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。