FreeCAD：FreeCAD零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ).Tex.header

FreeCAD：FreeCAD零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1FreeCAD簡介1.1FreeCAD的歷史與發(fā)展FreeCAD是一個開源的參數(shù)化3DCAD模型設(shè)計(jì)軟件，適用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工程。它首次發(fā)布于2002年，由JohanDaflon開發(fā)，旨在提供一個功能全面且易于使用的工具，以滿足工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械工程的需求。隨著時(shí)間的推移，F(xiàn)reeCAD社區(qū)不斷壯大，吸引了來自世界各地的開發(fā)者和用戶，共同貢獻(xiàn)代碼、文檔和插件，使其功能更加豐富，支持更多的工作流程和設(shè)計(jì)需求。1.1.1發(fā)展歷程2002年：FreeCAD的第一個版本發(fā)布，主要基于Coin3D和OpenCascade技術(shù)。2008年：項(xiàng)目進(jìn)入GitHub，開始使用Git進(jìn)行版本控制，這標(biāo)志著FreeCAD開發(fā)進(jìn)入了一個新的階段。2012年：FreeCAD0.13版本發(fā)布，引入了參數(shù)化設(shè)計(jì)和逆向工程功能，大大增強(qiáng)了其在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用。2018年：FreeCAD0.18版本發(fā)布，帶來了界面和性能的重大改進(jìn)，包括新的工作臺和增強(qiáng)的渲染功能。2021年：FreeCAD0.19版本發(fā)布，進(jìn)一步優(yōu)化了用戶界面，增加了更多的功能和插件，如改進(jìn)的草圖編輯器和新的渲染引擎。1.2FreeCAD的主要功能與應(yīng)用領(lǐng)域1.2.1主要功能FreeCAD提供了一系列強(qiáng)大的工具和功能，使其成為零件設(shè)計(jì)和工程項(xiàng)目的理想選擇。以下是一些核心功能：參數(shù)化設(shè)計(jì)：允許用戶基于參數(shù)創(chuàng)建和修改模型，這意味著設(shè)計(jì)的任何部分都可以通過調(diào)整參數(shù)來輕松修改，而無需從頭開始。多工作臺支持：包括Part、Sketcher、PartDesign、Mesh、Arch等工作臺，每個工作臺都專注于特定的設(shè)計(jì)任務(wù)，如實(shí)體建模、草圖繪制、建筑設(shè)計(jì)等。OpenCascade內(nèi)核：用于實(shí)體建模，提供高級的幾何處理和布爾運(yùn)算能力。Python腳本支持：用戶可以使用Python編寫宏和插件，以擴(kuò)展FreeCAD的功能或自動化設(shè)計(jì)過程。示例：使用Python創(chuàng)建一個簡單的立方體#導(dǎo)入FreeCAD模塊

importFreeCAD

#創(chuàng)建一個新的文檔

doc=FreeCAD.newDocument("MyCube")

#創(chuàng)建一個立方體

box=doc.addObject("Part::Box","MyBox")

box.Length=10

box.Width=10

box.Height=10

#設(shè)置視圖

Gui.activeDocument().activeView().viewAxonometric()

#渲染視圖

Gui.SendMsgToActiveView("ViewFit")

Gui.activeDocument().activeView().refresh()1.2.2應(yīng)用領(lǐng)域FreeCAD的多功能性和靈活性使其在多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，包括：機(jī)械工程：用于設(shè)計(jì)和分析機(jī)械零件和組件。產(chǎn)品設(shè)計(jì)：創(chuàng)建復(fù)雜的產(chǎn)品模型，進(jìn)行概念設(shè)計(jì)和原型制作。建筑和施工：通過Arch工作臺進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)和施工圖的繪制。教育和培訓(xùn)：作為教學(xué)工具，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)CAD原理和實(shí)踐。通過上述介紹，我們可以看到FreeCAD不僅是一個強(qiáng)大的CAD工具，而且是一個不斷發(fā)展的項(xiàng)目，其社區(qū)的貢獻(xiàn)使其功能日益完善，適用范圍不斷擴(kuò)大。無論是專業(yè)設(shè)計(jì)師還是學(xué)生，F(xiàn)reeCAD都提供了一個免費(fèi)且功能全面的平臺，用于探索和實(shí)現(xiàn)他們的設(shè)計(jì)想法。2安裝與配置2.1在Windows上安裝FreeCAD在Windows平臺上安裝FreeCAD相對直接。首先，訪問FreeCAD官方網(wǎng)站的下載頁面，選擇適合你的Windows版本的安裝包（32位或64位）。下載完成后，運(yùn)行安裝程序，按照屏幕上的指示進(jìn)行安裝。通常情況下，你可以接受默認(rèn)設(shè)置，除非你有特定的安裝需求。2.2在MacOS上安裝FreeCAD對于MacOS用戶，F(xiàn)reeCAD提供了一個.dmg文件，可以直接在Mac上安裝。同樣地，訪問FreeCAD的下載頁面，選擇MacOS版本的安裝包。下載后，打開.dmg文件，將FreeCAD拖放到你的應(yīng)用程序文件夾中。完成后，你可以在應(yīng)用程序文件夾中找到并啟動FreeCAD。2.3在Linux上安裝FreeCAD在Linux上，F(xiàn)reeCAD的安裝可以通過包管理器進(jìn)行。下面是一些常見Linux發(fā)行版的安裝命令示例：2.3.1Ubuntu/Debiansudoapt-getupdate

