第4章 三 维 建 模

AutoCAD中为用户提供了最基本的坐标系系统，通过对坐标系系统的调整，用户可以创建和观察各类三维实体。在AutoCAD中支持3种类型的三维建模：线框模型、曲面模型和实体模型。线框模型是真实三维对象的边缘或骨架表示，即用直线和曲线表示。曲面模型由网格组成，在二维图形和三维图形中都可以创建网格，但其主要在三维空间中使用。AutoCAD推出的2010版本，在三维功能方面作了进一步加强，为用户提供了强大的三维制图与编辑功能，可以完成各种复杂的实体建模。

本章将为读者讲解使用AutoCAD 2010进行三维建模的技术和方法，希望读者通过本章的学习，可以快速地掌握各类三维技术。

4.1 工作空间

启动AutoCAD 2010时，“工作空间”工具栏会显示在工作空间的上方，如图4-1所示，在下拉菜单中进行选择，可以切换工作空间。

图4-1 “工作空间”工具栏

其中，系统预置了3个工作空间。

● “二维草图与注释”：显示与二维相关的功能区布置。

● “三维建模”：显示与三维相关的功能区布置，并显示“工具”选项板。

● “AutoCAD经典”：不显示功能区，显示菜单栏，显示工具栏。

工作空间的区别实际上是对界面的定制，“功能区”中的选项卡和面板是集成起来的工具栏，也可以对工作空间进行自定义，构建符合自己习惯的工作界面。使用不同的工作界面对程序的使用没有影响，本书不作过多介绍。

选择三维建模工作空间，将会进入如图4-2所示的工作界面。它与本书第1章所介绍的“二维草图与注释”和“AutoCAD经典”工作空间的工作界面略有不同，主要体现在：工作空间的功能区选项卡和面板主要集成了三维的功能。三维建模工作空间中包含了三维建模中常用的面板，不同类型的面板集成在一个选项卡下面。

图4-2 三维建模工作空间

4.2 三维导航

所谓三维导航命令，主要是与视图相关，用于控制三维视图的一些功能，在AutoCAD工具栏中有如下这些涉及到三维导航的功能，它们是：“动态观察”、“视图”、“三维导航”、“漫游和飞行”以及“相机调整”工具栏，如图4-3所示。在三维建模空间一般也有相应的面板可进行操作。

图4-3 与三维导航相关的工具栏

接下来分类介绍这些命令的使用，为了与本书之前保持一致性，提到命令时一般使用菜单项选择的调用方法，一般命令都有单击工具栏按钮和输入命令提示符的可替代方法，不再赘述。

4.2.1 三维视图

第3章介绍二维显示控制时已经提到，视图就是观察位置和观察角度的特征总和。对二维图形而言，视图仅包含了位置和缩放的信息，而对三维实体，视图的内涵则广得多，观察方向将会直接影响视图，工程中提到的“主视图”、“俯视图”以及“西南等轴测视图”等概念，正是以观察方向对视图进行的描述。

视点位置、视角方向、视角大小和投影方式决定了一个视图。

1. 缩放和移动

使用“标准”工具栏中的按钮或选择“视图”菜单中的命令，可以对三维图形进行缩放和移动，使用方法和效果与二维相同。

2. 回旋和调整视距

使用“相机调整”工具栏中的按钮或“视图”|“相机”菜单中的命令，可以对当前视图的观察点进行调整，其效果类似于缩放和平移。

3. 投影方式

在任何一个三维视图操作进行的时候（注意一定要在非“二维线框”视觉样式下），譬如平移或者缩放，单击鼠标右键，将会弹出如图4-4所示的三维导航快捷菜单，用户可以在导航模式中选择合适的导航模式，也可以在菜单中选择“平行模式”或者“透视模式”以控制视图中实体的投影方式，在透视图和轴测图间切换，用户需要注意的是，有些导航模式下只能使用透视模式，这个时候“平行模式”菜单不可用。两种视图的区别如图4-5所示。透视投影更具有真实感，而平面投影是通过二维线框对三维实体的一种描述。

  图4-4 三维导航快捷菜单 图4-5 透视投影(左)和平面投影(右)

三维视觉样式的改变也会自动引起投影方式的改变，视觉样式操作的介绍在本章4.4节中介绍。

4. 预设视图

AutoCAD 2010提供预设视图可供选择，通过选择“视图”|“三维视图”菜单中的命令可以在这些视图中切换，也可单击“视图”工具栏中的按钮或“视图”面板中的下拉菜单。

