大家好，很高兴和各位一起分享我第 112 篇原创文章，喜欢和支持我的工程师，一定记得给我点赞、收藏、分享哟。
加微信【jiyuyun18】与作者沟通交流
本文将设计一个如下图所示的模型：
该模型来源于 FreeCAD 官方教程网站：https://wiki.freecadweb.org/Tutorials
任务
如下图示，模型所有的尺寸也都给出了。我们会从在草图中创建一个基本的形状开始，然后在此基础之上添加所谓的特征（Features）。这些特征将通过使用额外的草图和其他的特征操作向实体添加材料或从实体中删除材料（either add material to, or remove material from the solid）。
构建零件
开始设计
首先，确保 FreeCAD 中你使用的是零件设计工作台（Part Design Workbench）。然后，新建一个文档。新建文档后保存是一个好习惯，给它起任何你喜欢的名字，然后保存之。
零件设计中的所有工作都从主体（body）开始。然后我们将使用草图（sketch）在主体内部构建实体。
-
点击工具栏中的
创建新的实体 按钮创建实体。
-
点击工具栏中的
创建新的草图 按钮创建草图。
-
在 组合浏览器 的 任务 选项卡中，选择草图工作平面。这里我们选择 XZ_Plan 作为基准平面，然后点击 OK 按钮。
一旦你点击了 OK 按钮， FreeCAD 会自动切换到 Sketcher 工作台，并在编辑模式打开草图：
绘制草图
接下来，我们使用
折线工具绘制一个大致类似于下图中的形状。不需要和下图一模一样，大体差不多就行，因为最终形状是通过约束完成的。一旦我们绘制出了基本的形状，我们将开始应用约束。但首先请确保你已通过右键单击或按两次键盘上的 ESC 按键退出 折线工具；鼠标光标应从十字准线形状变回到标准箭头光标。（不要第三次按 ESC，否则您将退出草图编辑模式；如果发生这种情况，请单击“模型”选项卡，然后双击树中的“Sketch”元素，或右键单击并在上下文中选择“编辑草绘”菜单。
选中底部那条线段，然后使用工具栏上的
水平距离约束将其长度设置为26mm，并将约束命名为“x_dim”：
这样我们就可以在别的草图中引用到这个参数了。
选中右边那条线段，然后使用工具栏上的
垂直距离约束，并将其值设为 26 mm，并将约束命名为“z_dim”：
- 选中顶上的那条线，然后使用工具栏上的
水平距离约束将其长度设置为5mm。设置完成后，草图变绿，完全约束。
- 我们添加一个角度参考。选中左边的那条斜线和底下的那条线，使用
角度约束。注意，因为之前的草图已经完全约束了，无法再添加新的约束。我们需要勾选参考复选框，将其设置为参考：
我们将其命名为 angle_front。
添加完上面的约束，我们的草图变绿，颜色也变成了喜人的绿色。它现在应该如下图所示：
现在在组合视图中，单击 Close 按钮离开草图编辑模式。
我们将我们的草图重名为 base_profile:
选中草图，从工具栏或 Part Design 菜单中选择
凸台（Pad)。使用凸台工具后，组合浏览器中将自动打开一个凸台参数对话框。在对话框的类型下拉列表中选择尺寸标注。从前面的零件尺寸图中可以计算出零件的长度为 7+39+7 = 53mm, 在长度编辑框中输入 53 mm ，然后勾选 相当平面对称复选框，让三维模型以 XZ 平面为中心向两边对称拉伸。
引用其他草图中的参数
接下来我们添加两头长方形的扶手，在这个过程中我们将学习如何在草图中引用其他草图中的参数来约束自己。
打开 组合浏览器的模型 选项卡，选中XZ平面，点击工具栏中的
新建草图按钮新建一个草图。
我们在草图中绘制一个如下图所示的矩形：
我们看到，我们的三维模型会挡住我们的草图。我们使用使用工具栏中的
section view 和 full view 切换一下视图就可以看见草图了：
添加如下约束
- 我们将矩形的长度设置为之前所绘制的 base_profile 草图中多边形 x 方向的长度。选中矩形底下的那条边，使用工具栏中的
水平距离约束， 在插入长度对话框中点击
公式编辑按钮按将其长度设置为<<base_profile>>.Constraints.x_dim：
- 选中矩形底下的那条边，使用工具栏中
垂直距离约束 设置其高度设置为16.7mm。
完全约束后的图形如下：
点击任务选项卡中的Close按钮关闭草图。
现在我们的草图位于XZ 平面，我们需要将其挪到两边。
在组合浏览器的模型 选项卡中选中刚才绘制矩形的草图Sketch00, 我们在属性中，将其 z 位置设置为三维模型长度的一半：
注意，这里改变 Z 轴的位置，在三维视图中是 Y 轴的位置，因为我们草图的工作平面是 XZ。