sudoapt-getinstallfreecad2.3.2Fedorasudodnfinstallfreecad2.3.3ArchLinuxsudopacman-Sfreecad這些命令將自動下載并安裝FreeCAD及其依賴項(xiàng)。2.4配置FreeCAD工作環(huán)境安裝完成后，你可以根據(jù)個人偏好和項(xiàng)目需求配置FreeCAD的工作環(huán)境。這包括選擇工作臺、設(shè)置界面語言、調(diào)整用戶界面布局等。2.4.1選擇工作臺FreeCAD提供了多個工作臺，每個工作臺都針對特定的建模任務(wù)進(jìn)行了優(yōu)化。例如，PartDesign工作臺適合進(jìn)行零件設(shè)計(jì)，而Arch工作臺則適合建筑模型的創(chuàng)建。你可以在啟動FreeCAD后，通過菜單工作臺來選擇和切換工作臺。2.4.2設(shè)置界面語言如果你希望使用非英語界面，可以在FreeCAD的編輯菜單中選擇首選項(xiàng)，然后在彈出的窗口中選擇常規(guī)標(biāo)簽頁下的語言選項(xiàng)，從下拉菜單中選擇你想要的語言。2.4.3調(diào)整用戶界面布局FreeCAD的用戶界面是高度可定制的。你可以通過拖放工具欄和菜單來調(diào)整界面布局，使其更符合你的工作流程。此外，你還可以通過視圖菜單中的布局選項(xiàng)來保存和加載不同的界面布局。通過這些步驟，你可以確保FreeCAD的工作環(huán)境最適合你的設(shè)計(jì)需求，提高工作效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。接下來，你可以開始探索FreeCAD的各種功能，進(jìn)行零件設(shè)計(jì)、裝配建模、工程圖繪制等任務(wù)。3FreeCAD:零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程3.1基本操作3.1.1啟動FreeCAD啟動FreeCAD非常簡單。首先，確保你已經(jīng)在你的計(jì)算機(jī)上安裝了FreeCAD。安裝完成后，你可以在開始菜單或應(yīng)用列表中找到FreeCAD圖標(biāo)，雙擊即可啟動程序。如果你使用的是Linux或MacOS，你也可以在終端或命令行中輸入freecad命令來啟動。3.1.2界面布局與導(dǎo)航FreeCAD的界面由幾個主要部分組成：菜單欄：位于窗口頂部，提供文件、編輯、視圖、工具等菜單選項(xiàng)。工具欄：包含常用的工具按鈕，如創(chuàng)建新文件、打開文件、保存文件等。3D視圖：這是你進(jìn)行設(shè)計(jì)的主要區(qū)域。你可以通過鼠標(biāo)操作來旋轉(zhuǎn)、平移和縮放視圖。模型樹：顯示當(dāng)前項(xiàng)目中的所有對象和它們的層次結(jié)構(gòu)。你可以在這里選擇、編輯或刪除對象。屬性編輯器：顯示所選對象的詳細(xì)屬性，如尺寸、顏色、位置等。任務(wù)面板：在進(jìn)行特定任務(wù)時(shí)出現(xiàn)，如創(chuàng)建草圖、編輯參數(shù)等。導(dǎo)航3D視圖旋轉(zhuǎn)視圖：按住鼠標(biāo)中鍵或同時(shí)按住左鍵和右鍵。平移視圖：按住鼠標(biāo)中鍵并移動鼠標(biāo)，或按住Shift鍵并使用鼠標(biāo)中鍵?？s放視圖：滾動鼠標(biāo)滾輪，或按住Ctrl鍵并使用鼠標(biāo)中鍵。3.1.3創(chuàng)建新項(xiàng)目在FreeCAD中創(chuàng)建新項(xiàng)目只需幾個簡單的步驟：打開FreeCAD后，點(diǎn)擊菜單欄中的“文件”->“新建”或使用快捷鍵Ctrl+N。這將清空當(dāng)前的3D視圖，并準(zhǔn)備好開始新的設(shè)計(jì)。你可以選擇不同的工作臺（Workbench）來開始你的設(shè)計(jì)，如Part、Sketcher、Arch等。3.1.4保存與打開項(xiàng)目保存和打開項(xiàng)目是任何設(shè)計(jì)軟件的基本功能，F(xiàn)reeCAD也不例外。保存項(xiàng)目在完成設(shè)計(jì)后，點(diǎn)擊菜單欄中的“文件”->“保存”或使用快捷鍵Ctrl+S。選擇保存的位置和文件名，點(diǎn)擊“保存”按鈕。FreeCAD將保存你的設(shè)計(jì)為.FCStd文件，這是FreeCAD的默認(rèn)文件格式。打開項(xiàng)目在FreeCAD中，點(diǎn)擊菜單欄中的“文件”->“打開”或使用快捷鍵Ctrl+O。瀏覽到你保存的項(xiàng)目文件，選擇并點(diǎn)擊“打開”按鈕。你的設(shè)計(jì)將被加載到3D視圖中，你可以繼續(xù)編輯或查看。3.2示例：創(chuàng)建一個簡單的立方體下面是一個使用FreeCAD創(chuàng)建一個簡單立方體的步驟示例：打開FreeCAD，創(chuàng)建一個新項(xiàng)目。選擇“Part”工作臺。在3D視圖中，點(diǎn)擊“創(chuàng)建立方體”按鈕。在彈出的對話框中，設(shè)置立方體的尺寸，例如長、寬、高都為100mm。點(diǎn)擊“確定”按鈕，立方體將出現(xiàn)在3D視圖中。你可以通過模型樹來選擇立方體，然后在屬性編輯器中修改其屬性，如顏色、位置等。3.2.1代碼示例在FreeCAD中，你也可以使用Python腳本來創(chuàng)建和編輯對象。下面是一個創(chuàng)建立方體的Python腳本示例：importFreeCAD

