目前二維圖形在工程設(shè)計(jì),生產(chǎn)制造和技術(shù)交流中起著很重要的作用,但有很多場合,需要再通過實(shí)體造型來分析產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特性、直觀地表達(dá)設(shè)計(jì)效果、構(gòu)造動(dòng)畫模型等。因此,三維造型設(shè)計(jì)是現(xiàn)代設(shè)計(jì)重要的手段之一。

　　1　三維建模方法

　　 創(chuàng)建三維模型時(shí),首先對(duì)模型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,選擇最佳的建模方案,建立構(gòu)成模型的各個(gè)簡單實(shí)體,利用AutoCAD創(chuàng)建長方體、球體、圓柱體、圓環(huán)體、楔體、圓環(huán)等基本的實(shí)體,或通過將二維圖形拉伸(Extrude)和旋轉(zhuǎn)(Revolve)創(chuàng)建實(shí)心體,然后對(duì)三維實(shí)體進(jìn)行編輯、布爾運(yùn)算等操作,從而構(gòu)成復(fù)雜的實(shí)體模型。

　　但當(dāng)我們已完成二維圖形的繪制時(shí),便可運(yùn)用形體分析法,將復(fù)雜零件分解成幾個(gè)組成部分,然后整理出各部分的特征視圖,依據(jù)特征視圖處在基本視圖中的位置,將其分批復(fù)制(Copyclip)、粘貼(Pasteclip)至另一文件,采用拉伸和旋轉(zhuǎn)創(chuàng)建各部分的相應(yīng)實(shí)心體,經(jīng)組合編輯,完成實(shí)體造型。既能充分利用現(xiàn)有圖形資源,省去了二維圖形的繪制,還避免了頻繁改變用戶坐標(biāo)系,簡化了建模過程,操作方便、直觀,有效地提高了三維建模的作圖效率。

　　2　三維建模實(shí)例

　　現(xiàn)以圖1所示的支架為例,詳述由二維圖形進(jìn)行實(shí)體造型的操作方法及步驟。

　　2.1　形體分析,特征視圖

　　??? 用形體分析法讀圖1,把支架分解成五部分,分別為底板、空心圓柱、耳板、肋板、空心圓柱凸臺(tái)。在此“三視圖”的文件中,以圖1為基礎(chǔ),運(yùn)用實(shí)體編輯和繪圖命令,如復(fù)制(Copy)、修剪(Trim)、鏡像(Mirror)、特性匹配(Matchprop)、Line(直線)等,分別整理出各部分及其相關(guān)要素的特征視圖,如圖2所示:

　　2.2　創(chuàng)建三維實(shí)體

　　??? 把各組成部分的特征視圖按其處在基本視圖中的位置分類,分批將文件“三視圖”中的圖2復(fù)制,然后粘貼到另一新建的文件中。因?yàn)槔鞎r(shí)的高度只能沿當(dāng)前UCS的Z軸方向,復(fù)制和粘貼注意坐標(biāo)系的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于輸出數(shù)據(jù)的圖形文件在復(fù)制操作前要處于正確的擺放角度,對(duì)于接受數(shù)據(jù)的圖形文件在粘貼操作前要調(diào)整好用戶坐標(biāo)系,以生成不同方向的實(shí)體,滿足作圖需要。

　　2.2.1　分析特征視圖位置

　　??? 在五個(gè)組成部分中,其特征視圖在俯視圖2中有:(a)、(b)、(c);特征視圖在主視圖2中有:(d)、(e)。

　　2.2.2　生成俯視圖上的實(shí)體

　　(1)執(zhí)行復(fù)制命令,選擇文件“三視圖”中的圖2(a)、(b)、(c)。

　　(2)新建一個(gè)文件,命名為“實(shí)體造型”。因當(dāng)前缺省視圖為俯視圖,可直接粘貼圖2(a)、(b)、(c)。(3)選擇圖2(a)、(b)、(c),執(zhí)行面域(Region)命令,并對(duì)由圖2(a)、(c)建立的面域分別執(zhí)行差集(Subtract)命令,減去一個(gè)圓后生成一新的面域。

　　(4)單擊視圖工具條中的SWIsometricView按鈕,表示將當(dāng)前視圖切換為正等軸測(cè)圖,正等軸測(cè)圖采用俯視圖的用戶坐標(biāo)系,再分別拉伸上步生成的面域,得到圖3中實(shí)體A、B、C。