系统提供的预设三维视图包括俯视、仰视、主视、左视、右视、后视、西南等轴测、东南等轴测、东北等轴测和西北等轴测。其中前6种视图在平面投影的模式下为平面视图，也就是一般图纸上的平面图。

使用系统预设的视图，在各个正交视图中进行切换，可以全面地观察三维实体，把握三维实体的构造。

如图4-6所示，是一个实体在西南等轴测和东北等轴测视图中的外观，投影方式为平面投影。

图4-6 西南等轴测和东北等轴测

4.2.2 动态观察

选择“视图”|“动态观察”菜单中的命令可以调用动态观察命令，包括受约束的动态观察、自由动态观察和连续动态观察，它们在“动态观察”工具栏和“默认”选项卡的“视图”面板中均有按钮，可以方便地调用。

1. 受约束的动态观察

选择“视图”|“动态观察”|“受约束的动态观察”命令，进入受约束的动态观察命令，此时要沿 XY 平面旋转，请在图形中单击并向左或向右拖动光标；要沿 Z 轴旋转，请单击图形，然后上下拖动光标；要沿 XY 平面和 Z 轴进行不受约束的动态观察，可以按住Shift键并拖动光标，此时用户相当于使用三维自由动态观察命令。

2. 自由动态观察

选择“视图”|“动态观察”|“自由动态观察”命令，进入自由动态观察命令，此时观察没有约束，可以自由地改变方向，通过鼠标在图形界面中的拖动来实现。此时图形中出现一个导航球，将光标置于导航球的象限点的小圆中，可以对图形进行约束的旋转。

3. 连续动态观察

选择“视图”|“动态观察”|“连续动态观察”命令，进入连续动态观察命令，连续动态观察与自由动态观察的观察方式类似，当拖动鼠标可以使视图中的对象连同坐标系随之旋转和移动，放开鼠标之后，对象将会继续保持旋转和移动，从而得到连续观察。

3种观察模式中，均可以右击，弹出如图4-7所示的快捷菜单，其中的“启用动态观察自动目标”选项用以控制是否以观察对象作为旋转中心，若不选择此项则改变观察方向是旋转的观察点，默认情况和一般使用时应开启此项。

动态观察的优点在于可以观察到实体旋转中的连续形态，而不仅仅是某几个三维视图中的图形，也可使用动态观察命令，选取合适的观察角度和视野，作为当前的视图，还可按照4.2.1节介绍的方法将视图命名保存。

图4-7 动态观察时的右键快捷菜单

启用动态观察后，若当前视图的投影方式为平面投影，则将自动切换为透视投影。

完成动态观察后，按Esc键可以退出动态观察，当前的视图保持不变。

4.2.3 漫游和飞行

使用动态观察主要是站在观察者的角度旋转图形对象，使用漫游和飞行命令则相当于改变观察者的位置以改变视图。

选择“视图”|“漫游和飞行”|“漫游”和“视图”|“漫游和飞行”|“飞行”命令即可进入漫游和飞行观察模式。调用这两个命令同样可以选择“漫游和飞行”工具栏中的按钮。

在这两种观察模式下，通过观察者位置的改变来改变视图，因此形象地称为“漫游”和“飞行”，漫游模式下穿越模型时，观察者被约束在XY平面上；飞行模式下，观察点将不受XY平面的约束，可以在模型中任何位置穿越。漫游和飞行观察模式在室内效果图中的使用极为广泛，可以通过这两项功能准确地找到室内观察的视角并观察室内的效果。

将观察者的高度设定为普通人眼的高度，使用漫游模式在房屋模型的内部进行观察，可以获得身临其境的效果。使用飞行模型则可以自由移动观察点，得到从高处往下鸟瞰房屋以及在靠近地面位置观察的效果图。

漫游和飞行模式必须在透视图下进行，进入漫游或飞行观察模式，系统将会弹出如图4-8所示的“定位器”选项板，选项板上部是一个“小地图”，给出观察点以及当前实体缩小的预览。在预览框中，单击鼠标拖动位置指示器可以调整用户的位置，拖动目标指示器可以调整视图的方向，图4-9为创建漫游的室内效果图效果。

在“定位器”选项板的“常规”选项组中，通常需要设置的是“位置Z坐标”和“目标Z坐标”，“位置Z坐标”用于设置人眼的高度，“目标Z坐标”用于设置观察目标的高度，这两个坐标的连线就是视线在高度上的方向。