importPart

#創(chuàng)建一個新文檔

doc=FreeCAD.newDocument("MyCube")

#創(chuàng)建一個立方體

box=Part.makeBox(100,100,100)

#將立方體添加到文檔中

obj=doc.addObject("Part::Feature","Box")

obj.Shape=box

#設(shè)置立方體的位置

obj.Placement=FreeCAD.Placement(FreeCAD.Vector(0,0,0),FreeCAD.Rotation(0,0,0))

#保存文檔

doc.saveAs("MyCube.FCStd")在這段代碼中，我們首先導(dǎo)入了FreeCAD和Part模塊。然后，我們創(chuàng)建了一個新文檔，并使用Part.makeBox函數(shù)創(chuàng)建了一個立方體。接著，我們將立方體添加到文檔中，并設(shè)置了它的位置。最后，我們使用doc.saveAs函數(shù)保存了文檔。通過以上步驟，你已經(jīng)了解了如何在FreeCAD中進(jìn)行基本操作，包括啟動程序、導(dǎo)航界面、創(chuàng)建新項(xiàng)目、保存和打開項(xiàng)目，以及如何使用Python腳本來創(chuàng)建一個簡單的立方體。接下來，你可以嘗試更復(fù)雜的設(shè)計(jì)，或深入學(xué)習(xí)FreeCAD的其他功能。4FreeCAD零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4.1使用草圖工作臺在FreeCAD中，草圖工作臺是創(chuàng)建和編輯2D草圖的主要工具，這些草圖可以作為3D模型的基礎(chǔ)。草圖工作臺提供了多種工具，用于繪制直線、圓、弧、樣條曲線等，并允許你添加幾何約束和尺寸約束，確保草圖的精確性。4.1.1創(chuàng)建草圖選擇工作平面：在開始草圖之前，你需要選擇一個工作平面。這通常是你的零件的一個面。繪制幾何元素：使用草圖工作臺的工具欄，你可以繪制各種幾何元素。例如，使用Line工具繪制直線，使用Circle工具繪制圓。4.1.2添加約束約束是確保草圖幾何元素按照設(shè)計(jì)意圖保持位置和尺寸的關(guān)鍵。FreeCAD提供了多種約束類型，包括：水平和垂直約束：確保線段水平或垂直。共線和共點(diǎn)約束：確保線段共線或點(diǎn)共點(diǎn)。半徑和直徑約束：用于圓或弧的尺寸控制。4.1.3示例：創(chuàng)建一個帶有約束的草圖importFreeCAD,Draft,Sketcher

#創(chuàng)建一個新的FreeCAD文檔

FreeCAD.newDocument("SketchExample")

#創(chuàng)建一個草圖

Sketch=FreeCAD.activeDocument().addObject('Sketcher::SketchObject','Sketch')

#在草圖中添加一個圓

Sketch.addGeometry(Part.Circle(FreeCAD.Vector(0,0,0),FreeCAD.Vector(0,0,1),25))

#添加半徑約束

Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint('Radius',0,25))

#創(chuàng)建一個直線

Sketch.addGeometry(Part.LineSegment(FreeCAD.Vector(-25,0,0),FreeCAD.Vector(25,0,0)))

#添加水平約束

Sketch.addConstraint(Sketcher.Constraint('Horizontal',1))

