参数化建模与历史特征树
FreeCAD 采用完全的参数化建模范式。所有几何特征都基于约束草图与参数表达式构建,并自动形成可回溯的特征树。修改任一草图尺寸或参数,下游所有特征会自动重新计算并更新模型。这一机制让设计迭代、变体生成、客户改单变得轻而易举,是商业级 CAD 软件的核心能力之一。
01 / Parametric Modeling八大核心能力共同构成 FreeCAD 的专业 CAD 工作流,覆盖从概念设计到工程交付的全流程。
约束驱动的草图与历史特征树,参数变更即驱动模型更新。
基于 OpenCASCADE 内核,支持复杂曲面、布尔、倒角、抽壳。
60+ 工作台覆盖机械、建筑、CAM、FEM、逆向等专业领域。
内置 Python 解释器,可编写宏、自定义工作台、批处理任务。
STEP / IGES / STL / IFC / DXF / OBJ 等数十种工业标准格式。
集成 CalculiX 求解器,支持静力学、模态、热分析。
原生 IFC 支持,建筑信息建模与主流 BIM 软件互通。
生成 CNC 加工路径,输出 G-code,对接主流数控机床。
每项特性背后都有数千次社区迭代与真实生产环境验证。
FreeCAD 采用完全的参数化建模范式。所有几何特征都基于约束草图与参数表达式构建,并自动形成可回溯的特征树。修改任一草图尺寸或参数,下游所有特征会自动重新计算并更新模型。这一机制让设计迭代、变体生成、客户改单变得轻而易举,是商业级 CAD 软件的核心能力之一。
01 / Parametric ModelingFreeCAD 基于 OpenCASCADE Technology (OCCT) 开源几何内核构建,这是工业界经过数十年验证的成熟 B-Rep 表示引擎。它支持精确的 NURBS 曲面、复杂布尔运算、圆角倒角、抽壳、扫掠、放样等高级建模操作,几何精度可达微米级。许多商业 CAD 软件也采用同款内核。
02 / OpenCASCADEFreeCAD 的工作台 (Workbench) 架构允许用户根据当前任务切换工具集。内置工作台包括 Part Design (零件设计)、Draft (2D 绘图)、Sketcher (草图)、BIM (建筑信息建模)、FEM (有限元)、Mesh (网格)、Path (CAM)、Robot (机器人)、Reverse Engineering (逆向工程) 等。社区还提供了 A2plus、Assembly4、Fasteners、CfdOF 等大量扩展工作台。
03 / Workbench SystemFreeCAD 内置完整的 Python 解释器,所有 GUI 操作均可被录制为可执行的 Python 宏,并支持进一步编辑与参数化。开发者可以使用 Python 创建自定义工作台、自定义工具按钮、批处理任务、与外部数据库/PDM 系统集成,甚至构建完全定制的 CAD 应用。FreeCAD 本身也可以作为 Python 模块被外部程序导入。
04 / Python ScriptingFreeCAD 原生支持 STEP (ISO 10303)、IGES、BRep、STL、OBJ、PLY、3MF、DXF、DWG (通过 ODA)、SVG、IFC (建筑信息模型)、Collada、VRML 等数十种工业标准格式。这意味着 FreeCAD 可以与 SolidWorks、Inventor、Catia、Rhino、AutoCAD、Revit、ArchiCAD 等主流商业软件无缝交换数据,是异构设计团队的桥梁。
05 / File InteropFEM 工作台集成 CalculiX 求解器,支持线性静力学、模态分析、稳态与瞬态热分析、频率响应分析等。用户可在 FreeCAD 内直接对零件施加材料属性、约束、载荷、网格划分,求解完成后通过彩色云图可视化应力、应变、位移、温度分布。社区扩展 CfdOF 还提供计算流体动力学 (CFD) 能力。
06 / FEM SimulationBIM 工作台原生支持 buildingSMART 国际标准 IFC (Industry Foundation Classes) 格式,可进行墙体、楼层、屋面、门窗、楼梯等建筑元素的参数化建模,并附加语义信息。FreeCAD 是少数免费 IFC 编辑器之一,可与 Revit、ArchiCAD、Allplan、BIMcollab 等主流 BIM 软件无缝协作。
07 / BIM WorkflowPath 工作台提供 2.5 轴与 3 轴 CNC 加工路径生成能力,支持轮廓铣、面铣、钻孔、雕刻等策略,可输出标准 G-code 适配 LinuxCNC、Mach3、GRBL、Fanuc、Haas 等主流数控系统。社区扩展 Path Profile、Adaptive Path 等增加了高速加工策略。让设计与制造在同一软件内闭环。
08 / CAM Path以下为 FreeCAD 内置与官方维护的主要工作台,社区扩展工作台可在 Add-on Manager 中一键安装。
| 工作台 | 类别 | 主要用途 |
|---|---|---|
| Part Design | 建模核心 | 参数化零件设计,特征树历史建模 |
| Sketcher | 建模核心 | 约束驱动的 2D 草图绘制 |
| Part | 建模核心 | 基础几何实体与布尔运算 |
| Draft | 2D / 建筑 | 2D 绘图与 BIM 辅助工具 |
| BIM | 建筑 | 建筑信息建模与 IFC 互通 |
| FEM | 仿真 | 有限元分析与求解 |
| Mesh | 网格 | STL/OBJ 网格处理与修复 |
| Path | 制造 | CNC 加工路径与 G-code 生成 |
| Robot | 机器人 | 机器人运动学仿真 |
| Reverse Engineering | 逆向 | 从网格重建曲面模型 |
| TechDraw | 工程图 | 生成 2D 工程图纸与 BOM |
| Assembly (A2plus/Assembly4) | 装配 | 多零件装配与配合关系 |
| Fasteners | 标准件 | ISO/DIN/GB 标准件库 |
| CfdOF | CFD | 计算流体动力学仿真 |
同一份源码同时构建于 Windows、macOS、Linux 三大主流平台,原生二进制,无虚拟机开销。
提供 64 位安装包 (.exe) 与便携版 (.7z),支持 Windows 10 1809 及以上版本,全面兼容 Windows 11。
提供 Universal Binary DMG 镜像,原生支持 Apple Silicon (M1/M2/M3) 与 Intel 处理器,需 macOS 11 Big Sur 或更高。
提供 AppImage 通用包、Flatpak、Snap,并被 Ubuntu、Debian、Fedora、Arch Linux 官方仓库收录。