因此，对于用户来说，手动调整位置指示器位置、目标指示器位置，以及设置“位置Z坐标”和“目标Z坐标”是使用漫游和飞行的4个要点。

图4-8 “定位器”选项板 图4-9 漫游和飞行实例

4.2.4 控制盘

SteeringWheels(控制盘)是AutoCAD 2010版本新提供的功能，它将多个常用导航工具结合到一个单一界面中，从而为用户节省了时间。控制盘上的每个按钮代表一种导航工具，用户可以以不同方式平移、缩放或操作模型的当前视图，控制盘上各按钮功能如图4-10所示。

图4-10 控制盘各导航工具

如果控制盘在启动时固定，它将不跟随光标移动，还会显示控制盘的“首次使用”气泡。“首次使用”气泡说明控制盘的用途和使用方法，用户可以在“SteeringWheels设置”对话框中更改启动行为。

用户可以通过单击状态栏的SteeringWheels 按钮来显示控制盘。显示控制盘后，可以通过单击控制盘上的一个按钮或单击并按住定点设备上的按钮来激活其中一种可用导航工具。按住按钮后，在图形窗口上拖动，可以更改当前视图，松开按钮可返回至控制盘。控制盘上的8个工具功能如下。

● “中心”工具用于在模型上指定一个点作为当前视图的中心。该工具也可以更改用于某些导航工具的目标点。

● “查看”工具用于绕固定点水平和垂直旋转视图。

● “动态观察”工具用于基于固定的轴心点绕模型旋转当前视图。

● “平移”工具用于通过平移来重新放置模型的当前视图。

● “回放”工具用于恢复上一视图。用户也可以在先前视图中向后或向前查看。

● “向上/向下”工具沿屏幕的Y轴滑动模型的当前视图。

● “漫游”工具模拟在模型中的漫游。

● “缩放”工具用于调整模型当前视图的比例。

4.2.5 相机视图

相机视图是视图的一种，它将视图的观察者作为一个对象显示在图形中，并可以修改相机的各种参数以调整视图参数。相机作为图形中固定的对象，可以精确地控制相机的各项参数，从而控制相机的视图。

1. 创建相机

选择“视图”|“创建相机”命令可以创建相机，也可以单击“视图”工具栏或面板中的相应按钮。

进入命令之后，在命令提示区的提示之下分别指定相机所在的位置、相机观察的位置以及相机的名称等参数，也可直接按Enter键完成相机建立，系统自动将相机命名为“相机1”、“相机2”等。创建好的相机如图4-11所示。

2. 编辑相机参数

选择已创建的相机，并打开“特性”选项板，可以在选项板中看到相机的多项参数，如图4-12左图所示，相机被选中后，也将会显示出如图4-12右图所示的蓝色夹点。在“特性”选项板中修改参数或直接使用夹点编辑，是相机编辑的两种手段。

图4-11 创建相机 图4-12 相机的选项板选项和编辑夹点

其中各项参数如下所示。

● “相机位置”：观察点的位置，使用坐标点给出，或者拖动相机上的夹点改变位置。

● “目标位置”：目标点的位置，使用坐标点给出，或者拖动目标矩形中心的夹点改变位置。

● “焦距”：由观察点和目标点位置共同决定。

● “视野”：相机视图中显示范围的大小，拖动镜头目标位置的矩形框四边中点上的箭头夹点可以修改。

● “摆动角度”：相机视图相对于水平线旋转的角度。

● “剪裁”：指定剪裁平面的位置，在相机预览中，将隐藏相机与前向剪裁平面之间以及后向剪裁平面与目标之间的所有对象，以便观察实体内部结构。

单击选择一个相机，系统自动弹出如图4-13所示的“相机预览”对话框，其中实时显示相机视图的预览，作为调整相机时的参考。

在三维实体中编辑相机的参数有时缺少直观性，最好的方法是根据图形的尺寸和坐标给出相机参数的精确坐标。如需根据图形的实际情况进行编辑，则可以使用视口命令，在图形中同时显示俯视图和主视图两个视口，在俯视图上拖动夹点操作将会被限制在XY平面上，主视图上的拖动夹点操作将会被限制在ZX平面上，由两个平面视图上的位置可以完全定位相机。具体的例子在本书第9章室内渲染的章节中。

3. 使用相机视图

定义完成相机之后，可以使用相机视图，直接选择“视图”工具栏中下拉菜单中的相机视图命令即可，如图4-14所示。

图4-13 “相机预览”对话框 图4-14 选择相机视图

相机视图因参数详尽且可精确修改而具有很多优点，尤其在建筑室内和室外效果图方面使用非常广泛。

4.3 三维坐标系

指定三维坐标与指定二维坐标的方法基本相同，在三维绘图中若仅输入两个坐标则默认为第三个坐标为0的三维坐标，也就是位于XY平面上的点。三维坐标系因维度的增加而增加了复杂程度。

