3D设计软件FreeCAD入门4 草图

开始设计

创建新设计的三部曲：

0. 新建文件。菜单-》文件-》新建或者点击工具栏中的新建按钮创建一个新的设计文档。新建后别忘了给文件取一个妥当的名字。
1. 新建实体。点击工具栏中的新建实体按钮。
2. 新建草图。选中新建的实体（新建实体后自动选中），点击工具栏中的新建草图按钮。

草图

画草图是三维设计很重要的组成部分，学习三维设计很大程度上是学习如何绘制草图。

绘制圆形

首先，我们使用工具栏中 在草图中创建圆 工具在草图中绘制一个圆：

绘制完圆形后，点击一下鼠标右键释放绘制工具。

绘制完成后，可以看到 任务 栏中提示我们的草图中有三个自由度：

一个圆默认有三个自由度，分别是：

0. diameter 直径
1. x-position 横坐标位置
2. y-position 纵坐标位置

一个完美的设计要求是完全约束的，完全约束时的自由度为 0。我们通过添加约束来去掉这三个自由度。

添加一个直径约束来解决直径自由度：

添加完约束后，任务 栏中多了一个约束，那个就是我们刚才添加的直径约束：

如果你不想这个约束，可以选中约束，然后删除之。

现在我们只剩下两个自由度了：

接下来我们通过使用 固定两点之间的水平距离 （Fix the horizontal distance between two points or line） 约束来来设置圆的横向位置。先选中原地，再选中我们刚刚绘制的圆的圆心，然后使用工具栏中的 固定两点之间的水平距离 约束来设置圆心和圆点的横向距离：

添加完横向位置约束后，只能改变垂直位置了：

我们解决最后一个自由度。我们通过 固定两点的垂直距离 约束来设置纵向位置：

添加完垂直距离约束后，可以看到草图变绿了，那是系统在提示我们，我们的草图已经完全约束了，它就像一头野兽一样被我们关到笼子里了：

我们在做设计时应该尽量保证草图是完全约束的（Fully constrained sketch）。

设计完成草图后，关闭之。

有了草图后，我们可以对其做各种操作，凸台、旋转等：

这里，我们选择旋转操作，可以得到一个甜甜圈：

如果我们将角度由 360° 改为 180° 可以得到一个手柄型的半圆：

接下来，我们删除刚才添加的旋转按钮。在 模型 选项卡中选中 Revolution 删除之，然后双击 sketch , 重新回到草图设计：

现在观察组合浏览器中的任务 选项卡，内容如下：

可以看到我们的草图此时有一个元素：圆，三个约束。

从上面的过程我们可以总结出三维模型设计的套路：

1. 首先在草图中绘制出二维图形。
2. 使用约束工具对二维图形进行约束。目标是完全约束。
3. 使用三维工具把二维图形变换成三维图形。

绘制一个三角形

接下来我们学习下一个二维绘图元素：线段。

我们先在草图中把之前的绘制的圆圈删掉：

可以看到，删除图形后，元素栏里为空，与之相关的约束也随之消失了。

点击工具栏中的在草图中创建一条线工具，在草图中绘制一条线段：

绘制线段时需要点击鼠标左键两次，第一次是起点，第二次是终点，绘制完成后点击一下鼠标右键释放绘制工具。

此时，可以在任务选项卡中看到约束信息，我们的线段引入了 4 个自由度：

第一点的 x、y 位置

第二点的 x、y 位置

从上一个圆圈的例子中我们学到，可以通过使用水平和垂直距离约束来解决这四个自由度：

但是，这次，我们玩点新花样，我们通过别的约束来实现。

我们可以通过重合约束来将草图原点和线段的起点约束到一起。在草图中按住 Ctrl 键分别选中这两个点，然后点一下工具栏中重合约束按钮：

剩下的终点还可以上下左右拖动：

我们可以通过添加角度和长度约束来解决这个不听话的小点：

添加角度约束时需要选中两条直线。

添加完成后，约束栏可以看见我们刚才添加的三个约束，草图也变成完全约束了：

我们再在草图中绘制两条线来构成三角形：

绘制完成后，可以发现新绘制的定点还是可以移动的，任务选项卡中多了两个自由度。

我们可以通过平行约束将底下的那条边约束到 x 轴上:

约束完成后，剩余的顶点只能在x轴上来回拖动了。

我们使用垂直约束来彻底锁死这个三角形：

约束完成后，三角形变绿了，我们实现了完全约束。

点击任务选项卡中的 Close 按钮关闭草图，系统自动切换到模型选项卡：

现在我们有了一个闭合图形，我们可以使用三维工具使之变成立体图形：

对称约束

我们删除之前创建的 Pad , 然后打开草图，删掉三角形：

接下来我们学习如何使用对称草图对象。

我们在草图中绘制一个矩形：

此时，任务选项卡中提示我们有四个自由度：

如果你在绘制的是对称图形，使用对称约束是很方便的。

我们选择矩形的两个点，然后再选择草图原点，应用对称约束：

使用完对称约束后，矩形是完全对称的，只是长度和宽度还可以改变，自由度只剩了两个。

我们通过相等约束将矩形的两条边设为相等，这样矩形变为正方形：

现在我们只剩下一个自由度了，那就是正方形的边长。我们使用水平长度约束来约束其中的一条边，因为其他三条边都是与之相等的，因此，相当于设置了正方形的边长：

此时，草图变绿，完全约束。

提示：如果有可能，尽量使用对称约束，而不是尺寸约束，来约束图形。优先书序也是先应用对称约束再应用尺寸约束。

其他草图元素

我们给圆槽工具给我们的草图添加一个槽：

我们选中草图中的两个点，使之与 X 周对称：

我们使用半径约束来设置草图的半径：

此时，我们还剩下两个自由度，我们槽可以被拉长，x 轴上的位置也可以被改变：

That’s not good!

我们选中槽的一条边，使用垂直长度约束来约束槽的长度：

现在我们就剩下最后一个小祸害了，那就是槽的水平位置仍然是自由的。我们选中槽的其中一个圆心，再选中原点，通过水平长度约束来约束槽在 x 轴上的距离：

Boom! 我们的草图变绿了。That’s good!

我们关闭草图，点击一下工具栏中的对称视图，方便我们观看草图，然后我们使用凸台工具将草图拉伸成三维立体模型：

尺寸约束命名

你可以给尺寸约束起个名，这样方便你后期更改设计。

我们在草图中双击要起名的尺寸，此处，我们给槽的半径起个名 slotr：

起完名后，关闭草图。在 模型 选项卡中选中草图，在属性中打开约束，可以看到我们给槽的半径尺寸气的名字 slotr:

更改 slotr 的值，槽的半径会随之改变。是不是很棒？！

总结