geMoldInsight/docs/FREECAD_SETUP.md

FreeCAD 安装配置指南

一、FreeCAD 安装

1.1 Windows 安装

# 方法1：使用 pip 安装
pip install freecad

# 方法2：下载官方安装包
# 访问 https://www.freecad.org/downloads.php
# 下载 FreeCAD 0.21.2 或更新版本

1.2 Linux 安装

# Ubuntu/Debian
sudo apt-get install freecad freecad-python3

# CentOS/RHEL
sudo yum install freecad

# 或使用 pip
pip install freecad

1.3 验证安装

# 验证 FreeCAD Python API 是否可用
import FreeCAD
import Part
import PartDesign

print("FreeCAD 版本:", FreeCAD.Version())
print("安装成功!")

二、项目依赖配置

2.1 更新 requirements.txt

# 现有依赖
flask>=2.3.0
flask-cors>=4.0.0
pythonocc-core>=7.6.0
numpy>=1.24.0
scipy>=1.10.0
pandas>=2.0.0
matplotlib>=3.7.0
plotly>=5.14.0
psycopg2-binary>=2.9.0
sqlalchemy>=2.0.0
trimesh>=3.20.0
pyvista>=0.38.0
requests>=2.28.0
pytest>=7.3.0

# 新增 FreeCAD 相关依赖
freecad>=0.21.0
freecad.part>=0.21.0
freecad.partdesign>=0.21.0

# AI 相关依赖
openai>=1.0.0
langchain>=0.0.300
scikit-learn>=1.3.0
torch>=2.0.0

2.2 安装依赖

pip install -r requirements.txt

三、FreeCAD 模块结构

3.1 模块规划

src/core/freecad/
├── __init__.py
├── mold_generator.py      # 模具生成器
├── stp_importer.py        # STP文件导入
├── cavity_splitter.py     # 型腔分割
├── runner_designer.py     # 流道设计
├── cooling_designer.py    # 冷却系统设计
└── standard_parts.py      # 标准件库

3.2 核心类设计

FreeCADMoldGenerator（模具生成器）

• import_stp_file() - 导入STP文件
• analyze_draft_angles() - 拔模角分析
• detect_parting_line() - 分型线检测
• split_cavity_core() - 型腔/型芯分割

FreeCADSTPImporter（STP导入器）

• read_step_file() - 读取STEP文件
• validate_geometry() - 几何验证
• repair_geometry() - 几何修复

FreeCADCavitySplitter（型腔分割器）

• create_parting_surface() - 创建分型面
• boolean_split() - 布尔运算分割
• create_mold_base() - 创建模架

四、配置参数

4.1 模具参数配置

# config/mold_parameters.py

# 材料收缩率
MATERIAL_SHRINKAGE = {
    "ABS": 0.005,
    "PP": 0.016,
    "PC": 0.007,
    "POM": 0.020,
    "Nylon": 0.015
}

# 拔模角度配置
DRAFT_ANGLES = {
    "textured": 3.0,      # 纹面
    "polished": 1.5,      # 抛光
    "standard": 2.0       # 标准
}

# 模具钢材参数
MOLD_STEELS = {
    "P20": {"hardness": 30, "price": 1.0},
    "718": {"hardness": 35, "price": 1.2},
    "S136": {"hardness": 48, "price": 1.8},
    "NAK80": {"hardness": 40, "price": 2.0}
}

4.2 FreeCAD 配置

# config/freecad_config.py

# FreeCAD 工作目录配置
FREECAD_WORKSPACE = "workspace/freecad"
FREECAD_TEMPLATES = "templates/freecad"

# 几何精度设置
GEOMETRY_TOLERANCE = 1e-6
BOOLEAN_PRECISION = 1e-5

# 导出设置
EXPORT_FORMATS = ["step", "stl", "iges"]
EXPORT_PRECISION = 0.001

五、测试验证

5.1 功能测试

# tests/test_freecad_integration.py

def test_stp_import():
    """测试STP文件导入功能"""
    generator = FreeCADMoldGenerator()
    result = generator.import_stp_file("test.stp")
    assert result.success
    assert result.shape is not None

def test_cavity_split():
    """测试型腔分割功能"""
    generator = FreeCADMoldGenerator()
    cavity, core = generator.split_cavity_core(test_shape)
    assert cavity.Volume > 0
    assert core.Volume > 0

5.2 性能测试

# tests/benchmark_freecad.py

def benchmark_boolean_operations():
    """布尔运算性能测试"""
    # 测试不同复杂度的布尔运算性能
    pass

六、故障排除

6.1 常见问题

FreeCAD 导入失败

• 问题: ImportError: No module named 'FreeCAD'
• 解决: 确保 FreeCAD 正确安装，检查 Python 路径

布尔运算失败

• 问题: 复杂几何体布尔运算报错
• 解决: 使用几何修复工具，简化几何体

内存不足

• 问题: 大模型处理时内存溢出
• 解决: 分块处理，使用内存优化算法

6.2 调试工具

# utils/freecad_debug.py

def debug_geometry(shape):
    """几何体调试工具"""
    print(f"顶点数: {len(shape.Vertexes)}")
    print(f"边数: {len(shape.Edges)}")
    print(f"面数: {len(shape.Faces)}")
    print(f"体积: {shape.Volume}")
    print(f"表面积: {shape.Area}")

七、最佳实践

7.1 内存管理

• 及时清理 FreeCAD 文档对象
• 使用分块处理大模型
• 避免同时打开多个复杂文档

7.2 错误处理

• 所有 FreeCAD 操作添加异常捕获
• 提供详细的错误信息和恢复建议
• 实现自动几何修复机制

7.3 性能优化

• 使用缓存机制存储中间结果
• 并行处理多个几何操作
• 优化布尔运算算法

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文档版本：v1.0
创建日期：2026-02-17