4.3.1 三维点的指定

与二维工作环境类似，三维空间中模型最简单的元素仍然是点，因此很多三维操作都是以点的指定为基础。点的指定主要有以下3种方式：坐标输入、关键点捕捉和追踪、在平面UCS中指定。

三维工作空间是以二维的显示来表达三维，因此无法直接通过在工作空间中的单击来获取点，即使可以，也是程序加以约束之后所得到的点，不一定是用户所需。

1. 坐标输入

本书前面已经介绍坐标系，三维工作空间里，坐标仍然是定位点的精确手段，且与二维操作中类似，三维坐标也分为绝对和相对两种，坐标的指定方式也分为直角坐标、圆柱坐标和球坐标。

对图形尺寸的把握在三维建模中显得更为重要，因为相当一部分点都是通过坐标的方式指定的。

此外还应当注意的是，使用坐标系时应当确认当前所使用为何种坐标系，与二维绘图中坐标系保持不变相比，三维操作要经常根据需要改变坐标系。

2. 捕捉和追踪

二维对象的关键点，三维对象的下级二维对象的关键点，仍然可以被捕捉到，且可以利用捕捉到的关键点使用追踪功能，方法与二维时相同，不再赘述。

3. 使用平面UCS

使用平面UCS可以在三维空间中的某个平面内进行点的指定以及二维对象的创建，然后转化为空间中的三维对象，这种方法极为典型，平面UCS的使用将在4.3.2节中详细介绍，而通过二维对象生成三维实体的操作则在本章4.5.2节详细介绍。

4. 使用DUCS

按下状态栏中的DUCS按钮，可以启动DUCS(动态UCS)功能，在这个功能下，创建三维对象可以以图形中已经存在的平面作为初始平面，而不需要进行改变坐标系的操作。

4.3.2 UCS用户坐标系

AutoCAD 2010提供了两个坐标系：世界坐标系(WCS)的固定坐标系和用户坐标系(UCS)的可移动坐标系。可以根据用户需要在已有的UCS中进行切换，也可以建立和编辑新的UCS坐标系。

坐标系的命令主要通过选择“工具”|“新建UCS”菜单中的“工具”|“命名UCS”命令或单击UCS和UCS II工具栏中的按钮来调用。UCS和UCS II工具栏如图4-15所示。

1. 预置UCS

AutoCAD定义了6种常用的坐标系，称为正交UCS，它们分别是“俯视”、“仰视”、“主视”、“后视”、“左视”和“右视”，“俯视”UCS(坐标系)即在俯视图中所见为XY平面所确定的坐标系，其他类似。一般情况下，WCS(世界坐标系)与“俯视”UCS是一样的。

因此“俯视”UCS与“仰视”UCS的区别在于，Y轴与Z轴反向而X轴相同。

直接在此工具栏中下拉菜单中选择，即可切换当前图形中的坐标系。特殊的情况在于，当用户将视图设置为6个平面视图时，系统自动切换为相应的正交UCS。

同样的操作可以通过UCS对话框来实现，选择“工具”|“命名UCS”命令来打开此对话框，在其中的“正交”页面上可以看到上述的正交UCS，选择某个并单击“置为当前”按钮即可。

2. 新建UCS

选择“工具”|“新建UCS”菜单中的命令，命令提示区将会提示“指定 UCS 的原点或 [面(F)/命名(NA)/对象(OB)/上一个(P)/视图(V)/世界(W)/X/Y/Z/Z 轴(ZA)] <世界>:”，命令提示区中的选项与“工具”|“新建UCS”菜单中的子菜单项是一致的，它们给出指定新坐标系的方式，含义如下。

