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John-Qu/FreeCAD_For_Inventors_Examples

 
 

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这是FreeCAD For Inventors随书例子的模型文件

我用中文界面的FreeCAD 0.17版重新做了一遍。

Oct 29, 2018 3:57 pm

关于作者

Brad Collette,在论坛上的名字是Sliptonic,他2010年就参加了FreeCAD项目,是CAM功能PATH工作台的主程。他在2013年就合著过第一本商业发行的FreeCAD图书《FreeCAD [How-to] Solid Modeling with the Power of Python》。

目标对象

面向广义上的工匠,不限于机械和建筑等特定行业,不限于工程师和设计师等特定职业。哪怕是中小学生,只要你有一个想法,需要三维模型,以便做后续的分析和输出,那就可以借用FreeCAD这个工具的帮助。

本书名称虽然有发明者,但是不讲发明的思考过程,只是给发明者介绍一个有用的工具箱。本书虽然教FreeCAD,但是并非实例套路,也不是大全指南,只介绍对发明者有用的功能,让他们先知其有,再自己深入探索。

总之,本书就像是给新厨师的粤系菜谱,“师父领进门,修行在个人”。

篇章结构

本书正文有十五章,分为三部分。附录部分另有四章。

第一部分是概念,介绍三维建模的基本概念和建模经验。三维工具长什么样,有没有表达式和引用,传统2D绘图怎么用,传统3D建模怎么用,属性建模怎么用?作者没有简单回答这些问题,而是基于经验教训,给出各种方法的适用对象,还有最佳实践的小技巧。即使是成熟工程师,如果不了解FreeCAD,读这一部分也会有所收获。

第二部分是技巧,通过复制经典发明来展示建模技巧。阿基米德螺线,爱迪生的灯泡,蝙蝠侠的飞盘,贝尔的金属探测仪,特斯拉的轮机,它们是经典的发明,但发明本身不是本书重点。在复制其模型的时候,发现和了解多种建模技巧,才是演示这些例子的目的。比如,用哪些参数生成螺线,怎样通过表达式调用表格数据,怎样导入照片描摹形状,如何处理有对称性的模型,怎样把部件之间的位置尺寸关联起来,怎样用一个草图驱动整个模型的主要尺寸?操练这一部分的例子,你会遇到挫折,也会豁然开朗,这就是熟练掌握CAD的过程,到最后你就有信心完成自己的模型了。

第三部分是应用,展示有了三维模型之后,在应用层面可以有什么作为。用于加工的话,可以出工程图,标注详细尺寸作为加工图纸;还可以生成指令或模型,给数控机床和3D打印机直接加工;用于分析和展示的话,可以做工程运算,用有限元方法做应变、受热、流体和电磁分析;也可以给材质贴纹理,打光后生成渲染图。另外,通过FreeCAD内置的Python控制台,还有无限的可能。

附录部分谈了两个独立方面。一个方面是实体模型和线框模型各自的利弊,为3D打印导出文件时要用线框模型。另一个方面谈如何向FreeCAD导入三维和二维文件,讲解几种主要公开标准格式的利弊。

第一部分的概念是基础,第二部分的技巧是行路,第三部分的应用是落脚。一个发明者与一个工具箱的磨合,就要走过这样的旅程。

Mon Oct 29, 2018 4:43 pm

本书作者@sliptonic和发行人@jdupuy保留所有权。经他们同意,我把引言部分发表在这里。如果你们有兴趣,可以通过“关于FreeCAD这本书”的链接,去KoboAmazon买书,也欢迎私信我,帮我做翻译的校对工作。

为什么你要读这本书

我小的时候,那是上个世纪七十年代,我读到很多发明家的故事,阿基米德、爱迪生、贝尔、特斯拉,还有蝙蝠侠。我很想成为他们那个样子,特别是蝙蝠侠,我知道我只差一件东西,那就是一个发明。对我来说,成为发明家不是你做了什么东西,而是你什么人——当你发明了什么东西之后你成为了什么人。它当然不能是蠢笨的,它只能是些好东西,很棒的东西。【这个“它”是指人做的事,还是发明之物?】

从那时起,我体会到怎样才算真正的发明者。成就一个发明家的,不是他的商务名片,他的专利,甚至不是他那些成功的发明。成就发明家的,是他们思考的方式,是他们看问题的视角,是他们探索新工具、新技术的途径。他们的好奇心无处不在。他们总是能看到新的可能性,然后问道:“如果我们把这个和那个放在一起,会怎样?”

