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对于广大电子爱好者来说，在这个 PCB 可以免费打样的时代，制作一款 PCB 已经不是什么麻烦事了。但是如果你想为你的电路板制作一个外壳，那就是另外一回事了。注塑模具动辄几千元，甚至几万元，让我们广大电子爱好者望而却步。公版外壳虽然便宜，但总是差强人意，不是尺寸不合适就是螺丝固定孔位置不对。此时，一种新的技术出现了，那就是 3D 打印，虽然打得很慢，但我们可以让机器在我们睡觉时打，让它二十四小时不停打，好在它尺寸是合适的，如果你会设计的话。什么？你不会设计？！今天我们就来解决这个问题。
FreeCAD 是一开源免费的 3D 打印设计软件。本文以设计一个如下图的小储物盒为例，讲述如何使用 FreeCAD 进行 3D 打印设计。
软件设置
开始设计前，先对软件做一些基本设置。
- 将标记(Marker)大小设置的大一些，这里设置为 15px。菜单-》编辑-》首选项-》显示：
标记大小设置为15px
- 面板选择显示报告浏览器和组合浏览器。
打开报告和组合浏览器
- 报告浏览器用于显示系统错误和警告。组合浏览器用于显示模型和任务：
组合浏览器
- FreeCAD 默认的导航模式为 CAD 模式，可以选择其他的导航模式，不同的导航模式拖动模型或转动模型的操作方式不一样：
CAD 操作模式
该设置位于窗口的右下角。你也可以选择其他的操作模式，本文使用CAD操作模式。
把鼠标放到导航模式上可以弹出当前导航模式的操作提示：
鼠标悬停，显示导航提示
按住鼠标滚轮键或者 Ctrl + 鼠标右键可以拖动模型。Shift + 鼠标右键旋转模型。
模型旋转乱了后，工具栏中的设置为等轴测试按钮可以恢复默认视图：
恢复默认视图
- FreeCAD 是一款多功能3D设计软件，可以进行房屋设计、机械设计等。进行3D打印设计需要选择Part Design ：
3D 打印模型设计选择 Part Design
设计过程
新建
开始设计点击菜单-》文件-》新建：
新建
创建实体（Body）
点击组合浏览器 中任务选项卡中的创建实体：
创建实体
创建实体后，任务选项卡内容变为如下：
实体用于包含我们设计的各个部分。
创建草图
点击组合浏览器面板 任务选项卡中的创建草图，创建一个草图：
创建草图
创建草图后，系统让你选择要进行工作或设计的平面：
选择工作平面
根据你要设计的模型，选择一个合适的平面。这里我们选择 XZ 平面。选中 XZ_Plane, 然后点击 OK 按钮，选择后界面如下：
红色圆点表示原点。
绘制二维形状
可以通过选择工具栏中的不同形状来进行 2D 绘图：
二维图形绘制工具
我们选择折线（polyline） 用于绘制 XX 的基本形状：
折线
Left click to place a point, right click to release the tool.