● “面”：指定图形中已经存在一个面，系统自动以这个面作为XY平面建立坐标系。

● “命名”：选择此选项可以对新建的UCS命名。

● “对象”：指定一个图形对象，系统根据这个对象自动建立坐标系。

● “上一个”：切换到上一个使用过的坐标系。

● “视图”：切换为6个以视图命名的正交坐标系。

● “世界”：切换为世界坐标系。

● “X/Y/Z”：通过将当前坐标系绕X/Y/Z轴旋转某个角度的方式得到新坐标系。

● “Z轴”：指定原点以及Z轴方向以得到新坐标系。

● 默认方式：依次指定原点、X轴方向和Y轴方向以得到新坐标系。

指定新建UCS的参数之后，对新的UCS进行命名，则这个UCS将会出现在UCS对话框中，可以进行选择，执行置为当前、重命名或删除等操作。

3. 当前UCS的平面视图

这是新建UCS的一个应用，如图4-16所示，在一个长方体的侧面上添加文字，首先选择“工具”|“新建UCS”|“面”命令，选择长方体的这个侧面，建立一个以这个侧面为XY平面的坐标系，接下来选择“视图”|“三维视图”|“平面视图”|“当前UCS”命令，系统将视图改换为以当前UCS的XY平面决定的平面视图，所有的绘图操作都将在这个平面视图中完成，接下来使用添加文字命令即可。

4.4 视觉样式

在AutoCAD中，视觉样式是用来控制视口中边和着色的显示。一旦应用了视觉样式或更改了其设置，就可以在视口中查看效果。

用户选择“视图”|“视觉样式”菜单中的子菜单命令可以观察各种三维图形的视觉样式，选择“视觉样式管理器”子菜单命令，打开视觉样式管理器，如图4-17所示。

AutoCAD提供了以下5种默认视觉样式。

● 二维线框：显示用直线和曲线表示边界的对象。光栅和OLE 对象、线型和线宽均可见，如图4-18所示。

● 三维线框：显示用直线和曲线表示边界的对象，如图4-19所示。

● 三维隐藏：显示用三维线框表示的对象并隐藏表示后向面的直线，如图4-20所示。

● 真实：着色多边形平面间的对象，并使对象的边平滑化，将显示已附着到对象的材质，如图4-21所示。

● 概念：着色多边形平面间的对象，并使对象的边平滑化。着色使用古氏面样式，一种冷色和暖色之间的过渡而不是从深色到浅色的过渡。效果缺乏真实感，但是可以更方便地查看模型的细节，如图4-22所示。

图4-17 视觉样式管理器 图4-18 二维线框 图4-19 三维线框

图4-20 三维隐藏 图4-21 真实 图4-22 概念

4.5 三维建模

三维建模操作，系统提供的工具如图4-23所示，左图是“常用”选项卡下的“建模”、“网格”、“实体编辑”、“绘图”和“修改”面板，右图是“建模”选项板。当然，用户也可以打开“建模”工具栏，或者“绘图”和“修改”菜单，执行其中相应的三维建模方面的命令来进行三维建模工作。

图4-23 三维制作的系统选项板

三维制作的命令可以分为3类：建立预设的三维实体、从二维对象建立三维实体和使用编辑命令修改实体。

4.5.1 预设三维实体

这一类的命令在“绘图”|“建模”菜单中的第一栏，“建模”工具栏中和“三维建模”面板中有相应的按钮。

1. 多段体

选择“绘图”|“建模”|“多段体”命令或单击相应按钮，进入多段体命令，可以绘制多段体，如图4-24所示。

多段体实际上是一个具有一定厚度和高度的板，进入多段体命令，命令提示区显示为“指定起点或[对象(O)/高度(H)/宽度(W)/对正(J)];”，指定第一点之后命令提示区显示“指定下一个点或 [圆弧(A)/放弃(U)]:”，可以看到多段体命令与二维多段线命令类似，而多段体实际上就是在XY平面上绘制的多段线经过加厚和拉伸之后得到的实体。

多段体的厚度和高度通过命令提示区中的选项进行修改。

多段体的截面只能在当前UCS的XY平面上，若需绘制不同方向的多段体，则需要对UCS进行改变，将XY平面调整到所需平面。

2. 长方体

选择“绘图”|“建模”|“长方体”命令或单击相应按钮，进入长方体命令，长方体的外观如图4-25左图所示。

进入长方体命令，根据命令提示区的提示，需要依次选择长方体的两个对角点，或指定长方体的尺寸，所绘制的长方体只能是边平行于当前UCS的坐标轴的长方体。

3. 楔形体

选择“绘图”|“建模”|“楔形体”命令或单击相应按钮，进入楔形体命令，楔形体的外观如图4-25右图所示。

进入楔形命令，命令提示区显示“指定第一个角点或 [中心(C)]:”，指定第一个角点之后系统提示“指定其他角点或 [立方体(C)/长度(L)]:”，最后系统提示“指定高度或 [两点(2P)] :”，按照这些提示依次选择楔形体底面的两个对角点和楔形体的高度。

