FreeCAD 1.0 基础技术应用

作者: Jimmy Wong ｜ 黄一珈

邮箱/商业合作: Aboutworks@outlook.com

描述：书系统性地讲解了如何使用 FreeCAD 来完成产品的开发流程。从项目的创建、文件与参数的命名规范，到设计落地的全过程，逐步展示了一个完整的产品开发思路。书中不仅以具体实例作为演示，带领读者通过实际操作打造出一款产品，还通过对工具的拆解与讲解，深入探讨了如何满足更复杂的产品设计需求。

通过本书，读者能够从入门到进阶，逐步掌握 FreeCAD 的应用方法，并建立起面向真实项目的设计与开发能力。

如果您有独到的见解，欢迎与我们交流探讨；同时，对于其他商业合作项目，我们也非常乐意与您取得联系。

前言

在数字经济蓬勃发展的当下，工业设计领域正经历着前所未有的变革。随着产品迭代周期不断缩短，企业与个人对高效、灵活的三维建模工具需求愈发迫切。FreeCAD 作为一款开源的专业 3D CAD 软件，凭借其强大的功能和广泛的适用性，成为工业设计师、工程师及爱好者的理想选择。无论是机械零件设计、建筑模型搭建，还是产品原型开发，FreeCAD 均能满足多样化的创作需求。​

近年来，3D 打印技术的迅猛发展，进一步推动了工业设计与制造的深度融合。掌握一款专业的工业建模工具，不仅是职业发展的必备技能，更是参与创新实践的重要基础。FreeCAD 以其免费开源的特性，打破了商业软件的使用壁垒，让个人用户也能轻松实现从创意构思到模型落地的全流程设计。值得一提的是，FreeCAD 与商业软件 Shapr 在功能与交互逻辑上存在诸多相似之处，通过学习本教程，读者不仅能够快速掌握 FreeCAD 的核心操作，更能为未来学习同类商业软件奠定坚实基础。​

本教程以 FreeCAD 1.0 版本为基础，系统梳理了软件入门阶段的核心功能与操作方法。从界面认知到基础建模，从参数化设计到工程图生成，每一个章节都经过精心编排，通过详实的案例演示与操作解析，帮助读者快速建立完整的知识体系。无论是渴望踏入工业设计领域的初学者，还是寻求高效工具的职场人士，本书都将成为您探索三维设计世界的得力助手。期待读者通过本教程的学习，充分发挥 FreeCAD 的潜力，在工业设计的舞台上创造出更多精彩作品。

在撰写本书的过程中，我也注意到：开源应用在功能与体验方面，确实与某些商业软件存在一定差别。但整体而言，它们完全能够满足设计与生产的基本需求。换句话说，尽管在部分功能点或交互体验上略有差异，但并不会影响实际工作流程，更不会阻碍我们完成设计与制造目标。

更为重要的是，开源软件可以合法应用于各类商业项目。无论项目规模大小，用户均无需担心版权与利益纠纷的问题。由此可见，基于开源软件开发的产品，可以合法地进入市场，实现销售与盈利。

与此同时，开源软件的存在也体现出一种共享与互惠的精神。当我们借助开源工具获得了良好的市场反馈，或者帮助我们顺利完成了商业目标时，适当对项目进行捐助或赞助，不仅是对开发者的肯定，更是推动开源生态持续发展的有效方式。

对于许多设计师和开发者来说，最初的出发点可能只是解决个人或团队的需求。但需求往往蕴含着市场价值，当某一时刻你希望将成果转化为可销售的产品时，开源软件所带来的灵活性与开放性就展现出巨大的优势。因此，当开源工具为我们创造了收益，不妨以支持或回馈的形式表达正向的反馈。

2025-08-20 修订：

在本次修订中，我们对整本书籍的结构进行了调整。经过梳理，我们发现 安装 并不是学习的主要内容，因此将其移至最后一章。对于尚不了解如何安装的读者，可以先跳转至最后一章完成安装，再从第一章开始阅读。通过目录结构，您可以灵活进行章节跳转。

同时，我们也对全书的逻辑顺序进行了重新设计——从原本传统的 由 1 到 100 的顺序，调整为 100 到 1 的倒序。换句话说，内容采用倒序讲解的形式。如果您不太适应这种逻辑，也可以选择从最后一章开始，按正序往前阅读。

在此次更新中，我们还新增了两个章节：

实战例子：通过具体案例，快速演示如何使用 FreeCAD 完成产品建模，帮助读者实现边学边做，快速上手，完成一个完整的初级项目。

使用技巧：总结日常使用中的经验与方法，分享提升操作效率的小技巧，帮助读者更高效地掌握工具。

此外，我们对 阅读布局 也做了优化，摒弃了原先的紧凑排版，改为更加舒适的排版风格，希望能带给您更好的阅读体验。

须知

本文共分为五个章节，新增了第四章节使用技巧，就是一些辅助性的操作手法，内容由浅入深，帮助读者逐步掌握 FreeCAD 的基本操作与建模思路。

第一章：项目创建与注意事项

大致讲解了一个项目构建过程中应该考虑的问题，并在这个过程中带领读者熟悉 FreeCAD 的基本操作流程，通过本章节，读者能够大致了解FreeCAD的操作逻辑，并了解到创建一个项目应该注意到些问题点，为后续学习打下良好基础。。

第二章：如何制作一款产品

通过一个实战教程，如何从构思到制作一款微单盒子，让读者掌握一款功能盒子的设计打造，并最终打印为成品的一套完整化的生产流程。

第三章：工具的使用

在本章节中，我们主要针对【部件工作台】以及【草图工作台】的工具的使用讲解，通过本章的学习，读者可以通过工具的使用，去打造自己需要的造型。

第四章：使用技巧

本章主要是一些工具上的使用技术，以及结合使用样例，如特殊造型需求，或许您在本章中可以得到启发。

第五章：安装设置与常规操作

要介绍 FreeCAD 的安装步骤及相关基础设置。通过本章，读者将完成软件的安装以及配置，

本文主要涉及两个工作台【零件工作台】和【草图工作台】：

| ✅ | Part Design | 零件设计工作台 | 基于特征建模，用拉伸、旋转等操作创建编辑3D零件，支持参数化修改。 |

| ✅ | Sketcher | 草图工作台 | 绘制2D草图作为3D建模基础，添加几何与尺寸约束，精准控制草图形态。 |

第一章 项目创建与注意事项

本章主要介绍如何使用FreeCAD创建一个项目，在创建项目时，应该注意哪些事项，从而让读者掌握FreeCAD的操作逻辑，基本流程为以下几点：

• 1，拆解分析产品 - 造型；需要折分成哪些零件
• 2，定义产品相关信息 - 尺寸，如：长宽高，倒角，圆角
• 3，绘制草图 - 造型的绘制
• 4，构建造型 - 工具的使用

