草图工作台

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Workbench Sketcher.svg

Introduction

草图工作台用于创建二维几何,用于零件设计工作台和其他工作台。 通常,2D几何被认为是大多数CAD模型的起点 - 简单的2D草图可以“挤压”成3D形状,另外可以使用2D草图在该形状的表面中创建凹坑,并且可以使用草图在3D对象的表面定义“垫高”(挤压)。 随着部件模块|布尔运算,草图编辑器形成了生成实体形状设计的核心。

草图工作台本身具有约束条件 - 允许将2D形状约束到精确的几何定义。以及一个约束求解器,它计算二维几何约束范围,并允许对草图自由度的交互式探索。

FC ConstrainedSketch.png

一个基本的,全约束的草图

约束草图的基础

为了解释草图编辑器的工作原理,将其与“传统的”起草方式进行比较可能是有用的。

传统起草

CAD绘图的传统方式继承于旧的绘图板. 正交(2D)视图 手动绘制,用于生产技术图纸(也称为蓝图)。对象被精确地绘制到预期的尺寸或尺寸上。如果要从(0,0)开始绘制长度为100mm的水平线,您可以激活线条工具,点击屏幕或输入第一个点的(0,0)坐标,然后再次点击或在(100,0)处输入第二点坐标。或者你会画你的线,而不考虑它的位置,然后移动它。绘制几何图形后,可以向其添加尺寸。

约束草图

草图远离这个逻辑。对象不需要完全按照您的意图进行绘制,因为它们将在稍后被约束定义。对象可以松散绘制,只要不受约束,就可以进行修改。它们实际上是“浮动”,可以移动,拉伸,旋转,缩放等等。这在设计过程中给予了很大的灵活性。

什么是约束?

使用约束来限制对象的自由度。例如,没有约束的线条具有4 自由度(简写为“DOF”):可以水平或垂直移动,可以被拉伸,并且可以旋转。

应用水平或垂直约束或角度约束(相对于另一条线或与其中一条轴)将限制其旋转能力,从而使其具有3个自由度。锁定其原点之一的点将消除另外2个自由度。并且应用维度约束将消除最后的自由度。然后,该行被认为是“完全受限制的”。

多个对象可以彼此约束。可以通过其中一个点与重合点约束连接两条线。可以在它们之间设置一个角度,或者它们可以垂直设置。一条线可以与弧或圆相切,依此类推。具有多个对象的复杂草图将具有多种不同的解决方案,并使其“完全受约束”,这意味着基于所应用的约束只能达到其中一种可能的解决方案。

有两种约束:几何和尺寸。它们在下面的'工具'部分中详细介绍。

草图编辑器不擅长于

草图编辑器不打算制作2D蓝图。草图一旦用于生成实体特征后,会自动隐藏。约束仅在草图编辑模式下可见。

如果您仅需要生成2D视图进行打印,并不想创建3D模型,请查看底图工作台(请注意,底图工作台也可用于创建此时草图编辑器中不可用的2D几何,如B-Splines。)

草图工作流程

草图总是二维(2D)。要创建一个实体,创建单个封闭区域的2D草图,然后垫高或旋转以添加第三维,从2D草图创建3D实体。

如果草图具有彼此交叉的段,其中一个点不直接位于段上的位置,或相邻段的端点之间存在间隙的位置,垫高或旋转将不会创建一个实体。这个规则的例外是它不适用于构造(蓝色)几何对象。

在封闭区域内,我们可以有较小的非重叠区域。当创建3D实体时,这些将变为空白。

工具

草图工作台工具都位于加载草图工作台时出现的草图菜单中。

  • Sketcher NewSketch.png New sketch: 在所选的面或平面上创建新的草图。如果在执行此工具时未选择任何面, 则系统将提示用户从弹出窗口中选择一个平面。
  • Sketcher ViewSketch.png View sketch: 设置垂直于草图平面的模型视图。
  • Validate sketch: 它允许你检查是否有不同点的公差和匹配。
  • Sketcher MirrorSketch.png Mirror sketch: 沿 x 轴、y-axis 或原点镜像草图 [v 0.16]

