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本文將設(shè)計(jì)一個(gè)如下圖所示的模型：
該模型來(lái)源于 FreeCAD 官方教程網(wǎng)站：https://wiki.freecadweb.org/Tutorials
任務(wù)
如下圖示，模型所有的尺寸也都給出了。我們會(huì)從在草圖中創(chuàng)建一個(gè)基本的形狀開(kāi)始，然后在此基礎(chǔ)之上添加所謂的特征（Features）。這些特征將通過(guò)使用額外的草圖和其他的特征操作向?qū)嶓w添加材料或從實(shí)體中刪除材料（either add material to, or remove material from the solid）。
構(gòu)建零件
開(kāi)始設(shè)計(jì)
首先，確保 FreeCAD 中你使用的是零件設(shè)計(jì)工作臺(tái)（Part Design Workbench）。然后，新建一個(gè)文檔。新建文檔后保存是一個(gè)好習(xí)慣，給它起任何你喜歡的名字，然后保存之。
零件設(shè)計(jì)中的所有工作都從主體（body）開(kāi)始。然后我們將使用草圖（sketch）在主體內(nèi)部構(gòu)建實(shí)體。
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點(diǎn)擊工具欄中的
創(chuàng)建新的實(shí)體 按鈕創(chuàng)建實(shí)體。
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點(diǎn)擊工具欄中的
創(chuàng)建新的草圖 按鈕創(chuàng)建草圖。
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在 組合瀏覽器 的 任務(wù) 選項(xiàng)卡中，選擇草圖工作平面。這里我們選擇 XZ_Plan 作為基準(zhǔn)平面，然后點(diǎn)擊 OK 按鈕。
一旦你點(diǎn)擊了 OK 按鈕， FreeCAD 會(huì)自動(dòng)切換到 Sketcher 工作臺(tái)，并在編輯模式打開(kāi)草圖：
繪制草圖
接下來(lái)，我們使用
折線工具繪制一個(gè)大致類(lèi)似于下圖中的形狀。不需要和下圖一模一樣，大體差不多就行，因?yàn)樽罱K形狀是通過(guò)約束完成的。一旦我們繪制出了基本的形狀，我們將開(kāi)始應(yīng)用約束。但首先請(qǐng)確保你已通過(guò)右鍵單擊或按兩次鍵盤(pán)上的 ESC 按鍵退出 折線工具；鼠標(biāo)光標(biāo)應(yīng)從十字準(zhǔn)線形狀變回到標(biāo)準(zhǔn)箭頭光標(biāo)。（不要第三次按 ESC，否則您將退出草圖編輯模式；如果發(fā)生這種情況，請(qǐng)單擊“模型”選項(xiàng)卡，然后雙擊樹(shù)中的“Sketch”元素，或右鍵單擊并在上下文中選擇“編輯草繪”菜單。
選中底部那條線段，然后使用工具欄上的
水平距離約束將其長(zhǎng)度設(shè)置為26mm，并將約束命名為“x_dim”：
這樣我們就可以在別的草圖中引用到這個(gè)參數(shù)了。
選中右邊那條線段，然后使用工具欄上的
垂直距離約束，并將其值設(shè)為 26 mm，并將約束命名為“z_dim”：
- 選中頂上的那條線，然后使用工具欄上的
水平距離約束將其長(zhǎng)度設(shè)置為5mm。設(shè)置完成后，草圖變綠，完全約束。
- 我們添加一個(gè)角度參考。選中左邊的那條斜線和底下的那條線，使用
角度約束。注意，因?yàn)橹暗牟輬D已經(jīng)完全約束了，無(wú)法再添加新的約束。我們需要勾選參考復(fù)選框，將其設(shè)置為參考：
我們將其命名為 angle_front。
添加完上面的約束，我們的草圖變綠，顏色也變成了喜人的綠色。它現(xiàn)在應(yīng)該如下圖所示：
現(xiàn)在在組合視圖中，單擊 Close 按鈕離開(kāi)草圖編輯模式。
我們將我們的草圖重名為 base_profile:
選中草圖，從工具欄或 Part Design 菜單中選擇
凸臺(tái)（Pad)。使用凸臺(tái)工具后，組合瀏覽器中將自動(dòng)打開(kāi)一個(gè)凸臺(tái)參數(shù)對(duì)話框。在對(duì)話框的類(lèi)型下拉列表中選擇尺寸標(biāo)注。從前面的零件尺寸圖中可以計(jì)算出零件的長(zhǎng)度為 7+39+7 = 53mm, 在長(zhǎng)度編輯框中輸入 53 mm ，然后勾選 相當(dāng)平面對(duì)稱(chēng)復(fù)選框，讓三維模型以 XZ 平面為中心向兩邊對(duì)稱(chēng)拉伸。
引用其他草圖中的參數(shù)
接下來(lái)我們添加兩頭長(zhǎng)方形的扶手，在這個(gè)過(guò)程中我們將學(xué)習(xí)如何在草圖中引用其他草圖中的參數(shù)來(lái)約束自己。
打開(kāi) 組合瀏覽器的模型 選項(xiàng)卡，選中XZ平面，點(diǎn)擊工具欄中的
新建草圖按鈕新建一個(gè)草圖。
我們?cè)诓輬D中繪制一個(gè)如下圖所示的矩形：
我們看到，我們的三維模型會(huì)擋住我們的草圖。我們使用使用工具欄中的
section view 和 full view 切換一下視圖就可以看見(jiàn)草圖了：
添加如下約束
- 我們將矩形的長(zhǎng)度設(shè)置為之前所繪制的 base_profile 草圖中多邊形 x 方向的長(zhǎng)度。選中矩形底下的那條邊，使用工具欄中的
水平距離約束， 在插入長(zhǎng)度對(duì)話框中點(diǎn)擊
公式編輯按鈕按將其長(zhǎng)度設(shè)置為<<base_profile>>.Constraints.x_dim：
- 選中矩形底下的那條邊，使用工具欄中
垂直距離約束 設(shè)置其高度設(shè)置為16.7mm。
完全約束后的圖形如下：
點(diǎn)擊任務(wù)選項(xiàng)卡中的Close按鈕關(guān)閉草圖。
現(xiàn)在我們的草圖位于XZ 平面，我們需要將其挪到兩邊。
在組合瀏覽器的模型 選項(xiàng)卡中選中剛才繪制矩形的草圖Sketch00, 我們?cè)趯傩灾?，將?z 位置設(shè)置為三維模型長(zhǎng)度的一半：
注意，這里改變 Z 軸的位置，在三維視圖中是 Y 軸的位置，因?yàn)槲覀儾輬D的工作平面是 XZ。
Sketch001 這個(gè)名字實(shí)在是太難聽(tīng)了，我們將草圖的改為sketch_box。
選中sketch_box, 應(yīng)用凸臺(tái)功能，將其長(zhǎng)度設(shè)置為7mm:
移除材料
尺寸圖中的左上角和右上角是挖掉的。接下來(lái)我們使用凹坑（Pocket)工具來(lái)移除我們模型中的某些區(qū)域（remove material）：
在組合瀏覽器中選中 YZ平 面，新建草圖，我們?cè)倮L制一個(gè)矩形來(lái)移除材料。
繪制后，如果三維物體擋住了草圖，可以使用工具欄中的
section view 和 full view 切換一下視圖：
切換完視圖后，可以看見(jiàn)了：
添加矩形約束：
- 選中矩形底部那條線段，然后使用工具欄上的
水平距離約束將其長(zhǎng)度設(shè)置為11mm。
- 選中矩形左邊那條線段，然后使用工具欄上的
垂直距離約束 將其長(zhǎng)度設(shè)置為5mm。
- 分別選中原點(diǎn)和矩形的右上角頂點(diǎn)，使用工具欄
水平距離約束，在公式編輯器 對(duì)話框中將其長(zhǎng)度設(shè)置為 Pad.Length / 2。這樣，將矩形的右上角頂點(diǎn)拉到三維模型的邊上。
- 分別選中原點(diǎn)和矩形的右上角頂點(diǎn)，使用工具欄
垂直距離約束 ，在公式編輯器 對(duì)話框中將其長(zhǎng)度設(shè)置為 <<base_profile>>.Constraints.z_dim。這樣，將矩形的右上角頂點(diǎn)拉到三維模型的頂上。
完全約束后的草圖如下：
關(guān)閉草圖后，草圖在三維模型中的位置如下：
將草圖的名字由Sketch002 改為 upper_corner：
選中 upper_corner 草圖，使用工具欄中的
