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本文使用 FreeCAD 0.19.3 版本。

软件设置

菜单-》编辑-》首选项打开软件设置，做如下设置。

1. 将默认工作台（Workbench）改为 Part Design:

1-工作台改为 Part Design

这样软件每次启动时会将工作台设置为 Part Design, Part Design 是进行 3D 模型设计时用到的工作台。

2. 显示选项卡中打开抗锯齿功能：

2-打开抗锯齿

3. 零件设计选项卡中勾选所有 模型设置 选项：

3-勾选所有模型设置

4. 曲面细分中将 最大偏移角 度设置为6°：

4-设置最大偏移角

5. 更改文本显示字体为 Arial, 要不然报告浏览器中的字体会很模糊，报告浏览器可以用来系统错误警告：

5-设置字体

下面我们将通过设计一个如下图所示的吃豆人来学习本节内容：

6-吃豆人模型

新建设计

菜单-》文件-》新建，新建文件后，组合浏览器会自动切换到任务选项卡：

7-新建文件后自动切换到任务选项卡

我们点击 模型 选项卡，可以看到系统为我们创建了一个未命名工程：

8-未命名工程

我们点击工具栏中的保存文件按钮将我们的工程保存起来：

9-保存文件

保存文件时，我们给工程起名1-pacman：

10-给娃起个名

你也可以取其他的名字。

创建实体

创建工程后第一件事就是创建实体（Body）。创建实体有两种方式：

• 点击工具栏中的创建实体按钮：

• 组合浏览器中打开 任务 选项卡，点击创建实体：

两种方式效果是一样的，你可以任选一种实现。

创建实体后，组合浏览器 中打开模型选项卡，内容如下：

13-创建实体后的模型选项卡

两种设计方式

有两种设计方式，一种是几何图元（primitive）, 一种是使用草图 (sketch) 进行设计。

几何图元方式可以直接新建出立方体、圆柱体、球体等基本立体形状，优点是简单、快速，缺点是设计复杂模型比较不方便。

草图方式通过先在草图平面绘制二维图形然后拉伸成三维模型的方式进行设计，优点是可以设计出极其复杂的模型，缺点是不如结合图元方式简单直接。

下面我们分别用两种方式设计一个简单的吃豆人。

使用几何图元方式创建设计

点击工具栏中的 增料圆柱体（Additive Cylinder）创建一个圆柱体：

14-创建圆柱体

创建圆柱体后，FreeCAD 需要我们选择一个创作平面，界面变为：

15-选择工作平面

这里，我们选择 XY 平面：

16-选择XY平面

我们可以在图元参数中设置圆柱体的半径、高度、角度：

17-设置圆柱体的参数

如果我们想要切掉圆柱体的一部分，我们可以通过改变 角度 参数实现，如果我们将角度参数设置为180°，那么圆柱体会变为一个半圆柱：

18-半圆柱

如果输入 270°，那么会切掉四分之一圆柱：

19-切掉四分之一圆柱

点击任务栏中的OK按钮结束设计：

20-结束设计

FreeCAD是一种参数化建模（Parametric Modeling）软件。我们在完成我们的设计后，可以通过设计参数更改设计。

我们在 模型 选项卡中单击 Cylinder, 会弹出圆柱体的参数：

21-圆柱的参数

如果我们更改参数，设计会随之更改：

22-参数化建模

最后我们的设置如下：

23-最后的参数

上面就是使用 primitives or basic shapes 的设计过程。

使用草图进行设计

在 模型 选项卡中我们选中 Cylinder 然后删除之，我们使用草图重新设计一个一模一样的：

24-删除圆柱体

工具栏中点击 新建草图 按钮新建一个草图，在 任务 选项卡中选择XY 平面以在 XY 平面绘制草图：

25-新建草图-选择绘制平面

首先我们需要绘制一个圆。选取工具栏中的圆形工具绘制一个圆：

26-圆形绘制工具

绘制时点击一下鼠标左键选取一个点作为圆心，然后往外拖拽进行绘制，此处我们选择原点作为圆心：

27-绘制一个圆

注意选取原点时不用非得等到蓝色的坐标变为（0,0)才是原点，接近就行，接近时会弹出一个红色的重合约束符号。

通过点击工具栏上的圆弧或圆约束工具设置圆的半径为 60mm:

28-约束圆的半径

设置完成后通过在空白区域点击一下鼠标右键释放约束工具。

我们需要切掉四分之一圆作为吃豆人的嘴。为此，我们先通过我们通过工具栏中的 修剪边 工具来完成，切割之前，我们先用线段工具绘制两条半径线，因为修剪工具需要在两点之间进行：

29-修剪工具切掉四分之一圆

此时，我们的二维图形图形变绿，表示已经完全约束了，任务栏提示 完全约束的草图：

30-完全约束的草图提示

完全约束的草图才是完美的，我们在设计时一定要尽量实现完全约束。一个完全的图形是无法改变形状、大小、位置的。

接下来，我们通过点击 任务 选项卡中的 Close 按钮关闭草图设计。然后我们使用工具栏中的的凸台工具或任务栏中的凸台命令，两者效果是一样的，来将我们二维吃豆人拉伸成三维吃豆人：

31-使用凸台工具创建三维模型

注意使用工具栏中的凸台工具前需要先在 模型 选项卡中选中需要进行操作的草图，我们这里只有一个名字叫Sketch的草图。

FreeCAD 是参数化建模软件，你可以在完成设计后通过更改参数进而更改设计。在 模型 选项卡中点击 Pad 会弹出凸台相关设置：

32-凸台相关设置

总结

今天我们学习了使用 FreeCAD 进行三维建模设计的两种方法：

• 几何图元（primitive）
• 草图（sketch）

两种方式各有优缺点。几何图元方式可以直接新建出立方体、圆柱体、球体等基本立体形状，优点是简单、快速，缺点是设计复杂模型比较不方便。

草图方式通过先在草图平面绘制二维图形然后拉伸成三维模型的方式进行设计，优点是可以设计出极其复杂的模型，缺点是不如几何图元简单直接。