三维实体建模详解.doc

三维实体建模
三维实体建模的方法主要有以下几种方式如：三维线架建模、叠加法建模、混合建模法等。在三维实体建模中，具体运用何种建模法，应根据模型的具体情况而定。
l 三维线架法建模：三维线架建模法是指在空间各坐标平面内绘制相应的平面图，由这些平面图图形搭建起空间的三维线架图。然后，用生成三维实体的命令，创建三维实体模型。
l 叠加建模法：叠加法建模是指在创建的基本实体的基础上，通过加、减实体进行实体模型的创建。
l 混合法建模：混合法是综合以上的建模方法。

【实训任务1】 运用“线架结构建模法”绘制如图1所示的支架三维实体模型。

图1 支架三维实体模型

l 应用线架结构建模方法创建三维模型的操作步骤：
在前视平面上绘制草图
（1）在前视平面中绘制平面图形。 单击【视图】工具栏上的【前视】 工具按钮，将【前视平面】设置为当前的绘图面。绘制如图1-1所示的图形，并将图形2、5生成【面域】。
在前视平面上，绘制6个独立的图形，

其中：
二个同心圆（3、4）：其中心高度为50，圆直径大小分别为“70”和“38”（将生成圆筒造型）；
二个矩形（1、5）：下面的矩形其大小为：70 × 5（该矩形将生成支架底坐标底部的通槽）。上面的矩形大小为：
图1-2 在前视平面绘制平面图 8 × 48（该矩形将生成上面的“开
口通槽”）。
草图（2）：用于创建圆筒两端的支撑。长度为70，高度为35，垂直高度为50，其圆弧半径比R35略小一点。
直线（6）：该直线用于定位直径分别为26和16的圆。直线的长度为85，垂直高度为90。

在左视平面上绘制草图
（2）在左视平面上绘制草图。单击【视图】工具栏上的【左视】 工具按钮，将【左视平面】设置为当前的绘图面。绘制如图1-3所示的图形，并将各图其生成【面域】。
在左视平面上绘制4个独立的图形。
其中：
底座草图（7）： 如图中“红色”图形所示。
坚固座草图（8）：宽度为40，顶端圆弧半径为R20，圆弧中心高度为90。
两个同心圆（9、10）：用于创建紧固座
图1-3 在左视平面上绘制草图 两端的沉孔造型。
在轴测视图中：
（3）将两同心孔（9、10）与直线（6）两端对齐。如图1-4所示。
单击【视图】工具栏上的【西南轴测】 工具按钮，将【左视】转换到【西南等轴】测视图。
选择两个同心圆，利用【M】（移动）命令，将同心圆的圆心捕捉至直线的左端点处。然后，
选择直径为Φ26的圆复制到直线的右端点处。结果如图1-4所示。

图1-4 移动和复制圆

创建支架实体模型体
各图形编号示意图如图1-5所示。
l 创建支架底座和固定架实体。
（4）选择对象7，将其拉伸长度为85；
选择对象8，将其拉伸长度为42.5。
拉伸后的实体如图1-6所示。
图1-5 各图形编号示意图

图1-6 拉伸生成实体 图1-7 镜像与合并实体
（5）转换至前视平面，将生成的实体镜像。然后，合并实体，结果如图1-7所示。
l 创建圆筒与支撑实体
（6）选择对象2，拉伸长度为30，然后，在俯视平面内镜像至另一侧，如图1-8所示。

图1-8 拉伸生成支撑实体 图1-9 创建圆筒实体
（7）选择对象3、4，将其拉伸长度为40，如图1-9所示。
（8）转换至俯视图。将生成的圆筒（）实体中的3个实体镜像至另一侧，如图1-10所示。

图1-10 镜像拉伸的实体 图1-11 合并对象2、3、7、8
（9）合并实体。 选择对象2、3、7、8生成的实体，将其合并，结果如图1-11所示。
（10）拉伸对象1，其拉伸长度为30；拉伸对象10，其拉伸长度为85；分别拉伸对象9，拉伸长度为8，并注意拉伸的方向应朝向实体内侧。结果如图1-12所示。