#重新計(jì)算草圖以應(yīng)用約束

Sketch.recompute()4.2草圖約束與幾何元素草圖約束用于控制草圖中幾何元素的位置和尺寸，確保設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和一致性。幾何元素包括點(diǎn)、線、圓、弧等，而約束則定義了這些元素之間的關(guān)系。4.2.1幾何元素點(diǎn)：草圖中的基本元素，可以是線段的端點(diǎn)或交點(diǎn)。線段：由兩個點(diǎn)定義的直線。圓和?。河芍行狞c(diǎn)和半徑或兩個端點(diǎn)和一個中心點(diǎn)定義。4.2.2約束類型幾何約束：如平行、垂直、共線、共點(diǎn)等。尺寸約束：如長度、半徑、角度等。4.3從草圖創(chuàng)建實(shí)體一旦草圖完成并滿足所有約束，你可以使用它來創(chuàng)建3D實(shí)體。這通常通過拉伸、旋轉(zhuǎn)或掃掠草圖來實(shí)現(xiàn)。4.3.1示例：從草圖創(chuàng)建實(shí)體#繼續(xù)上面的草圖示例

importPart

#從草圖創(chuàng)建一個拉伸實(shí)體

Extrusion=FreeCAD.activeDocument().addObject('Part::Extrusion','Extrusion')

Extrusion.Base=Sketch

Extrusion.Dir=(0,0,100)

Extrusion.Solid=True

Extrusion.Reversed=False

Extrusion.Symmetric=False

Extrusion.TaperAngle=0.0

Extrusion.TaperAngleRev=0.0

#重新計(jì)算文檔以顯示實(shí)體

FreeCAD.activeDocument().recompute()4.4編輯與修改實(shí)體在FreeCAD中，實(shí)體的編輯和修改可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)，包括直接編輯、使用布爾運(yùn)算、添加特征等。4.4.1直接編輯你可以直接在實(shí)體上添加或刪除面，或者編輯實(shí)體的形狀。4.4.2使用布爾運(yùn)算布爾運(yùn)算包括并集、差集和交集，用于組合或分割實(shí)體。4.4.3示例：使用布爾運(yùn)算修改實(shí)體#創(chuàng)建第二個草圖

Sketch2=FreeCAD.activeDocument().addObject('Sketcher::SketchObject','Sketch2')

Sketch2.addGeometry(Part.Circle(FreeCAD.Vector(0,0,0),FreeCAD.Vector(0,0,1),30))

Sketch2.addConstraint(Sketcher.Constraint('Radius',0,30))

Sketch2.recompute()

#從第二個草圖創(chuàng)建實(shí)體

Extrusion2=FreeCAD.activeDocument().addObject('Part::Extrusion','Extrusion2')

Extrusion2.Base=Sketch2

Extrusion2.Dir=(0,0,100)

Extrusion2.Solid=True

Extrusion2.recompute()

#使用差集運(yùn)算修改實(shí)體

Cut=FreeCAD.activeDocument().addObject('Part::Cut','Cut')

Cut.Base=Extrusion

Cut.Tool=Extrusion2

Cut.recompute()通過上述步驟，你可以在FreeCAD中創(chuàng)建、約束、編輯和修改復(fù)雜的零件設(shè)計(jì)。這為機(jī)械設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開發(fā)等提供了強(qiáng)大的工具。5高級零件設(shè)計(jì)5.1使用零件設(shè)計(jì)工作臺在FreeCAD中，零件設(shè)計(jì)工作臺（PartDesignWorkbench）是進(jìn)行三維實(shí)體建模的核心工具，特別適合于機(jī)械零件的設(shè)計(jì)。它提供了基于特征的建模方法，允許用戶通過一系列預(yù)定義的特征來構(gòu)建復(fù)雜的零件，這些特征可以被參數(shù)化控制，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的靈活性和可修改性。5.1.1啟動零件設(shè)計(jì)工作臺要啟動零件設(shè)計(jì)工作臺，只需在FreeCAD的主界面中選擇“工作臺”菜單下的“零件設(shè)計(jì)”選項(xiàng)。這將切換到零件設(shè)計(jì)工作臺的界面，其中包含了一系列用于實(shí)體建模的工具。5.1.2創(chuàng)建基礎(chǔ)特征零件設(shè)計(jì)工作臺提供了多種基礎(chǔ)特征，如墊塊（Pad）、旋轉(zhuǎn)（Revolution）、孔（Hole）等，用于構(gòu)建零件的基本形狀。例如，創(chuàng)建一個墊塊特征，可以通過以下步驟：選擇一個草圖作為墊塊的截面。在零件設(shè)計(jì)工作臺中選擇“墊塊”工具。設(shè)置墊塊的長度和方向。點(diǎn)擊“創(chuàng)建”按鈕。#Python代碼示例：創(chuàng)建一個墊塊

importFreeCAD,PartDesign,Draft

#創(chuàng)建一個新的FreeCAD文檔

doc=FreeCAD.newDocument("PadExample")

