CAD除了強大二維繪圖功能外還具備基本的三維造型能力。若物體并無復雜的外表曲面及多變的空間結構關系,則使用CAD可以很方便地建立物體的三維模型。本章我們將介紹CAD三維繪圖的基本知識。


1. 三維幾何模型分類

在CAD中,用戶可以創建3種類型的三維模型:線框模型、表面模型及實體模型。這3種模型在計算機上的顯示方式是相同的,即以線架結構顯示出來,但用戶可用特定命令使表面模型及實體模型的真實性表現出來。


1.1 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據,用戶也不能得到對象的質量、重心、體積、慣性矩等物理特性,不能進行布爾運算。圖11-1顯示了立體的線框模型,在消隱模式下也看到后面的線。但線框模型結構簡單,易于繪制。


1.2 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。對于計算機輔助加工,用戶還可以根據零件的表面模型形成完整的加工信息。但是不能進行布爾運算。如圖11-2所示是兩個表面模型的消隱效果,前面的薄片圓筒遮住了后面長方體的一部分。


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1.3 實體模型


實體模型具有線、表面、體的全部信息。對于此類模型,可以區分對象的內部及外部,可以對它進行打孔、切槽和添加材料等布爾運算,對實體裝配進行干涉檢查,分析模型的質量特性,如質心、體積和慣性矩。對于計算機輔助加工,用戶還可利用實體模型的數據生成數控加工代碼,進行數控刀具軌跡仿真加工等。如圖11-3所示是實體模型。


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實體模型


2. 三維坐標系實例——三維坐標系、長方體、倒角、刪除面


CAD的坐標系統是三維笛卡兒直角坐標系,分為世界坐標系(WCS)和用戶坐標系(UCS)。圖11-4表示的是兩種坐標系下的圖標。

圖中“X”或“Y”的剪頭方向表示當前坐標軸X軸或Y軸的正方向,Z軸正方向用右手定則判定。


世界坐標系


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表示坐標系的圖標


缺省狀態時,CAD的坐標系是世界坐標系。世界坐標系是唯一的,固定不變的,對于二維繪圖,在大多數情況下,世界坐標系就能滿足作圖需要,但若是創建三維模型,就不太方便了,因為用戶常常要在不同平面或是沿某個方向繪制結構。如繪制圖所示的圖形,在世界坐標系下是不能完成的。此時需要以繪圖的平面為XY坐標平面,創建新的坐標系,然后再調用繪圖命令繪制圖形。


用戶坐標系


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