第05章:PartDesign 实体特征建模
1. PartDesign 的核心思想
PartDesign 面向“单个连续实体”的特征历史建模。一个 Body 内通常只有一个最终实体结果,历史特征按顺序叠加:草图创建轮廓,Pad 增加材料,Pocket 移除材料,Fillet/Chamfer 修改边,Pattern 复制特征。
Body 是 PartDesign 的核心容器。它包含:
- Origin:局部坐标系和基准平面。
- Sketch:草图。
- Additive/Subtractive Feature:增材/减材特征。
- Datum:基准点、线、面和坐标系。
- Tip:当前最终特征。
2. Body 与 Part 的区别
FreeCAD 中 “Part” 可能指 Part 工作台,也可能指 Std Part 容器。PartDesign 的 Body 是单实体建模容器;Std Part 是装配和坐标层级容器。常见组织方式:
- 单个零件:一个文档中一个或多个 Body。
- 复杂产品:Std Part 或 Assembly 中包含多个 Body。
- 脚本生成:可直接创建 Part 几何,也可创建 Body 特征。
不要把多个不相连实体强行放在同一个 Body 中,除非它们最终会融合成一个连续实体。
3. Pad 与 Pocket
Pad 是拉伸增材,Pocket 是拉伸切除。关键参数:
- 长度或到面。
- 对称于平面。
- 反向。
- 类型:尺寸、贯穿全部、到第一面、到最后面等。
建议优先使用明确尺寸或对称拉伸。使用“到面”时要考虑上游拓扑变化。切穿模型时,“贯穿全部”比给一个很大的长度更稳定。
4. Revolution 与 Groove
Revolution 围绕轴旋转草图形成实体,Groove 围绕轴旋转切除。适合轴类零件、旋钮、轮毂、密封槽。注意:
- 草图不能跨越旋转轴导致自交。
- 旋转轴应使用 Origin 轴、构造线或 Datum Line。
- 角度可以小于 360 度,用于扇形实体。
5. Additive/Subtractive Loft 与 Pipe
Loft 在多个截面之间放样,Pipe 沿路径扫掠。适合变截面结构、管路、手柄、过渡件。稳定建模建议:
- 截面草图点数和轮廓方向尽量一致。
- 路径曲率不要过急。
- 扫掠截面不要产生自交。
- 对复杂曲面,先用 Surface 或 Part 验证几何,再放入产品模型。
6. Fillet 与 Chamfer
圆角和倒角在实际设计中常用于去尖角、满足加工、减小应力集中。但在参数化历史中,圆角/倒角容易因边引用变化而失败。建议:
- 尽量把圆角和倒角放在建模历史后期。
- 先完成主体结构,再添加修饰特征。
- 对功能性圆角与装饰性圆角分组处理。
- 修改上游草图后检查所有圆角是否仍正确。
7. Pattern 与 Mirror
PartDesign 支持线性阵列、极阵列、多变换和镜像。适合孔、筋、槽等重复特征。建议:
- 对孔阵列,优先阵列 Pocket 或 Hole 特征,而不是复制草图元素。
- 极阵列使用稳定中心轴。
- 多变换按逻辑组合,例如先线性再镜像。
- 阵列数量和间距可绑定 Spreadsheet 参数。
8. Hole 工具
Hole 工具比简单 Pocket 更适合工程孔。它可以定义通孔、盲孔、沉头孔、沉孔、螺纹表达等。使用要点:
- 草图中用点定义孔中心。
- 多个点可一次生成多个孔。
- 标准孔径与螺纹需要结合目标标准核对。
- 工程图中是否自动识别螺纹取决于 TechDraw 设置和模型表达。
9. 建模顺序建议
一个稳定零件通常按以下顺序构建:
- 建立主基准与总体尺寸。
- 创建主体实体。
- 添加主要功能结构。
- 添加孔、槽、筋、凸台。
- 添加重复阵列。
- 添加圆角、倒角、外观属性。
- 创建工程图和导出文件。
不要急于在早期添加大量圆角,也不要在草图里画出所有细节。特征化建模的目标是让设计意图分层清晰。