的设置，使Z轴方向与几何体的高度方向一致。如图5,可以方便的生成多边形棱柱、棱锥体。
（二）、沿高度方向创建不规则的机件
在现实生活和生产中，经常遇到不规则形体，此时需在世界坐标系中画出基本轮廓线，并且一定编辑成多段线，然后沿高度方向才能进行拉伸并转换到等轴测图状态下。如扳手（见图6）：
1、画出扳手的基本轮廓，并编辑成多段线。
2、拉伸成一定的厚度。
3、转换到东南等轴测图状态下，并进行渲染及利用着色面将上部染成绿色。
（三）、沿路径曲线方向拉伸不规则物体
沿路径曲线拉伸，大大扩展了创建实体的范围，利用它可以绘制管路、钩子等，绘制时应注意下列原则：
1、路径曲线不能和拉伸轮廓共面。
2、在拉伸时，拉伸轮廓处处与路径曲线垂直。
如钩子（见图7）：
在世界坐标系下：1、画出路径曲线的形状。（见图7 ）
2、输入“PEDIT”，将图中的曲线转化为多段线，并转化为轴测图状态。
3、将坐标轴Y轴旋转90°。（保证路径曲线不能和拉伸轮廓共面）
4、输入“CIRCLE”，其圆心捕捉钩子的尾端点，画出钩子的端面圆。
5、点击“EXTRUDE”，可以将端面圆沿路径曲线拉伸为钩子。
7、点击“视图” →“渲染” ，进行渲染处理。
三、可以采用三维旋转的方法构建回转体零件
盘套类、轴类零件零件均属于回转体零件，我们可以方便的使用该命令生成轴测图。如轴承支座轴测图：（见图8）
在世界坐标系下：
1、画出轴承支座的截面形状及回转中心线。（见图8）
2、使用“绘图”→“实体”→“旋转”命令，将轴承支座的截面绕回转中心线360°。
3、转换成西南等轴测状态，并用“修改”→“三维操作”→“ 三维旋转”命令， 使图形绕X轴旋转180°。
4、使用“视图”→“消隐”命令，进行消隐处理。
四、熟练运用三维阵列、三维旋转、三维镜像操作命令绘制复杂物体
运用三维阵列命令“3DARRAY”可以将某一部分实体结构按照环形、矩形排列复制成若干相同部分，避免了使用“COPY”命令时操作繁琐，需要确定粘帖位置的缺点。运用三维旋转命令“ROTATE3D” 可以将某一部分实体结构进行必要的旋转，一般使用绕[X轴]、[Y轴]、[Z轴]这些选项旋转即可满足要求。 如吊扇：（见图9）
1、画出扇体（一个圆台与二个圆柱叠加，绘制时即时定义用户坐标系的位置）。
2、拉伸出一个厚度很小的长方体叶片。
3、使用命令“3DARRAY”生成 均布的三个叶片。（阵列中心点为扇体轴线）
4、使用命令“ROTATE3D”将每个叶片旋转一定角度。
5、进行渲染处理。
运用三维镜像“MIRROR3D”命令有助于绘制一些对称的实体结构，调用该命令时，AutoCAD提示用户选择对象和镜像面，在选择镜像面时有[XY面]、[XZ面]、[YZ面]、[3点]等选项，我们可以根据需要复制出对称的另一端。如图10（拱桥），具体画图步骤如下：
1、画出拱形桥墩端面、护栏端面并各自编辑成多段线，还要画出上端辅助弧线，并且八等分弧线，见图11
2、将图形绕Y轴旋转90°,并将坐标系定义在桥墩左端点。
3、用“EXTRUDE”命令拉伸桥墩、护栏至一定桥宽一半尺寸，见图12。
4、画出护栏上的一个立柱，注意柱子上端球心应定位在辅助弧线上的节点上，并以该节点为基点复制出七个立柱在其余七个节点上，使用并集命令将八个柱子、桥身、护栏合并。
5、运用“MIRROR3D”命令将图中所有结构生成对称的前后两部分，镜像平面选择过I点的XY面，运用并集命令将桥体合并为一体。
综上所述，使用以上几种绘制方法可以绘制不同种类的三维实体模型，绘制时，一定要根据需要及时使用命令“UCS”来定义坐标系的位置，而且要使基本体的高度、拉伸体的拉伸方向与坐标系中的Z轴处于平行状态，同时还要熟练运用“三维旋转”“三维阵列” “三维镜像 ”等命令，这样就能快速、准确地绘制出各种形状的组合体、零件的实体图来。
参考书目：
1、《计算机绘图（中级） 上机实验指导与试题汇编》 中国民航出版社 李光耀等编著
2、《AutoCAD经典设计实例集粹》 人民邮电出版社 新星软件工作室
