第07章：参数化、表达式与 Spreadsheet

1. 参数化设计的价值

参数化设计让模型从“静态形状”变成“可计算的设计规则”。修改一个关键尺寸后，相关草图、特征、阵列、工程图和导出结果可以自动更新。FreeCAD 的参数化能力来自：

• 文档对象属性。
• 草图约束。
• 表达式引擎。
• Spreadsheet 表格。
• 对象依赖图与重计算机制。

2. 表达式基础

大多数数值属性右侧可输入表达式。表达式可以引用对象属性、草图约束、Spreadsheet 单元格和数学函数。表达式使用对象名和属性路径，例如长度、角度、Placement 分量等。

使用建议：

• 对关键尺寸建立集中参数表。
• 给草图约束命名，而不是引用匿名序号。
• 对表达式使用单位，避免 mm、deg、rad 混淆。
• 避免循环引用。
• 修改参数后观察报告视图是否有表达式错误。

3. Spreadsheet 工作流

Spreadsheet 是 FreeCAD 中组织参数的常用方式。典型步骤：

1. 新建 Spreadsheet。
2. 在 A 列写参数名称，在 B 列写数值，在 C 列写说明。
3. 给重要单元格设置 Alias。
4. 在草图或特征属性中引用 Alias。
5. 修改表格后重计算文档。

命名建议：

• body_length：主体长度。
• body_width：主体宽度。
• plate_thickness：板厚。
• hole_diameter：孔径。
• bolt_count：螺栓数量。

使用英文 Alias 有利于脚本和跨语言协作；说明列可以写中文。

4. 参数层级

复杂模型不应把所有参数扁平堆放。可分为：

• 总体参数：长宽高、材料厚度、间隙。
• 接口参数：孔距、安装面、连接尺寸。
• 制造参数：刀具半径、最小倒角、板材规格。
• 派生参数：由公式计算的中间尺寸。
• 显示参数：颜色、透明度、线宽等。

派生参数应在 Spreadsheet 中明确写出，便于检查设计意图。

5. 重计算机制

当对象属性变化时，FreeCAD 会标记依赖对象需要重计算。用户可以手动重计算文档。复杂模型中，重计算时间和失败概率会上升。建议：

• 分阶段保存版本。
• 大改参数前备份文件。
• 发现失败后从最早失败特征开始排查。
• 不要忽略模型树中的红色感叹号。
• 对导入几何和网格操作减少不必要的参数依赖。

6. 拓扑命名问题

拓扑命名问题是参数化 CAD 常见难点：模型上游变化后，面、边、顶点的内部编号可能改变，下游引用失效或指向错误对象。规避策略：

• 草图尽量建在基准平面而不是临时生成面。
• 使用 Datum Plane、Datum Line、ShapeBinder 组织引用。
• 将重要基准显式建模。
• 减少对圆角后边的引用。
• 大幅修改主体结构后检查所有下游草图和特征。

7. 配置化模型

一个模型可以通过 Spreadsheet 实现多规格配置，例如不同孔距、长度、厚度。实践建议：

• 用一列保存当前配置参数。
• 另建区域保存多个规格表。
• 通过复制数值或脚本切换配置。
• 每个配置都重计算并导出验证。
• 对极端值测试草图和特征是否失败。

8. 参数化检查清单

发布或交付模型前检查：

• 关键尺寸是否集中管理。
• 草图是否完全约束。
• 表达式是否无错误。
• 修改核心参数后模型是否能重计算。
• 工程图尺寸是否更新。
• 导出 STEP/STL 是否是最新状态。
• 文件中是否残留无用对象或实验对象。