草图编辑器几何工具

这是创建对象的工具。

  • Sketcher CompCreateArc.png Create an arc: This is an icon menu in the Sketcher toolbar that holds the following commands:
  • Sketcher Arc.png Arc: 从中心,半径,起始角度和最终角度绘制弧段。
  • Sketcher CreateArc3Point.png Arc by 3 Point: 从两个端点绘制弧段,并在圆周上绘制另一个点。
  • Sketcher CompCreateCircle.png Create a circle: This is an icon menu in the Sketcher toolbar that holds the following commands:
  • Sketcher Circle.png Circle: 从中心和半径画一个圆。
  • Sketcher CreateRectangle.png Rectangle: 从两个相反的点绘制一个矩形。
  • Sketcher CreateTriangle.png Triangle: 在几何圆构图中绘制一个正三角形。 (v0.15)
  • Sketcher CreateSquare.png Square: 在几何圆构图中绘制一个正方形。 (v0.15)
  • Sketcher CreatePentagon.png Pentagon: 在几何圆构图中绘制一个正五面。 (v0.15)
  • Sketcher CreateHexagon.png Hexagon: 在几何圆构图中绘制一个正六边形。 (v0.15)
  • Sketcher CreateHeptagon.png Heptagon: 在几何圆构图中绘制一个正七边形。 (v0.15)
  • Sketcher CreateOctagon.png Octagon: 在几何圆构图中绘制一个正八边形。 (v0.15)
  • Sketcher CreateRegularPolygon.png Create Regular Polygon : Draws a regular polygon by selecting the number of sides and picking two points: the center and one corner.
  • Sketcher CreateSlot.png Slot: 通过选择一个半圆的中心和另一个半圆的终点绘制椭圆。
  • Sketcher CreateFillet.png Fillet: 在一条线之间加入两条线之间的圆角。选择两行或单击角点,然后激活该工具。
  • Sketcher Trimming.png Trimming: 相对于点击的点修剪线,圆或圆弧。
  • Sketcher ToggleConstruction.png Construction Mode: 将元素切换 到/从 构图模式。对象构图不会在3D几何操作中使用,并且仅在编辑包含它的草图时可见。这是 v0.15 中使用的图标。直到FreeCAD v0.16,用户必须先在草图编辑器中创建常规(白色)几何对象,然后使用此工具将其更改为“几何构图”(蓝色)。
  • Sketcher ToggleConstruction.png Construction Mode: 在FreeCAD v0.16中,添加了在构造模式下直接创建几何的能力,因此图标已更改为该图形。选择现有的草图编辑器几何图形,然后单击此工具可以在常规和构造模式之间切换几何图形,就像以前的FreeCAD版本一样。从FreeCAD v0.16开始,当没有选择草图编辑器几何图形时,选择此工具会更改将要创建将来的对象的模式(常规与构造)。

草图编辑器约束

约束用于定义长度、在草图元素之间设置规则以及沿垂直和水平轴锁定草图。某些约束要求 辅助约束

几何约束

不与数值数据关联

  • Sketcher ConstrainCoincident.png Coincident: 在一个或多个点上(同时)附加一个点。
  • Sketcher ConstrainPointOnObject.png Point On Object: 将点附加到另一对象上, 如直线、圆弧或轴。
  • Constraint Vertical.png Vertical: 将所选线条或折线元素约束为真正的垂直方向。在应用此约束之前, 可以选择多个对象。
  • Constraint Horizontal.png Horizontal: 将所选线条或折线元素约束为真正的水平方向。在应用此约束之前, 可以选择多个对象。
  • Sketcher ConstrainParallel.png Parallel: 约束两条或多行平行于彼此。
  • Sketcher ConstrainPerpendicular.png Perpendicular: 约束两条垂直于彼此的线, 或约束垂直于弧线端点的直线。
  • Constraint Tangent.png Tangent: 在两个所选实体之间创建切线约束, 或在两个线段之间建立共线约束。 直线段不必直接位于圆弧或圆上, 而将其与圆弧或圆相切。
  • Sketcher ConstrainEqual.png Equal Length: 约束两个选定的实体彼此相等。 如果在圆或弧形上使用它们的半径将被设置为相等。
  • Sketcher ConstrainSymmetric.png Symmetric: 将两个点对称地约束在一条直线上, 或者将前两个点对称地限制在第三个选定点上。