第一节 前期工作

在设计产品时，首先需要对产品进行 拆解分析。 这包括：

• 产品由多少零件组成；
• 各零件包含多少个面和线条；
• 对于异形结构，需要如何进行拆分与处理；
• 涉及到哪些关键尺寸；
• 这些尺寸该如何定义与命名;

通过对产品的完整拆解与分析，我们能够更好地掌握产品的细节信息，并在后续设计过程中，将每一个环节进行有针对性的定义。这不仅有助于全面理解产品结构，也能提高设计的效率与条理性，从而更高效、有序地完成整个开发设计流程。

在这里需要注意的是，如果是需要使用3D打印机打，打造出成品的，尽可以减少悬空，镂空等的设计，尽可能的拆解开来，做成组装形式如图 图 1.1-1 A会产生大量支撑,B与C就不会，因为打印机的原理的一层一层码上去的，如果有悬空设计就需要支撑点，悬空的设计会产生大量的支撑物料。

图 1.1-1

拆解分析

一, 分析造型

1，例如产品可以拆分成几个【零件】，对应创建几个【实体】

2，有对称构造类型的设计需求时，就可以将产品拆成1/4,1/2的形式，如果是1/4的产品（就是其余3/4是同样造型的），那么其余部份就可以通过【镜像】工具来实现 图 2.1.1-1，不必要设计整体模型，这样不仅提升了效率，也减少错误的产生。

图 2.1.1-1

二、尺寸分析

1.	变量集的建立

在建模过程中，应根据零件的数量建立相应数量的变量集。每一个零件拥有独立的变量集，便于集中管理和快速定位相关尺寸参数。这样做可以避免尺寸分散、难以追踪的问题，并且在零件数量较多时依然能够保持清晰的层次结构。

2.	尺寸参数的分类与命名

在每个变量集中，需定义与零件几何特征相关的基础尺寸数据，如：

-	厚度 (THK)：描述零件板材或实体的厚度；
-	孔洞 (HOLE)：包括孔径、孔深以及位置参数；
-	约束 (CONSTRAINT)：指代几何或装配约束条件，如对齐、对称、间隙等；
-	内间距 / 外间距 (MARGIN_IN / MARGIN_OUT)：用于描述特征与边界之间的最小或最大距离。

这些参数不仅能统一零件的尺寸定义，还能在后续通过公式进行引用与计算，确保模型的可调节性与可复用性。

3.	公式与参数化应用

通过对参数进行合理命名（如 Part01__Plate__THK、Part01__Hole1__DIA 等），可以在 FreeCAD 的表达式中直接调用这些尺寸， 实现如下效果图 2.1.1-2：

• 通过简单修改变量，即可驱动模型整体更新；
• 利用公式定义尺寸关系（例如，孔间距 = 板宽 - 2×边距 ÷ (孔数-1)）；
• 在装配环境中通过全局参数控制不同零件的相对位置与间隙。

图 2.1.1-2

这样，尺寸信息既具备可读性，也能高效地支撑参数化设计和后续修改。

命名

在创建项目时，命名是一个十分关键的环节。通过合理的命名方式，我们能够直接从名称中获取项目的关键信息，例如文件的用途、模型的内容或参数的含义。

无论是 文件名、模型层级的名称，还是 参数变量，清晰统一的命名规则都能帮助设计者快速理解对应的内容，并在后期修改时更加高效。良好的命名习惯不仅能显著提升工作效率，还能让我们精准定位所需修改的部分，避免逐一翻找带来的低效与错误。

命名规则

在本项目中，我们统一采用 蛇形命名法（snake_case），并将其应用于：

• 文件名称
• 层级名称
• 参数变量

具体的命名规则可参考 《命名规则》 一文。蛇形命名法通过 下划线 来区分单词，这种形式能有效提升可读性，并清晰反映层级关系。

规范化命名的优势

在进行文件命名时，我们不仅要确保自己能够快速理解文件内容，还要让接收方能够一目了然地获取关键信息。 规范的命名方式具有以下优势：

• 提升交付流畅度：帮助确认交付清单中包含的文件，避免遗漏或混乱。
• 便于后期协作：方便后续人员进行修改与沟通，提升团队合作体验。
• 增强可维护性：命名与内容相符，后期调整时能够快速定位。

注意事项

虽然 FreeCAD 支持中文命名，但在实际操作中仍建议尽量避免使用中文(目前中文也无法进行参与变量集的命名)。推荐优先使用 英文或其他通用文字如拉丁字母，拼音等，以确保在不同平台和多语言环境下的兼容性。

一，对于文件名建议为如图 2.1.2-1：

为便于管理和识别设计文件，建议采用物体 + 部件 + 位置 + 版本的结构化命名方式（见图 2.1.2-1）。

1.	物体（Object）

表示整个产品或完整的设计对象。例如一个厨柜整体，可以命名为 Kitchen 或使用拼音 chugui。

2.	部件（Part）

表示物体的组成部分，例如门（Door）、抽屉（Drawer）、后档板（BackPanel）、隔板（Shelf）等。部件名称应紧随物体名称之后，用以下划线分隔。

3.	位置（Position）

某些部件在结构上存在左右、中间等位置区分，例如门板可能分为左开门和右开门，其孔位或约束条件可能不同。此时应在部件名后加入位置标识，如 Left、Right、Center。