凹坑（Pocket)工具：
類(lèi)型下拉列表中選擇 通過(guò)所有，勾選 反轉(zhuǎn) 復(fù)選卡，不反轉(zhuǎn)的話凹坑是往另一個(gè)方向的。
鏡像
我們通過(guò)鏡像功能將模型邊上的凸臺(tái)和凹坑特征復(fù)制到模型的另一邊。
組合瀏覽器中選擇 Pad001 和 Pocket:
選中后點(diǎn)擊工具欄中的
鏡像按鈕，在 任務(wù) 選項(xiàng)卡的平面下拉列表中選擇 Select reference 來(lái)設(shè)置鏡像相對(duì)的平面。我們選擇 XZ 平面作為鏡像平面，平面 下拉列表中的內(nèi)容會(huì)變?yōu)槲覀冞x擇的 XZ 平面：
點(diǎn)擊任務(wù)選項(xiàng)卡中的Close按鈕，結(jié)束鏡像工具使用。模型變?yōu)椋?/span>
減料掃掠工具。
我們使用
減料掃掠（subtractive sweep) 工具來(lái)繪制模型中間的通孔：
可以選中中間的斜面，然后新建草圖。但是，一般不推薦在三維幾何圖形的某一個(gè)面上直接繪制草圖。
我們新建一個(gè)基準(zhǔn)面（datum plane）。
組合瀏覽器 的模型選項(xiàng)卡打開(kāi)時(shí)，在三維視圖中選中 XY 平面。點(diǎn)擊工具欄中的
新建基準(zhǔn)面按鈕新建一個(gè)基準(zhǔn)面（datum plane)：
然后，我們需要旋轉(zhuǎn)平面使之與我們現(xiàn)有模型中的斜面吻合。我們選擇 y 軸作為旋轉(zhuǎn)平面。我們通過(guò)引用第一個(gè)草圖 base_profile 中的角度參考 angle_front 來(lái)精確的設(shè)置這個(gè)旋轉(zhuǎn)角度。在 y 軸旋轉(zhuǎn)角度編輯框中點(diǎn)擊公式編輯按鈕，在公式中填入那個(gè)角度：
注意，旋轉(zhuǎn)角度是負(fù)的。
點(diǎn)擊任務(wù)欄中的OK按鈕關(guān)閉基準(zhǔn)面設(shè)置:
組合瀏覽器 的 模型 選項(xiàng)中，選中剛剛新建的 DatumPlane 基準(zhǔn)面，然后點(diǎn)擊工具欄中的新建草圖，新建一個(gè)草圖：
按照尺寸圖中中間矩形通孔的要求，我們?cè)诓輬D中繪制一個(gè)矩形，并設(shè)置其約束如下：
- 設(shè)置矩形長(zhǎng)寬相等。選中矩形互相垂直的兩條邊，使用相等約束讓其相等。
- 使用水平長(zhǎng)度約束設(shè)置正方形的邊為17mm長(zhǎng)。
- 使用水平距離約束設(shè)置正方形底下的邊到三維模型底的距離為7mm。
- 使用對(duì)稱(chēng)約束設(shè)置正方形上下沿 X 軸對(duì)稱(chēng)。
完全約束后的正方形如下圖：
把草圖 Sketch003 重命名為 center_hole :
選中草圖 center_hole, 使用工具欄中的
凹坑（Pocket)工具：
凹坑的方向是垂直工作平面 DatumPlane 的, 這不是我們想要的。我們點(diǎn)擊 任務(wù) 欄中的 Cancel 按鈕，取消使用凹坑。
我們使用
減料掃掠（subtractive sweep) 工具來(lái)實(shí)現(xiàn)挖孔。
我們?cè)?/span>模型選項(xiàng)卡中選中 base_profile 草圖， 然后按一下鍵盤(pán)上的空格鍵，讓草圖顯示出來(lái)：
然后，我們選中在模型 選顯卡中選中 center_hole 草圖, 點(diǎn)一下工具欄中的
減料掃掠（subtractive sweep) 工具， 然后我們點(diǎn)擊一下 任務(wù)選項(xiàng)卡中的 添加邊 按鈕添加掃掠路徑，我們選擇沿著 base_profile 草圖中底下的那條邊（Edge) 來(lái)掃掠：
然后，點(diǎn)擊 任務(wù) 欄中的 OK 按鈕關(guān)閉掃掠工具：
總結(jié)
今天我們學(xué)習(xí)了如下內(nèi)容：
- FreeCAD 公式編輯器的使用
- 如何在草圖中引用其他草圖中的參數(shù)
- 鏡像功能
- 減料掃略功能（subtractive sweep）