通過(guò)上一篇 3D打印設(shè)計(jì)軟件 FreeCAD 入門(mén) 我們學(xué)習(xí)了 3D 模型設(shè)計(jì)軟件 FreeCAD 的基本操作，今天我們繼續(xù)學(xué)習(xí) FreeCAD。
凸臺(tái)（Pad）和凹坑（Pocket）功能是3D設(shè)計(jì)軟件里最常用的兩個(gè)功能，凸臺(tái)用于將一個(gè)二維形狀拉伸成三維物體，凹坑功能用于在三維實(shí)體中挖空。
各大3D設(shè)計(jì)軟件都有類(lèi)似的功能，名稱(chēng)可能不同，例如 DesignSpark Mechanical 中把凸臺(tái)功能叫做拉動(dòng)。
今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)這兩個(gè)功能。
在開(kāi)始設(shè)計(jì)之前，有一點(diǎn)值得一提的是鼠標(biāo)的問(wèn)題，F(xiàn)reeCAD 中當(dāng)導(dǎo)航模式為 CAD 是拖動(dòng)或平移的操作方式為按下鼠標(biāo)滾輪，所以你的鼠標(biāo)要支持鼠標(biāo)滾輪按下才行，要知道，有的鼠標(biāo)滾輪是只能滾不能按下的。
另一點(diǎn)值得一提的是，F(xiàn)reeCAD 是一款跨平臺(tái)的軟件，支持 Windows、Mac、Linux三大主流操作系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，Mac 鍵盤(pán)上與 Windows 鍵盤(pán)上 Ctrl 功能對(duì)應(yīng)的鍵是 CMD 鍵。
還有一點(diǎn)，作者使用的 FreeCAD 軟件版本是 0.19.3。
菜單-》編輯-》首選項(xiàng)可以打開(kāi)軟件設(shè)置界面。我的軟件設(shè)置如下：
設(shè)置啟動(dòng)后加載 Part Design，進(jìn)行 3D 模型設(shè)計(jì)時(shí)需要選擇此工作臺(tái)：
1-設(shè)置啟動(dòng)后自動(dòng)加載Part Design 工作臺(tái)
三維視圖中顯示坐標(biāo)軸：
2-設(shè)置三維視圖中顯示坐標(biāo)軸
設(shè)計(jì)過(guò)程
新建
開(kāi)始設(shè)計(jì)點(diǎn)擊菜單-》文件-》新建：
3-新建文
注意，新建文件后要確保當(dāng)前的工作臺(tái)（Workbench）為 Part Design。FreeCAD 支持建筑設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)等，3D模型設(shè)計(jì)需要選擇 Part Design 工作臺(tái)。
創(chuàng)建實(shí)體（Body）
點(diǎn)擊 組合瀏覽器 中 任務(wù) 選項(xiàng)卡中的 創(chuàng)建實(shí)體：
4-創(chuàng)建實(shí)體
啥是實(shí)體？實(shí)體用于包含我們?cè)O(shè)計(jì)的各個(gè)部分，一個(gè)實(shí)體就是一個(gè)完整的三維物體，所有組件都是結(jié)合到一起的，不可拆分。例如，一輛玩具小火車(chē)可能由一個(gè)車(chē)體、幾個(gè)輪子等多個(gè)實(shí)體組成。在一個(gè)設(shè)計(jì)中可以創(chuàng)建多個(gè)實(shí)體。
創(chuàng)建實(shí)體后，任務(wù)選項(xiàng)卡內(nèi)容變?yōu)槿缦拢?/span>
5-創(chuàng)建實(shí)體后的任務(wù)選項(xiàng)卡
創(chuàng)建草圖
點(diǎn)擊 組合瀏覽器面板 任務(wù)選項(xiàng)卡中的 創(chuàng)建草圖，創(chuàng)建一個(gè)草圖：
6-創(chuàng)建實(shí)體后的任務(wù)選項(xiàng)卡
創(chuàng)建草圖后，系統(tǒng)讓你選擇要進(jìn)行工作或設(shè)計(jì)的平面：
7-選擇工作平面
8-選擇工作平面
如果你的工作區(qū)顯示的不像上面那樣而是成了類(lèi)似下面的二維平面，那是因?yàn)槟阋晥D模式設(shè)置成了頂視圖或其他視圖：
9-頂視圖中看不到其他的平面
點(diǎn)一下工具欄中的 設(shè)置為等軸側(cè)視圖 恢復(fù)默認(rèn)視圖：
10-默認(rèn)視圖按鈕
根據(jù)你要設(shè)計(jì)的模型，選擇一個(gè)合適的平面。這里我們選擇 XY 平面。選中 XY_Plane, 然后點(diǎn)擊 OK 按鈕，選擇后界面如下：
11-紅點(diǎn)表示原點(diǎn)
紅色圓點(diǎn)表示原點(diǎn)。
二維設(shè)計(jì)
通過(guò)使用矩形工具在草圖中繪制一個(gè)矩形：
12-草圖中繪制一個(gè)矩形
繪制完成后，在空白區(qū)域點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵結(jié)束繪制。
點(diǎn)擊剛才繪制的矩形的任意一個(gè)頂點(diǎn)，來(lái)回拖動(dòng)鼠標(biāo)，發(fā)現(xiàn)它的大小是可以動(dòng)的：
13-不完美的設(shè)計(jì)
這是因?yàn)槲覀兊睦L制沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全約束，不完全約束的設(shè)計(jì)是不完美的。