创建的楔形体底面平行于XY平面，另一个直角面则平行于YZ平面，由第一个指定角点一侧向上拉伸，第二个指定角点的一侧则是尖端。

图4-25 长方体和楔形体

4. 圆锥体

选择“绘图”|“建模”|“圆锥体”命令或单击相应按钮，进入圆锥体命令，圆锥体的外观如图4-26左图所示。由于涉及到弧面和球面，图4-26中使用的是着色的视觉样式，以达到更好的观察效果。

圆锥体的定义简单，根据命令提示区的提示，首先选择一个底面圆心，之后指定底面半径和高度，完成圆锥体的绘制，其中底面只能平行于当前坐标系的XY平面。

5. 球体

选择“绘图”|“建模”|“球体”命令或单击相应按钮，进入球体命令，球体的外观如图4-26中图所示。

创建球体时的定义包括球心和半径。

6. 圆柱体

选择“绘图”|“建模”|“圆柱体”命令或单击相应按钮，进入圆柱体命令，圆柱体的外观如图4-26右图所示。

创建圆柱体时的定义包括底面圆心、底面半径和高度。圆柱体的底面只能平行于当前的XY平面。

图4-26 圆锥体、球体和圆柱体

7. 棱锥面

选择“绘图”|“建模”|“棱锥面”命令或单击相应按钮，进入棱锥面命令，棱锥面的外观如图4-27所示，分别用二维线框和概念视觉样式显示。

进入棱锥面命令，命令提示区中显示“4 个侧面 外切 指定底面的中心点或 [边(E)/侧面(S)]:”，这里给出了棱锥面底面的参数，当前的参数为正四边形，可以修改，接下来命令提示区提示“指定底面半径或 [内接(I)]:”，这与二维绘图中多边形的指定方法相同，通过圆半径以及圆与正多边形的位置关系来定义底面的正多边形，接下来指定锥体的高度，完成绘图。

棱锥面的底面只能平行于当前的XY平面。

图4-27 棱锥面

8. 圆环体

选择“绘图”|“建模”|“圆环体”命令或单击相应按钮，进入圆环体命令，圆环体的外观如图4-28所示，分别用二维线框和概念视觉样式显示。

进入圆环体命令，根据命令提示区的提示依次指定圆环体中心、圆环体半径和截面半径，以完成圆环体的绘制。圆环体的截面轴线所在圆只能平行于当前的XY平面。

图4-28 圆环体

4.5.2 从二维图形创建三维实体

这一类的命令在“绘图”|“建模”菜单中，“建模”工具栏中和“建模”面板中也有相应的按钮。本小节将要介绍其中最常用的命令，它们包括拉伸、旋转、扫掠和放样。

1. 拉伸

选择“绘图”|“建模”|“拉伸”命令，进入拉伸命令，命令提示区提示“选择要拉伸的对象:”，选择拉伸对象并按Enter键确定，这个对象必须是封闭的二维线框或二维面域，之后指定一个拉伸高度，完成拉伸实体，从二维拉伸生成三维实体的示意如图4-29所示。

拉伸生成实体就是柱体，将二维实体沿直线扫过空间生成实体。

选择拉伸对象之后命令提示区提示“指定拉伸的高度或 [方向(D)/路径(P)/倾斜角(T)]:”，前面使用默认的方式直接指定一个高度，也可选择进入其他3种方式：方向、路径与倾斜角。

● “方向”：使用坐标指定拉伸方向，进行斜向的拉伸。

● “路径”：选择一条直线作为拉伸路径，以确定斜向拉伸的方向。

● “倾斜角”：指定一个倾斜角，使拉伸实体的侧面一致向内或者向外倾斜。

2. 旋转

选择“绘图”|“建模”|“旋转”命令，进入旋转命令，命令提示区提示“选择要旋转的对象:”，选择旋转对象并按Enter键确定，对象必须是封闭的二维线框或二维面域，之后指定旋转轴以及旋转角度，完成旋转实体，从二维对象旋转生成三维实体的示意如图4-30所示，其中旋转角度为360°，就可以得到一个规则的旋转体。

图4-29 生成拉伸实体的过程 图4-30 生成旋转实体的过程

旋转生成实体，直观上是将一个截面围绕旋转轴旋转，将扫过的空间生成实体。

3. 扫掠

选择“绘图”|“建模”|“扫掠”命令，进入扫掠命令，命令提示区提示“选择要扫掠的对象:”，选择扫掠对象并按Enter键确定，对象必须是封闭的二维线框或二维面域，之后指定扫掠轴线，完成扫掠实体，从二维对象扫掠生成三维实体的示意如图4-31所示。

