摘要：三維建模的關鍵理論是UCS三維變換，UCS三維變換是AUTOCAD-2004教程的重點與難點，本文用三維建模的實例詳細解析了七種UCS的三維變換方法，收到較好的效果。
關鍵詞：UCS；三維變換；三維建模；教學
UCS三維變換教學是AUTOCAD-2004教材的重點和難點。學生從二維繪圖到三維繪圖要經過建立三維空間概念的過程，三維坐標系的空間變換是這個學習過程的關鍵理論。
講解每一個實例的過程中，以明晰的操作步驟慢漫地引入UCS三維變換的概念。在學習實例的操作步驟中，加入三維建模的應用技巧，使學生對所學的概念能融會貫通。
用戶坐標系：UCS用戶坐標系 是一種可變動的坐標系統。大多數CAD的編輯命令取決於 UCS 的位置和方向。UCS 命令設置用戶坐標系在三維空間中的X，Y，Z三個方向，它還定義了二維對象的拉伸方向。CAD共有七種方法定義新坐標系。
1． X軸旋轉90度確定UCS ：
同理UCS繞Y軸旋轉90度與UCS繞Z軸旋轉90度會得到不同的用戶坐標系。（圖1）四個圖中X軸方向不變， UCS每繞X軸旋轉90度，Z軸的方向改變一次。Z軸的方向即拉伸方向.
例1：（圖2）對象繞X軸旋轉90度（圖3），（圖2）對象繞Y軸旋轉180度, 相當於連續執行兩次繞Y軸旋轉90度（圖4），（圖2）對象繞Z軸旋轉90度。（圖5）。
2．三點確定UCS
（圖6）: 指定新 UCS 原點及其 X 和 Y 軸的正方向。Z 軸的正方向由右手定則確定。用此選項可指定任意坐標系。 第一點指定新 UCS 的原點。第二點定義了 X 軸的正方向。第三點定義了 Y 軸的正方向。
例2：在立方體的表面畫園錐體（圖7）：三點確定UCS的頂面和Z軸的正方向。
例3：在立方體的左側面畫窗（圖8）： 三點確定UCS的左側面及Z軸方向。
例4：在立方體的前面畫門（圖9）：三點確定UCS的前面及Z軸方向。用戶坐標系UCS定義好后，可用厚度與標高確定三維網格模型。對象的標高對應該平面的Z值。對象的厚度是對象被拉伸的距離。雨蓬的標高對應該平面的Z值。雨蓬的厚度是對象被拉伸的距離。
例5：繪製五角頂曲面（圖10）：1，2，3三點定UCS，兩點加半徑畫弧。重複5次三點定UCS畫弧（圖11）。畫弧命令用"起點，端點，半徑"選項。
例6：繪製翹屋頂：三點確定UCS（圖12），用ARC命令繪製翹屋頂弧線（圖13）。同理，在其它面繪製弧線，都要變換UCS。也可用三維鏡像命令繪製其它弧線。用邊定曲面命令分別點擊四條弧形邊界（圖14）。
3．拉伸正Z軸方向確定UCS
：
例7：圓柱從球中伸出（圖15）：先點擊
圖標，點擊球的原點，既新的坐標原點，再確定Z軸方向，繪製小圓，執行拉伸命令，沿正Z軸方向拉伸小圓。
例8：拉伸三角支架（圖16）：先點擊
圖標，點擊支架截面的原點，確定Z軸方向，執行拉伸命令，沿正Z軸方向拉伸支架的三個小圓。
4．改變坐標原點的位置，確定新的UCS
（圖15）：通過移動當前 UCS 的原點，保持其 X、Y 和 Z 軸方向不變，從而定義新的 UCS。相對於當前 UCS 的原點指定新原點。
例9：繪製樓梯：先點擊
圖標，點擊樓梯截面的新原點，新的 UCS由此確定（圖17）。拉伸樓梯截面時，與Z軸
例10：繪製螺母：先點擊
圖標，點擊螺母輔助截面的中點（圖19），即新原點。選中絲桿軸線上的圓心，用MOVE命令使絲桿軸線上的圓心與螺母輔助截面上的中點重合（圖20），用布爾減命令先點擊螺母，點擊右鍵，點擊絲桿即可得到螺母（圖21）。
5．面確定新的UCS
（圖22）：將 UCS 與選定的面對齊。如果要選擇某一個面，就在此面的邊界內或面的邊界上單擊，被選中的面將亮顯。X 軸將與找到的面上的最近的邊對齊。
例11：管道的拉伸（圖23）：關鍵是用面確定新的UCS后，拉伸路徑垂直於管道截面，管道截面與XY平面平行。
例12：沿路徑拉伸弧形牆體（圖24）：面確定新的UCS后，拉伸路徑垂直於要拉伸的牆面。
例13：拉伸弔橋（圖25）：選定立柱的輔助截面，定義新的坐標系，鐵索的截面與立柱的輔助截面是同一坐標系。拉伸時，先選中鐵索截面，再點擊弧形路徑。弔橋的其它部分拉伸前都要確定新的UCS。
6．對象確定新的UCS
：根據選定的三維對象定義新的坐標系。
例14：拉伸三維面上的圓（圖26）：先點擊
，再選定三維面上的圓，定義新的坐標系。執行拉伸命令，沿正Z軸方向拉伸三維面上的圓。
例15：繪製曲面屋頂: 先點擊
，再選定立方體上的邊，定義新的坐標系。在四個不同的坐標系下繪製四條弧形邊界（圖27）。再用邊定曲面命令分別點擊四條弧形邊界（圖28）。
例16：繪製圓錐滾子軸承：在正視圖上繪製軸承外圈，內圈和圓錐滾子（圖29），在當前UCS下用
REVOLVE命令旋轉外圈，內圈（圖30），先點擊
，再選定圓錐滾子的軸心，定義新的坐標系，用REVOLVE命令旋轉圓錐滾子（圖31）。
7．視圖確定新的UCS
（圖32）：建立的新坐標系，是平行於屏幕的平面即 XY 平面，UCS 原點保持不變。剖切面與當前視口視圖的XY平面平行。
例16：獲取平行於屏幕的平面：點擊圖標
（圖33），點擊
section，三點確定剖的切面（圖34），用MOVE命令把剖切面移出立方體外既可得到平行於XY平面的剖切圖形（圖35）。
例17：給三維視圖標註文字：在三維視圖中標註文字，文字與UCS對齊（圖36）。在三維視圖中標註的文字若需以正常形式顯示，那麼就要用
變換UCS后，再輸入文字（圖37）。
例18：繪製亭子（圖38）：亭子頂面用三維面
3DFACE命令 繪製。用三點確定UCS后，每一個三維面都是從頂點開始依次選擇三角形的另外而個點，再回到頂點。繪製欄杆，變換UCS，用修改多線的厚度繪製欄杆擋板與亭子圍欄。變換UCS，繪製樓梯，用三維鏡像或三維陣列繪製其它樓梯。變換UCS，繪製圓桌，橙子，柱子。此例，多種變換UCS的方法都可使用。並不拘於哪一種，根據具體情況，哪種變換方便用哪種。
