吳建麗

摘 要：該文通過(guò)實(shí)例說(shuō)明在AutoCAD2008軟件中如何用輔助建模工具借助二維圖形快速建立三維模型，為三維繪圖實(shí)際操作提供了較為典型的案例，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：三維對(duì)齊 建模 二維圖形 Auto CAD2008

中圖分類(lèi)號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）02（a）-0155-03

目前，AutoCAD這項(xiàng)技術(shù)越來(lái)越成熟，版本更新很快，功能越來(lái)越強(qiáng)，尤其是三維建模方面突破很快。但是不少企業(yè)和個(gè)人在使用CAD軟件時(shí)更多地注重其二維功能。殊不知，在AutoCAD中借助二維圖形，用好一些特殊的工具，掌握一些特殊的方法，其建模速度是三維專(zhuān)業(yè)建模軟件望塵莫及的。這種建模方法對(duì)于職業(yè)院校的CAD教學(xué)效果尤為顯著，下面以?xún)蓚€(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明。

1 助兩個(gè)視圖輔助建模

圖1所示為一零件圖，如果要建這個(gè)零件的模型，不同的軟件有不同的方法。但是如果要求在CAD軟件中建模，很多人會(huì)覺(jué)得比較麻煩。CAD建模方法一般有兩大類(lèi)：一類(lèi)是利用基本體組合模型；另一類(lèi)是利用輔助建模工具建模。之所以會(huì)感覺(jué)麻煩，是因?yàn)樵贑AD教學(xué)中，三維模型的建立要求比較低，大多數(shù)只講基本體的建立。稍微提高一點(diǎn)，用基本體組合一些簡(jiǎn)單的模型。

在該例子中如何將建模與機(jī)械制圖聯(lián)系起來(lái)呢？首先，應(yīng)該分析主、俯視圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系。只有將對(duì)應(yīng)關(guān)系理清，才能充分利用CAD快速而準(zhǔn)確建立三維模型。在建模過(guò)程中筆者進(jìn)行了這樣的處理：刪除俯視圖中的尺寸線，轉(zhuǎn)換視角至西南等軸側(cè)。在西南等軸側(cè)視圖中用按住并拖動(dòng)命令進(jìn)行拉伸。該命令是AutoCAD2008版新增的工具，會(huì)自動(dòng)生成并捕捉需要拉伸的面域，只需按住并將其拖動(dòng)至合適的位置或合適的尺寸。如果用的軟件版本比較低需要做好幾個(gè)面域，步驟比較多，速度比較慢。

AutoCAD2008版本的推出是一次革命性的改版，無(wú)論從界面還是功能都較以前的版本有了很大的改變，界面設(shè)計(jì)更加人性化，工具更多，繪圖更方便。選擇該版本作為CAD課程的教學(xué)既能滿(mǎn)足可操作性又體現(xiàn)了現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的新思想和新理念。該論文中的圖形及模型均在AutoCAD2008版本中建成。

為了便于說(shuō)明，將俯視圖標(biāo)上區(qū)域號(hào)。經(jīng)過(guò)分析主俯視圖可知，區(qū)域1應(yīng)拉伸14，拖放后的模型如圖2（b）所示。區(qū)域2拖放至29，區(qū)域3拖放至29-5=24，區(qū)域4拖放至29-3=26，區(qū)域5拖放至29，區(qū)域6拖放至14，6個(gè)區(qū)域拖放完成后的模型如圖2（c）所示。在（c）圖的基礎(chǔ)上創(chuàng)建直徑為10的圓孔即完成圖1模型的建立，整個(gè)建模過(guò)程在一分鐘之內(nèi)完成。

這個(gè)建模過(guò)程真正操作起來(lái)很簡(jiǎn)單，關(guān)鍵點(diǎn)在于對(duì)圖形的理解和CAD工具的有效結(jié)合，這需要深厚的機(jī)械制圖基本功。有些學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)比較浮躁，沒(méi)有掌握本質(zhì)，當(dāng)圖形稍有變化就不知如何處理，這是教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)最多的問(wèn)題，也是最不容易解決的問(wèn)題。

2 助三個(gè)視圖輔助建模

以上例子僅有兩個(gè)視圖，屬于比較簡(jiǎn)單的類(lèi)型，而見(jiàn)到的零件圖大多是三個(gè)視圖。如果是三個(gè)視圖，又該怎樣處理？有沒(méi)有簡(jiǎn)單實(shí)用的方法？筆者通過(guò)對(duì)以下典型圖形的分析來(lái)說(shuō)明如何借助三個(gè)視圖快速建立模型。

如圖3（a）所示為又一零件圖，該零件三個(gè)視圖看似簡(jiǎn)單，如果嘗試一下會(huì)發(fā)現(xiàn)用以上介紹的方法根本行不通。如果用基礎(chǔ)模型的組合來(lái)構(gòu)造該模型速度慢還易出錯(cuò)。對(duì)于這樣的圖形究竟該怎么處理？有沒(méi)有簡(jiǎn)單有效的方法？這是值得探究的。