4.	版本（Version）

文件可能会经过多次修改和迭代，因此需在文件名中增加版本号标识。推荐使用 V1、V2、V3 的格式来管理不同版本，便于追踪历史修改。

示例命名（英文）： Kitchen_Door_Left_V1.FCStd

文件的命名是支持中文的，如 厨柜_门_左侧_版本1.FCStd

图 2.1.2-1：

当然具体的命名描述方法，根据自己的需求可以再次细化下去。

因此建议的命名规范遵循从大到小、从整体到细节的排列逻辑，即：

•	先写明物体整体，再写具体部件；
•	部件之后说明位置属性；
•	最后添加版本号。

通过这样的规范化命名方式，可以快速辨别文件内容，避免后期管理和协作中出现混淆。

二、尺寸命名方法

为保证参数化设计中尺寸的统一性与可读性，建议采用对象 + 特征 + 属性的命名方式（见图 2.1.2-2）。

1.	对象（Object / Body）

表示零件或主体的名称，如 Body、Plate、Door 等。

2.	特征（Feature）

表示该零件上的几何特征，如 Width（宽度）、Height（高度）、Thickness（厚度）、Hole（孔洞）、Slot（槽）等。

3.	属性（Attribute / 附加描述）

用于进一步说明特征的方向、位置或观察视角。例如 Top（上视）、Left（左侧）、Front（前视）、Center（中心）、Edge（边距）等。

示例命名：

• Body_Width → 表示整体主体的宽度
• Hole_Diameter_Top → 表示在上视图中孔洞的直径
• Door_Height_Left → 表示左侧门板的高度
• Plate_Thickness → 表示板件的厚度
• Slot_Depth_Front → 表示前视槽的深度

命名规则总结：

• 先整体，后局部：Body → Feature → Attribute
• 从主到次，逐层细化
• 保持统一大小写格式（推荐每个单词首字母大写，以下划线分隔）
• 避免缩写不明，如 W、D 等，除非全项目统一标准。

在本书中，文件名与参数均统一采用上述命名形式。需要说明的是，这一规范仅作为参考方案，读者完全可以结合自身的项目需求与习惯，制定更加适合的命名体系。

命名的核心目的在于：通过简洁、直观的文字信息，快速反映对象的属性与位置，从而为后续的建模、修改与协作提供便利。换言之，命名并不是形式上的限制，而是帮助我们更高效地组织和管理设计数据的基本手段。

第二节 数据集管理

尺寸数据集的重要性

在产品设计过程中，预先创建 尺寸数据集 来定义物体各部位对应的线段长度和关键尺寸，具有十分重要的意义。通过建立数据集，设计者可以在后续阶段直接调用和修改参数，从而实现对产品 长、宽、高 等核心尺寸的快速调整。这不仅提高了设计效率，也使尺寸信息的管理与查看更加统一、直观。

常见问题

如果在设计初期未明确定义相关尺寸，往往会导致：

• 尺寸数据零散、缺乏统一性；
• 后期调整时出现偏差或数据混乱；
• 设计精度下降，协作效率受阻。

这些问题会给产品的迭代与交付带来潜在风险。

建议与实践

因此，在正式建模之前，建议优先建立 完整的尺寸数据体系，并明确：

• 每一个关键尺寸的定义；
• 产品建模所需的参数公式与约束关系；
• 参数之间的逻辑关联;

效果与价值

这种方式能够带来以下优势：

• 减少时间成本：避免反复查阅和修改图纸或零散数据；
• 提升规范性：增强设计过程的标准化与可控性；
• 降低错误率：从源头减少出错的可能性；
• 便于协同开发：为多人协作和后期扩展提供统一的数据基础。

通过建立科学的尺寸数据集，我们可以为产品的标准化设计与高效开发奠定坚实基础。

变量集创建

通过工具栏 A【创建变量集】按钮 图2.2.1-1，，在模型列表生成成一个【Varset】的变量集 图2.2.1-1-B，同时也会弹出一个窗体，只需要【取消/Cancel】即可（这里需要一提的是，名称并不是指VarSet的名称，更像是VarSet的标题名字，当引用函数时，还是会以VarSet这个系统默认的名称引用，这点个人感觉有点特别，在引用变量集时，读者应该可以体会到这点）。

图 2.2.1-1

取消窗体后，我们在模型中选中【Varset】图 2.2.2-2，我们在列表里进行组的创建以及添加属性

图 2.2.2-2

通过下方的 【基本】栏【数据】视图列表，右击图 2.2.2-3 【添加属性/Add property】进行变量添加，弹出的窗体中填写变量信息，并点击【确定】。

图2.2.2-3

在图2.2.2-5 中 A 处，你可以定义一个组名，在名称B处添加你定义的变量名称，点击C确认，就可以创建变量。

• 【群组/Group】代表你这个属性录入的归属位置，
• 【类型/Type】 指这个属性的类型，类型，类型有多种形式，一般定义的为整型，因此尺寸一般选择PropertyInterger就可以了，
• 【名称/Name】代表你所定义的属性的名称，比如长，宽，高之类的，

图 2.2.2-5

至这里，就完成了一个【变量集】的创建以及变量名称的定义，接着我们在变量名称那里输入整数即可（这里的单位一般默认为mm，也可以通过【设置】自行定义的，如果发现单位不符合，可以从设置面板中查看或是修改，一般建议使用系统默认）。

修改属性值

需要注意的是目前只支持修改属性的值，并不支持修改属性的名称，就是一但你新新建了一个属性，那么你只能针对这个属性进行值的更改，并不能对属性名称进行更改，需要便改得进行删除再新建的操作。

点击即可修改数据内容，通过右上角的函数，可以以公式，函数的形式去定义这个值，通过引用其它变量，定义该值的结果的（这个基本为进阶内容，建议先定义一些常量，了解后，再使用这种多层引用公式来定义值）图 3.2.2-1

图 3.2.1-1

删除属性

当构建了属性后，发现属性名称与我们所期待的内容或是需求不符时，可以删除属性（并不可以进行修改/编辑），因此在名命，定义属性时需要慎重，正如您所见的，右击列表会弹出，图 3.2.3-1