图1-12 拉伸对象1、9、10 图1-13 创建实体模型

（11）镜像对象1至另一侧。
（12）实体求差，完成实体模型的创建，如图1-13所示。

l 创建两侧的键槽孔造型
（13）将视图转换至俯视图。 以俯视图为绘制草图平面，绘制如图1-14所示。

图1-14 绘制键槽平面图 图1-15 在前视图中的显示
（14）再将视图转换至前视图。绘制的键槽图形现底座顶面距离为10，现需将绘制的键槽向上移动10，将绘制的图形移动至底座的顶面。
（15）将视图转换至轴测视图。 选择绘制的键槽平面图向下拉伸高度为20，如图1-16所示。（16）用布尔差集运算将拉伸后的实体减去，生成键槽孔造型如图1-17所示。

图1-17 完成支架实体模型 图1-18 在俯视图中标注尺寸

三维尺寸标注
对模型进行三维尺寸标注，需要用【UCS】（用户坐标系）在不同的坐标平面进行坐标原点的设置来进行尺寸的标注，具体三维的尺寸标注如下。
（17）在前视图中标注尺寸。 将视图转换至前视平面，标注尺寸如图1-18所示。
（18）再将视图转换至轴测视图。 在西南轴测视图中将各尺寸移动至所需的位置如图1-19所示。

图1-18 在前视平面中标注尺寸

图1-19 移动尺寸至所需的位置
（19）将视图转换至俯视平面。 在俯视面上标注尺寸如图1-20所示。

图1-20 在俯视平面上标注尺寸
（21）将视图再转换至轴测视图。 然后，将尺寸移动至合适的位置上，如图1-21所示。

图1-21 移动尺寸至所需的位置
（22）将视图转换至左视图。 在左视平面上标注尺寸如图1-22所示。

图1-22 在左视图上标注尺寸 图1-23 完成三维尺寸标注
（23）将视图转换至轴测视图。 移动尺寸至所需的位置上，完成三维尺寸的标注。

注意： 以上尺寸标注是采用在不同的视图平面上标注尺寸，然后，在轴测视图上移动尺寸的尺寸标注方法。也可运用建立用户坐标的方法进行三维尺寸的标注。

【实训任务2】 运用“叠加法”创建固定座零件模型。 固定座实体模型如图2所示。

图2- 固定座立体模型

l 应用叠加法创建三维固定座模型的操作步骤：
（1）在左视平面绘制草图1。 在命令行输入：PL（多段线命令），回车；绘制如图2-1所示的草图1。

图2-1 绘制草图1 图2-2 创建拉伸基本实体
提示：草图1用【多段线】绘制后，图形闭合可直接进行【拉伸】命令生成立体。如果采用一般的线段绘制闭合的草图1，则必须先创建【面域】或者应用【编辑多段线】（PE）线命令将一般线段转换合并为【多段线】后，才能应用【拉伸】命令使其生成立体。

（2）【拉伸】草图1生成基本实体。 在命令行输入：EXT（拉伸），回车；选择草图1后按回车，在命令行输入：50（拉伸值），回车，创建的基本拉伸实体如图2-2所示。
（4）建立【用户坐标系】。 在命令行输入：UCS（用户坐标系），回车；再输入：N（新建），回车；再输入：3（3点确定原点），回车。鼠标在基本实体底部的左上角点单击，以该点作为坐标原点（O点）。然后，鼠标右移动捕捉基本实体底部的右下角点（B点），接着移动鼠标至右上角点（C点），设置的用户坐标系如图2-3所示。

图2-3 建立用户坐标系 图2-4绘制草图2

（5）绘制草图2。按【F8】打开【正交】功能， 绘制的草图2如图2-4所示，并创建面域。
（6）【拉伸】创建左边的支耳造型。 在命令行输入：EXT ，按回车键；选择草图2，接着在命令行输入：10（拉伸高度），按回车键，创建的支耳实体造型如图2-5所示。

