新手入门

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前言

FreeCAD是一种3D CAD/CAE参数化建模程序.它主要用于机械设计但是同样可以用于其他需要精确建模3D对象以及控制建模记录的设计工作。

到目前为止,FreeCAD已经处于开发状态有些时日了,它为你提供很多设计功能。 和商业解决方案相比较,它仍有一些功能缺失,而且可能不足以用于许多生产环境,但对于多数业余爱好者和许多小型工厂来说它足够强大。这里有一个快速增长的热心用户社区,他们都加入了FreeCAD论坛,同时你也能够在论坛里找到许多在开发过程中使用FreeCAD的高品质项目案例

像所有开源项目,FreeCAD项目不是一个开发人员向你传递结果的一个单向工作,它更多依靠它的社区的成长、获得新的功能以及使其变得稳定(缺陷修正)。所以在使用FreeCAD的时候不要忘记,如果你愿意,你可以直接影响并且帮助FreeCAD!

安装

首先,下载并安装FreeCAD。参见下载页面获取更多当前版本信息以及更新信息,并在安装页面查看安装指导。FreeCAD支持Windows(.msi),Debian和Ubuntu (.deb), openSUSE (.rpm)以及Mac OSX环境,也可以通过许多Linux发行版的安装包管理器获取并安装,同时还有可以在最新64位Linux系统上运行的独立AppImage可执行文件。因为FreeCAD是开源软件,你也可以获取源代码并且自己对其进行编译

探索FreeCAD

Freecad-interface.jpg
  1. 3D视图,显示你的文档
  2. 树状视图, 显示你的文档中所有对象的层次结构记录。
  3. 属性编辑器,允许你浏览和修改选定对象的属性
  4. 报告视图(或者输出视图),FreeCAD打印信息、警告和错误的地方
  5. Python控制台,所有FreeCAD执行的命令将在这里打印出来,你也可以在这里输入和执行Python代码
  6. 工作台选择器, 用于选择并激活不同的工作台。

FreeCAD界面背后的主要概念是它被分成 工作台.一个工作台是一批适用于特定任务的工具的集合,比如使用网格、绘制2D对象带约束的草图. 你可以通过工作台选择器(6)切换当前工作台.你可以定制在每个工作台中包含的工具、添加其他工作台的工具甚至自己创建工具(我们称之为宏命令)。被广泛使用的设计工作起始点是零件设计工作台零件工作台.

当你启动FreeCAD的时候,你将会看到启动中心。下面你看到的是0.16版的启动中心:

FreeCAD 0.17版见启动中心截屏.

启动中心使你可以快速跳转到常用的工作台,打开最近编辑过的文件或者查看来自FreeCAD世界最近的新闻。你可以在FreeCAD主程序的参考中按照自己的需要改变启动中心的默认工作台。

在3D设计空间中的操作

FreeCAD有许多不同的鼠标操控模式可用, 选择不同的操控模式会改变你使用鼠标操控3D视图中对象和改变3D视图方式。操控模式有一个是特别为触控板设计的触控板, 该模式下鼠标中键不可用. 下列表格中描述了默认操控模式,叫做CAD操作 (你可以通过在3D视图的空白处右键单击跳出的菜单中进行选择以迅速改变当前操控:

选择 移动 缩放 旋转视图
第一种方法
旋转视图
其他方法
Hand cursor.png Pan cursor.png Zoom cursor.png Rotate cursor.png Rotate cursor.png
Mouse LMB.svg Mouse MMB hold.svg Mouse MMB rotate.svg Mouse MMB+LMB hold.svg Mouse MMB+RMB hold.svg
选择单个对象:在你想要选取的目标上点击鼠标左键。

选择多个对象:按住键盘上的Ctrl的同时逐个在你需要选取的对象的上点击鼠标左键。

按住鼠标中键,然后移动光标. 使用鼠标滚轮进行缩放操作.

单击鼠标中键可将视图重新置于光标位置的中心。

按住鼠标中键不放, 然后按下鼠标左键不放, 然后移动光标.

鼠标中键按下时光标的位置决定了旋转操作的旋转中心。旋转操作就像旋转一个围绕中心旋转的球。如果在停止鼠标移动之前释放按钮,视图将继续旋转(此选项启用时)。

双击鼠标中键以设定一个新的旋转中心。

按住鼠标中键不放, 然后按下鼠标右键不放, 然后移动光标.

该方法下鼠标中键可以在鼠标右键按下后放开。 习惯用右手的用户可能会觉得这种方法比第一种方法要容易些。

Ctrl+Mouse RMB.svg Ctrl+Shift+Mouse RMB.svg Shift+Mouse RMB.svg
移动模式:按住键盘上的Ctrl不放,点击鼠标右键一次后移动光标. introduced in version 0.17 Zoom mode: 按住键盘上的CtrlShift键不放, 点击鼠标右键一次后移动光标. introduced in version 0.17 Rotate mode: 按住Shift键不放,点击鼠标右键一次后移动光标. introduced in version 0.17

Holding down Ctrl allows the selection of multiple objects. |Pan_text=Hold the middle mouse button, then move the pointer. |Pan_mode_text=Pan mode: hold the Ctrl key, press the right mouse button once, then move the pointer. introduced in version 0.17 |Zoom_text=Use the mouse wheel to zoom in and out.

Clicking the middle mouse button re-centers the view on the location of the cursor. |Zoom_mode_text=Zoom mode: hold the Ctrl and Shift keys, press the right mouse button once, then move the pointer. introduced in version 0.17 |Rotate_view_text=Hold the middle mouse button, then press and hold the left mouse button, then move the pointer.