• 【添加属性/Add property】 添加新属性
• 【删除属性群组/Remove property Gruop】 删除整个群发群姐
• 【删除属性/Remove property】删除属性

在定义属性时，尽可能的定义正确或是接近的属性名称，因为属性会在多个地方用到，

图 3.2.3-1

数据集的切换

在模型列表中选择 【变量集/VarSet】 的数据【视图】 图3.2.4-1，

图3.2.4-1

在列表的左下角点击【数据】图3.2.4-2，才可以切换到我们定义变量的数据内容，在这里可以修改变量的值，实现数据的修改 通过对【变量集/VarSet】添加属性，删除属性，等操作。到此就可完成了一个相对完整的【变量集/VarSet】的创建

图3.2.4-2

接下来，将会在草图绘制中使用到我们定义好的【变量数据集/VarSet】的内容，在第二章 第三节中将会详细介绍如何使用【变量集/VarSet】

第三节 创建项目

整个的基本流程为：在【零件工具】台去创建【零件】，创建【实体】，绘制【草图】，在【零件工作台】对物体进行【凸台】等操作，形成一个完整的产品。

工作台

在FreeCAD中，创建项目后，主要是通过工具台来实现内容的编辑，工作台的作用，就是一种工作环境，在这是我举个简单的例子： 就比如说：做一把剑，不可能在烧炉里完成所有工作的，需要在烧炉，锻打台以及打磨台上去完成一把剑的创作。而不是固定某个地点某个工作台。 软件会根据你选择的工具进行工作台的自动切换，可以了解工作台意义，工作台不同，工具栏的内容也会相应变化的。

本节中，主要讲解以下两个工作台，也是打造一个零件最基本的构成部份，这两个工作台基本可以满足一个产品需要的基础建模需求：

• 1. Part Design / 零件 工作台
• 2. Sektch / 草图 工作台

工作流程大概是这样的：

• 1. 创建零件
• [工作台] Part Design / 零件设计: 创建一个零件，相当于一个零件容器
• 2. 创建实体
• [工作台] Part Design / 零件设计: 创建一个空实体，相当于一个实体的容器，在这个空实体上绘制 草图 打造点线面
• 3. 创建草图
• [工作台] Sketcher / 草图: 退出草图
• 4. 零件设计
• [工作台] Part Design / 零件设计: 对实体进行凹凸，凹坑等等操作

在上面的工作流程可以看出，当我们创建一个项目时，此时工作台会默认为 【Partt Design / 零件设计】 工作台，在设计零件绘制草图时，工作台是会通过你选择的工具进行切换的，零件工作台之间切换的。比如我们创建一个【空实体】，点击【创建草图】按钮，此时会自动切换为草图工作台，退出草图工作台需要点击【任务】列表的【退出】，才会退出草图工作台，自动切换为【零件工作台】

其它工作台的内容，会根据需求再进行添加。

创建零件

通过点击【创建零件】按钮就可以在模型里添加一个【零件/Part】，为了后面方便区分，这种没带内容的零件，称之为空零件。

一个空零件里，会有对应的原点，轴，面，就是构成一个物体的点，线，面的内容。如图4.2-1

图4.2-1

在一个项目中，可以创建多个零件，比如：镙丝为一个零件，镙母为一个零件，垫片为一个零件，弹簧垫为一个零件，这就形成了一个整体的组合内容，如图4.2-2

图4.2-2

如果零件都相对独立，其实可以做一个独立的文件，这样后期可以导入，复合使用，比如说通用的镙丝，通用的铁钉，通用的键帽及键轴等。当然如何定义，根据项目需求而进行类型建立，是相对科学的做法。

创建实体

当创建完一个零件后，就需要为这个零件创建实体。选中其中一个零件，点击【 【创建实体】，便可以在当前选中的零件内创建一个空实体（相对与还没绘制草图的实体而言，刚建立的实体，本文称之为空实体）图4.3-1，一个空实体中也带有 点，线，面。而我们就是需要基于这些点，线，面来创建草图。从而打造出一个非空的实体，最终形成一个零件

图4.3-1

根据图 2.1.1-3 以及我们分析得出，需要创建两个空零件，Header和Body，由于Body与Freecad的参数是有冲突的，因此我这里将其更名为Bodi，对应创建各自的空实体，如图 图4.3-2

图4.3-2

至此，我们完成了两个【变量集】两个【空零件】各自对应的【空实体】的创建，完成了制作微单盒子的准备工作，接下来，我们将在这些空零件，空实体中去创建各自对应的实体内容。

第四节 绘制实体

草图是形成一个实体的基本形态，基本面，一个实体，是通过草图的线条等的绘制来完成的。通过凹凸，凹槽等操作来形成一个三维实体

2.4.1 创建草图

需要先基于实体的轴向或是平面来创建草图的，因此，需要先选择【实体/Body】的基准面来进行创作，一般选择 【XY-平面】作为基准面 图4.4-1，相当于桌面，顶视图，

图4.4-1

选择为【XY-平面-基准面】后，点击工具栏中的创建草图按钮 图 4.4-2

图4.4-2

此时工作台会自行切换为草图工作台，图4.4-3，（默认草图的内容是位于左侧的，本文中作者将草图列表放置在右侧）

图4.4-3

选择草图工具栏中的【创建矩形】图4.4-4-A 来绘制第一个草图内容，点击 【xy-平面】的中心点 图4.4-4-B 绘制一个矩形，因为我们没有输入任何数据，在 图4.4-4-C 会显示 约束不足，草图的绘制以及约束与CAD的操作交互逻辑是差不多的，可以在绘制时去输入对应的数据。

图 4.4.4-4

2.4.2 约束与变量集的使用

在完成图形绘制后，虽然可以在绘制起点时直接输入数值来定义长度，但一般并不推荐这种做法。原因在于，这样的操作会在后期参数调整时带来诸多不便。这也正是我们在一开始就需要先定义 变量集 的原因——后续所有的参数应当通过变量集进行 约束与绑定，从而保证建模的灵活性与可维护性。