图2-5 拉伸创建支耳实体 图2-6镜像实体

（7）【求差】生成支耳的孔造型。 在命令行输入：SU（差集运算），回车；先选择R10的实体，回车后再选择圆柱体，再次按回车键完成差集运算，创建孔造型。
（8）【镜像】支耳实体。 在命令行输入：MI（镜像），回车；选择支耳实体后，再按回车键。用鼠标捕捉基本实体底部上下两条边线的中间点，以此作为镜像轴线，将支耳镜像至右边，结果如图2-6所示。
（9）【求和】运算将两支耳与拉伸实体成为整体。 在命令行输入：UNI（并集运算），回车；选择所有的实体后，再按回车键，完成求和运算。
（10）重新建立【用户坐标系】。 在命令行输入：UCS ，回车；再输入：N，回车；再输入：3，回车。用前述的方法，将坐标原点设置到如图2-7所示的位置。

图2-7 设置用户坐标系 图2-8 绘制草图3

（11）绘制草图3。 在命令行输入：C（圆命令），回车后，绘制两个直径分别为“ø30”和“ø20”的同心圆，然后，修改直径为“ø30”的圆，绘制的草图3如图2-8所示。
（12）拉伸草图3生成实体。 在命令行输入：EXT，回车；选择草图3中的二个图形，输入：-40（即向下拉伸），回车后创建的二个实体如图2-9所示。

图2-9 拉伸创建二个实体 图2-10 创建中间圆柱体与孔造型

（12）先求和后求差。 在命令行输入：UNI，回车后，选择前面合并的实体和直径“ø30”生成的实体，回车完成求和运算。 在命令行输入：SU，回车；选择前面合并的实体，回车后，再选择“ø20”生成的圆柱体，再回车完成求差运算，结果如图2-10所示。
（13）绘制草图4。 在顶部绘制一个20×30矩形，然后，再创建成面域，如图2-11所示。

图2-11 绘制草图4 图2-12 创建拉伸实体

（14）向下拉伸求差创建一个缺口。 在命令行输入：EXT。回车；选择草图4，回车；输入：-5，回车后向下创建一个实体，如图2-12所示。
（15）求差创建缺口。 在命令行输入：SU，回车，先选择全并实体，回车后再选择拉伸实体，回车后，完成固定座零件圆柱体与孔造型，如图2-13所示。

图2-13创建圆柱与孔造型 图2-14 绘制草图5

（16）绘制草图5。 重新建立用户坐标系。然后，用【多段线】绘制如图2-14所示的草图5。
（17）镜像草图5。 将草图5镜像右边。
（18）向上拉伸20，求差创建前端斜角造型，完成的固定座零件实体模型如图2-15所示。

图2-15 完成固定座实体模型

l 三维尺寸标注
在标注三维模型尺寸时，可按照高度上的层次进行标注，在标注尺寸前，应先建立用户坐
标系，然后，再进行标注。标注的尺寸的位置应力求位置合适，适于查看不要遗漏。

（19）建立用户坐标系，标注最底层的线性尺寸5、10、30、40、70如图2-16所示。

图2-16 标注最底层尺寸 图2-17 标注直径与半径尺寸

（20）重新建立用户坐标系，标注支耳上的直径与半径尺寸ø10、R10如图2-17所示。
（21）重新建立用户坐标系，标注缺口层上的13、ø20、ø30尺寸如图2-18所示。

图2-18 标注直径尺寸 图2-19 标注顶层的尺寸10、50

（22）重新建立用户坐标系，标注顶层上的尺寸10、50如图2-19所示。
（23）重新建立用户坐标系，标注（左视平面上的）高度尺寸10、40如图2-20所示。

图2-20 标注高度尺寸10、40 图2-21 标注高度尺寸5

（24）重新建立用户坐标系，标注高度尺寸5，如图2-21所示。
（25）至此，尺寸标注结束，固定座立体模型与尺寸标注结果如图2-22所示。

图2-22 固定座模型
（26）保存文件。

【实训任务3】 根据给出的立体模型图创建该立体模型并标注尺寸，模型图如图3所示。

图3 零件立体模型
【建立实体模型】操作
l 创建底板实体造型
（1）在俯视平面绘制草图1，如图3-1所示。

图3-1 绘制草图1 图3-2拉伸基本体
（2）拉伸创建基本实体。 在命令行输入：EXT，回车选择草图1，再回车输入：9，回车完成拉伸创建的拉伸基本体如图3-2所示。
（3）拉伸求差创建底板上的4 ×ø8的圆柱孔造型。 在命令行输入：SU，回车后先选择拉伸创建的基本体，回车后再选择4个圆柱体，回车完成圆柱孔造型如图3-3所示。