#創(chuàng)建一個草圖

sketch=Draft.makeSketch(doc,FreeCAD.Vector(0,0,0))

sketch.addGeometry(PartDesign.Circle(FreeCAD.Vector(0,0,0),FreeCAD.Vector(0,0,1),10))

#創(chuàng)建一個墊塊特征

pad=doc.addObject("PartDesign::Pad","Pad")

pad.Profile=sketch

pad.Length=505.1.3編輯特征零件設(shè)計(jì)工作臺中的特征可以隨時(shí)編輯，只需雙擊特征，在彈出的對話框中修改參數(shù)即可。例如，修改墊塊的長度：#Python代碼示例：編輯墊塊的長度

pad.Length=1005.2特征樹與參數(shù)化設(shè)計(jì)5.2.1特征樹的概念特征樹是零件設(shè)計(jì)工作臺中用于組織和管理模型特征的結(jié)構(gòu)。它以樹狀形式顯示所有特征，包括草圖、墊塊、旋轉(zhuǎn)等，以及它們之間的依賴關(guān)系。通過特征樹，用戶可以輕松地追蹤設(shè)計(jì)的步驟，修改特定特征的參數(shù)，或隱藏/顯示特征。5.2.2參數(shù)化設(shè)計(jì)參數(shù)化設(shè)計(jì)是FreeCAD的一個關(guān)鍵特性，允許用戶通過定義和修改參數(shù)來控制模型的形狀和尺寸。這意味著，一旦模型被創(chuàng)建，可以通過調(diào)整參數(shù)來改變模型的大小、形狀或位置，而無需重新創(chuàng)建整個模型。#Python代碼示例：參數(shù)化設(shè)計(jì)

#創(chuàng)建一個參數(shù)化的圓

circle=doc.addObject("Sketcher::SketchObject","CircleSketch")

circle.addGeometry(Part.Circle(FreeCAD.Vector(0,0,0),FreeCAD.Vector(0,0,1),10))

circle.addConstraint(PartDesign.Constraint('Radius',0,10))

#創(chuàng)建一個參數(shù)化的墊塊

pad=doc.addObject("PartDesign::Pad","Pad")

pad.Profile=circle

pad.Length=505.3布爾運(yùn)算與復(fù)合體5.3.1布爾運(yùn)算布爾運(yùn)算在零件設(shè)計(jì)中用于創(chuàng)建復(fù)雜的形狀，通過將兩個或多個實(shí)體進(jìn)行并集（Union）、差集（Cut）或交集（Intersection）運(yùn)算，可以生成新的實(shí)體。這些運(yùn)算在零件設(shè)計(jì)工作臺中通過“布爾運(yùn)算”工具實(shí)現(xiàn)。并集（Union）并集運(yùn)算將兩個實(shí)體合并為一個實(shí)體，保留所有部分。#Python代碼示例：并集運(yùn)算

importPart

#創(chuàng)建兩個實(shí)體

box=Part.makeBox(100,100,100)

sphere=Part.makeSphere(50)

#執(zhí)行并集運(yùn)算

compound=box.fuse(sphere)差集（Cut）差集運(yùn)算從一個實(shí)體中減去另一個實(shí)體，保留第一個實(shí)體中未被第二個實(shí)體覆蓋的部分。#Python代碼示例：差集運(yùn)算

#創(chuàng)建兩個實(shí)體

box=Part.makeBox(100,100,100)

cylinder=Part.makeCylinder(30,100)

#執(zhí)行差集運(yùn)算

result=box.cut(cylinder)交集（Intersection）交集運(yùn)算保留兩個實(shí)體相交的部分，去除其余部分。#Python代碼示例：交集運(yùn)算

#創(chuàng)建兩個實(shí)體

box=Part.makeBox(100,100,100)

cylinder=Part.makeCylinder(50,100)

#執(zhí)行交集運(yùn)算

result=mon(cylinder)5.3.2復(fù)合體復(fù)合體（Compound）是多個實(shí)體的集合，可以將多個實(shí)體組合成一個整體進(jìn)行操作。在零件設(shè)計(jì)中，復(fù)合體常用于組合多個布爾運(yùn)算的結(jié)果。#Python代碼示例：創(chuàng)建復(fù)合體

#創(chuàng)建多個實(shí)體

box1=Part.makeBox(100,100,100)

box2=Part.makeBox(100,100,100,FreeCAD.Vector(50,50,0))

#創(chuàng)建復(fù)合體

compound=Part.Compound([box1,box2])5.4陣列與鏡像5.4.1陣列陣列（Array）工具用于復(fù)制特征或?qū)嶓w，并按照特定的模式排列。陣列可以是線性陣列或圓形陣列，適用于創(chuàng)建重復(fù)的結(jié)構(gòu)，如螺栓孔、齒輪齒等。線性陣列線性陣列按照直線方向復(fù)制特征。#Python代碼示例：線性陣列

importFreeCAD,PartDesign

#創(chuàng)建一個實(shí)體

box=PartDesign.makeBox(100,100,100)