在 FreeCAD 中，可以通过 草图工具栏 的约束工具来实现这一点。这里我们以【尺寸标注】为例（见图 4.5-1）。该工具能够为草图中的元素添加尺寸约束，并与变量集建立关联。需要注意的是，草图工具栏中包含多种约束方式，而本节仅介绍【尺寸标注】这一种。更详细的工具说明可参考

图4.5-1

选择完工具后，先从轴心点(原点)，绘制矩形时的起点 图 4.5-2-A，点击后 图4.5-2-B，就会显示出我们刚刚绘制矩形的Y轴的长度，此时，可以通过双击 27.0998 mm，来修改Y轴的长度

图4.5-2

在弹出的窗体中 图4.5-3-A，可以直接输入自定义数据，但一般情况下不建议这么做，一般点击 图4.5-3-B 的 FX 函数图标，会弹出另一个窗体 图4.5-3-C，在这个窗体中，输入VarSet.Size_Y，就会引用【变量集】的数据，

图4.5-3

在这里需要注意的是，Y为当时定义的变量名，群组名称为Size，FreeCAD会自动将他合并成名为Size_Y的组合，其实意思就是Size群主下的Y变量

当改变Varset的size中的Y值时，那么引用的地方也会跟着改变 图4.5-4 ，至此就完成了【变量集】的绑定了，

图4.5-4

2.4.3 编辑草图

在列表中选择需要编辑的草图，右击即可以编辑草图 图2.4.3-1

2.4.3-1

2.4.4 删除草图

在列表中选择需要删除的草图，右击即可以将草图删除，如图2.4.4-1

图2.4.4-1

2.4.5 退出草图

每当绘制完一个草图，或是编辑草图后，都需要点击【任务】列表的【退出】按钮，来退出草图模式，对草图进行【零件】操作，比如凹凸，凹槽等 图 2.4.5-1。

图 2.4.5-1

第五节 项目的导入与导出

导出操作，是比如一些特定的扩展名，

例如： 3D打印文件，一般导出格式为3MF。 OBJ格式的文件，OBJ格式一般3D建模软件都可以使用的格式类型。 还有其它类似格式的导出，都可以根据自己的需要去选择需要导出的文件类型。

项目导入

可以导入的文件类型十分多，从2D到3D，很多格式都可以妆容，这里就不一一介绍了，具体可以查看导入的类型，当然也支持SVG的导入，这有助于草图生成。

项目导出

3D打印文件，一般导出格式为3MF。 OBJ格式的文件，OBJ格式一般3D建模软件都可以使用的格式类型。 还有其它类似格式的导出，都可以根据自己的需要去选择需要导出。

第二章 微单盒子实战制作

我们将通过构思与设计一款 微单收纳盒，来进一步理解产品从需求到实现的完整流程，并利用 FreeCAD 来完成其建模。这样能有效提高你对FreeCAD的生产逻辑及快速上市。在后期的内容中，我们不会的细化对于整个【部件工作台】及【草图工作台】的理解与认知。

制作背景

• 微单相机本身不配备合适的收纳盒或袋子；
• 市面上购买的收纳产品往往不符合个人使用需求；
• 使用场景多为摆放在车内、背包中或其他环境，比例上以车载收纳为主；
• 对防压、防损及便携性有较高需求。

制作目的

• 设计一个坚固耐用、不易压坏的保护壳；
• 满足随意摆放的便携需求；
• 提供一个能在不同环境下安全收纳的专属盒子。

附加技能与扩展性

在初期完成基础保护功能的同时，保留后期扩展的可能；

为未来增加模块化设计或功能拓展（如分隔仓、附件收纳、可调节结构等）提供空间。 基于以上需求，我们计划设计一套 多功能微单收纳盒，既能满足日常使用，又能支持后期功能扩展。

图 2.1.1-3

第一点，分析造型，我们对造型进行拆分。在这个需求中，分为Header和Body两个部份，因此我们需要创建两个零件，分别为：

• 1，Header零件，图2.1.1-3 Header 部份较为简单的造型，可以使用1/4镜像制作；
• 2，Body零件，图 2.1.1-3 Body1 可以看到，盒子，基本是异形结构的，除了是一个带圆角的正方形盒子外，对于这个造型我们就不使用镜像制作了。

因此我们创建了Box这个项目，在该项目下创建两个空零件和两个空实体，如 图 2.1.1-4

图 2.1.1-4

第二节 尺寸变量的定义

在第一章中我们已经提到，规范化命名有助于后期的调整和维护。在设计产品结构时，我们为每一个需要标注尺寸的部位设定了对应的命名，并在名称后附加尺寸数据（见图2.1.1-3）。

需要注意的是，FreeCAD 对中文支持并不理想（当前版本尚未支持多语言命名），因此建议统一使用英文命名。为保持简洁清晰，可以采用字母或拼音的形式。

由于本项目基于 3D 建模，在尺寸命名上为了缩短名称的长度，我们制定了以下规则，并作了一个对应的缩写表格：

• x, y, z —— 分别表示坐标方向上的尺寸
• d —— 厚度（deep）
• r —— 圆角（radius）

这种方式命名方法在常规操作上其实不太建议，因为他少了很多数据信息，虽然减少字符长度，但是并不能明显反馈出针对的属性，因此在使用这种缩略命名方法时，最好是先建立一个对应命名表单，有助于针对后续查询，

盖子主体参数

盒子主体参数

取景器参数

卡槽参数

槽壁参数

槽插参数

表2.1.2-3

我们需要的是两个零件，一个Header 盖子，一个Body 盒身，所以我们在该项目Box下创建两组【变量集】，Bodi_size和Header_size，需要注意的是Body为FreeCAD本身的规范名称，因此我们将菜单栏【零件】的名称Body右击【重命名】改为Bodi和Bodi_size，我们使用上面表格规范化的命名，录入到对应的【变量集】如图 2.2.2-6