图3-3创建底板造型
l 创建圆管造型
（4）建立用户坐标系。 在命令行输入：UCS ，回车后输入：N，再回车后输入：3，回车后确定坐标原点，建立的用户坐标系如图3-4所示。

图3-4 建立用户坐标系 图3-5 绘制草图2

（5）绘制草图2。 在命令行输入：PL，回车；线的起点放置在底板的中心点上，绘制如图3-5所示的草图2（矩形）。
（6）旋转创建中间和圆柱体。 在命令行输入：REV（旋转命令），回车后选择草图2，再回车用鼠标捕捉矩形在中心处直线的上下A、B两点，以此作为旋转轴，回车创建旋转体如图3-6所示。

图3-6创建旋转体造型 图3-7 建立用户坐标系

（7）求和运算。在命令行输入：UNI，回车后选择底板和圆柱体，再回车完成求和运算。
（8）重新建立用户坐标系。 重新建立的用户坐标系如图3-7所示。
（9）绘制草图3。 在命令行输入：C（圆命令），回车后鼠标捕捉圆柱体的圆心为圆点，输入：10，回车完成草图3的绘制，如图3-8所示。

图3-8 绘制草图3 图3-9 完成圆管的创建

（10）拉伸求差创建圆柱孔造型。 在命令行输入：EXT，回车选择草图3，再回车输入：-44，回车创建圆柱体造型。
（11）差集运算。 在命令行输入：SU，回车选择合并的实体，再回车选择草图3的拉伸体，回车创建出一个圆柱孔造型如图3-9所示。

l 创建两侧加强筋造型
（12）转换视图平面至主视平面。 单击【视图】工具栏上的【主视】 工具按钮，如图3-10所示。

图3-10 主视平面 图3-11 绘制草图4
（13）绘制草图4。 在命令行输入：PL，回车，绘制草图3，然后，镜像至另一侧，如图3-11所示。
提示：
Ø 绘制筋板截面图形时，如果将筋板的高度所在的边直接与圆柱体正投影边相切，由于筋板具有一定的宽度，在连接部则会导致如图3-11-1所示的缝隙。 并且筋的宽度越宽，则缝隙越大。

图3-11-1 筋与圆柱体间产生缝隙
Ø 在主视平面内绘制筋截面图形容易绘制，为了不导致“缝隙”的产生，应将筋的垂直边往圆柱体的边缘线内侧偏一定距离绘制，如图3-11所示。

（14）在轴测视图中，检查筋截面草图位置。 单击【视图】工具栏上的【西南等轴】 工具按钮，如果位置不对，用捕捉工具和移动的方式，将绘制的草图4，移动到底板宽度的中间点处，结果如图3-12所示。

图3-12 筋截面图形 图3-13 创建筋板造型

（15）拉伸草图4。 拉伸操作同前，在此不再重复。拉伸的宽度值为“3.5”。 然后，转换至俯视平面，以圆柱体的水平中心轴线为镜像轴，将拉伸的实体镜像至另一侧，生成筋板的宽度“7”。再对前面创建的所有实体进行合并，成为一个整体，结果如图3-13所示。

l 创建竖板造型
（16）将视图转换至俯视平面。单击【视图】工具栏上的【俯视】 工具按钮，将视图转换至俯视平面，如图3-14所示。

图3-14 建立用户坐标系 图3-15 转换至俯视平面

（17）绘制草图5。 绘制如图3-16所示的草图5。

图3-16 绘制草图5 西南等轴测视图草图5的正确位置

（18）拉伸生成竖板造型。 向上拉伸草图5，高度为38，生成的竖板如图3-17所示。

图3-17 创建竖板造型 图3-18 建立用户坐标系

（19）求和运算。 运用UNI命令，选择所有的实体，回车后将其结合成一个整体。
（20）重新建立用户坐标系。 将用户坐标系的原点设置在竖板的左下角点处，如图3-18所示。
（21）绘制草图6。 以竖板的中心点为圆心，画一个直径为ø12的圆，如图3-19所示。

