FreeCAD傻瓜式教程之约束设定和构建实体、开孔、调整颜色等

本内容基于官方教程中的绘制简单的零件中的体会,在初次绘制的时候,总是无法完成,几经尝试才发现其关键点所在,以此文记录,用以被查资料,同时也希望能够帮到纯白新手快速熟悉该软件的绘图方法。

一、. 打开软件,选择Part Design工作台,然后选择任务,新建实体,新建草图。 

该过程可参考我的另一篇文章: FreeCAD的傻瓜式初级使用教程_lggirls的博客-CSDN博客

二、.通过线段绘制工具,画出基本的图形

2.1 先选中工具,移动鼠标到原点附近,出现如下图所示的重合约束提示,则表示所要点下的点和原点重合。单击鼠标左键,确定线段的开始端点。

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2.2 继续沿x轴向右侧移动鼠标,在快到达第10个方格时,放下。

若画出的横线和x轴完全平行,则会出现一个小短横,表示平行约束

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若没有,则可先点击选中该线段,然后点击约束性工具栏中的图标,即可

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 2.3 将鼠标移动到原点,出现重合约束符号,单击,向上延Z轴移动鼠标,超过第2格后单击,确定线段的末端,第二条线则已经画出。

同样的,第二条线要保障和X轴平行,也是和x轴垂直,如同2.2中的操作,对 第二条线进行垂直性约束。

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2.4 选中线段绘图工具,将鼠标移动到第2条线段的末端点,出现重合性约束提示符,点下,再向右上方移动鼠标,点下第3条线段的末端点。

2.5 依此操作,画出第4条和斜向上的线相连,但和x轴平行约束的短横线线段

2.6 画出和第1条x轴上的横线线段相连的,垂直于x轴的第5条线段。

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三、 进行角度,长度,高度的约束条件设定

a.先约束了斜线和底线的角度为30°;

b.约束了底线的长度为100mm;

c.约束了高处的横线的左端点和原点间的垂直距离为50mm;

d.通过同样的点约束了斜线的水平距离为50mm(此时自由度应该缩减为2);

e.然后用弧线绘图工具,先在图形内点一下,确定圆心,再用重合约束,将最后的两个端点,用弧线连接起来;

f.再通过点击选中弧线,约束其半径为20mm,

g. 对弧线和最上方的横线,最左侧的短竖线进行相切性约束。先选中弧线,然后选中上方的横线,点击相切性约束;如此处理弧线和垂直的尾端线的相切性,此时高处的横线和最后的短垂线的长度将随之变化。

注意:此时自由度应当显示为0 !!!

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 3.1  斜线线段的角度性的约束

角度是两条线之间的关系,所以其要点是,选择两条线,然后点击约束条件图标。

在该步骤中,点击了第1条x轴上的横线,第3条斜向上的斜线,然后点角度约束工具,在出现的对话框中,填写你想要的角度。 这里是30°,点击ok

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你会发现,在图的外面,也就是第3条线的延长线和第1条线相交会的位置附近,出现了一个带有30°标注提示的弧线,也就是该角度约束的提示线。

可以单击该标注文字,鼠标左键拖动该提示线到图形内部。

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 3.2 横线线段的长度约束

点击第1条x轴上的横线,再点击“水平距离约束”工具,在出现的对话框中填写100mm,点击OK

这时你会发现,线段的末端和第10格的交叉点完全重合,同时出现了水平距离提示线,也是选中,将标注线拖动到合适的地方,

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注意: 这一步的操作中,第5条竖线会随第1条线的边长的变化而移动到第10格, 如果出现两条线相脱离,则说明了之前画第5条线的时候,端点没有达成重合约束,需要删掉该线,重新约束后再画。

 3.3 确定两点之间的水平和垂直距离。

点击原点,使之被选中,再点击第3条线的末端点,同时也是第4条水平线段的起点,使之选中。

注意!! 要在两点同时选中的时候,再进行水平距离约束和垂直距离约束,这样才能成功。

这一步是设定了两个约束值均为50mm。

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 进行必要的提示线整理

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四、绘制弧线

4.1先单击“创建弧”工具图标,

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 将中心定位在大约 x = 80 y = 30 处;然后单击在第2条线的右端点上,定义圆弧的第一个起点;然后再单击将弧的末端点上,定义为第5条线的上端点(确保在单击之前出现重合性约束的提示图标)。

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 2.单击圆弧,然后选中半径约束工具,设定半径为20mm

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 先选中要约束,可约束的对象,然后选约束工具进行约束值的填写。点击ok

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点击弧线和要与之相切的横线,进行相切约束

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如果一切正确,则求解器部分应当显示完全约束的提示: “Fully constrained” ,同时,绘图区的全部线段将显示绿色,表示所有的线都被有效约束,且形成了闭合连接。

注意: 如果草图没有变为绿色,则说明存在至少一个点是不重合的(2 个点处于叠加状态,但没有实际重合)。这时就需要先点击红和约束工具, 然后将没有形成重合约束的点点起来形成约束。用同样的方法对所有的连接点都点一遍试试。