Header_szie的【变量集】 图 2.2.2-6.1

Bodi_size的【变量集】 图 2.2.2-6.2

第三节 盖子制作

我们选择Header零件的，空实体，选择基于xy面，进行草图创建，图 2.3.1-1

图 2.3.1-1

由于盖子是同样的，我们拆成1/4进行绘制，其余的3/4使用镜像进行复制，将草图绘制在左下方，如图 2.3.1-2

图 2.3.1-2

接着对草图进行尺寸约束，我们在这里使用约束中的【距离约束】工具，图 2.3.1-3

图 2.3.1-3

点击需要约束的边，在弹出的窗口中，选择【函数】，在函数选择varset001，在这里需要提一下，虽然我们将【变量集】改为【Header_size】了，但是在函数这里选择依然是【varset001】这个变量名，这里需要注意一下，以免找不到我们对应的【变量集】,图 2.3-1-4

图 2.3.1-4

选择完对应的【变量集】中的对应数值，在这里需要加上【/2】除以2图2.3.1-5，

图 2.3.1-5

因为我们是打算将其它面进行镜像制作，这样就得到我们需要的一半。图 2.3.1-6

图 2.3.1-6

整个盒子是带有圆角的，在这里给这个草图绘制上圆角，使用【创建圆角】工具，在需要绘制圆角的地方，点击两线，图2.3.1-7

图2.3.1-7

在约束工具中，我们使用【直径约束】来约束圆角的弧度，图2.3.1-8

图2.3.1-8

点击弧度就可以进行弧度约束了，图2.3.1-9

图2.3.1-9

绘制完成后，我们需要退出【草图】，需要点击【close】进行退出，图 2.3.1-10

图2.3.1-10

退出草图后，我们需要【凸台】将我们刚刚绘制的草图创建【实体】形状

图 2.3.1-11

通过【长度】的右上角【函数】图标选择对应的【变量集】的数据进行绑定，图 2.3.1-12

图 2.3.1-12

我们现在可以通过选择面去创建草图了，现在我们选择当前的面绿色部份，图 2.3.1-13

图 2.3.1-13

点击【创建草图】，就可以进行到基于该面上去绘制【草图】,图 2.3.1-14

图 2.3.1-14

按照上面的操作进行绘制后，需要注意的是需要将圆角的半径送去外厚度，实现卡槽，图 2.3.1-15

图 2.3.1-15

再生抽绘制一个【凹坑】草图 图 2.3.1-16

图 2.3.1-16

退出【草图】后，我们通过【工具栏】，选择【凹坑】工具，进行【凹坑】零件操作，图2.3.1-17

图2.3.1-17

至此，我们就完成了盖子部份的1/4制作，图2.3.1-18

图2.3.1-18

接下来我们通过【镜像】工具来完成其余部份，图2.3.1-19

图2.3.1-19

我们选择【yz】轴面进行镜像后，点击【确认】，就完成第一个镜像的制作，图2.3.1-20

图2.3.1-20

我们选择【xz】轴面进行镜像后，点击【确认】，就完成第二个镜像的制作，图2.3.1-21

图2.3.1-21

致此我们便完成了盖子的创建，图2.3.1-22

图2.3.1-22

第四节 装配工作台

第五节 产品构造与打印

FreeCAD支持图 2.3.5-1的扩展类型导出，一般使用3MF格式

图2.3.5-1

在第一章时，我们在第一节，前期工作准备时，说过，尽可能不要做缕空设计，需要的话，可以做成拼接式的，如果做成缕空的，会在打印时，产生大量支撑如图2.3.5-2，非必要情况下，尽可能减少这种支撑的产生，因为支持不仅浪费耗材，也会对成品造成很大的伤害，比如毛刺，更加粗糙等问题，除非对数据进行细致化的调整。

图2.3.5-2

第三章 工具的使用

在前两章的学习中，我们已经掌握了如何在 FreeCAD 中，以规范化的流程来创建产品并输出结果。通过“盒子”这一案例，我们可以查觉到FreeCAD的建模核心其实并不复杂，往往是围绕着几个最基本的操作不断展开与延伸。

• 借助 【草图】 工具绘制线条与轮廓，为模型打下二维基础；
• 通过 【凸台】、【凹坑】 等操作，将二维轮廓转化为三维实体，或对实体进行减料处理；
• 将这些特征不断地 组合、编辑与完善，逐步构建出完整的产品模型。

依靠这些最基本的操作，我们就能够快速构建出一个简易的产品雏形。然而在实际项目中，产品的需求往往要复杂得多。以一个常见的【散气孔】为例，它可能呈现为：

• 条形孔；
• 圆形孔洞；
• 蜂窝状结构；
  ……

这些变化多样的形态，显然不能仅仅依赖最初级的建模方法来完成，而是需要我们对 工具的作用和边界 有更加全面和深入的理解。

因此，本章的重点是 逐步拆解 FreeCAD 提供的各类工具，并通过实例演示，帮助你理解：

• 1. 每个工具适用于什么样的场景；
• 2. 如何选择最合适的工具来解决建模问题；
• 3. 在复杂设计中，不同工具如何配合使用。

对于一些较为基础的工具，我们会进行简要说明；而对于关键工具，则会配合实例进行详细讲解，确保你能真正掌握其应用方式。

第一节 草图工具

一个物体的基本形态就是由草图构成的，草图工具栏是如何使用的，以及各个功具的作用。

离开草图

绘制完【草图】后就需要对草图进行【凹坑】【凸台】等三维立体的操作这些是属于【零件工作台】的内容，因此在【草图模式】可通过点击工具栏的【离开草图】图 3.1.2-A，或是 【任务】列表的，【关闭】图 3.1.2-B 离开，从而自动切换到【零件工作台】。

这就是【草图工作台】到【零件工作台】之间的转换了，因此我们大致上可以这样理解，【草图工作台】是基于【XY平面】的就是我们所说的【二维平面】，而【零件工作台】是基于【Z轴】的操作，就是我们所谓的【三维实体】了。

线

我们从图3.1.3-1中可以看出，基本上在FreeCAD中，我们可将线分为三种类似【首次线】【二次线】【线约束】

图3.1.3-1

我们这样区分，有助于我们对于线的操作理解，对于这三个概念，如图图3.1.3-2这样区分，有助于我们更好的理解线的绘制流程:

• 【首次线】； 图3.1.3-2.1，就是使用线工具，对造型进行绘制，勾画，或是绘制出大概的轮廓，我们称为首次线

图3.1.3-2.1

• 【二次线】：图3.1.3-2.2，就是在我们原有绘制的线体上，再作第二次处理，他是基于需要首次线的绘制才能使用的工具，我们称为二次线

图3.1.3-2.2

一般情况下【二次线】即对线作二次处理是需要选中【元素】线条才可以被激活使用的，例如我们带用的【阵列】【旋转阵例】等 图 3.1.3-2.2.1

图 3.1.3-2.2.1

这样操作的才可以被激活，图 3.1.3-2.2.2

图 3.1.3-2.2.2

• 【线约束】：图3.1.3-2.3，就是线与线之间的约束，比如距离，共线，平行，点与点之间，线与线之间，线与点之间，这就是线的约束

图3.1.3-2.3

创建点

点的创建，其实是很好理解的，就是我们可以在草图上去任意点定，然后将这些点之间连接起来，或是是直接在绘制好的线条上，再去添加点，创建的点是基本线上的点。

图3.1-1

可以理解为锚点，轴点或是对称点。

图3.1-2

如果使用【折线】连接点，这些点就相当于【拆线点】

图3.1-3

创建折线

折线工具，主要用来绘制不同路径的线条，而通过停顿按键盘的【m】可以切换【直角折线】或是【折线圆弧】图 3.1-5 中我们可以看出，他可以通过按【m】来不停地切换，【折线】【直线折线】【圆弧折线】，来切换线的形状，在绘制的过程中，我们也可以输入尺寸，来定义线的【长度】以及【弧度】，图3.1.2-1

图3.1.2-1

创建线

通过该工具可以直接绘制直线，并连接多个直接，在绘制时，可以输入【尺寸】以及【角度】实现线的长知以及倾斜度。如图 3.1.3-1

3.1.3-1

创建圆弧

创建圆弧有五种模式，可以根据需求选择创建圆弧的方式 图3.1.4-1，我们可以通过这种圆弧来绘制【扇形】

图3.1.4-1

通过圆心创建圆弧

首先我确定【中心点】画出【半径】再从半径的角度去定义【弧形的】的方向，以及【角度】 3.1.4-2

图3.1.4-2

创建三点圆弧

我们通过【创建点】工具绘制了三个点（根据实际情况，可以不用点工具），并使用【创建三点圆弧】将这三个点依次连接，就形成了【三点圆弧】图 3.1.4-3

图3.1.4-3

创建椭圆弧线

通过绘制【中心点】，【半径长度】，【半径角度】定义椭圆的方向，就可以绘制出一个【椭圆】，然后我们就可以在这个【椭圆】上【截取弧线】 图3.1.4-4

图3.1.4-4

创建双曲线弧线

我们可以将他当成一个【叉子】，先绘制一个柄，然后沿着线的端点就可以绘制【双曲线弧线】图 3.1.4-5

图 3.1.4-5

创建抛物线弧线

先确定【起点】再绘制【抛点】，就可以形成【抛物线弧线】图 3.1.4-6

图3.1.4-6

创建圆

创建圆有四种模式，可以根据需求选择创建圆的方式

• 1. 通过中心点创建圆

我们可以通过【XY轴】的中心点来创建圆弧，也可以通过【创建点】工具来定位轴心再从这个轴点绘制【圆弧】等，这种是以轴点去绘制圆形，输出直接就可以进行圆形的约束了。图3.1-6，我们可以通过画圆来进行【凹坑】【凸台】实现挖孔或是打算柱形结构。

图3.1-6

• 2. 通过3点创建圆
• 3. 通过中心创建椭圆

首先我确定【中心点】画出【半径】再从半径的角度去定义【椭圆】的方向，让【半径】作为【椭圆】的宽或高

• 4. 通过3点创建随圆

创建矩形

使用

我们可以通过选择其中一个面，创建一个草图后，在该面上进行绘制草图，我们使用创建矩形在选中的面上进行绘制

尺寸标注

尺寸的标有8种方式

• 尺寸标注
• 水平距离约束
• 限制垂直距离
• 距离约束
• 约束自动半径/直径
• 半径约束
• 约束直径
• 角度约束
• 锁定约束

在FreeCAD里，是不可以使用鼠标对绘制的草图随意拖放的，必须使用尺寸标来约束线与面之间的距离尺寸标注

根据自己的需求去选择约束的方式，有垂直，距离等多种选择。

这样就实现了对一个草图的距离约束

创建圆角

在草图模式下，选择圆角工具（创建圆角）图 4.4.3.24

图4.4.3.2

创建圆角有两个工具，【圆角】有弧度，以及不带弧度的【倒角】

创建圆角

创建圆角时，先点击工具【创建圆角】，再分别点击两条线，就会自动在这两条线上形成一个圆角，

使用约束工具来约束弧度使用【半径约束】，点击弧线，来完成弧度的限制，如图

创建倒角

我们选择【创建倒角】工具，选择需要倒角的两条边，即可以创建【倒角】，可以通过【距离约束】【半径约束】来实现对【倒解】的控制

阵列

【阵列】是一个常用的功能，比如说排气孔和卡槽位，都可以使用【阵列】来复制草图，我们需要选中需要【阵列】的草图，选择【阵列】工具，输入【复制】的数量以及【行数】即可以操作【阵列】的方向中以及内容。

旋转/极阵列

在 FreeCAD 里看到的 rotate / polar transform（旋转/极坐标变换），主要是用来 【旋转式阵列复制】 形状的

先选择绘制好的草图 1号标记，点击 【旋转/极阵列】2号标记

图

先选择旋转的轴心点【极点】，再从这个极点角度旋转复制阵列，从图中标记点1 处输入复制的 数量，从标记点2 处输入旋转的角度

缩放

【缩放】功能有时就是由于位置不够，或是比例错了，就可以通过【缩放】功能来对【草图】进行【倍数】的【放大】【缩小】

偏移

【偏移】这个草图功能，可以打造现有【草图】的【外边距】或【内边距】而他有两种模式一是【圆弧】【交集】我们需要选中其中一个再进行绘制

对称

第二节 零件设计

创建零件

我们把镙丝和镙母拆分成两个零件，一个为镙丝，一个为镙母，那么此时，镙丝为一个Part，镙母为一个Part。在这里，我们做两个零件，一个是主体块和一个主体的链接块。