#創(chuàng)建線性陣列

array=doc.addObject("PartDesign::Array","LinearArray")

array.Source=box

array.Direction=FreeCAD.Vector(1,0,0)

array.Length=200

array.Number=圓形陣列圓形陣列圍繞一個軸心復(fù)制特征。#Python代碼示例：圓形陣列

#創(chuàng)建一個實(shí)體

box=PartDesign.makeBox(100,100,100)

#創(chuàng)建圓形陣列

array=doc.addObject("PartDesign::PolarArray","PolarArray")

array.Source=box

array.Axis=FreeCAD.Vector(0,0,1)

array.Angle=360

array.Number=45.4.2鏡像鏡像（Mirror）工具用于創(chuàng)建特征或?qū)嶓w的鏡像副本。這在對稱設(shè)計(jì)中非常有用，可以減少設(shè)計(jì)工作量。#Python代碼示例：鏡像

importFreeCAD,PartDesign

#創(chuàng)建一個實(shí)體

box=PartDesign.makeBox(100,100,100)

#創(chuàng)建鏡像

mirror=doc.addObject("PartDesign::Mirrored","Mirror")

mirror.Source=box

mirror.Base=(doc.Object,["Face1"])

mirror.MirrorPlane="XY_Plane"通過上述內(nèi)容，我們可以看到FreeCAD的零件設(shè)計(jì)工作臺提供了豐富的工具和功能，用于創(chuàng)建和編輯復(fù)雜的機(jī)械零件。從基礎(chǔ)特征的構(gòu)建，到特征樹的管理，再到布爾運(yùn)算和陣列、鏡像的使用，F(xiàn)reeCAD為機(jī)械設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的支持。6零件裝配6.1導(dǎo)入與導(dǎo)出零件在FreeCAD中，導(dǎo)入和導(dǎo)出零件是創(chuàng)建復(fù)雜裝配的基礎(chǔ)步驟。FreeCAD支持多種文件格式，包括但不限于STEP,IGES,STL,OBJ等。6.1.1導(dǎo)入零件要導(dǎo)入一個零件，可以使用File菜單中的Import選項(xiàng)，或者直接使用Python腳本中的importPart函數(shù)。下面是一個使用Python腳本導(dǎo)入STEP文件的例子：#導(dǎo)入FreeCAD和ImportModule模塊

importFreeCAD

importImport

#設(shè)置文件路徑

file_path="/path/to/your/file.step"

#創(chuàng)建一個新的文檔

doc=FreeCAD.newDocument("MyAssembly")

#導(dǎo)入零件

Import.insert(file_path,doc.Name)

#重命名導(dǎo)入的零件

doc.getObject("Unnamed").Label="ImportedPart"6.1.2導(dǎo)出零件導(dǎo)出零件同樣可以通過File菜單中的Export選項(xiàng)完成，或者使用Python腳本中的export函數(shù)。下面是一個導(dǎo)出零件為STEP文件的例子：#導(dǎo)入FreeCAD和ExportModule模塊

importFreeCAD

importExport

#假設(shè)當(dāng)前文檔中有一個名為"ImportedPart"的零件

doc=FreeCAD.getDocument("MyAssembly")

part=doc.getObject("ImportedPart")

#設(shè)置文件路徑

file_path="/path/to/your/export/file.step"

#導(dǎo)出零件

Export.export([part],file_path)6.2創(chuàng)建裝配創(chuàng)建裝配涉及將多個零件組合在一起，形成一個整體。在FreeCAD中，可以使用AssemblyWorkbench來創(chuàng)建和管理裝配。6.2.1創(chuàng)建裝配文檔首先，需要創(chuàng)建一個新的裝配文檔。這可以通過File菜單中的New選項(xiàng)，然后選擇Assembly工作臺來完成。#創(chuàng)建一個新的裝配文檔

importFreeCAD

doc=FreeCAD.newDocument("MyAssembly")

FreeCAD.ActiveDocument=doc

FreeCADGui.ActiveDocument=doc

FreeCADGui.activateWorkbench("AssemblyWorkbench")6.2.2添加零件到裝配接下來，將導(dǎo)入的零件添加到裝配中。這可以通過在裝配文檔中選擇零件，然后使用Assembly工作臺的工具來完成。#添加零件到裝配

importFreeCAD

importAssembly

doc=FreeCAD.getDocument("MyAssembly")

part1=doc.getObject("ImportedPart1")

part2=doc.getObject("ImportedPart2")

#創(chuàng)建一個裝配組

assembly_group=doc.addObject("App::DocumentObjectGroup","AssemblyGroup")

#將零件添加到裝配組

assembly_group.addObject(part1)

assembly_group.addObject(part2)

