基于AutoCAD的三維實體建模探討

隨著計算機技術的飛速發展，三維CAD軟件日趨成熟，三維實體造型開始廣泛應用于產品或工程設計。目前，常用的三維建模軟件主要有AutoCAD、 Pro／Engineer、UG、Solidwork、CAXA等。雖然在上述幾種軟件中三維建模功能相AutoCAD對較弱，對形狀復雜的形體難以構建，且不便修改，但對于具有AutoCAD二維繪圖基礎的教師或技術人員，簡單易學，容易掌握，上手快。下面筆者結合AutoCAD三維實體建模的教學實踐，談幾點體會。

1 三維實體模型概述

三維模型包括線框模型、表面模型和實體模型。其中實體模型包括線、面、體的全部信息，是三種模型中最高級的一種。它不僅具有質量、體積等物理屬性，更接近于真實物體，而且實體之間能進行并、交、差等布爾運算，建立更加復雜的實體模型，并能進行消隱、著色和渲染。此外，實體模型還可以生成二維平面視圖、剖視圖和斷面圖，通過AutoCAD輸出的實體模型數據還可以提供給后續的數控加工和有限元分析。

2 AutoCAD的三維實體建模

2.1建模思路及方法

創建三維實體模型時，首先對模型的結構進行分析，無論模型的結構多么復雜，它總是由若干個簡單實體構成。因此，復雜模型的建立過程實際上是不斷創建簡單實體并將其組合的過程。當然，建立復雜模型的方案可能有好幾種，應選擇一種較方便、合理的方案進行建模。然后使用基本體或將二維圖形經拉伸或旋轉生成各個簡單實體。最后將各個簡單實體之間進行并、差、交等布爾運算和各種編輯操作獲得更加復雜的實體。

2.2建模技巧

2.2.1學會建立和管理用戶坐標系

在AutoCAD中，坐標系分為世界坐標系(WCS)和用戶坐標系(ucs)兩種。二維繪圖中使用的坐標系大都是世界坐標系，它是唯一且不變的。但在三維繪圖過程中，為了便于繪制和觀察圖形，除WCS外，用戶可以根據需要建立自己的坐標系--用戶坐標系(ucs)，這樣的坐標系其原點位置和x、y、z軸方向可以任意移動和旋轉，甚至可以依賴于圖形中某個特定的對象而變化。學會建立用戶坐標系將簡化三維建模過程，是三維建模的關鍵。

如圖1所示三維實體模型，繪制圓柱體A時采用圖中的世界坐標系(wcs)，而繪制圓柱體B時，當前坐標系應繞茹軸旋轉900，繪制圓柱體C時，當前坐標系應繞y軸旋轉90。，繪制圓柱體D時，應指定面或三點建立UCS。

另外，繪制復雜的三維圖形，由于需要建立的UCS數目較多，為了避免頻繁地進行坐標系變換，用戶可以通過UCS管理器將不同方向的UCS預先定義和保存好，在需要時隨時調用。