在这里，一个 Part/零件 也有自带点，线，面这些轴向的，这个主要是针对零件的整体，而 Body/实体的点，线，面，坐标轴，针对的是 Body/实体 的对应空间向量。

零件，实体，草图三者的关系

Part 零件 [创建零件] > Body 实体 [创建实体] > Sketcher 草图

凸台

【凸台】工具是最常用的工具之一，跟【凹槽】都是常用工具，如果是基于 【xy基准面】绘制的草图，那么【厚度】指的就是基于Z轴进行扩展。

使用

当我们绘制完一个草图后，点击退出草图，在列表中选中选择好的草图，就可以对它进行零件设计，我们选凹凸，就可以实现凸台的拉出效果

选中其中一个面，这个面将会被挖空，也可以理解为，抽壳

选中工具栏的厚度，或是右侧面板中的厚度按钮，默认厚茺为1mm，你可以通过修改厚度的值来改变整体的壁厚，或是输入表达式，来统一变量的尺寸，当我们在对异形进行多个挖空，需要，先将凹凸的地方先通过草图，零件，挤压绘制出来，然后，选择需要制作厚度的画，再点厚度按钮，实现异形面的厚度效果

凹坑

使用

退出草图图后，我们选中我们需要实现凹坑的草图对象

选择 工具栏 或右侧 画板 的 凹坑 按钮，就可以实现凹坑的效果，接着就可以设定凹坑的尺寸

镜像

镜像工具的使用不仅能够确保各个部分在尺寸和形状上的一致性，还能有效提升工作效率，在减少工具使用量的同时提高操作的精准度。因此，对于具有对称结构的物体，通常都会借助这一工具来实现更高效、精确的设计或加工。

通过第二章学习的内容，先绘制1/4部份，然后其余的3/4就可以通过镜像进行复制，我们需要求1/4的部份绘制在【绿色】块中，然后对应，方向去镜像【黄色】部份的内容如图 3.2.22-0

图 3.2.22-0

如果是1/2的对称图形，我们可以绘制在一侧绿色，另一侧通过镜头进行复制，即是黄色部份，如图 3.2.22 -1

图 3.2.22 -1

这样的绘制方式相对比较规范，不容易产生问题，如果不以原点进行绘制，有时会产生不必要的麻烦，FreeCAD是相对比较严谨的工业设计。

使用

这里我使用一个异形的模型 图 3.2.22.1-1，有利于查看镜像的方位，

图 3.2.22.1-1

选中整个模型，位于模型列表中的最后一项，选中，即可以选中整个模型 然后点击工具栏的【镜像】工具 图 3.2.22.1-2

图 3.2.22.1-2

可以根据自己的需求，选择镜像的面或方向 图 3.2.22.1-3 分别示例了 每个基准面的效果

图 3.2.22.1-3

基于面的镜像

当然，可以根据自己的需求进行无限镜像(无限轮回)，可以称之为镜像地狱，在这里使用了第二次镜像，用于叠加，再次选中整个对象，再点击【镜像】工具，如图 3.2.22.2-1

图 3.2.22.2-1

在任务列表里，【镜像参数】需要选择【变换实体】这一项，再去选择镜像的平面 图3.2.22.2-2

图 3.2.22.2-2

在这里，使用了选择引用选项，选择【选择引用】，然后点击引用的面，他便会基于这个面，进行镜像，平面会显示您选中的平面名称【Mirrored:Face4】如图 3.2.22.2-3

图 3.2.22.2-3

第四章 使用技巧

本章主要是汇总一些带用的使用技巧，有效的提高自己的设计需求，比如常规的视图效果如可视化的透明度，以及颜色等，

设置透明度

在查看3D物体时，很多时候是需要透过物体查看物体的整体线条，这时可以通过右击模型列表，修改物体的透明度，有两个地方可以实现透明的效果：

• 1,从模型列表 选中Pocket 右击弹出列表 选择 【外观】 图 1.2.3.1 进行调整，整体的透明强度。

1.2.3.1 - 1 1.2.3.1 - 2

• 2,直接使用默认的 【切换透明度】 图 1.2.3.1-3 便为切换为默认的透明效果

图 1.2.3.1-3

第五章 安装与设定

第一节 应用

1.1.1 下载与安装

官方站点下载 FreeCAD

FreeCAD提供了三平台应用程序分别为:

• 1. Windows Windows x86_64 installer, x86_64 portable (.7z)

• 2. MacOS Apple Silicon, Inter

• 3. Linux x86_64 AppImage aarch64 AppImage

如果上面联接失效了，可以点击 官方站点前往下载最新版本的或是前往Github下载最新版本的。

1.1.2 界面说明

第二节 偏好设定

FreeCAD 可以通过 【Files】(Window) 或是 【FressCad】(Mac) 图1.1 打开 【Preferences/偏好设置】 图1.12 去设定操作模式，主题，语言，等等。

图1.12

在文件处，或是FreeCAD选择【首选项】 图1.13

图1.13

进入到【首选项】面板，就可以设定自己的偏好，【常规】卡片可以设置 语言，默认单位，主题等一些基础内容 图1.14。

图1.14

可以通过导航栏卡片，设置FreeCAD的操作模式，熟tC悉D操作的可以选择CAD，本人用Blender比较多，因此将【三维导航】的操作模式选择为【Blender】，根据个人偏好选择即可。图1.15

图1.15

1.2.1 快捷键操作

以下是Blender鼠标操控的基本内容

1.2.2 工作模式

表1.2.2-1 是FreeCAD工作模式的对应介绍，本文从【Part Design】与【Sketcher】两个最基础的工作模式开始，同时也可以了解相关的工作台的作用是什么

表1.2.2-1

1.2.3 列表菜单

在【模型】列表中对选中的对象右击就可以弹出图 1.2.3-1 的列表内容，不同对象弹出的列表内容会有所差异。

图 1.2.3-1