如果还是没有变成绿色,请验证除了倾斜线外所有的线是否都具有水平约束”或垂直约束,并在必要的时候进行添加。

五、使用凸台和凹坑功能

5.1 单击左上角“任务”选项卡中的“关闭”。我们会自动退出草绘器工作台,零件设计工作台将再次激活。组合视图切换回“模型”选项卡。如果将 “实体” 展开,你将在“Origin”下方看到一个新的 Sketch 元素,并嵌套在 Body 下。

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 到了这一步,我们应当保存一下,将文档命名成我们容易记住的名称。此外,最好形成经常保存文档的习惯,比如在完成草图或要素之后 Ctrl + s。

5.2单击标准视图中的”等轴测“视图按钮,然后单击标准视图中的”适合所有“ 视图按钮,这将会在绘图区显示一个居中的 3D 等轴测 视图。

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5.3 先单击选中下方的草图,也就是 Sketch,选中目标;再单击零件工具中的“凸台”工具按钮,输入 30 mm 的长度。单击“ok”,则会沿着Y轴拉伸成一个3D实体零件(之前我们所画的图形,只能算是一个面)。 

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5.4 到此,在“混合浏览器的 模型”树中,将显示一个“Pad”对象(我们称之为特征),而不是“草图”。事实上,它可以被称作草图,因为它是基于草图(Sketch)形成的;  单击Pad前面的箭头或加号将其展开,将显示下面的草图(Sketch),该草图自动隐藏(其标签灰显)。

可以在绘图区看到一个我们所创建的形状形所成实体。

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5.5 生成一个孔

5.5.1先单击零件的顶部(方形)侧,再单击“创建实体”按钮旁边的“创建草图”按钮,来创建一个新的草图。

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  FreeCAD会创建一个附加到我们之前所选择的零件的面上的新草图。此时我们选择生成的绘图区,是一个平行于绝对平面XY的平面,但高度则根据工件的高度向上进行了偏移,也就是xy平面在Z轴方向了升高了50mm的这样一个水平面,和零件的上表面重合。

可以通过切换视角的按钮来进行试图变换

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 最终显示成下图的样子。

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 点击“查看草图”按钮,则可以随时切换为当前草图的视图,即 XY平面,以便于像之前再xz轴平面上那样来进行绘图

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请注意,这个新草图的原点(Origin)就是实体的原点。 

 5.5.2点击圆形绘图工具,在零件的顶部绘制一个圆,点击圆的边线,进行半径约束,将其设定为5mm

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 5.5.3双击新建的草图,展开“混合浏览器中的任务视图,对圆的圆心位置进行约束。 这里的水平距离设置为-65mm,垂直距离设置为15.

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 5.5.4 关闭草图;

在“模型树”中,一个新的 Sketch001 草图对象出现在“Pad”下方。单击选中 Sketch001 ,之后再单击选择“凹坑”工具。

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 凹坑,之前的版本称之为口袋,是一个被称为“减法”的功能,它可以从我们的零件中删除材料;在这里,因为我们所画的草图是一个圆,则该功能形成的凹坑将会以圆柱体的形式出现。

在凹槽参数中的类型中,选择“通过所有”以完全剪切零件。按“OK”完成。

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在模型树中,标记为 Pocket 的新元素出现在 实体 的底部,并被命名为了 Sketch001。

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六、更改颜色和透明度

可以通过更改零件的颜色,来区分零件间的差别。作品的透明度也可以修改,这对于将其内部结构进行可视化很有用处。 

选择要进行色彩和透明度设置的”实体“,在左侧的属性中找到 Shape Color(形状颜色),Transparency(透明度),对其进行更改,使得上一步切出的孔能够显示出来。

还可以修改 Line Color和Line Width,以更改线条粗细和零件轮廓的颜色。

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 现在,零件内部可以看到该孔。这对于查看模型的隐藏面或内部面通常很有用。

七、手动移动零件

7.1 转到“视图”菜单,然后选择"切换坐标轴显示(Toggle axis cross)"。这些是绝对坐标轴。您应该在 3D 视图中看到 3 个轴 X、Y、Z 为红色、绿色和蓝色。这个坐标将帮助我们在空间中定位自己。这个坐标是固定且不可变的,它要么是视图围绕它旋转,要么是对象在这个空间中进行旋转。

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 7.2 选中实体,在其左侧的下方选择数据视图,点击属性这一列中的Placement,

单击三个小点,即省略号(如果未出现,请单击“放置”字段的“值”部分);这将在“任务”面板中打开一个新对话框。使用箭头可以改变零件的位置和角度。实际上是在空间中移动的物体的位置(因此其原点),3D 视图的方向不会改变。

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另一种方法:在组合视图中,选择“实体 ”并单击鼠标右键,然后选择转换。

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这将会显示如下视图: 

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 按住并沿轴或球体拖动圆锥体,以向各个方向移动主体。可以实验一下。然后将角度和坐标重置为 0。

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