选取一个起始点，左键单击开始划线，右键单击结束划线。
我们从原点开始画，左键单击开始，中间拐弯也是左键，最后回到原点，绘制完成后单击一下右键，绘制出如下形状：
通过折线绘制出自己想要的形状
绘制完成后，如果对形状不满意，想要修改，可以单击选中选中一个点，来回拖动改变形状：
拖动可以改变形状
注意，如果此时有的点不能移动或是只能在某个方向上移动，那是因为被锁定了。
通过约束固定设计
约束是 3D 设计中一个很重要的概念。工具栏上的约束（constraints）按钮可以用来创建约束：
各种约束工具
重合（coincident）约束
重合约束
，用来将两个点约束（固定)在一起。
固定点至对象（Fix a point onto an object） 约束用来将某一个点固定在某一个对象上：
固定至对象约束
下面依次是竖直、平行、垂直、相切、相等、对称（Vertical、Horizontal、Perpendicular、Tangent、Equal、Symmetry）约束：
垂直等约束
水平距离、垂直距离（Horizontal distance、Vertical distance）:
距离约束
圆或圆弧（Arc/Circle）约束同来约束圆或圆弧的半径或直径
圆或圆弧约束
角度（Angle）约束：
角度约束
一个完美的模型是充分约束的（A perfect model is fully constrained）。意思就是，在下面图形中，你拖哪一个点都不应该被拖动：
可以拖动的图形是不完美的
如果你想删除约束，可以选中约束，可以删除约束：
约束可以被删除
删除所有的约束后，所有的点都可以拖动了：
过多的自由，乱套了
我们选中两个点，使用重合约束
重合约束
将他们他们约束（固定)在一起：
使用重合约束将草图中的两个点粘合到一起
要想多选，在 Windows 系统按着键盘上的Ctrl键，Mac 系统按着键盘上的CMD键。
将其他的点也约束到一起：
将其他的点都约束到一起
创建垂直约束：
选中两点，使用垂直约束
然后将两点约束到一起：
通过水平距离约束将线段的长度设置为 40 mm：
使用水平距离约束设置两点间横向距离
通过垂直距离约束设置线段长度为 60 mm:
使用垂直距离约束设置两点间纵向距离
让线段与 X 轴平行：
使用水平约束使两点之间的连线水平
通过垂直距离约束将线段长度设置为 20 mm:
使用垂直距离约束设置两点之间的纵向距离
设计过程中，如果你不小心将角度转乱了，可以通过点击右上角那个骰子形状的立方体中的Front 切换回**前视图**：
切换回前视图
CAD 导航模式时，拖动方式为 Ctrl+ 鼠标右键：
通过垂直约束将线段设置为垂直于X轴：
现在我们的草图形状已经基本固定了，拖动是不会引起形状改变的，但是位置可以改变：
我们通过重合约束将原点和形状上的一个点约束在一起，这样我们的二维形状就不会动了：
绿色表示我们的二维形状已经完美约束了。
指示尺寸的数字碍眼的话可以拖开：
结束二维（草图）设计
通过组合浏览器中的模型选项卡可以查看我们的设计结构，目前为止，我们的设计结构如下，有一个 Body、Origin、Sketch（草图）：
设计结构
通过任务选项卡可以查看模型的约束和各个组成元素：
任务选项卡可以查看各个元素
我们通过点击任务选项卡中的Close按钮来结束当前的草图设计：
结束草图设计
二维变三维
结束草图设计后，任务选项卡内容变为：
各种三维工具
在模型选中Body, 切换到任务选项卡，单击模型中的一条边，任务选项卡中出现了当前可进行的操作：
草图工具中有一个是凸台（Pad），各个 3D 设计软件都有这个功能，名字可能不同，有的可能叫拉伸（Pull）。凸台功能用于拉伸一个平面形状，使之变为立体形状。
点击凸台工具，神奇的事情发生了，平面的模型变成立体的了：
凸台（Pad）工具实现拉伸
注意，这里体现了 3D 设计的一种常见思路或流程，即先在某个平面上设计二维的形状，然后拉伸之，使之变为立体形状。
可以在任务栏中输入模型的长度 135mm：
可以设置拉伸的长度
现在我们的模型已经基本上是我们想要的形状了，但有一个问题，我们的最终目标中间是空的，但是现在模型还是实心的。要进行挖空操作，我们可以设计一个形状和现在完全相同的实体，但是小点的对象，放进去。FreeCAD t提供一种简单的方法。
我们选中现在模型的一个斜面，然后选择工具栏中的做一个厚的实体（Make a thick solid）工具把现有的模型中间掏空：
掏空模型
操作完后，可以设置壁厚为 2 mm。
在其他的 3D 设计软件中这个功能也叫外壳工具或者挖空工具。
导出 STL 文件
至此，我们的设计就完成了。
我们可以导出 stl 文件给 3D打印切片软件使用。
组合浏览器中选中模型选项卡，选中 Body, 菜单-》文件-》导出，保存文件类型选择stl:
导出 STL 文件
总结
最后，我们总结一下使用 FreeCAD 进行 3D 模型设计的步骤：
- 在某一个平面上绘制二维图形。
- 通过凸台（Pad）或其他工具将二维图形拉伸为三维模型。