图3-19 绘制草图6 图3-20拉伸生成圆柱体

（22）拉伸草图6。 用【拉伸】命令，选择草图6向实体内部的方向拉伸，拉伸值为15，回车后创建一个圆柱孔造型，如图3-20所示。
（23）求差创建圆柱孔。 应用【差集运算】命令，选择合并实体，回车后再选择拉伸的圆柱体，再回车创建圆柱孔造型如图3-21所示。

图3-21 完成零件的三维实体建模

【三维尺寸标注】操作
（24）建立用户坐标系。 在西南轴测图状态下，将坐标原点放置到模型底层的左上角点上，如图3-22所示。

图3-22 设置用户坐标系 图3-23 标注底层尺寸
（25）标注底层尺寸22、36，如图3-23所示。
（26）重建用户坐标系。 将坐标原点放置在如图3-24所示的位置上。
（27）标注上一层尺寸7、22、56、70、R7和ø8，如图3-25所示。

图3-24 建立用户坐标系 图3-25 标注上一层的尺寸
（28）重建用户坐标系。 将坐标原点放置在如图3-26所示的位置上。
（29）标注顶层的尺寸ø20、ø34如图3-27所示。

图3-26 重建用户坐标系 图3-27 标注顶层尺寸
（30）重建用户坐标系。 将坐标原点设置在如图3-28所示的位置。

图3-28 重建用户坐标系 图3-29 标注高度尺寸19、38和44
（31）标注高度尺寸19、22、38和44。
（32）重建用户坐标系。 将坐标原点设置在如图3-30所示的位置。
（33）标注筋板的高度尺寸29，如图3-31所示。

图3-30 重建用户坐标系 图3-31 标注筋板高度尺寸
（34）重建用户坐标系。 将坐标原点设置在如图3-32所示的位置。
（35）标注底板高度尺寸为“9”，如图3-33所示。

图3-32 坐标原点放置的位置 图3-33 标注底板的高度尺寸
（36）重建用户坐标系。 将坐标原点设置在如图3-34所示的位置。
（37）标注竖板上孔的直径尺寸“ø12”，如图3-35所示。

图3-34 坐标原点旋转的位置 图3-35 标注竖板上孔的直径尺寸
（38）保存文件。
【实训任务4】 根据给出的连接座立体模型图创建该立体模型并标注尺寸，连接座模型如图4所示。
l 形体分析
该零件由中间呈
C形，顶部有一沉头
孔造型，底部有一圆
柱孔。两侧为半圆形
支耳造型，支耳上有
一圆柱孔。
对于该零件的结构
构特点，先在右视图中
绘制“C型”截面草图， 图4 连接座三维实体模型
拉伸创建零件的中间造型；然后，在俯视平面上绘制支耳的截面草图，向上拉伸创建支耳造型，
合并实体后，再创建沉头孔和其他圆柱孔造型。
l 操作步骤
（1）设置绘图面。 单击【视图】工具栏上的【左视】 工具按钮，将【左视图】设置为绘图面。
（2）绘制草图1。 在命令行输入：PL（多段线），回车，用多段线绘制草图1，如图4-1所示。
（3）创建拉伸实体1。 在命令行输入：EXT，回车；选择草图1，回车；输入：110，回车创建的拉伸实体如图4-2所示。