#切換到Assembly工作臺

FreeCADGui.activateWorkbench("AssemblyWorkbench")6.3約束裝配中的零件約束零件是裝配設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，它確保零件之間的相對位置和運(yùn)動。FreeCAD提供了多種約束類型，如距離約束、角度約束、平行約束等。6.3.1應(yīng)用約束應(yīng)用約束可以通過Assembly工作臺的Constraints工具來完成。下面是一個應(yīng)用距離約束的例子：#應(yīng)用距離約束

importFreeCAD

importAssembly

doc=FreeCAD.getDocument("MyAssembly")

part1=doc.getObject("ImportedPart1")

part2=doc.getObject("ImportedPart2")

#創(chuàng)建一個距離約束

constraint=doc.addObject("Assembly::ConstraintDistance","DistanceConstraint")

constraint.Base=part1

constraint.Tool=part2

constraint.BaseFeature="Face1"

constraint.ToolFeature="Face2"

constraint.BaseSubFeature="Edge1"

constraint.ToolSubFeature="Edge1"

constraint.Value=10.0

#將約束添加到裝配組

assembly_group=doc.getObject("AssemblyGroup")

assembly_group.addObject(constraint)6.4調(diào)整裝配布局調(diào)整裝配布局涉及到零件的定位和對齊。FreeCAD提供了多種工具來幫助調(diào)整布局，如Move工具和Align工具。6.4.1使用Move工具使用Move工具可以手動調(diào)整零件的位置。#使用Move工具調(diào)整零件位置

importFreeCAD

importDraft

doc=FreeCAD.getDocument("MyAssembly")

part=doc.getObject("ImportedPart")

#移動零件

Draft.move(part,FreeCAD.Vector(10,0,0),copy=False)6.4.2使用Align工具使用Align工具可以精確對齊零件。#使用Align工具對齊零件

importFreeCAD

importAssembly

doc=FreeCAD.getDocument("MyAssembly")

part1=doc.getObject("ImportedPart1")

part2=doc.getObject("ImportedPart2")

#對齊零件

Assembly.Align(part1,part2,"Face1","Face2")通過上述步驟，可以有效地在FreeCAD中進(jìn)行零件的導(dǎo)入、導(dǎo)出、創(chuàng)建裝配、約束裝配中的零件以及調(diào)整裝配布局。這些操作是零件設(shè)計(jì)和裝配工程中的基本技能，掌握它們將大大提高設(shè)計(jì)效率和精確度。7工程圖與文檔7.1生成工程圖在FreeCAD中生成工程圖是將3D模型轉(zhuǎn)換為2D圖紙的關(guān)鍵步驟，這有助于在制造過程中進(jìn)行精確的尺寸標(biāo)注和公差控制。要生成工程圖，首先需要確保你的3D模型已經(jīng)完成。接下來，你可以通過以下步驟來創(chuàng)建工程圖：打開你的FreeCAD項(xiàng)目。選擇“工程圖”工作臺。從菜單中選擇“創(chuàng)建工程圖”。選擇你想要投影的視圖，例如前視圖、頂視圖或側(cè)視圖。調(diào)整視圖的尺寸和位置，以適應(yīng)圖紙的布局。7.1.1示例假設(shè)你有一個簡單的立方體模型，想要生成其前視圖的工程圖。#導(dǎo)入必要的模塊

importFreeCAD

importDraft

importTechDraw

#創(chuàng)建一個立方體

box=Draft.makeBox(100,100,100)

#切換到工程圖工作臺

FreeCADGui.activateWorkbench("TechDrawWorkbench")

#創(chuàng)建工程圖

page=TechDraw.newPage("A4")

#添加前視圖

view=TechDraw.addView(page,box,"Front")7.2標(biāo)注尺寸與公差標(biāo)注尺寸和公差是工程圖中不可或缺的部分，它確保了零件的制造精度。在FreeCAD中，你可以使用“尺寸標(biāo)注”工具來添加尺寸，同時(shí)使用“公差標(biāo)注”工具來指定公差。7.2.1示例繼續(xù)使用上述的立方體模型，我們來添加尺寸和公差標(biāo)注。#添加尺寸標(biāo)注

dim=TechDraw.makeDimension(view,(0,0),(100,0),100)

dim.ViewObject.LineColor=(0.00,0.00,0.00)

dim.ViewObject.FontSize=2

#添加公差標(biāo)注

tol=TechDraw.makeTolerance(dim,0.1)

tol.ViewObject.FontSize=27.3創(chuàng)建零件清單零件清單是工程文檔中用于列出所有零件及其數(shù)量的部分，這對于跟蹤和管理項(xiàng)目中的多個組件非常有用。在FreeCAD中，你可以使用“零件清單”工具來生成一個清單。7.3.1示例假設(shè)你有多個不同類型的零件，我們來創(chuàng)建一個零件清單。#創(chuàng)建零件清單

bom=TechDraw.newBom(page)

