第03章：界面、工作台与基础操作
1. FreeCAD 界面构成
FreeCAD 的主界面通常由以下区域组成：
- 菜单栏：文件、编辑、视图、工具、宏、窗口、帮助以及当前工作台专属菜单。
- 工具栏：显示当前工作台的命令按钮，可以在视图中自定义显示。
- 工作台选择器：切换 PartDesign、Part、Sketcher、Draft、TechDraw、FEM 等环境。
- 3D 视图：显示模型、草图、坐标轴、网格和选择高亮。
- 组合视图：包含模型树和任务面板，是管理对象与执行命令的核心区域。
- 属性编辑器：分为 Data 和 View 两类属性，前者影响几何和参数，后者影响显示。
- Python 控制台与报告视图：显示命令、输出、警告、错误和可复制的脚本操作。
理解界面时要记住：FreeCAD 的大多数按钮最终都会创建或修改文档对象，对象的属性又可以被脚本访问。
2. 工作台的概念
工作台是命令集合和界面布局，不是独立文件格式。一个文档中可以同时存在 PartDesign Body、Draft 线、TechDraw 页面、Spreadsheet 表格和 FEM 分析对象。切换工作台不会切换文件，只是切换可用命令。
常用工作台：
- Sketcher：绘制约束草图。
- PartDesign：基于 Body 的特征建模。
- Part：几何体、布尔、曲线曲面和拓扑操作。
- Draft：二维绘图、捕捉、阵列、标注。
- TechDraw：工程图视图、剖视、尺寸和图框。
- Assembly：装配零部件和约束位置关系。
- BIM：建筑信息模型与 IFC 工作流。
- CAM：刀具路径与后处理。
- FEM：有限元前处理、求解与后处理。
- Mesh：网格导入、修复和转换。
3. 文档、对象与模型树
FreeCAD 文档是对象容器。每个对象都有名称、标签、属性和可能的视图表示。模型树显示对象依赖和层次，例如：
- PartDesign 中 Body 包含 Origin、Sketch、Pad、Pocket 等特征。
- TechDraw 页面包含模板、视图、尺寸。
- Assembly 中装配对象引用或包含多个零部件。
- Spreadsheet 可被多个对象表达式引用。
对象的 Name 是内部唯一标识，通常不建议随意改变；Label 是用户可读名称，可以中文命名。脚本和表达式更稳定地引用内部名称，但团队协作时应给 Label 设置清晰含义。
4. 视图导航
基本导航包括旋转、平移、缩放、框选、适合窗口和标准视图。建议熟练掌握：
- 正视、俯视、左视、轴测视图。
- 选择面、边、点时的高亮反馈。
- 使用空格隐藏/显示对象。
- 透明显示或切换线框以查看内部结构。
- 通过“视图 / 可见性”隔离复杂模型。
很多建模错误来自选错面、草图建在错误平面、使用了临时拓扑边作为引用。操作前应确认视角和选择对象。
5. 属性编辑器
属性分为两类：
- Data 属性：影响对象计算，例如长度、半径、角度、Placement、约束、表达式。
- View 属性：影响显示，例如颜色、透明度、线宽、显示模式。
属性编辑器是学习 FreeCAD 的重要入口。点击一个对象，观察它有哪些属性；执行一次命令后，再观察新增对象和属性变化。这样能建立“按钮命令”和“数据模型”之间的联系。
6. 任务面板
很多命令不会立即完成，而是打开任务面板，例如创建草图、编辑 Pad、设置 TechDraw 视图、定义 FEM 约束。任务面板通常有“确定/取消/应用”按钮。未关闭任务面板时，其他命令可能被锁定。
建议习惯：完成一个任务后确认关闭；如果命令异常，先检查任务面板是否仍在编辑状态。
7. 报告视图与 Python 控制台
报告视图显示警告和错误。模型失败时不要只看 3D 视图，应打开报告视图查看：
- 约束求解失败。
- 布尔运算失败。
- 拓扑命名引用丢失。
- 导入文件格式错误。
- Python 宏异常堆栈。
Python 控制台会记录很多 GUI 操作对应的 API 调用。学习自动化时，可以先手动执行命令，再观察控制台输出，逐步整理为宏。
8. 基础文件操作
常见操作：
- 新建文档：一个项目可包含多个文档，但初学者建议每次只打开必要文档。
- 保存 FCStd：保留参数化历史。
- 导入：把外部格式作为对象导入当前文档。
- 打开：直接打开 FreeCAD 或支持格式文件。
- 导出：选择对象后导出 STEP、STL、DXF、SVG、PDF 等。
导出前务必确认选择对象。FreeCAD 常按当前选择导出，未选择或选错对象会导致结果为空或多出辅助几何。