尺寸約束

与数值数据关联

对于这些约束, 可以使用表达式。数据可能取自 电子表格

  • Sketcher ConstrainLock.png Lock: 通过设置相对于原点的垂直和水平距离来约束选定项, 从而锁定该项的位置。这些约束距离可以在以后进行编辑。
  • Sketcher ConstrainDistanceX.png Horizontal Distance: Fixes the horizontal distance between two points or line endpoints. If only one item is selected, the distance is set to the origin.
  • Sketcher ConstrainDistanceY.png Vertical Distance: 修复两点或线端点之间的水平距离。如果只选择一项, 则将距离设置为原点。
  • Sketcher ConstrainDistance.png Distance: 通过限制选定行的长度来定义其距离, 或通过限制两点之间的距离来定义它们之间的距离。
  • Sketcher ConstrainRadius.png Radius: 通过限制半径来定义所选圆弧或圆的半径。
  • Constraint InternalAngle.png Internal Angle: 定义两个选定行之间的内部角度。
Constraint SnellsLaw.png Snell's Law: 约束两条线服从折射定律来模拟通过界面的光。(v 0.15)
  • Constraint InternalAlignment.png Internal Alignment: 将所选元素与所选形状对齐 (例如, 一条线成为椭圆的主轴)。

Sketcher tools

  • Sketcher CloseShape.png Close Shape: 通过对端点应用重合约束创建闭合形状 [v 0.15]
  • Sketcher ConnectLines.png Connect Edges: 通过对端点应用重合约束来连接草图编辑器器元素 [v 0.15]
  • Sketcher Element Ellipse All.png Show/Hide internal geometry: Recreates missing/deletes unneeded internal geometry of a selected ellipse, arc of ellipse/hyperbola/parabola or B-spline.

Sketcher B-spline tools

Sketcher virtual space

Preferences

最佳做法

每个CAD用户随着时间的推移发展自己的工作方式,但跟随一些有用的一般原则。

  • 一系列简单的草图比单个复杂的草图更容易管理。例如,可以为基础3D特征(衬垫或旋转)创建第一个草图,而第二个可以包含孔或切口(凹坑)。一些细节可以省略,稍后将作为3D功能实现。如果太多,你可以选择避免草图中的圆角,并将其添加为3D功能。
  • 始终创建一个封闭的配置文件,或者你的草图不会产生实体,而是一组开放的面。如果你不希望将某些对象包含在实体创建中,请使用“构造模式”工具将其转换为构造元素。
  • 使用自动约束特性来限制你必须手动添加的约束数量。
  • 作为一般规则,首先应用几何约束,然后应用尺寸约束,并最后锁定草图。但请记住:规则被破坏。如果你在操作草图时遇到问题,在完成配置文件之前先限制几个对象可能很有用。
  • 如果可能,将草图中心定位到具有锁定约束的原点(0,0)。如果你的草图不对称,请将其中一个点定位到原点,或者为锁定距离选择好的圆角参数。在v0.12中,外部约束(将草图约束到现有3D几何像边缘或其他草图)未实现。这意味着要将以下草图定位到你的第一个草图中,你需要手动设置相对于你的第一个草图的距离。一个基于原点的(25,75)的锁定约束比(23.47,73.02)更容易记住。
  • 如果你有可能在长度约束和水平或垂直距离约束之间进行选择,则选择后者。水平和垂直距离约束在计算上更便宜。
  • 一般来说,最好使用的约束是:水平和垂直约束;水平和垂直长度约束;点对点相切。如果可能,限制使用这些:一般长度约束;边缘到边缘相切;固定点到线约束;对称约束