过了很长时间我才意识到,有些人天生就用这样的方式思考,而有些人要刻意地学习这些方法并在实践中练习。这些提问的方式方法,并不是个人独特的性格特质,而是发明家们在他们的实践中习得的关键工具。就像在任何领域一样,发明家们有很多这样的工具,他们也不断搜集(常常是发明)新的工具。

软件,特别是CAD/CAM软件,是发明家们的另一种工具。不过,我发现很多发明者和其他用户一样,使用CAD时很费力。理想情况下,用发明者自然的姿势使用工具就好,但是现实中,他们往往要让自己的方法屈从于软件。

过去几年里,我幸运地成为了FreeCAD社区的一员。我既是用户也是贡献者。我亲眼目睹了用户们努力地理解这款迷人软件的理念和妙处。这本书就是我的一个尝试,让更多的人可以用起来FreeCAD。

我们需要更多的发明者,而他们需要更好的工具。对发明者们,无论是那些名下已经有很多专利的,还是那些还在念高中的,我认为FreeCAD都是他们的无价之宝【这里换成一个好成语?宝莲灯,金箍棒?】。

它不是什么

这本书不是替代官方文档的。FreeCAD的维基很完备,几乎关于每一个工具和工作台,那里都有详细的信息和例子。你要真是FreeCAD用户,就该把它的维基页面【这里给出地址】放在浏览器收藏夹。FreeCAD的论坛很热闹,它形成了一个社区,里面真是好心人云集。你该常去那里翻翻找找,读一读大家的讨论。如果你没有参与论坛,那就错失了一半的乐趣。

【小i】 如果你在FreeCAD的论坛上提问,一定要包含你的FreeCAD信息,它在排查问题时,非常有必要。打开Help->About菜单,你就能看到一个按钮,它方便你复制这个信息到剪贴板,然后你把它放到你的帖子里。

这本书也不是一本教程。纵贯全书,会有几个通用的例子,但是每个部分都应该是独立的。出于这个考虑,本书的内容并不是围绕着一个案例,通过逐渐展开的方式,来讲解越来越复杂的技能。这本书采用几个历史上伟大的发明,作为启发性的例子,来展示FreeCAD的概念和能力。

最后,这也不是一本关于发明过程的书。它也许不能帮你成为一名更好的发明者,不过如果你从那些历史上的设计身上学到了什么,好吧,那可不是我的功劳。

它是什么

大多数FreeCAD的新用户进来时,心里都是带着任务的。它通常是一个点子,而他们希望它不只是一个点子。不管怎样,他们知道或者被告知,他们需要一个CAD工具。用Google一查,看到了FreeCAD,受到名字的启示,他们点链接进去。在主页上,他们看到了逼真的设计,在论坛上,他们看到了活动的讨论,在Youtube上,他们看到了丰富的演示。急于开始,他们下载了FreeCAD应用,运行安装,打开程序。然后,现实骨感:CAD真难啊。

FreeCAD是一个很大的应用集合。它提供的工具,支持的技术,远远多于一本书所能涵盖的范围。并且,做事情还不止有一种方法。对一个简单的问题,我们的回答往往是:“那个,得看情况。”

另一方面,FreeCAD的用户来自各行各业。他们有发明者、建筑师、学生、程序员、机械师,和艺术家。他们有的人使用设计软件经验丰富,有的只是刚刚起步。为工程任务优化的工具和概念,对一名艺术家来说,就很难接受了。不少工具都有那么多的可选项,即使是要完成一个简单的任务,也够烦人的。

这本书不是写给所有人的。这里呈现核心概念的方式,是让发明者觉得利益相关。并且只有那些跟发明过程有关的工具和技术,才在这里讲。结果就是FreeCAD的很多精彩的部分,根本就没有被探索到。然而,有了基本的武装,读者深入探寻这款超棒的应用,将会走得更容易一些。

虽然这本书不会把新手变成FreeCAD专家,但是它将引导新用户达到一个合格的水平,从此往上,就可以自我教育和深入探索了。

本书结构

全书的篇章组织成了三部分

第一部分:概念

这部分是给那些新手准备的,他们完全没有接触过FreeCAD,也不了解实体建模。首先,总览一下FreeCAD这款应用和它的用户界面。然后,介绍一些贯穿FreeCAD的核心概念。我们还会考察几个工作台,用相对原始的例子来解释他们的用途。如果你是FreeCAD新手,这个概念板块会帮你逐渐加速。如果你已经用过一阵FreeCAD了,你也可以找到一些以前不知道的细节、忠告和小技巧。或者如果你喜欢,整个跳过这部分,直接阅读技术的篇章吧。

第二部分:技术

这一部分包含几个例子,用来教发明者们一些核心技巧,向他们的工具箱里添加另一种工具。这些例子涉及几个工作台,融合了多种技术。后面的例子会用到之前讨论过的技术,但是跳过那些细节。

第二部分的例子假设你已经基本熟悉FreeCAD了,所以省略了某些细节。

第三部分:应用

创建实体模型不容易,但是真正产生价值的地方,是你用它做什么事情。在第三部分,我们看四个产生有用输出的工作台:路径、有限元、技术图和渲染。我们还会考察Python控制台和输出窗口,看看即便是非程序员,也能怎样有效地使用它。

图标约定

纵贯全书,你都能见到一些特别的框子,记有额外的信息,给你参考:

  • 【铅笔】给出附加信息和旁白信息
  • 【书签】记录不该忽略的重要细节
  • 【喇叭】提示潜在问题或可能错误
  • 【小i】给出有用的功能、小技巧、有益提示
  • 【警告】警示可能造成的混乱

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