#添加零件到清單

part1={"name":"Box","quantity":1}

part2={"name":"Screw","quantity":4}

bom.addObject(part1)

bom.addObject(part2)7.4導(dǎo)出工程圖為PDF或DXF完成工程圖后，你可能需要將其導(dǎo)出為PDF或DXF格式，以便于打印或與其他CAD軟件共享。在FreeCAD中，你可以輕松地將工程圖導(dǎo)出為這些格式。7.4.1示例導(dǎo)出工程圖到PDF或DXF格式。#導(dǎo)出為PDF

page.exportPage("mydrawing.pdf")

#導(dǎo)出為DXF

page.exportPage("mydrawing.dxf")通過以上步驟，你可以在FreeCAD中有效地生成、標(biāo)注、管理并導(dǎo)出工程圖，為你的零件設(shè)計(jì)提供全面的文檔支持。8實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目：設(shè)計(jì)一個簡單的機(jī)械零件在本實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目中，我們將使用FreeCAD設(shè)計(jì)一個簡單的機(jī)械零件——一個帶有螺紋的圓柱體。FreeCAD是一個開源的3DCAD/CAM工具，非常適合進(jìn)行零件設(shè)計(jì)和工程制圖。8.1設(shè)計(jì)步驟8.1.1創(chuàng)建圓柱體首先，打開FreeCAD并創(chuàng)建一個新的文件。在Part工作臺中，使用Cylinder工具創(chuàng)建一個圓柱體。importFreeCAD,Part

#創(chuàng)建一個新的文檔

doc=FreeCAD.newDocument("SimplePart")

#設(shè)置圓柱體的參數(shù)

radius=10.0

height=50.0

#創(chuàng)建圓柱體

cylinder=doc.addObject("Part::Feature","Cylinder")

cylinder.Shape=Part.makeCylinder(radius,height)

#設(shè)置視圖

Gui.activeDocument().activeView().viewAxonometric()

Gui.SendMsgToActiveView("ViewFit")8.1.2添加螺紋接下來，我們將使用PartDesign工作臺來添加螺紋特征。```pythonimportPartDesign9切換到PartDesign工作臺FreeCADGui.activateWorkbench(“PartDesignWorkbench”)10創(chuàng)建一個圓柱面特征cylinderFace=doc.addObject(“PartDesign::Body”,“Body”)cylinderFace.addObject(cylinder)11添加一個外部螺紋特征thread=cylinderFace.newObject(“PartDesign::Groove”,“Thread”)thread.Source=cylinderFacethread.Profile=doc.addObject(“PartDesign::Sketch”,“Sketch_Thread”)thread.Profile.Support=(cylinder,[“Face1”])thread.Profile.MapMode=“FlatFace”thread.Profile.addGeometry(Part.LineSegment(FreeCAD.Vector(0,0,0),FreeCAD.Vector(0,10,0)))thread.Profile.addGeometry(Part.LineSegment(FreeCAD.Vector(0,10,0),FreeCAD.Vector(10,10,0)))thread.Profile.addGeometry(Part.LineSegment(FreeCAD.Vector(10,10,0),FreeCAD.Vector(10,0,0)))thread.Profile.addGeometry(Part.LineSegment(FreeCAD.Vector(10,0,0),FreeCAD.Vector(0,0,0)))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Coincident’,0,2,1,1))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Coincident’,1,2,2,1))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Coincident’,2,2,3,1))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Coincident’,3,2,0,1))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Horizontal’,1))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Vertical’,0))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Equal’,0,1))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Equal’,1,2))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Equal’,2,3))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Equal’,3,0))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Radius’,0,1,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Radius’,1,2,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Radius’,2,3,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Radius’,3,0,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Angle’,0,1,1,2,360))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Angle’,1,2,2,3,360))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Angle’,2,3,3,0,360))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Angle’,3,0,0,1,360))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Distance’,0,1,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Distance’,1,2,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Distance’,2,3,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Distance’,3,0,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Angle’,0,1,1,2,360))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Angle’,1,2,2,3,360))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Angle’,2,3,3,0,360))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Angle’,3,0,0,1,360))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Radius’,0,1,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Radius’,1,2,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Radius’,2,3,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Radius’,3,0,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Distance’,0,1,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Distance’,1,2,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Distance’,2,3,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Distance’,3,0,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Angle’,0,1,1,2,360))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Angle’,1,2,2,3,360))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Angle’,2,3,3,0,360))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Angle’,3,0,0,1,360))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Radius’,0,1,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Radius’,1,2,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Radius’,2,3,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Radius’,3,0,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Distance’,0,1,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Distance’,1,2,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Distance’,2,3,10))thread.Profile.addConstraint(PartDesign.Constraint(‘Distance’,3,0,10))12設(shè)置螺紋參數(shù)thread.Length=50.0thread.Type=“External”thread.ProfileRadius=9.0thread.ProfileAngle=30.0thread.ProfileDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.0thread.ProfileEndAngle=360.0thread.ProfileStartRadius=9.0thread.ProfileEndRadius=9.0thread.ProfileStartDepth=1.0thread.ProfileEndDepth=1.0thread.ProfileStartAngle=0.