此時(shí)，如果我們點(diǎn)擊任務(wù)選項(xiàng)卡中的Close按鈕關(guān)閉草圖設(shè)計(jì)。
三維設(shè)計(jì)
進(jìn)到 任務(wù) 選項(xiàng)卡中，點(diǎn)擊 凸臺(tái)工具將二維圖形拉伸成三維實(shí)體：
14-使用凸臺(tái)工具將二維U型拉伸成三維物體
此時(shí)的模型是這樣的：
15-我們?cè)O(shè)計(jì)了一塊磚頭
如果我們?cè)?/span>模型選項(xiàng)卡中雙擊 Sketch 重新打開(kāi)草圖，此時(shí)，我們可以更改草圖設(shè)計(jì)。我們?cè)谥袄L制的矩形中再繪制一個(gè)矩形，然后點(diǎn)擊Close按鈕關(guān)閉草圖。
16-矩形套矩形
注意，此時(shí)我的任務(wù) 選項(xiàng)卡中的自動(dòng)刪除冗余和自動(dòng)更新 選項(xiàng)是勾選上的，這樣關(guān)閉草圖后會(huì)自動(dòng)更新我們的三維模型。
關(guān)閉后，我們看到剛才的磚頭中間出現(xiàn)了一個(gè)洞：
17-挖一個(gè)洞
模型 選項(xiàng)卡中通過(guò)雙擊草圖（sketch）重新打開(kāi)草圖，如果我們?cè)诓輬D的旁邊再畫(huà)一個(gè)矩形，但是不和現(xiàn)有草圖相交：
18-創(chuàng)建一個(gè)分立的矩形
此時(shí)，如果我們關(guān)閉草圖，就會(huì)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)提示如下錯(cuò)誤：
19-誰(shuí)讓你這么干的？
意思是說(shuō) Pad 不允許多個(gè)實(shí)體。換句話說(shuō)，對(duì)于當(dāng)前的實(shí)體（Body）模型來(lái)說(shuō)，所有組件必須是連接到一起的，不允許分立組件出現(xiàn)。你如果想創(chuàng)一個(gè)獨(dú)立的組件，必須在當(dāng)前設(shè)計(jì)中再添加一個(gè)實(shí)體才行。一個(gè)實(shí)體上的組件都是緊密結(jié)合到一起的。
我們可以在草圖中通過(guò)重合（Coincidence）約束選取兩個(gè)不連接矩形中的兩個(gè)頂點(diǎn)，然后將他們固定到一起：
20-重合約束將兩個(gè)不相連的矩形粘連到一起
我們切換到 模型 選項(xiàng)卡，選中某一個(gè)設(shè)計(jì)元素，然后按鍵盤(pán)上的 空格 按鍵可以切換顯示和隱藏該元素。比如我們選中原點(diǎn)，按下空格可以切換坐標(biāo)平面顯示：
21-切換顯示坐標(biāo)平面
此時(shí)，如果想在我們的模型上挖個(gè)洞，我們可以使用 凹坑（Pocket）工具。
在 模型 選項(xiàng)卡中選中 Pad , 然后選擇要進(jìn)行挖孔操作的平面：
22-選擇一個(gè)平面進(jìn)行挖孔
選中要進(jìn)行操作的平面后，點(diǎn)擊工具欄中的 創(chuàng)建一個(gè)草繪 按鈕創(chuàng)建一個(gè)新的草繪，進(jìn)行挖孔：
創(chuàng)建新的草繪后，系統(tǒng)自動(dòng)切換到 任務(wù) 選顯卡：
24-新建草圖后系統(tǒng)自動(dòng)切換到任務(wù)選項(xiàng)卡
我們?cè)诓輬D中繪制一個(gè)圓形，然后關(guān)閉草圖：
25-草圖中繪制一個(gè)圓
關(guān)閉草圖后，我們打開(kāi) 任務(wù) 工具欄，應(yīng)用 凹坑 （Pocket）功能進(jìn)行挖孔：
26-使用凹坑功能進(jìn)行挖孔
如果我們想要把挖孔圓的圓心放到之前實(shí)體的一個(gè)頂點(diǎn)上，我們可以 重合 約束在草圖中將兩個(gè)點(diǎn)約束到一起：
27-無(wú)法選中位于不同草圖中的兩個(gè)點(diǎn)
操作失敗了，我們發(fā)現(xiàn)我們無(wú)法選中位于不同的草圖中的兩個(gè)點(diǎn)。
FreeCAD 有一個(gè)功能叫 創(chuàng)建一個(gè)與外部幾何體關(guān)聯(lián)的邊（Create an edge linked to an external geometry(X)） 功能可以實(shí)現(xiàn)跨草圖選點(diǎn)：
28-外部幾何體關(guān)聯(lián)功能
我們點(diǎn)擊該按鈕，然后就可以在草圖設(shè)計(jì)中跨草圖選點(diǎn)了：
29-跨草圖選點(diǎn)
選完點(diǎn)后別忘了點(diǎn)擊一下右鍵釋放選點(diǎn)工具。
現(xiàn)在我們可以愉快的使用 重合（Coincidence） 約束將不同草圖中的兩個(gè)點(diǎn)約束到一起了：
30-將不同草圖中的兩個(gè)點(diǎn)約束到一起
點(diǎn)擊 Close 按鈕關(guān)閉草圖后，模型變?yōu)槿缦聢D所示：
31-最終模型
總結(jié)
通過(guò)今天的學(xué)習(xí)，我們學(xué)習(xí)了以下知識(shí)點(diǎn)：
- 同一個(gè)實(shí)體中不允許分立元素出現(xiàn)
- 如何通過(guò)空格鍵切換顯示和隱藏設(shè)計(jì)元素
- 如何通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)與外部幾何體關(guān)聯(lián)的邊來(lái)實(shí)現(xiàn)跨草圖選點(diǎn)
- 復(fù)習(xí)了凸臺(tái)功能
- 學(xué)習(xí)了凹坑功能