freecad

name freecad description Use when doing parametric 3D CAD modeling, BIM/architectural design, FEM simulation, CAM toolpath generation, or robot simulation with Python scripting. FreeCAD: the leading open-source parametric 3D CAD with Sketcher, Part, PartDesign, Arch, CAM, and FEM workbenches. tags ["3d","parametric","cad","python","brep","step","cam","bim","ifc","freecad"] 项目地址： https://github.com/FreeCAD/FreeCAD 官网： https://www.freecad.org/ 官方文档： https://wiki.freecad.org/Main_Page Python API： https://wiki.freecad.org/FreeCAD_Scripting_Basics 许可证： LGPL-2.0+ 概述 FreeCAD 核心模块： 模块 用途 Sketcher 二维参数化草图（约束求解） Part 显式 BREP 建模（基于 OCCT） PartDesign 参数化特征建模 Assembly（A2plus / Assembly3 / 自带） 装配 Draft 二维绘图 Arch / BIM 建筑 / IFC TechDraw 工程图 CAM (Path) 数控编程 FEM 有限元仿真 Spreadsheet 电子表格驱动参数 Mesh / Points 网格与点云 Surface 曲面建模 Robot 机器人路径 支持文件：FCStd、STEP、IGES、BREP、STL、OBJ、PLY、DXF、DWG、SVG、IFC、PDF（导入）、AMF、3MF… 安装 # Linux sudo apt install freecad # 或 AppImage：<https://github.com/FreeCAD/FreeCAD/releases> # macOS brew install --cask freecad # Windows：安装包 / Conda conda install -c conda-forge freecad FreeCAD 1.x 起合并了大量长期分支（如 PartDesign Toponaming 修复）。最新稳定版请参见 FreeCAD Releases 。 典型工作流 新建文档 → 选择「Part Design」工作台 新建 Body → 进入 Sketcher，绘制带约束的 2D 草图 特征建模 ：Pad（拉伸）、Pocket（开槽）、Revolution（旋转）、Loft、Sweep 修饰 ：圆角、倒角、抽壳、镜像、阵列 导出 ：File → Export → STEP/STL Python 脚本（FreeCAD 控制台 / 宏） import FreeCAD as App import Part doc = App.newDocument( "demo" ) # 创建立方体 box = doc.addObject( "Part::Box" , "MyBox" ) box.Length = 100 ; box.Width = 60 ; box.Height = 30 # 创建圆柱 cyl = doc.addObject( "Part::Cylinder" , "MyCyl" ) cyl.Radius = 10 ; cyl.Height = 50 cyl.Placement = App.Placement(App.Vector( 50 , 30 , 0 ), App.Rotation( 0 , 0 , 0 , 1 )) # 布尔差集 cut = doc.addObject( "Part::Cut" , "Cut" ) cut.Base = box; cut.Tool = cyl doc.recompute() Part.export([cut], "/tmp/out.step" ) 通过 OCCT/Part 直接构造几何 import Part from FreeCAD import Vector # 多边形 → 拉伸 poly = Part.makePolygon([Vector( 0 , 0 , 0 ), Vector( 50 , 0 , 0 ), Vector( 50 , 30 , 0 ), Vector( 0 , 30 , 0 ), Vector( 0 , 0 , 0 )]) face = Part.Face(Part.Wire(poly.Edges)) solid = face.extrude(Vector( 0 , 0 , 20 )) # 圆角 solid = solid.makeFillet( 2 , solid.Edges) Part.show(solid) Sketcher 脚本约束 import Sketcher sk = doc.addObject( 'Sketcher::SketchObject' , 'Sketch' ) sk.Support = (doc.XY_Plane, [ '' ]) sk.addGeometry(Part.LineSegment(Vector( 0 , 0 , 0 ), Vector( 50 , 0 , 0 ))) sk.addConstraint(Sketcher.Constraint( 'Distance' , 0 , 50 )) doc.recompute() 装配（自带 Assembly） 切换到 Assembly 工作台 New Assembly → Insert Components（插入零件） 添加 Joint：Fixed/Revolute/Slider/Planar/Cylindrical/Ball/Distance/Angle Run Solver 自动定位 干涉检查：Part → Check Geometry / Section CAM（Path）流程 Path Job → 选择目标体 设置原点、坐标系、刀具库（Tool Bit） 添加操作：Profile / Pocket / Drilling / Surface Stock 模型与限位 Post Processor → 输出 G-code 工程图（TechDraw） page = doc.addObject( 'TechDraw::DrawPage' , 'Page' ) template = doc.addObject( 'TechDraw::DrawSVGTemplate' , 'Template' ) template.Template = '/usr/share/freecad/Mod/TechDraw/Templates/A4_LandscapeTD.svg' page.Template = template view = doc.addObject( 'TechDraw::DrawViewPart' , 'View' ) view.Source = [solid] page.addView(view) doc.recompute() BIM / IFC Arch / BIM 工作台支持墙、梁、柱、楼板、屋顶、门窗、设备 支持 IFC2x3 / IFC4 导入导出（基于 IfcOpenShell） 与 Blender BIM、IfcConvert 协同 命令行（无界面） freecadcmd /tmp/script.py # 后台运行 Python freecad --console <<< 'doc=App.newDocument(); ...' 性能优化 关闭工具栏图标动画 与不必要的工作台 大装配 ：使用 Lightweight Part / Linked Document Recompute 仅在必要时调用，使用 doc.recompute(returnStringList=True) 检查错误 Sketcher ：减少自由度，避免过约束求解失败 导出 STL ：减面后再导出，控制 LinearDeflection 常见问题 问题 解决 Toponaming 在编辑后特征丢失 升级到 FreeCAD ≥ 1.1.1（2026-04 引入拓扑命名修复；当前稳定版 1.1.3） 中文文件名编码 使用 UTF-8；Windows 下避免 GBK 路径 导出 STEP 缺少颜色 用 STEP AP242 或在 ImportSettings 启用颜色 Sketcher 求解失败 删除冗余约束、检查 DoF Mesh 转 Solid 不闭合 用 Part → Convert to solid 前先 Mesh Repair AI 使用建议 推荐工作流模式 ：AI 助手应根据场景选择工作台——机械零件用 PartDesign（草图+特征），简单几何用 Part（CSG），建筑用 Arch/BIM。脚本自动化优先使用 FreeCAD Python Console 或 freecadcmd 无头模式。 关键注意事项 ：① Sketcher 草图需完全约束（黑色），欠约束（蓝色）在后续编辑中可能偏移；② Python 操作几何对象后需调用 doc.recompute() 才能更新显示与关联；③ 导出 STEP 前确认模型无错误（ Part → Check Geometry ）；④ Toponaming 问题在 FreeCAD 1.1.1（2026-04）版基本解决，旧版注意避免引用面/边编号。 常用代码模式 ： doc.addObject("Part::Box", ...) 创建参数化体 → 设置属性 → doc.recompute() → Part.export([shape], "out.step") 。对于脚本化建模，也可直接用 Part.make* 系列函数构造几何。 相关技能 occt — 底层 OCCT 几何内核（FreeCAD 的几何引擎基础）： ../occt/SKILL.md cadquery — Python 参数化 CAD 库（同基于 OCCT，更适合纯脚本）： ../cadquery/SKILL.md openscad — 声明式 CSG 建模（与 FreeCAD 互补，适合编程型用户）： ../openscad/SKILL.md xbim — .NET BIM/IFC 框架（与 FreeCAD BIM 工作台互补）： ../xbim/SKILL.md solvespace — 轻量约束求解器建模（快速概念设计）： ../solvespace/SKILL.md 参考资源 Wiki： https://wiki.freecad.org/Main_Page Python 入门： https://wiki.freecad.org/FreeCAD_Scripting_Basics 论坛： https://forum.freecad.org/ 中文教程（znlgis）： https://znlgis.github.io/cad/tutorial/freecad/