扫掠生成实体，直观上是将一个截面沿一条路径扫过而产生的实体。

图4-31 生成扫掠实体的过程

选择扫掠对象之后，命令提示区提示“选择扫掠路径或 [对齐(A)/基点(B)/比例(S)/扭曲(T)]:”，默认条件下选择扫掠路径即可，可以是多段线、直线和圆弧等，但必须是一整个二维对象，或进入其他选项进行设置，它们的含义如下。

● “对齐”：选择是否自动将扫掠截面对齐到轴线，默认情况下为自动对齐，则截面与轴线的相对位置关系对扫掠结果没有影响，系统自动将扫掠对象放置在轴线端点并开始扫掠。

● “基点”：指定扫掠对象上的点作为基点，这一点与扫掠轴线上的点对齐。

● “比例”：指定一个扫掠对象的缩放比例。

● “扭曲”：将扫掠对象随扫掠路径进行旋转，得到扭曲的效果。

4. 放样

选择“绘图”|“建模”|“放样”命令，进入放样命令，命令提示区提示“按放样次序选择横截面:”，依次选择放样截面并按Enter键确定，截面必须是封闭的二维线框或二维面域，之后按Enter键确定，命令提示区提示“输入选项 [导向(G)/路径(P)/仅横截面(C)] <仅横截面>:”，直接按Enter键，系统弹出如图4-32所示的“放样设置”对话框，进行设置后单击“确定”按钮，即可完成放样。

放样实体，是放样截面在空间上的位置和形状的变化所扫过的实体。

放样生成实体的一个例子如图4-33所示。

图4-32 “放样设置”对话框 图4-33 生成放样实体的过程

“放样设置”对话框中进行的设置主要是放样外轮廓的拟合方式，默认条件下“平滑拟合”单选框被选择，且起点和终点位置角度由拟合所决定，各项设置含义如下。

● “直纹”：直接使用直线将各个截面连接起来作为外轮廓，得到实体在截面出现棱。

● “平滑拟合”：将各截面平滑连接，截面处全为光滑接合。

● “法线指向”：控制各截面位置是否为法线指向，强制为法线指向的截面处的外轮廓与此截面垂直。

● “拔模斜度”：指定起点和终点位置的外轮廓向外或向内倾斜的角度及幅值。

如图4-34所示，表达出各种拟合方式的区别，从左到右分别为直纹连接、所有斜面强制为法线指向、起点拔模指定为0°而终点拔模指定为180°。

图4-34 放样操作的不同参数

4.5.3 三维实体编辑

实体编辑命令帮助产生具有更多复杂度的三维实体，这些命令在“修改”|“三维操作”菜单和“修改”|“实体编辑”菜单中有相应命令，在“实体编辑”工具栏和面板中也有部分相应按钮，“实体编辑”工具栏如图4-35所示。

图4-35 “实体编辑”对话框

本小节介绍一些常用的三维实体编辑命令。

1. 三维平移

三维实体的平移，通过选择“修改”|“三维操作”|“三维平移”命令来调用，也可以单击相关工具栏上的按钮，在AutoCAD默认情况下直接单击选择一个三维实体即可看到平移的约束轴，对实体实现平移。

三维平移与二维相比，重要的区别也是最关键的功能在于平移的约束轴，如图4-36左图所示。

通过将光标置于平移约束轴上的不同位置，约束轴产生约束的坐标轴将显示为黄色且显示出约束轴的延长轴线，表明目前已经添加了约束，由此可以将平移限制在X、Y、Z轴或XY、YZ、ZX平面上。在二维工作空间内进行三维的移动，增加约束是必不可少的，否则将会无法控制移动的位置。如图4-36右图所示，已经将平移约束在X轴线上，此时拖动鼠标可以将实体在X轴线进行平移。

图4-36 平移约束轴

2. 三维旋转

三维实体的旋转，通过选择“修改”|“三维操作”|“三维旋转”命令来调用，也可以单击相关工具栏上的按钮。

三维旋转的约束轴同样是一个重要的功能，如图4-37左图所示。与平移不同，进入三维旋转命令，需要指定一个合适的旋转中心，也就是图中旋转约束轴图标中心所在的位置，平移操作与基点选择无关，而旋转则受到基点的影响。

将光标置于旋转约束轴上的相应位置，约束轴对应的圆环显示为黄色且图形中显示出此约束轴的延长线，如图4-37右图所示，此时的旋转已被限制在X轴，接下来在命令提示区中输入旋转角度即可完成旋转。

