3D設(shè)計(jì)軟件FreeCAD入門5 一個(gè)稍微復(fù)雜點(diǎn)的模型

飛多學(xué)堂 2024-09-23 09:58 633 閱讀 0 贊 1 收藏 0 評(píng)論

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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）開始。然后我們將使用草圖（sketch）在主體內(nèi)部構(gòu)建實(shí)體。

點(diǎn)擊工具欄中的

創(chuàng)建新的實(shí)體 按鈕創(chuàng)建實(shí)體。
點(diǎn)擊工具欄中的

創(chuàng)建新的草圖 按鈕創(chuàng)建草圖。
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)打開一個(gè)凸臺(tái)參數(shù)對(duì)話框。在對(duì)話框的類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)稱復(fù)選框，讓三維模型以 XZ 平面為中心向兩邊對(duì)稱拉伸。

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 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)趯傩灾校瑢⑵?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：