2.1 關(guān)鍵點(diǎn)分析

建此模型的關(guān)鍵是要能讀懂三視圖，很多職業(yè)院校往往將CAD教學(xué)與專(zhuān)業(yè)課教學(xué)相孤立，教CAD的教師只是會(huì)用這個(gè)軟件畫(huà)圖，可能對(duì)《機(jī)械制圖》這門(mén)課程并不了解。因此教師僅以課本為中心從頭到尾將知識(shí)講述一遍，學(xué)生無(wú)法理解CAD在專(zhuān)業(yè)課中是如何使用的，不能加深對(duì)CAD的理解。也可能教《機(jī)械制圖》的老師根本不會(huì)CAD軟件，所以學(xué)生雖然兩門(mén)課程都學(xué)了，但是在應(yīng)用方面肯定會(huì)有所欠缺。而利用二維視圖輔助建立模型的關(guān)鍵就是對(duì)三視圖要理解透徹。

根據(jù)制圖的三原則：長(zhǎng)對(duì)正，高平齊，寬相等，對(duì)照零件圖要能看得懂這三個(gè)圖中的某一個(gè)區(qū)域在其他視圖中所對(duì)應(yīng)的位置。在仔細(xì)分析該零件圖的基礎(chǔ)上最好在大腦中要有一個(gè)大概的模型，這種能力在三維建模時(shí)顯得尤為重要。然而這個(gè)能力的培養(yǎng)不是一朝一夕能完成的，需要長(zhǎng)期的訓(xùn)練。

筆者在建模過(guò)程中對(duì)圖形做了如下處理：（1）關(guān)閉中心線、尺寸線和虛線圖層；（2）刪除三個(gè)視圖內(nèi)部多于的線條，保留最外部的輪廓線；（3）轉(zhuǎn)換視角（西南等軸側(cè)）如圖3（b）所示；（4）根據(jù)零件圖的尺寸對(duì)三個(gè)視圖分別用按住并拖動(dòng)命令進(jìn)行拉伸，拉伸后的模型如圖3（c）所示。

2.2 難點(diǎn)分析

經(jīng)過(guò)以上幾個(gè)步驟還是沒(méi)有能建成最終模型，建此模型的難點(diǎn)在于下一步驟，在圖3（c）的基礎(chǔ)上用三維對(duì)齊工具。三維對(duì)齊工具使用時(shí)基點(diǎn)的選擇比較關(guān)鍵，在一個(gè)視圖上選擇的點(diǎn)在另一個(gè)視圖上位置不但要明確而且要便于操作。

如圖4（a）所示在三個(gè)視圖中分別選擇A、B、C三點(diǎn)，讓這三個(gè)視圖對(duì)齊于俯視圖中的C點(diǎn)。在對(duì)齊過(guò)程中，A點(diǎn)的+Z方向與C點(diǎn)的—X方向?qū)R，A點(diǎn)的—X方向與C點(diǎn)的+Y方向?qū)R；B點(diǎn)的+Y方向與C點(diǎn)的+Z方向?qū)R，B點(diǎn)的—X方向與C點(diǎn)的—X方向?qū)R。這個(gè)過(guò)程中如果對(duì)齊的方向有一個(gè)錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致整個(gè)建模的錯(cuò)誤。對(duì)齊后的情況如圖4（b）所示，在其基礎(chǔ)上用交集工具即得到最終模型如圖4（c）所示。

整個(gè)建模過(guò)程用了6步：關(guān)閉圖層→保留外部輪廓線→轉(zhuǎn)換視角→按住拖動(dòng)→三維對(duì)齊→交集。在這個(gè)過(guò)程中突破難點(diǎn)是關(guān)鍵，而難點(diǎn)的突破機(jī)械制圖的識(shí)圖能力是關(guān)鍵。在機(jī)械制圖的教學(xué)過(guò)程中，可以結(jié)合模型的建立來(lái)加深學(xué)生對(duì)圖形的理解；在CAD的教學(xué)中，能有效利用所學(xué)的機(jī)械制圖知識(shí)，可以在很大的程度上激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)這兩個(gè)學(xué)科都能起到一定的促進(jìn)作用。“學(xué)以致用”是學(xué)習(xí)的一項(xiàng)原則，也是學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

這種建模方法是高效而有趣的，關(guān)鍵是要掌握精髓，不能淺嘗輒止。要達(dá)到一種境界需要在實(shí)際的教學(xué)中讓學(xué)生有效地、有針對(duì)性地對(duì)典型圖形加以練習(xí)，這樣會(huì)極大地促進(jìn)他們對(duì)機(jī)械制圖知識(shí)學(xué)習(xí)興趣，從而更能夠加深對(duì)知識(shí)的理解。

3 結(jié)語(yǔ)

這種借助二維圖形輔助建模方法看似簡(jiǎn)單，要真正掌握首先需要對(duì)機(jī)械制圖中的三視圖知識(shí)有透徹的理解，其次，使用三維對(duì)齊工具時(shí)選擇方向一定要思維清晰。圖形是千變?nèi)f化的，建模方法也應(yīng)靈活，而只有思想靈活，方法才能靈活。AutoCAD的三維建模被很多人所忽視，但是筆者認(rèn)為對(duì)于一個(gè)專(zhuān)業(yè)的機(jī)械人員來(lái)說(shuō)，對(duì)于一個(gè)教CAD的教師來(lái)說(shuō)，這樣的軟件應(yīng)該充分發(fā)揮它的作用，將它運(yùn)用到極致。

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