《FreeCAD》基础建模教程:从零开始创建三维零件

FreeCAD是一款开源、跨平台的参数化3D建模软件，广泛应用于机械设计、工程制图和产品开发等领域。它支持精确的尺寸控制和特征编辑，适合需要可追溯修改的设计流程。学习FreeCAD的基础操作，能够帮助初学者快速掌握三维建模的核心技能，为后续复杂项目打下坚实基础。

前期准备与基础设置

1. 访问FreeCAD官网
2. 启动软件后，选择“标准”工作台（通常默认为Part Design工作台），这是进行参数化建模的主要环境。
3. 在新建文件中，进入“建模”标签页，确认单位设置为毫米（mm）、千克（kg）、秒（s），可通过“编辑 → 参数设置”调整。
4. 熟悉界面布局:左侧为模型树，显示对象层级；右侧为属性面板，用于修改参数；主窗口为3D视图区，支持旋转、缩放和平移操作。

核心功能操作步骤

本节以创建一个简单的长方体零件为例，演示基本建模流程。
1. 切换到“Part Design”工作台，点击“创建新体素”按钮，选择“Body”。
2. 在体素内点击“创建一个新草图”，选择XY基准面进入草图绘制模式。
3. 使用“矩形”工具在草图中绘制一个40×20mm的矩形，完成后点击“关闭草图”。
4. 应用“挤压凸台”功能，输入高度为10mm，生成三维长方体。此时模型已具备完整参数记录。
5. 可随时双击草图或凸台特征，在参数面板中修改尺寸，模型将自动更新。这是FreeCAD参数化设计的核心优势。

实用技巧与注意事项

- 建议始终使用“Part Design”工作台进行零件建模，避免直接在“Part”工作台中使用布尔运算导致无法回溯修改。 - 草图应完全约束（黑色线条表示），未完全约束时会显示蓝色，需添加几何约束或尺寸标注。 - 利用“模型树”右键菜单可隐藏/显示对象、重命名特征，提升项目可读性。 - 定期保存文件为.FCStd格式，该格式包含全部参数和历史记录，便于协作与迭代。

常见问题解决

1. 草图无法退出:检查是否存在未闭合轮廓或欠约束情况。使用“验证草图”工具（在草图编辑器中）定位问题并修复。
2. 挤压特征失败:确认草图是封闭区域，且未与其他特征产生冲突。尝试调整方向或范围设置。
3. 界面卡顿或响应慢:关闭不必要的任务视图面板，降低“可视化”设置中的阴影质量，或升级显卡驱动。
4. 找不到某个工具栏按钮:通过“视图 → 工具栏”菜单启用对应模块（如“Sketcher”或“Part Design”）的工具条。 通过以上步骤，用户可在FreeCAD中完成基础零件建模，并理解其参数化设计理念。随着熟练度提升，可进一步探索装配设计、工程图输出和宏脚本自动化等功能。