图4-1 绘制草图1 图4-2 创建拉伸实体

（4）建立用户坐标系。 将坐标原点设置在拉伸实体的左下角点处，如图4-3所示。
（5）绘制草图2。 绘制的草图2如图4-4所示。

图4-3 建立用户坐标系 图4-4 绘制草图2

（6）创建拉伸实体2。 在命令行输入：EXT，回车；选择草图2回车；再输入：32，回车创建拉伸实体2如图4-5所示。

图4-5 创建拉伸实体2 图4-6 支耳镜像

（7）求差运算创建支耳造型。 在命令行输入：SU，回车；选择拉伸实体2中半径为R44的实体，回车；再选择圆柱体，回车创建支耳上圆柱孔造型。

（8）镜像支耳至另一侧。 在命令行输入：MI，回车；选择支耳再回车；鼠标捕捉拉伸实体1底面上长度的两端中点为镜像轴，完成支耳镜像如图4-6所示。

（9）求和运算。 在命令行输入：UNI（求和运算），回车后选择所有的拉伸实体，生成一个合并实体。
（10）重建用户坐标。 将坐标原点设置在顶面，如图4-7所示。

图4-7 重建用户坐标系 图4-8 绘制草图3
（11）绘制草图3。 草图3为两个直径分别为 ø54、ø32的同心圆，如图4-8所示。
（12）拉伸草图3。 在命令行输入：EXT，回车后选择ø54的圆，输入：-8，回车创建一个圆柱体（注意：拉伸方向应朝向实体内）。
再次按回车键（继续执行拉伸命令），选择ø32的圆，输入：-135，回车创建第二个圆柱体，结果如图4-9所示。

图4-9 创建二个拉伸实体 图4-10 创建沉头孔与通孔造型
（13）求差创建沉头孔与通孔造型。 在命令行输入：SU，回车；选择合并实体，回车再选择二个圆柱体，回车后完成沉头孔与通孔的创建，如图4-10所示。
（14）绘制草图4。 用【PL】（多段线）
命令，绘制如图4-11所示的草图4。
然后，镜像至另一侧。

图4-11 绘制草图4并镜像
（15）拉伸草图4。 向下拉伸深度值为“-35”，创建拉伸实体如图4-12所示。

图4-12 创建拉伸实体 图4-13 完成连接座实体模型创建
（16）求差运算。 在命令行输入：SU，回车；先选择合并的实体，回车后再选择二个拉伸实体，再次回车创建倒斜角造型如图4-13所示。

【实体模型尺寸标注】操作
l 标注底层的尺寸
（17）建立用户坐标系。 将坐标原点设置到如图4-14所示的位置。
（18）标注底层的尺寸：30、110、164，如图4-15所示。

图4-14建立用户坐标系 图4-15 标注底层的尺寸
l 标注支耳的尺寸
（19）重建用户坐标系。将坐标原点设置到如图4-16所示的位置。
（20）标注两孔中心距210、R44和ø42的尺寸，如图4-17所示。

图4-16建立用户坐标系 图4-17标注210、R44和ø42的尺寸
l 标注通孔的尺寸
（21）重建用户坐标系。将坐标原点设置到如图4-18所示的位置。
（22）标注40、45、ø32尺寸，如图4-19所示。

图4-18 新建用户坐标系 图4-19 标注尺寸45、55和ø32

l 标注顶层的尺寸
（23）重建用户坐标系。将坐标原点设置到如图4-20所示的位置。
（24）标注20、32、45、110、144、ø32和ø54尺寸，如图4-212所示。

图4-20建立用户坐标系 图4-21 标注顶层的尺寸

l 标注高度方向的尺寸
（25）重建用户坐标系。将坐标原点设置到如图4-22所示的位置。
（26）标注20、32、45、110、144、ø32和ø54尺寸，如图4-23所示。

图4-22 建立用户坐标系

图4-23 标注高度方向尺寸

（27）保存文件。

【实训任务5】 创建如图5所示的滑动轴承座模型。
l 形体分析
该零件为滑动轴承座，左侧为一
倒角R8长62高30的矩形板件，圆角
中心处有一直径为ø9的孔。中间部位
为一个截面R=15和R=10，长度为34
的半圆管状体。其两侧和上方三角形
筋板造型。
采用叠加的方法创建模型，具体
可先在不同的平面绘制草图。拉伸创
建为实体，再进行合并实体，如求和
或求差组合完成模型的创建。 图5 滑动轴承座模型
l 操作步骤
（1）设置正等轴测视图。 单击【视图】工具栏上的【西南轴测】 工具按钮，将绘图面转换至【西南轴测】视图面。此时，系统坐标系图标和原十字光标自动转换成如图5-2所示。

系统坐标系 光标符号
图5-1 等轴