第18章：综合实战案例：参数化安装支架

1. 案例目标

本章以“参数化安装支架”为综合练习，串联草图、PartDesign、Spreadsheet、工程图、导出和脚本思维。支架由底板、立板、加强筋和安装孔组成，适合机械入门和实际项目改造。

目标功能：

• 底板长度、宽度、厚度可调。
• 立板高度和厚度可调。
• 孔径、孔距和孔数量可调。
• 加强筋位置随尺寸更新。
• 可生成工程图和 STEP/STL。

2. 参数表设计

创建 Spreadsheet，设置参数：

• base_length：底板长度。
• base_width：底板宽度。
• base_thickness：底板厚度。
• wall_height：立板高度。
• wall_thickness：立板厚度。
• hole_diameter：底板安装孔直径。
• hole_offset_x：孔距边缘 X 偏移。
• hole_offset_y：孔距边缘 Y 偏移。
• rib_thickness：加强筋厚度。

说明列写清单位和设计含义。所有关键草图尺寸尽量引用这些 Alias。

3. 建立主体

步骤：

1. 创建 Body。
2. 在 XY 平面建立底板草图，矩形中心对齐原点。
3. 使用 Pad 拉伸 base_thickness。
4. 在底板上创建立板草图，使用基准平面或 Datum Plane 控制位置。
5. Pad 拉伸立板厚度或高度，确保与底板融合。

建模时要保持原点和对称关系清晰。底板居中有利于后续装配。

4. 创建孔系

孔系建议使用草图点 + Hole 或 Pocket：

1. 在底板上表面对应平面创建孔中心草图。
2. 用构造线表达矩形孔阵列位置。
3. 用对称约束控制四孔。
4. 孔径引用 hole_diameter。
5. 使用 Hole 或 Pocket 贯穿全部。

如果孔数量需要变化，可使用 Pattern 或脚本生成，而不是在一个草图中堆放所有情况。

5. 加强筋

加强筋可用三角草图 Pad，也可用 Additive Loft。简单支架中：

1. 在侧面基准平面创建三角形草图。
2. 约束三角形与底板、立板贴合。
3. Pad 拉伸 rib_thickness，对称于中面。
4. 镜像到另一侧。

加强筋与主体应融合为单实体。若出现多个实体警告，检查 Pad 方向和接触关系。

6. 圆角与倒角

最后添加：

• 底板外边小倒角。
• 立板顶部倒角。
• 孔口倒角。
• 加强筋与主体交界处适当圆角。

圆角失败时，先减少半径，检查边是否过短或相邻圆角冲突。

7. 工程图

创建 TechDraw 页面：

1. 添加主视、俯视、侧视。
2. 添加剖视显示加强筋。
3. 标注底板尺寸、孔径、孔距、板厚、立板高度。
4. 在标题栏填写材料、比例和版本。
5. 导出 PDF。

注意图纸尺寸应表达制造意图，不要把所有建模辅助尺寸都标出来。

8. 导出

导出：

• STEP：用于加工协作和其他 CAD 软件。
• STL：用于 3D 打印验证外形。
• PDF：用于审阅和归档。

导出前：重计算文档，隐藏 Spreadsheet 以外无关对象，选择最终 Body 或 Tip。

9. 参数变更测试

测试三组参数：

• 小型支架：尺寸缩小，检查孔是否重叠。
• 标准支架：默认尺寸。
• 加强支架：增加板厚和筋厚。

每次修改后检查：

• 草图是否完全约束。
• 特征是否失败。
• 孔是否穿透。
• 圆角是否仍有效。
• 工程图尺寸是否更新。

10. 总结

这个案例体现 FreeCAD 的完整工作流：参数先行、草图约束、特征分层、后期圆角、工程图关联、导出验证。掌握该流程后，可以扩展到夹具、支架、外壳、机架、简单装配和自动化批量建模。