　　2.2.3　生成其特征視圖在主視圖上的實(shí)體

　　(1)單擊“最小化”按鈕,將當(dāng)前文件“實(shí)體造型”的窗口“最小化”。

　　(2)在三視圖文件中執(zhí)行復(fù)制命令,選擇圖2(d)、(e)。單擊“最小化”按鈕,將當(dāng)前窗口“最小化”。(3)單擊“最大化”按鈕,將文件“實(shí)體造型”的窗口“最大化”。單擊視圖工具條中的FrontView按鈕,將當(dāng)前視圖切換為“主視圖”,粘貼圖2(d)、(e)。

　　(4)選擇圖2(d)、(e),執(zhí)行面域命令。

　　(5)單擊視圖工具條中的SWIsometricView按鈕,將當(dāng)前視圖切換為正等軸測(cè)圖,正等軸測(cè)圖采用主視圖的坐標(biāo)系作為新的用戶坐標(biāo)系,再分別拉伸圖2(d)、(e)形成的面域,得到圖3中實(shí)體D和E。

　　??? 圖2(e)建立的面域要生成為空心圓柱凸臺(tái),聯(lián)系零件鑄造工藝過程,可執(zhí)行拉伸命令,拉伸的高度為空心圓柱凸臺(tái)與直立的空心圓柱在前后方向的定位尺寸48。

　　2.3　完成支架的三維實(shí)體圖

　　??? 針對(duì)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),靈活地組合應(yīng)用移動(dòng)(Move)、切割(Slice)、復(fù)制(Copy)、三維陣列(3Darray)、三維鏡像(Mirror3D)、并集(Union)、差集等命令,對(duì)上步生成的實(shí)心體進(jìn)行編輯。

　　2.3.1　根據(jù)相對(duì)位置移動(dòng)各組成部分

　　??? 移動(dòng)的關(guān)鍵問題是定位,如要精確定位,首先要設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。在“對(duì)象捕捉”選項(xiàng)卡中,對(duì)象捕捉設(shè)置為端點(diǎn)、中點(diǎn)、圓心等。在“捕捉和柵格”選項(xiàng)卡中,捕捉類型為極軸捕捉,設(shè)置極軸間距為1。在“極軸追蹤”選項(xiàng)卡中,極軸角設(shè)置的“角增量”為90°。

　　??? 移動(dòng)時(shí),可運(yùn)用“對(duì)象捕捉”功能準(zhǔn)確地獲得實(shí)體上的特殊點(diǎn)。當(dāng)位移第二點(diǎn)不是特殊點(diǎn)時(shí),可調(diào)用“捕捉自(From)”功能,輸入位移點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)直角坐標(biāo);如果位移點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)是沿X,Y軸方向移動(dòng)的,利用自動(dòng)追蹤對(duì)齊功能,則更為快捷。

　　2.3.2　布爾運(yùn)算,完成支架的三維建模

　　??? 對(duì)于復(fù)雜零件,在建模的時(shí)候并不需要準(zhǔn)確地作出零件每一組成部分的實(shí)體,然后對(duì)它們求并集。而是簡化其中的一些細(xì)節(jié),如圖3B和E表示的實(shí)體并不如實(shí)反映空心圓柱與空心圓柱凸臺(tái)的結(jié)構(gòu)形狀(它們的真實(shí)結(jié)構(gòu)如圖3F和G所示),且相互間產(chǎn)生干涉。如果在組合時(shí),先對(duì)各組成部分求并集,后對(duì)其上相關(guān)要素(中空部分)求差集,就能夠消除干涉的影響,簡化作圖過程。

　　2.3.3　三維圖像的處理

　　??? 渲染(Render)能生成高質(zhì)量的圖像,使三維實(shí)體具有表面色彩或以某種材質(zhì)表現(xiàn)出來,并產(chǎn)生透視效果。

　　??? 在圖中添加光源,對(duì)實(shí)體附加材質(zhì),經(jīng)過渲染后結(jié)果如圖4所示。

　　3　結(jié)論

　　??? 由二維圖形進(jìn)行實(shí)體造型時(shí),建立同一個(gè)模型的方法可以有多種,但只要處理好下述幾方面的操作:利用剪貼板交換數(shù)據(jù)時(shí),注意坐標(biāo)系的對(duì)應(yīng)關(guān)系;建模過程要聯(lián)系零件的加工制造過程;設(shè)置良好的繪圖環(huán)境以保證移動(dòng)時(shí)精確定位;合理的布爾運(yùn)算次序以消除干涉的影響。便會(huì)簡化建模過程,提高建模效率,收到事半功倍的效果。