图4-37 旋转约束轴

3. 三维对齐

三维对齐命令可以通过移动、旋转或倾斜对象来使该对象与另一个对象对齐。

选择“修改”|“三维操作”|“三维对齐”命令，可以调用三维对齐命令，选择被移动的对象，依次选择3个源对象点和3个目标对象点，系统会自动使用移动和旋转操作将对象改变到新位置，使源对象点对齐到目标对象点。

4. 三维镜像

三维镜像命令生成源对象关于某个平面的对称对象。

选择“修改”|“三维操作”|“三维镜像”命令，调用三维镜像命令，选择要生成镜像的源对象，按Enter键确定，选择一个平面作为镜像平面，生成镜像实体。

5. 三维阵列

三维阵列命令产生源对象的多个复制，并按阵列排列。

选择“修改”|“三维操作”|“三维阵列”命令，调用三维阵列命令，选择要生成阵列的源对象，按照命令提示区的提示指定阵列的参数，生成阵列。

与二维阵列命令不同，三维阵列命令完全在命令提示区中输入完成而没有可视化窗口操作模式，且只能生成与3个坐标系平行的正交阵列。

6. 布尔运算

布尔运算是AutoCAD 2010中极为常用的实体操作命令。

选择“修改”|“三维操作”|“并集”、“差集”或“交集”命令，可以调用布尔运算命令，也可以单击“实体编辑”工具栏或面板上的按钮。

按照命令提示区的提示，选择参与布尔运算的实体，并按Enter键确定，即可完成布尔运算操作，所得结果将会作为一个图形对象。

如图4-38所示就是布尔运算的例子，图4-38(a)为最初建立的两个长方体，图4-38(b)为两个实体并集后的结果，图4-38(c)为使用差集从大长方体中减去小长方体的结果，图4-38(d)为两个长方体并集的结果。

在AutoCAD 2010中，可以建立在空间上有重叠的实体，如图4-38(a)图所示，两个单独实体的相交线没有棱边线，只有使用并集命令将两者合并为一个实体才会出现棱边，这个棱边作为合并后实体的子对象。

(a) (b) (c) (d)

图4-38 布尔运算的效果

很多三维实体由局部的规则实体组合而成，首先绘制局部的实体再使用布尔运算操作，可以绘制出复杂的实体。

7. 剖切

使用剖切命令可以使用指定平面剖切实体，也是控制实体形状的有效手段。

选择“修改”|“实体编辑”|“剖切”命令或单击工具栏中的相应按钮可以调用剖切命令，按照命令提示区提示“选择要剖切的对象:”，选择需要剖切的实体，按Enter键确定，命令提示区提示“指定切面的起点或 [平面对象(O)/曲面(S)/Z 轴(Z)/视图(V)/XY/YZ/ZX/三点(3)] <三点>:”，使用这些方式指定剖切平面或曲面，在命令提示区的提示下使用光标指定需要保留的实体一侧或选择保留两侧实体。

如图4-39所示，是剖切操作的一个例子，使用两次剖切操作将完整的球体剖切为如图4-39右图所示的实体。

8. 面编辑

面编辑的命令通过选择“修改”|“实体编辑”菜单中的命令来调用，工具栏中有相应菜单，面编辑的命令是通过改变面子对象来改变实体的形状，具体可进行的操作包括拉伸、移动、旋转、偏移、倾斜、删除、复制、颜色和材质。

如图4-40所示是使用面编辑的两个例子，左图使用着色面命令对左边侧面进行的着色使它具有与实体不同的颜色，右图使用倾斜面命令使右侧面产生了一个倾斜。

图4-40 面编辑实例

9. 体编辑

体编辑命令通过选择“修改”|“实体编辑”菜单中的命令来调用，包括压印、分割实体、抽壳、清除和检查。

抽壳命令是三维操作中很常用的一个命令，它由一个实体产生薄壳。选择“修改”|“实体编辑”|“抽壳”命令或单击工具栏中的相应按钮调用抽壳命令，选择抽壳的实体，命令提示区中提示“删除面或 [放弃(U)/添加(A)/全部(ALL)]:”，此时通过单击选择实体的面从抽壳操作的对象集中删除，选中的面位置处将会生成薄壳，未被选择的面将会直接打开。对如图4-41左图所示的实体使用抽壳命令，选择下方的两个面从选择集中删除，将会生成如图4-41右图所示的壳体。

图4-41 抽壳操作实例

三维坐标系