3.3 碰撞检查、爆炸图、动画和材料表

待补充。

FreeCAD 学习记录–Assembly4 装配工作台
2023年11月22日 19:301109浏览 · 6点赞 · 2评论
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FreeCAD 的 Assembly4 是一个用来进行装配的第三方工作台，和其他第三方装配工作台不同（如：A2plus），它不依赖于“约束求解器”，其核心是基于 FreeCAD 的 LCS（Local Coordinate Systems）、App_Link 以及 Expressions 功能来实现装配。
其装配方式可大致分为两种：
在一个文件内建立所有零件，并完成装配；
将所有零件单独保存，然后新建一个文件，用来进行装配。
这里介绍第二种方式，即所有零件单独设计之后，再从装配文件中引用。
第一步：新建装配文件
新建一个空白文件，保存并关闭，然后再重新打开这个文件（如 P00-装配.FCStd）；这样做是因为所有的操作需要基于 FreeCAD 的 App_Link 功能，在装配之前，也请确保所有的零件已保存并关闭后重新打开。

第二步：建立装配体
在装配文件中，选择 Assembly 4 工作台，并点击 “New Assembly” 图标创建装配体所需的基本内容
新建装配体
第三步：导入零件
装配体新建完成后，包含一些基本信息，此时暂时不管这些内容，先导入第一个零件，通常这个零件是固定不动的或是主体，比如底座。
点击“Insert Part”图标，插入零件，在对话框中选择需要的零件（注：零件中如果有多个Body，请事先进行命名，以方便选择），并在 Name for the link 处输入一个好识别的名称：
对话框中列出当前打开的所有文件，如果零件未打开，可选择 Open Files
导入完成后，需要将零件进行连接，但此时还没有建立任何LCS，所以点击“Ignore”或“Cancel”关闭。
用于连接不同零件的对话框
第四步：建立零件的LCS
因为所有的零件在 Assembly4 中都是基于 LCS 来进行装配的，所以需要为每个零件添加至少一个 LCS ，那什么地方需要添加 LCS ？通常分为以下几种类型：
需要使用螺丝（紧固件）、定位的孔/槽；
需要上下/左右连接的面；
以及其他需要和另一个零件进行配合的位置；
拿下面的零件为例，他只有一种类型的装配位置，都是定位用的孔，因此只需要用到Assembly4 的 “HoleAxis” 即可；

零件1 Clamp Base
所有的 LCS 是都建立在“实体”之上，如果一个零件中有多个实体，需确认好哪个实体用于装配，为了避免误操作，将其他实体隐藏，同时确认需要进行装配的实体设置为“活动实体”，并按以下步骤插入一个 “Hole Axis” 类型的 LCS：

为孔添加 HoleAxis 类型 LCS
完成以上步骤后，这个零件就有了一个用于装配的LCS ，如果不改名，默认名称为“HoleAxis_1”，且在圆的中心，沿它的“Z轴”会出现一条蓝色的线，如下图所示：

HoleAxis_1
将需要装配的位置按上述步骤添加完 LCS 后，就可以进行装配操作了。

第五步开始装配

    回到装配体文件，在 Assembly 下找到并选中之前导入的零件，然后点击“Edit Attachment of a part” 来修改它的装配属性：

    在 “Place linked Part” 界面，先选择当前装配零件的父级零件，如果是第一个零件，则通常选择 “Parent Assembly” ，它有一个默认的 LCS_Origin；如果已添加了其他零件，则选择对应的零件，并在 “Select LCS in Parent:” 栏中选择对应的装配位置，如孔对孔：

选择装配位置
比如需要将下图左边零件的孔1，要对准右边零件的孔2，假设右边的零件是第一个零件，已经导入，左边的零件为当前零件，那么在 “Select LCS in Part” 选择孔1对应的LCS，在“Select LCS in Parent” 选择孔2对应的LCS即可

将1号孔对准2号孔
此时还可能遇到装配的角度或重叠的问题，可以通过 “Place linked Part” 界面下方各个轴的 “Translation” 和 “Rotate” 来进行调整，如果想通过“表达式”来调整位置，可以在装配件的“Assembly” 属性中进行设置：

每个装配件都可以动态调整装配属性

第六步建立简单动画
如果装配的件是固定不动的，到第五步已经结束；如果装配的件需要大概测试一下它的运动轨迹，可以使用它的“变量”结合“表达式”来进行模拟。

GIF
简单的运动模拟
在添加变量之前，需要对装配件大概运动“轨迹”进行梳理，初步形成一个“骨架”，后面所有的运动都以这个“骨架”为基准，就可以很好的进行模拟了。

绘制一个基本草图作为“骨架”
比如上图的“骨架”，所有的求解器都已经约束，那此时如果将约束的条件改成“变量”，同时，基于这个草图来创建LCS，将零件重新和这个草图的LCS进行绑定，那么后续只需要改变变量的值，就可以实现模拟“动画”了。

GIF
“骨架”草图进行模拟动画
将装配体设置为“活动文件”，在 Assembly4 工作台中点击“Add Variable”来增加一个变量

增加变量
变量有很多类型，通常用 “Float” 数值即可，给变量取一个名称（仅支持英文），如：angle，Value为初始值，初始值根据实际情况设置，设置完成后，点“OK”完成操作。

新增变量并给定初始值
完成后，就有了一个变量，可以在“Variables” 的数据窗口中看到所有添加的变量，所有变量都可以在表达式中使用，使用方法和 Spreadsheet 的表格类似；

查看所有变量
变量的使用方法是 “Variables.变量名” ，如：Variables.angle 就表示刚刚新增加的变量。

在表达式中使用
变量设置完成后，点击“Animate Assembly” ，在对话框中选择刚刚变量，如angle，输入一变量的起止范围，并设置步长后，点击“Run” 就可以看到动画效果了。

设置动画参数
通过上述一系列操作后，呈现的最终动画效果。

GIF
最终动画效果
小结
通过定义 LCS 可以进行一些简单的装配，如果需要模拟运动轨迹，可以通过建立“骨架”结合 LCS 、变量、表达式来完成动画模拟。