Sketch001 这个名字实在是太难听了，我们将草图的改为sketch_box。
选中sketch_box, 应用凸台功能，将其长度设置为7mm:
移除材料
尺寸图中的左上角和右上角是挖掉的。接下来我们使用凹坑（Pocket)工具来移除我们模型中的某些区域（remove material）：
在组合浏览器中选中 YZ平 面，新建草图，我们再绘制一个矩形来移除材料。
绘制后，如果三维物体挡住了草图，可以使用工具栏中的
section view 和 full view 切换一下视图：
切换完视图后，可以看见了：
添加矩形约束：
- 选中矩形底部那条线段，然后使用工具栏上的
水平距离约束将其长度设置为11mm。
- 选中矩形左边那条线段，然后使用工具栏上的
垂直距离约束 将其长度设置为5mm。
- 分别选中原点和矩形的右上角顶点，使用工具栏
水平距离约束，在公式编辑器 对话框中将其长度设置为 Pad.Length / 2。这样，将矩形的右上角顶点拉到三维模型的边上。
- 分别选中原点和矩形的右上角顶点，使用工具栏
垂直距离约束 ，在公式编辑器 对话框中将其长度设置为 <<base_profile>>.Constraints.z_dim。这样，将矩形的右上角顶点拉到三维模型的顶上。
完全约束后的草图如下：
关闭草图后，草图在三维模型中的位置如下：
将草图的名字由Sketch002 改为 upper_corner：
选中 upper_corner 草图，使用工具栏中的
凹坑（Pocket)工具：
类型下拉列表中选择 通过所有，勾选 反转 复选卡，不反转的话凹坑是往另一个方向的。
镜像
我们通过镜像功能将模型边上的凸台和凹坑特征复制到模型的另一边。
组合浏览器中选择 Pad001 和 Pocket:
选中后点击工具栏中的
镜像按钮，在 任务 选项卡的平面下拉列表中选择 Select reference 来设置镜像相对的平面。我们选择 XZ 平面作为镜像平面，平面 下拉列表中的内容会变为我们选择的 XZ 平面：
点击任务选项卡中的Close按钮，结束镜像工具使用。模型变为：
减料扫掠工具。
我们使用
减料扫掠（subtractive sweep) 工具来绘制模型中间的通孔：
可以选中中间的斜面，然后新建草图。但是，一般不推荐在三维几何图形的某一个面上直接绘制草图。
我们新建一个基准面（datum plane）。
组合浏览器 的模型选项卡打开时，在三维视图中选中 XY 平面。点击工具栏中的
新建基准面按钮新建一个基准面（datum plane)：
然后，我们需要旋转平面使之与我们现有模型中的斜面吻合。我们选择 y 轴作为旋转平面。我们通过引用第一个草图 base_profile 中的角度参考 angle_front 来精确的设置这个旋转角度。在 y 轴旋转角度编辑框中点击公式编辑按钮，在公式中填入那个角度：
注意，旋转角度是负的。
点击任务栏中的OK按钮关闭基准面设置:
组合浏览器 的 模型 选项中，选中刚刚新建的 DatumPlane 基准面，然后点击工具栏中的新建草图，新建一个草图：
按照尺寸图中中间矩形通孔的要求，我们在草图中绘制一个矩形，并设置其约束如下：
- 设置矩形长宽相等。选中矩形互相垂直的两条边，使用相等约束让其相等。
- 使用水平长度约束设置正方形的边为17mm长。
- 使用水平距离约束设置正方形底下的边到三维模型底的距离为7mm。
- 使用对称约束设置正方形上下沿 X 轴对称。
完全约束后的正方形如下图：
把草图 Sketch003 重命名为 center_hole :
选中草图 center_hole, 使用工具栏中的
凹坑（Pocket)工具：
凹坑的方向是垂直工作平面 DatumPlane 的, 这不是我们想要的。我们点击 任务 栏中的 Cancel 按钮，取消使用凹坑。
我们使用
减料扫掠（subtractive sweep) 工具来实现挖孔。
我们在模型选项卡中选中 base_profile 草图， 然后按一下键盘上的空格键，让草图显示出来：
然后，我们选中在模型 选显卡中选中 center_hole 草图, 点一下工具栏中的
减料扫掠（subtractive sweep) 工具， 然后我们点击一下 任务选项卡中的 添加边 按钮添加扫掠路径，我们选择沿着 base_profile 草图中底下的那条边（Edge) 来扫掠：
然后，点击 任务 栏中的 OK 按钮关闭扫掠工具：
总结
今天我们学习了如下内容：
- FreeCAD 公式编辑器的使用
- 如何在草图中引用其他草图中的参数
- 镜像功能
- 减料扫略功能（subtractive sweep）