The cursor location when the middle mouse button is pressed determines the center of rotation. Rotation works like spinning a ball which rotates around its center. If the buttons are released before you stop the mouse motion, the view continues spinning, if this is enabled.

A double click with the middle mouse button sets a new center of rotation. |Rotate_view_mode_text=Rotate mode: hold the Shift key, press the right mouse button once, then move the pointer. introduced in version 0.17 |Rotate_view_alt_text=Hold the middle mouse button, then press and hold the right mouse button, then move the pointer.

With this method the middle mouse button may be released after the right mouse button is held pressed.

Users who use the mouse with their right hand may find this method easier than the first method. }}

预设的视图(顶视图、前视图等),可以通过试图菜单、视图工具栏和数字快捷键(1, 2, 等等)进行使用。通过右键单击对象或三维视图的空白区域,可以快速使用一些常见操作,例如设置特定视图或在树视图中定位对象。

和FreeCAD一起迈进的第一步

Freecad的关注点是让你能够制作高精度的3D模型,对这些模型保持严格的控制(能够回溯建模历史并更改参数),并最终建立这些模型(通过3D打印、CNC加工甚至施工现场)。因此,它与其他一些用于其他目的的3D应用程序非常不同,例如动画电影或游戏。它的学习曲线可能很陡,特别是如果这是你第一次接触三维建模。如果你学习的过程在某个点上被卡住了,不要忘记freecad论坛上友好的用户社区可能很快就能帮你解决问题。

你将在FreeCad中开始使用的工作台取决于你需要做的工作类型:如果你要处理机械模型,或者更一般地说,任何小规模的对象,你可能需要尝试零件设计工作台。如果你将在二维环境工作,请切换到制图工作台,或 草图工作台 如果你需要约束。如果你想做BIM,启动Arch工作台。如果你正在使用船舶设计,则有一个特殊的船舶工作台。如果你现在在使用Openscad,请尝试Openscad工作台

你可以随时切换工作台,也可以在你最喜欢的工作台上通过添加其他工作台上的工具定制你喜欢的工作台。

使用零件设计和草图工作台

零件设计工作台是专门为构建复杂对象而设计的,从简单的形状开始,然后添加或删除一些而部分(我们称之为“特征”),直到完成最终对象。在建模过程中应用的所有功能都存储在一个名为树视图的单独视图中,该视图还包含文档中的其他对象。您可以将零件设计对象视为一系列操作,每个操作都应用于前一个操作的结果,形成一个大链路。在树视图中,可以看到最终对象,但可以展开它并检索所有先前的状态,并更改它们的任何参数,这些参数将自动更新最终对象。

零件设计工作台大量使用另一个工作台,即草图工作台。草图工作台允许你绘制二维形状,通过对二维形状强制约束来定义二维形状。例如,可以绘制一个矩形,并通过对其中一个边强制长度约束来设置边的大小。然后该边的大小无法再调整(除非更改约束)。

这些使用草图绘制的二维形状在零件设计工作台中被大量使用,例如创建三维体,或在对象的面上绘制图形,然后从其主体中按该图形形状掏出空心。以下是一个典型的零件设计工作流:

  1. 创建新草图
  2. 绘制闭合形状(确保所有点都已连接)
  3. 关闭草图
  4. 使用填充工具将草图展开为三维实体
  5. 选择实体的一个面
  6. 创建第二个草图(这次将在选定面上绘制)
  7. 绘制闭合形状
  8. 关闭草图
  9. 从第一个对象上的第二个草图创建一个开槽

以上操作会给你如下的结果:

Partdesign example.jpg

你随时可以选择原始草图并对其进行修改,或者更改“填充”或“挖槽”操作的拉伸参数以更新最终对象。

使用绘图和建筑工作台

制图工作台建筑工作台的作用与之前提到的其他工作台稍有不同,尽管它们遵循相同的FreeCAD工作台通用的规则。简言之,草图和零件设计主要用于设计单个零件,但在处理多个更简单的对象时,制图和建筑工作台可以简化您的工作。

制图工作台为你提供了与传统二维制图CAD应用程序(autocad)中类似的二维制图工具。然而,二维制图远超Freecad所能及的范围,请不要期待着能在这里找到这些专用应用程序提供的全套工具。大多数制图工具不仅在二维平面中工作,而且在整个三维空间中工作,并且受益于特殊的辅助系统,如工作面对象捕捉

[arch module|建筑工作台]向freecad添加了bim工具,允许您使用参数化对象构建建筑模型。建筑工作台广泛依赖于其他模块,如制图和草图。所有制图工具也都存在于Arch工作台中,并且大多数Arch工具都使用制图工作台的帮助系统。

使用建筑和制图工作台的典型工作流可能是:

  1. 用制图工作台“画线”工具画几条线
  2. 选择每一条线并按下“墙体”工具按钮在每一条线上构建墙体
  3. 通过选择墙并按“建筑添加”工具连接墙
  4. 创建地板对象,并从树视图中移动其中的墙
  5. 创建建筑对象,并从树视图中移动其中的楼层
  6. 通过单击“窗户”工具创建窗户,在其面板中选择预设值,然后单击墙的某个面。
  7. 如有必要,首先设置工作平面,然后使用制图工作台中的“尺寸标注”工具添加尺寸。

你将得到如下结果:

Arch workflow example.jpg

更多信息见指南页面.

脚本编写

最后,FreeCad最强大的功能之一是脚本编写环境。从集成的python控制台(或任何其他外部python脚本),您可以控制FreeCAD的几乎任何部分。创建或修改几何图形、修改3D场景中这些对象的表现形式、或控制和修改FreeCAD界面。python脚本也可以用于宏脚本,它提供了一种创建自定义命令的简单方法。

新特性